什么是工控？

** 工业自动化**使用计算机控制系统和机器人（即自动化机械）来代替人类决策和参与制造过程。例如，自动化加工工具和移动部件对材料进行加工和精加工操作，自动化输送系统将部件和部件移动到各个制造阶段。

〔工业自动化的好处〕

由于工业自动化技术的集成所带来的好处——包括提高生产速度、更好的质量控制和提高安全性——几乎每个行业的制造设施越来越多地选择采用它，而不是传统的手动或机械化方法。一些最重要的好处包括：

提高制造质量和灵活性

卓越制造能力的标志之一是更好的质量，即降低整体生产错误率。自动化制造和装配设备，例如 CNC 机床，已经集成了旨在处理重复性任务且错误率越来越低的程序。此外，可以对这些机器进行编程，以便在装配过程中立即执行新操作和附加步骤。

提高生产力

与人工操作的设施相比，自动化制造设施提供了更快和连续操作的能力，而不会因操作员疲劳而出现错误风险。虽然工业自动化可能仍需要一些人力进行检查和监督，但自动化流程在制造车间的人均生产率远高于手动或机械流程。

降低成本

尽管初始成本很高，但工业自动化可以通过以下方式帮助设施降低总体成本：

• 将分析工具集成到流程中，以最大限度地降低数据收集和管理成本。
• 降低整体劳动力成本，例如工资、福利和其他医疗保健成本。
• 集成传感器和自动警报，降低设备故障或服务中断的风险。

安全

自动化流程更安全，因为它们需要较少的操作员参与。人工主管无需扮演操作员的角色，而是可以从更安全的距离监控任务和生产，而机器可以处理具有潜在危险材料或设备的任务，例如：

• 化学品
• 锋利的金属和设备
• 重型材料和设备
• 需要极端高温或低温的材料
• 电子设备

〔工业自动化的类型〕

制造设施可以使用不同级别或程度的自动化组合来构建其制造流程。这些类型的工业自动化包括：

固定自动化（也称为硬自动化）

许多制造设施执行例行的、重复的任务，这些任务不会因产品而异。需要这些持续或大规模运行的过程使用具有固定自动化的专用机器，也称为硬自动化过程。虽然固定的自动化流程不灵活且初始成本可能很高，但它们制造的产品速度、准确性和安全性都很高。

柔性自动化（也称为软自动化）

柔性自动化，也称为软自动化，可以实现更灵活的生产。与使用硬编码的机器不同，它不像硬自动化那样使用硬编码的机器来处理一组没有任何偏差的任务，而是使用计算机程序中的指定命令。更改代码不仅可以更改步骤的顺序，还可以更改执行的实际过程。例如，零件和产品的单独 CAD 模板可以转换为 CNC 机器的特定说明。此外，导引车和其他动态制造工具使用灵活的自动化流程来处理复杂的制造任务。

可编程自动化

在可编程自动化中，制造任务由向机器提供特定指令的计算机程序处理。这些过程可能因批次而异，因为工程师可以修改指令集以适应特定制造应用的规格。

可编程自动化非常适合生产小批量和生产使用许多相同步骤和工具的类似产品的制造设施。虽然全新的配置和序列是可能的，但它们通常需要更长的设置和处理时间。与灵活自动化不同，可编程自动化允许从相同的基础系统和工具重新配置硬自动化设置，以用于每次生产运行。这种类型的自动化在造纸厂或轧钢厂很常见。

综合自动化

集成自动化完全由计算机和控制过程处理，人工参与最少。计算机可以设计必要的零件、测试设计并制造零件。这种类型的工业自动化最接近于 1980 年代首次设想的“熄灯”自动化。

〔与自动化兼容的制造过程类型〕

制造流程建立了生产最终零件或产品所需的操作，而自动化流程则决定了操作的执行方式。例如，组装预制件（制造过程）可以通过硬自动化或可编程自动化（自动化过程）来实现。

几种类型的制造过程与上面列出的四种类型的自动化兼容。一些最常见的兼容制造类型包括：

重复制造

重复制造用于长时间制造相同的零件或产品，通常是大批量制造。这种类型的制造使用装配线或生产线格式来制造商品，并且随着时间的推移，制造设置、材料或其他考虑因素几乎没有变化。虽然可以修改操作速度以满足波动的需求，但一般步骤和步骤顺序保持不变。重复性制造设施可以 24/7 全天候运行，而无需人工监督，以保持高生产率。

重复制造常用于以下行业：

• 汽车
• 计算机和电子产品
• 机械制造

这种类型的制造可以通过硬自动化和可编程自动化过程来实现。

离散制造

离散制造允许在整个制造过程中发生变化。这种类型使用扇出的装配或生产线，以允许在不同的生产阶段进行有限数量的不同操作。但是，选项是有限的，并且在少数设置变量之外，不允许动态更改。离散制造生产线也倾向于制造彼此相似的产品，并且与重复生产线一样，通常处理实体或预成型组件。

离散制造常用于以下行业：

• 消费产品
• 食品包装
• 医疗的
• 纺织品

这种类型的制造可以与灵活的自动化过程相结合。

车间制造

与重复和离散制造中使用的线性生产线不同，这种类型的制造发生在固定的生产区域内。产品保留在配备必要工具和人工监督员的工作站中。车间制造生产更复杂的产品，通常用于较小的生产运行。它也比其他类型的制造方式更加劳动密集。

车间制造通常用于以下行业：

• 定制机械
• 高技能劳动力
• 手工消费品

这种类型的制造可以通过灵活的自动化流程来实现。然而，许多操作可能需要更多的体力劳动，并涉及让人类操作员控制较小的自动化任务。

批处理制造

流程制造，也称为批量制造，处理较小的生产运行并使用无法达到严格标准的原材料。这种制造方法在需求水平较低或季节性水平较低且只需要偶尔“批量”的行业中很常见。

批处理制造常用于以下行业：

• 食品和饮料
• 油漆
• 药品

这种类型的制造可以通过集成和灵活的自动化来实现。

连续过程制造

连续过程制造提供了对原始流体材料（例如气体、液体、粉末、浆料和颗粒）的一致处理（通过热、机械或化学过程）。虽然从头到尾的制造过程没有改变，但不同的订单或运行可能会在不同的阶段进入或离开该过程。

连续过程制造常用于以下行业：

• 食品和饮料
• 油漆
• 药品
• 油和气

这种类型的制造可以通过集成和灵活的自动化来实现。像重复制造一样，这个过程是连续的并且相对不变。