Prvé automatizované stroje sa objavili v polovici minulého storočia. Zvládali len jednoduché úlohy ako dierkovanie či otáčanie, napriek tomu boli predzvesťou revolúcie vo výrobe. Neskôr prišiel Simatic, riadiaca logická jednotka, ktorá o polstoročie neskôr dokáže bez zásahu človeka vyrobiť celé auto.
Riadiace technológie sa v polovici päťdesiatych rokov minulého storočia bežne označovali ako relé či stýkače. V komunikačnej a riadiacej technike sa však postupne začínali presadzovať aplikácie, ktoré používali úplne novú súčiastku – tranzistor. Tranzistory využívajúce efekt zosilnenia signálu ponúkali dovtedy nepredstaviteľné výhody. V roku 1955 Siemens vyrobil svoj prvý regulačný obvod s tranzistormi z germánia. Druhého apríla 1958 sa Simatic stal registrovanou známkou. Priemysel stál na začiatku nového veku mechanizácie.
„V tom čase sme nemali ani poňatia, aký vývoj sme vlastne spustili,“ priznáva Arnold Zankl. Veterán spoločnosti Siemens a autor knihy Míľniky automatizácie mal pred odchodom na penziu na starosti stratégiu vývoja divízie automatizačných techník a pohonov. Dlhé roky viedol vývoj technológie Simatic. „Rok 1958 bol aj rokom, keď sa elektronika po prvý raz dostala do sveta priemyselnej výroby. Podčiarkujem slovo elektronika, pretože v tom čase nikto neuvažoval o mikroelektronike a jej ďalšom vývoji,“ povedal pre SPS Magazine. Málokto si vtedy vedel predstaviť, ako by mohla taká citlivá technológia fungovať v drsnom priemyselnom prostredí. Optimisti však nakoniec mali pravdu.
Siemens predstavil prvý elektronicky riadený revolverový sústruh na Európskej hospodárskej výstave obrábacích strojov v Paríži v roku 1959. Samozrejme, ani zďaleka sa nedal porovnať s dnešnými CNC strojmi. Prvé automaticky ovládané stroje boli ešte stále veľmi primitívne – zvládali v podstate iba logické prepojenia a prepínanie. Jednou z prvých aplikácií boli tiež bodové zváracie časové merače. Išlo o veľmi jednoduché stroje, ktoré dokázali automaticky umiestňovať zváracie body. Čo je však najzaujímavejšie, tieto dva druhy strojov sú dnes stále stredobodom záujmu výrobnej automatizácie.
Hoci pôvodne bolo využitie Simaticu obmedzené na logické funkcie, prvý tranzistor na základe germánia, Simatic G, sa čoskoro začal používať aj na počítanie. V roku 1964 prišlo k zásadnej zmene, riadiace a spojovacie systémy sa začali vyrábať z tepelne odolnejšieho kremíka. Tento vývoj viedol k vytvoreniu série Simatic N a špeciálnych systémov Simatic H a Simatic P. „Ale aby sa mohli naplniť rastúce požiadavky automatizačných procesov, musel sa zmeniť i dizajn výrobku. Kritériom pre návrh nových súčiastok sa stala ich vyrobiteľnosť,“ zdôrazňuje Heinz Eisenbeiss, marketingový šéf pre priemyselné automatizačné systémy.
V šesťdesiatych rokoch Simatic a káblové automaty konkurencie našli uplatnenie v početných aplikáciách v mnohých odvetviach priemyslu. Výrobcovia začali prepájať jednotlivé výrobné procesy cez počítačové systémy. Práve počítačom podporovaná produkcia v automobilovom priemysle bola priekopníkom v sieťovo prepojenej výrobe v deväťdesiatych rokoch minulého storočia. To však mal Simatic pred sebou ešte dlhú cestu. Zhruba dve desaťročia predtým si srdcia mnohých inžinierov získal nový druh automatu – programovateľný logický automat (PLC), v ktorom funkčnosť riadil zabudovaný program a nie pevne zapojený systém.
„Z hľadiska pohodlia pri používaní, hmotnosti a robustnosti, prvé mobilné jednotky boli len neopracovanými predchodcami dnešných zariadení,“ hovorí H. Eisenbeiss. Úspech PLC zariadení zvaných Simatic S5 sa začal v roku 1979 na veľtrhu v Hannoveri. Po ňom sa tento automat definitívne udomácnil v takmer každom priemyselnom odvetví. Ďalšou požiadavkou priemyslu bola decentralizácia funkcií, aby sa zjednodušilo prepojenie spakovaním signálov v prístroji a ich prenášanie v paketoch do PLC. Odpoveďou spoločnosti Siemens na tieto potreby bola zbernicová technológia Profibus. Od roku 1993, keď sa Profibus stal všeobecne uznávaným štandardom, bolo prepojenie na sieť čoraz dôležitejším aspektom automatizácie.
„Predtým sa programovali len štandardné a procesné počítače. Automaty sa prepojili káblami nezávisle od príslušných úloh, zvyčajne mechanicky v zásobovacej továrni. Premiestňovanie preto bolo možné len za určitých podmienok a vyžadovalo si obrovské investície,“ pripomína A. Zankl.
Všetko sa zmenilo príchodom programovateľných logických automatov. Boj o čo najlepší návrh a významné pokroky v programovaní zariadení znamenali konečný prielom pre PLC. V prípade spoločnosti Siemens to bol spomínaný Simatic S5.
Nové trendy do automatizácie priniesla druhá polovica osemdesiatych rokov. Dovtedy to boli najmä výrobcovia automatizačných zariadení, ktorí posúvali vývoj dopredu. Ale potom došlo k náhlej zmene. Vývoj odrazu začal posúvať dopredu automobilový priemysel. Automobilky v Európe a USA sa chceli obrniť proti konkurencii z Japonska a na to potrebovali flexibilnejšie výrobné riešenia. Také, ktoré by im umožnili vyrábať širokú škálu modelov. To si vyžadovalo vyšší stupeň automatizácie.
„Pamätám si napríklad na odborný článok, ktorý Siemens uverejnil v roku 1986. V článku sa písalo o potrebách priemyslu. O potrebách, ktoré aj v súčasnosti vyznievajú moderne. Väčšia flexibilita pri nižších nákladoch, rýchlejší prechod od myšlienky k uvedeniu produktu na trh – to sú termíny, ktoré sa používajú aj dnes. Tak ako vtedy aj teraz je jasné, že tieto požiadavky možno splniť len pomocou inteligentných a výkonných riešení automatizácie,“ konštatuje A. Zankl.
Automobilový priemysel zameriaval pozornosť na prepájanie svojich čoraz inteligentnejších výrobných zariadení s počítačom podporovanou výrobou. To bolo možné jedine použitím štandardov a otvorenosť sa stala základnou požiadavkou. Všetko nakoniec viedlo k normám pre zbernice, ako aj k väčšej otvorenosti automatizačných systémov. Siemens prvý zjednotil obe tieto stránky do jedného nemenného systému pomocou konceptu komplexnej automatizácie – Totally Integrated Automation.
Nová koncepcia, ktorú Siemens predstavil v roku 1996 v Rotterdame, priniesla vertikálne i horizontálne zjednotenie procesov. Siemens spojil aj výrobnú a procesnú automatizáciu, keď založil kontrolný systém Simatic PCS 7 na klasických komponentoch. Išlo o ďalší významný míľnik, ktorý preklenul dovtedajšiu priepasť medzi procesmi ovládanou technikou a PLC. Koncepcia Totally Integrated Automation bola kľúčovým krokom v období decentralizácie. Narastajúca miniaturizácia v elektronike umožňovala umiestňovať na čoraz kompaktnejšie zariadenia viac a viac funkcií.
S novým miléniom vstúpil do priemyselnej výroby nový fenomén – produkcia s veľkosťou šarže jeden kus. Ako inak, Simatic pritom nemohol chýbať. Dokonca aj také komplexné a zložité výrobky, ako sú automobily alebo počítače, možno v súčasnosti montovať v rámci automatizovaného výrobného procesu. „Aby výroba mohla byť efektívna, stroje, zamestnanci i procesy musia byť dokonale zosúladené a zosynchronizované,“ zdôrazňuje S. Eisenbeiss. To je práve to, čo dokážu systémy riadenia výroby (MES). V roku 2002 Siemens uviedol na trh MES s názvom Simatic IT, ktorý preklenul rozdiely medzi výrobou a systémom kolektívneho riadenia.
Najnovším trendom v oblasti automatizácie sú digitálne továrne, ktoré umožňujú modelovať a simulovať všetky výrobné procesy, od logistiky materiálu po konkrétne výrobné kroky. Opäť ich ako prvé začínajú zavádzať automobilky. Digitálna továreň výrobcom umožňuje otestovať na počítači správnosť nových výrobných postupov a zosúladiť všetky systémy ešte pred tým, ako postavia novú fabriku. Takisto umožňuje virtuálne odskúšať a upraviť prechod na nový výrobok. Reálna produkcia potom jednoducho zrealizuje výsledky simulácie – bez zdĺhavých procesov na zabehnutie a zapracovanie pozmenených liniek.
Šéf strategického vývoja divízie automatizačnej techniky a pohonov Gerd-Ulrich Spohr tvrdí, že vývoj Simaticu sa ani po päťdesiatych rokoch neskončil. „Spoločnou veľkou témou je digitálna továreň. Zhruba o 10 až 15 rokov bude takmer každá nová fabrika ešte predtým, ako sa začne stavať, kompletne nasimulovaná na počítači. V tejto sfére bude v ďalších rokoch potrebný ešte dlhý vývoj,“ dodáva.
Automatizácia dnes dominuje prakticky v každom priemyselnom odvetví. „A vďaka svojmu globálnemu a všestrannému využitiu je nepochybne sociálno-ekonomickým fenoménom,“ myslí si A. Zankl. Výrobcovia automatizačných systémov v minulosti často čelili obvineniam, že berú ľuďom prácu. V niektorých odvetviach to tak mohlo byť, ale bola by chyba nevidieť aj pozitívne vplyvy automatizácie na priemysel. Dnešná kvalita výrobkov by sa už nedala dosiahnuť manuálnou prácou. Kľukové hriadele, ktoré sa vyrábajú v Číne či v Indii, musia spĺňať rovnaké kvalitatívne požiadavky ako tie, ktoré sa vyrábajú v Japonsku alebo v Európe. Inak by si nemohli konkurovať. Automatizácia priniesla tiež väčšiu bezpečnosť. Chráni ľudí pred zranením a stroje pred poškodením.
Letoviská budúcnosti
Objednajte si predplatné časopisu VISIONS
VISIONS je možné kúpiť aj v sieti kníhkupectiev
Panta Rhei.
Stromová 9
837 96 Bratislava
Slovenská republika
Tel.: +421 (2)59 68 21 64
Fax: +421 (2)59 68 52 62
Stromová 9
837 96 Bratislava
Slovenská republika
Tel.: +421 (2)59 68 21 64
Fax: +421 (2)59 68 52 62