自动化装配的历史

自动化装配的历史
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以前手工进行的各种活动的自动化已经取得了很大的进步。这在劳动密集型制造业中尤其如此,通过使用最新技术,其中大多数几乎是全自动的。这导致了效率的提高,以及更高质量的产品,以及随之而来的劳动力和成本的节省。

在下面几节中,我们将讨论自动化的历史;第一部分概述了一些已经实现自动化的系统和行业。

工业自动化概述

我第一次接触自动化是在海上,看到了机舱自动控制在柴油发动机和蒸汽船上,锅炉由“贝利板”自动控制。还有很多其他的例子,但我在我作为工程师工作的一家铝冶炼厂看到了一些令人印象深刻的自动化操作,就在苏格兰高地。

我从1975年开始在这家冶炼厂工作,直到1981年停产。它被认为是一个现代化的部分自动化工厂,采用了最新的自动熔炼和铸造技术。这不仅是为了提高效率,也是为了在危险地区工作的人的安全。

在那个年代,铝冶炼厂和大多数制造业一样,当时的自动化设备包括传感器或“魔眼”或接近开关,以及长尾限位开关、电磁阀、继电器和计时器。这些操作液压和气动缸是基础的大多数材料搬运输送系统和熔炉铸造操作。

一个这样的系统的物料搬运输送机,包括一些上述组件如下所示:

汽车工业是自动化的另一个例子,机器人最终取代了许多手工活动,如点焊和喷漆。当时工会相当强大,尤其是在那些通过自动化实现工厂现代化的公司里。工会对此表示反对,他们不希望自己的成员因为机器人等自动化而失去生计。

当然,现在我们有了控制电子自动化的计算机。

制造业自动化的历史

早年

在1913年新建的工厂里,福特汽车公司引进了汽车生产流水线。在此之前,一辆汽车是由一批熟练和非技术工人在一家旧工厂里制造的。

因此,装配线可以被认为是制造业自动化的最初形式之一。这当然提高了福特汽车的生产率和利润,但他对员工非常好,给他们的工资高于该地区的其他行业。他们的工资甚至允许他们这样做自己的他们生产的一款车,在业内是闻所未闻的。

福特的装配线和大规模生产是世界第一;将汽车组装时间从每12小时一辆减少到每一个半小时一辆。

福特装配线的图片来自维基百科,作者不详,如下所示。

20世纪30年代自动化的发展

日本在开发用于工业制造自动化的组件方面走在了前列。在20世纪30年代,他们的一家前瞻性公司开发了一个高度精确的电子计时器,连同第一个微开关和保护继电器。所有这些都立即被用于工业。

大约在这个时候,世界其他地方开始看到自动化的优势,大量的研究和开发正在进行,主要的组成部分是固态接近开关。

在1939年至1945年的第二次世界大战期间,自动化继续发展,特别是在坦克、军舰、战斗机和用于将士兵从运兵车上运送上岸的登陆艇上。相关:自由船的历史

1950年代日本制造业的重建

1945年,日本正式投降;美国和盟军从那时起一直占领日本,直到1952年。一项主要由美国协助的工业重建计划立即启动。这意味着他们正在使用新技术,包括最新的自动化技术,远远优于世界上其他大部分仍在使用老式方法制造产品的国家。

日本很快就成为自动化领域的世界领导者,尤其是在汽车行业。尼桑、丰田和本田生产了数以千计的高质量、可靠的现代新型汽车。这些汽车都有标准的配件,而大多数其他汽车制造商都将其归类为额外的配件。他们之所以能够做到这一点,是因为使用自动化技术节省了资金。这些高标准,加上其他汽车制造商无法超越的现实价格,确保了他们在这个行业的成功。

上世纪70年代,我是赞比亚一家铜冶炼厂的工程师,为了上下班,我买了一辆老式的英国沃尔斯利(Wolseley)汽车。它的气缸盖垫圈坏了,我到处都想弄一个,但它太旧了,我没有成功。我写信给英国的经销商寻求备件,但在此期间,我被告知,丰田四缸发动机与Wolseley是一样的,这些垫圈可以从当地的丰田车库买到!似乎丰田购买了Wolseley发动机的设计板,并在上面制作了他们的一台发动机;这是20世纪50年代他们重建工业的一部分。

日本现在是自动化制造业的世界领导者之一,他们的产品出口到世界各地。

“现代自动化组件”。

目前,自动化对工业制造做出了重大贡献。这里有一些创新的组件。

  • 电脑

计算机控制着几乎所有形式的自动化。这始于20世纪80年代,当时它们被用来控制制造业的某些部分。

今天,计算机集成制造(CIM)处于自动化的最前沿,几乎控制了制造部件的整个过程,从设计、工程、到成型或铸造,再到使用复杂机器如CNC的加工阶段。下面是维基百科上Mike1024给出的一个例子。

计算机使用的例子,CAD图像和完成的组件使用程序从维基百科由Mike1024数控机床

  • 机器人机器人已经取代了许多以前由人类进行的活动,一个机器人可以取代多达十个工人。它们专门用于汽车行业的焊接和喷漆,以及在各个工作岗位的最终组装。该机器人的另一个用途是大规模生产印刷电路板。在这里,机器人选择正确的电子零件,准确地将其放置在印刷电路板上,并在贴上标签和包装之前测试电路。今年早些时候,一家生产印刷电路板的台湾公司宣布,将在未来三年内将机器人的使用量从目前的1万个增加到100多万个。机器人焊接的典型角色如下图所示,来自于Phasmatisnox的维基百科。

用于焊接的机器人来自于Phasmatisnox的维基百科

  • 电子元件

这些器件可以分为交流电源工作的无源器件,包括电阻和电容器;也可以分为直流电源工作的有源器件,包括用于放大的晶体管和真空管。下面是Kae从维基百科上选取的典型电子控制装置。

各种电子元件使用的电路板从维基百科由Kae

  • 印刷电路板PCB是由电子元件制成的,工业制造中使用的绝大多数电气元件都会包含PCB。各个组件之间的连接是通过蚀刻在铜箔上的路径进行的,正如我们所看到的,PCB总是使用机器人自动组装。下面是维基百科byYaca 2671的一个现代PCB的例子。

现代印刷电路从维基百科由Yaca2671

因此,我们从使用传感器、限位开关和电磁阀的非常基本的自动化开始,最后研究了今天的电子自动化,包括计算机化、机器人、电子元件和印刷电路板。

我想知道未来30多年我们会怎样。那时我已经95岁了,可能已经“活不下去了”。但是你永远不知道,随着医疗领域自动化的进步,也许他们能让这个爱尔兰老工程师继续工作到那时,我自己会看到的。

参考文献