Automação

Parte de uma série sobre
Automação
Robótica Cibernética
Feiras
ASP-DAC DAC ENCONTRO ICCAD
Prêmios
Prêmio IEEE de Robótica e Automação
Robôs
Robô industrial Robô autônomo de pesquisa Robô doméstico
Propósito geral
Automação residencial Automação bancária Automação de laboratório Sistema integrado de biblioteca Automação de transmissão Automação de console Automação de edifício
Propósito específico
Atendente automatizado Veículo guiado automatizado Sistema de rodovia automatizado Limpador de piscina automatizado Raciocínio automatizado Caixa eletrônico Pintura automática (robótica) Robô móvel autônomo Automação de música pop Veículo operado remotamente Cortador de grama robótico Mesa telefônica Máquina de venda automática
Movimentos sociais
Movimento de tecnocracia Projeto Venus Movimento Zeitgeist
v t e

A automação descreve uma ampla gama de tecnologias que reduzem a intervenção humana nos processos. A intervenção humana é reduzida por critérios de decisão predeterminados, relacionamentos de subprocessos e ações relacionadas - e incorporando essas predeterminações em máquinas. ^[1]

Automação, ^[2] inclui o uso de vários equipamentos e sistemas de controle , como máquinas , processos em fábricas , caldeiras , ^[3] e fornos de tratamento térmico , ligar redes telefônicas , direção e estabilização de navios, aeronaves e outras aplicações e veículos com reduzida intervenção humana. ^[4]

A automação cobre aplicações que vão desde um termostato doméstico controlando uma caldeira até um grande sistema de controle industrial com dezenas de milhares de medições de entrada e sinais de controle de saída. A automação também encontrou espaço no setor bancário. Em complexidade de controle, pode variar de um simples controle liga-desliga a algoritmos multivariável de alto nível.

No tipo mais simples de um circuito de controle automático , um controlador compara um valor medido de um processo com um valor definido desejado e processa o sinal de erro resultante para alterar alguma entrada para o processo, de forma que o processo permaneça em seu ponto de ajuste apesar dos distúrbios. Este controle de malha fechada é uma aplicação de feedback negativo a um sistema. A base matemática da teoria do controle foi iniciada no século 18 e avançou rapidamente no século 20.

A automação foi alcançada por vários meios, incluindo dispositivos mecânicos , hidráulicos , pneumáticos , elétricos , eletrônicos e computadores , geralmente em combinação. Sistemas complicados, como fábricas, aviões e navios modernos, normalmente usam todas essas técnicas combinadas. O benefício da automação inclui economia de mão de obra, redução de desperdício, economia em custos de eletricidade , economia em custos de material e melhorias na qualidade, exatidão e precisão.

O Banco Mundial 's Relatório de Desenvolvimento Mundial de 2019 mostra evidências de que as novas indústrias e empregos no setor de tecnologia superam os efeitos econômicos de trabalhadores sendo deslocadas pela automação. ^[5]

A perda de empregos e a mobilidade descendente atribuídas à automação foram citadas como um dos muitos fatores no ressurgimento de políticas nacionalistas , protecionistas e populistas nos Estados Unidos, Reino Unido e França, entre outros países desde os anos 2010. ^{[6] [7] [8] [9] [10]}

O termo automação , inspirado na palavra anterior automática (vindo de autômato ), não era amplamente usado antes de 1947, quando a Ford estabeleceu um departamento de automação. ^[2] Foi nessa época que a indústria estava rapidamente adotando controladores de feedback , que foram introduzidos na década de 1930. ^[11]

Em circuito aberto e de ciclo fechado (feedback) de controlo

Fundamentalmente, existem dois tipos de circuitos de regulação: controlador de ciclo aberto e de ciclo fechado de controlo.

No controle de malha aberta, a ação de controle do controlador é independente da "saída do processo" (ou "variável do processo controlada"). Um bom exemplo disso é uma caldeira de aquecimento central controlada apenas por temporizador, para que o calor seja aplicado durante um tempo constante, independentemente da temperatura do edifício. (A ação de controle é desligar e ligar a caldeira. A saída do processo é a temperatura do edifício).

No controle de malha fechada, a ação de controle do controlador depende da saída do processo. No caso da analogia da caldeira, isso incluiria um sensor de temperatura para monitorar a temperatura do edifício e, assim, alimentar um sinal de volta para o controlador para garantir que ele mantenha o edifício na temperatura definida no termostato. Um controlador de malha fechada, portanto, tem uma malha de feedback que garante que o controlador exerça uma ação de controle para fornecer uma saída de processo igual à "entrada de referência" ou "ponto de ajuste". Por esse motivo, os controladores de malha fechada também são chamados de controladores de feedback. ^[12]

A definição de um sistema de controle de malha fechada de acordo com a British Standard Institution é 'um sistema de controle que possui feedback de monitoramento, o sinal de desvio formado como resultado deste feedback sendo usado para controlar a ação de um elemento de controle final de forma que para tender a reduzir o desvio a zero. ' ^[13]

Da mesma forma, um Sistema de Controle de Feedback é um sistema que tende a manter um relacionamento prescrito de uma variável do sistema para outra, comparando as funções dessas variáveis ​​e usando a diferença como meio de controle. ^[13] O tipo avançado de automação que revolucionou a manufatura, aeronaves, comunicações e outras indústrias é o controle de feedback, que geralmente é contínuo e envolve fazer medições usando um sensor e fazer ajustes calculados para manter a variável medida dentro de um intervalo definido. ^{[11] [14]} A base teórica da automação em malha fechada é a teoria de controle .

Ações de controle

Controle discreto (on / off)

Um dos tipos mais simples de controle é o controle liga-desliga . Um exemplo é um termostato usado em eletrodomésticos que abrem ou fecham um contato elétrico. (Os termostatos foram desenvolvidos originalmente como verdadeiros mecanismos de controle de feedback, em vez do termostato comum liga / desliga para eletrodomésticos.)

Controle de sequência, no qual uma sequência programada de operações discretas é executada, geralmente com base na lógica do sistema que envolve os estados do sistema. Um sistema de controle de elevador é um exemplo de controle de sequência.

Controlador PID

Um controlador derivativo integral proporcional (controlador PID) é um mecanismo de feedback de loop de controle ( controlador ) amplamente utilizado em sistemas de controle industrial .

Em um loop PID, o controlador calcula continuamente um valor de erro ${\ displaystyle e (t)}$como a diferença entre um ponto de ajuste desejado e uma variável de processo medida e aplica uma correção com base em termos proporcionais , integrais e derivados , respectivamente (às vezes denotados P , I e D ) que dão seu nome ao tipo de controlador.

O entendimento teórico e a aplicação datam da década de 1920 e são implementados em quase todos os sistemas de controle analógico; originalmente em controladores mecânicos, depois usando eletrônica discreta e, mais tarde, em computadores de processos industriais.

Controlo sequencial e controlo estado sequência ou sistema lógico

O controle sequencial pode ser para uma sequência fixa ou para uma sequência lógica que executará ações diferentes dependendo dos vários estados do sistema. Um exemplo de sequência ajustável, mas de outra forma fixa, é um cronômetro em um aspersor de gramado.

Os estados referem-se às várias condições que podem ocorrer em um cenário de uso ou sequência do sistema. Um exemplo é um elevador, que usa lógica com base no estado do sistema para realizar certas ações em resposta ao seu estado e à entrada do operador. Por exemplo, se o operador pressiona o botão andar n, o sistema responderá dependendo se o elevador está parado ou em movimento, subindo ou descendo, ou se a porta está aberta ou fechada e outras condições. ^[15]

O desenvolvimento inicial do controle sequencial foi a lógica de relé , pela qual relés elétricos acionam contatos elétricos que iniciam ou interrompem a alimentação de um dispositivo. Os relés foram usados ​​pela primeira vez em redes telegráficas antes de serem desenvolvidos para controlar outros dispositivos, como na partida e parada de motores elétricos de tamanho industrial ou na abertura e fechamento de válvulas solenóides . O uso de relés para fins de controle permitiu o controle orientado a eventos, onde as ações poderiam ser disparadas fora da sequência, em resposta a eventos externos. Estes foram mais flexíveis em sua resposta do que os rígidos temporizadores de came de sequência única. Exemplos mais complicados envolveram a manutenção de sequências seguras para dispositivos como controles de ponte oscilante, onde um parafuso de bloqueio precisava ser desengatado antes que a ponte pudesse ser movida, e o parafuso de bloqueio não podia ser liberado até que os portões de segurança já tivessem sido fechados.

O número total de relés e temporizadores de came pode chegar a centenas ou até milhares em algumas fábricas. No início de programação técnicas e linguagens foram necessários para tornar tais sistemas gerenciáveis, um dos primeiros seres lógica ladder , onde diagramas dos relés interligados assemelhava-se aos degraus de uma escada. Mais tarde, computadores especiais chamados controladores lógicos programáveis foram projetados para substituir essas coleções de hardware por uma unidade única e mais facilmente reprogramada.

Em um circuito de partida e parada de motor com fio típico (chamado de circuito de controle) um motor é iniciado pressionando um botão "Iniciar" ou "Executar" que ativa um par de relés elétricos. O relé de "bloqueio" bloqueia os contatos que mantêm o circuito de controle energizado quando o botão de pressão é liberado. (O botão de partida é um contato normalmente aberto e o botão de parada é um contato normalmente fechado.) Outro relé energiza uma chave que alimenta o dispositivo que aciona a chave de partida do motor (três conjuntos de contatos para energia industrial trifásica) na alimentação principal o circuito. Grandes motores usam alta tensão e experimentam alta corrente de pico, tornando a velocidade importante para estabelecer e interromper o contato. Isso pode ser perigoso para o pessoal e propriedade com interruptores manuais. O "aprisionamento"os contatos do circuito de partida e os contatos principais de potência do motor são mantidos engatados por seus respectivos eletroímãs até que seja pressionado um botão de "parar" ou "desligar", que desenergiza o relé de bloqueio.^[16]

Normalmente, os intertravamentos são adicionados a um circuito de controle. Suponha que o motor no exemplo esteja alimentando máquinas que precisam de lubrificação crítica. Nesse caso, um intertravamento pode ser adicionado para garantir que a bomba de óleo esteja funcionando antes da partida do motor. Temporizadores, interruptores de limite e olhos elétricos são outros elementos comuns em circuitos de controle.

Válvulas solenóides são amplamente utilizadas em ar comprimido ou fluido hidráulico para acionar atuadores em componentes mecânicos . Embora os motores sejam usados ​​para fornecer movimento rotativo contínuo , os atuadores são normalmente uma escolha melhor para criar de forma intermitente uma gama limitada de movimento para um componente mecânico, como mover vários braços mecânicos, abrir ou fechar válvulas , levantar rolos de pressão pesados, aplicar pressão a prensas.

Controle de computador

Os computadores podem realizar o controle sequencial e o controle de feedback e, normalmente, um único computador fará os dois em uma aplicação industrial. Os controladores lógicos programáveis (PLCs) são um tipo de microprocessador de propósito especial que substituiu muitos componentes de hardware, como temporizadores e sequenciadores de tambor usados ​​em sistemas de tipo lógico de relé . Computadores de controle de processo de uso geral têm substituído cada vez mais os controladores autônomos, com um único computador capaz de realizar as operações de centenas de controladores. Os computadores de controle de processo podem processar dados de uma rede de PLCs, instrumentos e controladores para implementar o controle típico (como PID) de muitas variáveis ​​individuais ou, em alguns casos, para implementar algoritmos de controle complexosusando várias entradas e manipulações matemáticas. Eles também podem analisar dados e criar exibições gráficas em tempo real para operadores e executar relatórios para operadores, engenheiros e gerenciamento.

O controle de um caixa eletrônico (ATM) é um exemplo de um processo interativo no qual um computador executará uma resposta lógica derivada a uma seleção do usuário com base nas informações recuperadas de um banco de dados em rede. O processo ATM tem semelhanças com outros processos de transação online. As diferentes respostas lógicas são chamadas de cenários . Esses processos são normalmente projetados com o auxílio de casos de uso e fluxogramas , que orientam a escrita do código do software. O mecanismo de controle de feedback mais antigo foi o relógio de água inventado pelo engenheiro grego Ctesibius (285–222 aC).

História

História primitiva

Era uma preocupação dos gregos e árabes (no período entre cerca de 300 aC e cerca de 1200 dC) manter um controle preciso do tempo. No Egito ptolomaico , cerca de 270 aC, Ctesibius descreveu um regulador de flutuação para um relógio de água , um dispositivo não muito diferente da bola e do galo em um banheiro moderno com autoclismo. Este foi o primeiro mecanismo controlado por feedback. ^[17] O aparecimento do relógio mecânico no século 14 tornou o relógio de água e seu sistema de controle de feedback obsoletos.

Os irmãos Persas Banū Mūsā , em seu Livro de Dispositivos Engenhosos (850 DC), descreveram uma série de controles automáticos. ^[18] Os controles de nível de duas etapas para fluidos, uma forma de controles de estrutura variável descontínua , foram desenvolvidos pelos irmãos Banu Musa. ^[19] Eles também descreveram um controlador de feedback . ^{[20] [21]}O projeto de sistemas de controle de feedback até a Revolução Industrial foi feito por tentativa e erro, junto com uma grande dose de intuição de engenharia. Portanto, era mais uma arte do que uma ciência. Foi só em meados do século 19 que a estabilidade dos sistemas de controle de feedback foi analisada usando a matemática, a linguagem formal da teoria do controle automático. ^{[ citação necessária ]}

O regulador centrífugo foi inventado por Christiaan Huygens no século XVII e usado para ajustar a lacuna entre as mós . ^{[22] [23] [24]}

Revolução Industrial na Europa Ocidental

A introdução de motores primários , ou máquinas automotivas, moinhos de grãos avançados, fornos, caldeiras e a máquina a vapor criou um novo requisito para sistemas de controle automático, incluindo reguladores de temperatura (inventados em 1624; ver Cornelius Drebbel ), reguladores de pressão (1681), reguladores de flutuação (1700) e dispositivos de controle de velocidade . Outro mecanismo de controle foi usado para barrar as velas dos moinhos de vento. Foi patenteado por Edmund Lee em 1745. ^[25] Também em 1745, Jacques de Vaucanson inventou o primeiro tear automático. Por volta de 1800, Joseph Marie Jacquard criou um sistema de cartões perfuradospara programar teares. ^[26]

Em 1771, Richard Arkwright inventou a primeira fiação totalmente automatizada movida a energia hidráulica, conhecida na época como moldura de água . ^[27] Um moinho de farinha automático foi desenvolvido por Oliver Evans em 1785, tornando-o o primeiro processo industrial totalmente automatizado. ^{[28] [29]}

Um regulador centrífugo foi usado pelo Sr. Bunce da Inglaterra em 1784 como parte de um modelo de guindaste a vapor . ^{[30] [31]} O regulador centrífugo foi adotado por James Watt para uso em uma máquina a vapor em 1788 depois que o parceiro de Watt, Boulton, viu uma em um moinho de farinha que a Boulton & Watt estava construindo. ^[25]O governador não conseguiu realmente manter uma velocidade definida; o motor assumiria uma nova velocidade constante em resposta às mudanças de carga. O governador foi capaz de lidar com variações menores, como aquelas causadas pela carga de calor flutuante para a caldeira. Além disso, havia uma tendência de oscilação sempre que havia uma mudança de velocidade. Como consequência, os motores equipados com esse regulador não eram adequados para operações que exigiam velocidade constante, como a fiação de algodão. ^[25]

Várias melhorias no regulador, além de melhorias no tempo de corte das válvulas na máquina a vapor, tornaram a máquina adequada para a maioria dos usos industriais antes do final do século XIX. Os avanços na máquina a vapor ficaram bem à frente da ciência, tanto na termodinâmica quanto na teoria de controle. ^[25] O governador recebeu relativamente pouca atenção científica até que James Clerk Maxwell publicou um artigo que estabeleceu o início de uma base teórica para a compreensão da teoria do controle.

Século 20

A lógica do relé foi introduzida com a eletrificação de fábrica , que passou por rápida adaptação de 1900 a 1920. As centrais elétricas também estavam passando por um rápido crescimento e a operação de novas caldeiras de alta pressão, turbinas a vapor e subestações elétricas criou uma grande demanda por instrumentos e controles. As salas de controle central tornaram-se comuns na década de 1920, mas até o início da década de 1930, a maioria dos controles de processo eram liga-desliga. Os operadores normalmente monitoravam gráficos desenhados por gravadores que traçavam dados dos instrumentos. Para fazer correções, os operadores abriam ou fechavam as válvulas manualmente ou ligavam ou desligavam os interruptores. As salas de controle também usavam luzes codificadas por cores para enviar sinais aos trabalhadores da fábrica para fazer certas alterações manualmente. ^[32]

O desenvolvimento do amplificador eletrônico durante a década de 1920, que era importante para a telefonia de longa distância, exigia uma relação sinal-ruído mais alta, que foi resolvida pelo cancelamento do ruído de feedback negativo. Esta e outras aplicações de telefonia contribuíram para a teoria de controle. Nas décadas de 1940 e 1950, o matemático alemão Irmgard Flügge-Lotz desenvolveu a teoria dos controles automáticos descontínuos, que encontraram aplicações militares durante a Segunda Guerra Mundial para sistemas de controle de fogo e sistemas de navegação de aeronaves . ^[11]

Os controladores, que eram capazes de fazer alterações calculadas em resposta a desvios de um ponto de ajuste em vez de controle liga-desliga, começaram a ser introduzidos na década de 1930. Os controladores permitiram que a manufatura continuasse mostrando ganhos de produtividade para compensar a influência decrescente da eletrificação da fábrica. ^[33]

A produtividade da fábrica aumentou muito com a eletrificação na década de 1920. O crescimento da produtividade manufatureira dos EUA caiu de 5,2% / ano 1919-1929 para 2,76% / ano 1929-1941. Alexander Field observa que os gastos com instrumentos não médicos aumentaram significativamente de 1929 a 1933 e permaneceram fortes depois disso. ^[33]

A Primeira e a Segunda Guerra Mundial viram grandes avanços no campo da comunicação de massa e processamento de sinais . Outros avanços importantes nos controles automáticos incluem equações diferenciais , teoria da estabilidade e teoria do sistema (1938), análise no domínio da frequência (1940), controle do navio (1950) e análise estocástica (1941).

A partir de 1958, vários sistemas baseados em módulos de lógica digital de estado sólido ^{[34] [35]} para controladores lógicos programados com fio (os predecessores dos controladores lógicos programáveis (PLC)) surgiram para substituir a lógica de relé eletromecânico em sistemas de controle industrial para controle e automação de processos , incluindo os primeiros Telefunken / AEG Logistat , Siemens Simatic , Philips / Mullard / Valvo  [ de ] Norbit , BBC Sigmatronic , ACEC Sistemas Logacec , Akkord  [ de ] Estacord , Krone Mibakron, Bistat, Datapac, Norlog, SSR ou Procontic. ^{[34] [36] [37] [38] [39] [40]}

Em 1959 , a Refinaria Port Arthur da Texaco se tornou a primeira fábrica de produtos químicos a usar o controle digital . ^{[41] A} conversão das fábricas para o controle digital começou a se espalhar rapidamente na década de 1970, quando o preço do hardware de computador caiu.

Aplicações significativas

A central telefônica automática foi introduzida em 1892 junto com os telefones de discagem. Em 1929, 31,9% do sistema Bell era automático. ^{[42] : 158} A comutação automática de telefone originalmente usava amplificadores valvulados e interruptores eletromecânicos, que consumiam uma grande quantidade de eletricidade. O volume de chamadas acabou crescendo tão rápido que temeu-se que o sistema telefônico consumisse toda a produção de eletricidade, o que levou o Bell Labs a começar a pesquisa sobre o transistor . ^[43]

A lógica realizada pelos relés de comutação telefônica foi a inspiração para o computador digital. A primeira máquina sopradora de garrafas de vidro com sucesso comercial foi um modelo automático introduzido em 1905. ^[44] A máquina, operada por uma equipe de dois homens trabalhando em turnos de 12 horas, podia produzir 17.280 garrafas em 24 horas, em comparação com 2.880 garrafas feitas por um equipe de seis homens e meninos trabalhando em uma loja por um dia. O custo de fazer garrafas por máquina era de 10 a 12 centavos por bruto, em comparação com $ 1,80 por bruto pelos sopradores de vidro manuais e ajudantes.

Os acionamentos elétricos seccionais foram desenvolvidos usando a teoria de controle. Os acionamentos elétricos seccionais são usados ​​em diferentes seções de uma máquina, onde um diferencial preciso deve ser mantido entre as seções. Na laminação de aço, o metal se alonga à medida que passa por pares de rolos, que devem funcionar em velocidades sucessivamente maiores. Na fabricação de papel, a folha encolhe à medida que passa ao redor da secagem aquecida a vapor, arranjada em grupos, que devem ser executados em velocidades sucessivamente mais lentas. A primeira aplicação de um acionamento elétrico seccional foi em uma máquina de papel em 1919. ^[45] Um dos desenvolvimentos mais importantes na indústria siderúrgica durante o século 20 foi a laminação contínua de tiras largas, desenvolvida pela Armco em 1928. ^[46]

Antes da automação, muitos produtos químicos eram feitos em lotes. Em 1930, com o uso generalizado de instrumentos e o uso emergente de controladores, o fundador da Dow Chemical Co. defendia a produção contínua . ^[47]

Máquinas-ferramentas automáticas que deslocavam a destreza das mãos para que pudessem ser operadas por meninos e trabalhadores não qualificados foram desenvolvidas por James Nasmyth na década de 1840. ^[48] Máquinas-ferramentas foram automatizadas com controle numérico (NC) usando fita de papel perfurada na década de 1950. Isso logo evoluiu para o controle numérico computadorizado (CNC).

Hoje, a automação abrangente é praticada em praticamente todos os tipos de processos de fabricação e montagem. Alguns dos processos maiores incluem geração de energia elétrica, refino de petróleo, produtos químicos, siderúrgicas, plásticos, fábricas de cimento, fábricas de fertilizantes, fábricas de celulose e papel, montagem de automóveis e caminhões, produção de aeronaves, fabricação de vidro, fábricas de separação de gás natural, alimentos e bebidas processamento, enlatamento e engarrafamento e fabricação de vários tipos de peças. Os robôs são especialmente úteis em aplicações perigosas, como pintura em spray automotivo. Os robôs também são usados ​​para montar placas de circuito eletrônico. A soldagem automotiva é feita com robôs e soldadores automáticos são usados ​​em aplicações como dutos.

Era espacial / computador

Com o advento da era espacial em 1957, o design de controles, particularmente nos Estados Unidos, se afastou das técnicas de domínio da frequência da teoria clássica de controle e se apoiou nas técnicas de equação diferencial do final do século 19, que eram formuladas na época domínio. Durante as décadas de 1940 e 1950, o matemático alemão Irmgard Flugge-Lotz desenvolveu a teoria do controle automático descontínuo, que se tornou amplamente utilizada em sistemas de controle de histerese , como sistemas de navegação , sistemas de controle de fogo e eletrônicos . Através de Flugge-Lotz e outros, a era moderna viu o design no domínio do tempo para sistemas não lineares (1961), navegação (1960),teoria de controle e estimativa ótima (1962), teoria de controle não linear (1969), teoria de controle e filtragem digital (1974) e o computador pessoal (1983).

Vantagens, desvantagens e limitações

Talvez a vantagem mais citada da automação na indústria seja que ela está associada a uma produção mais rápida e custos de mão de obra mais baratos. Outro benefício pode ser a substituição do trabalho árduo, físico ou monótono. ^[49] Além disso, as tarefas que ocorrem em ambientes perigosos ou que estão além das capacidades humanas podem ser realizadas por máquinas, pois as máquinas podem operar mesmo sob temperaturas extremas ou em atmosferas que são radioativas ou tóxicas. Eles também podem ser mantidos com verificações de qualidade simples. No entanto, no momento, nem todas as tarefas podem ser automatizadas e algumas tarefas são mais caras para automatizar do que outras. Os custos iniciais de instalação do maquinário nas configurações de fábrica são altos e a falha na manutenção de um sistema pode resultar na perda do próprio produto.

Além disso, alguns estudos parecem indicar que a automação industrial pode impor efeitos nocivos além das questões operacionais, incluindo deslocamento de trabalhadores devido à perda sistêmica de empregos e danos ambientais agravados; no entanto, esses achados são complicados e controversos por natureza e podem ser contornados. ^[50]

As principais vantagens da automação são:

• Maior rendimento ou produtividade
• Qualidade melhorada
• Maior previsibilidade
• Maior robustez (consistência), de processos ou produto
• Maior consistência de saída
• Custos e despesas de mão de obra humana direta reduzidos
• Tempo de ciclo reduzido
• Maior precisão
• Aliviar os humanos de um trabalho monotonamente repetitivo ^[51]
• Trabalho necessário no desenvolvimento, implantação, manutenção e operação de processos automatizados - muitas vezes estruturados como "trabalhos"
• Maior liberdade humana para fazer outras coisas

A automação descreve principalmente as máquinas que substituem a ação humana, mas também está vagamente associada à mecanização, máquinas que substituem o trabalho humano. Juntamente com a mecanização, estendendo as capacidades humanas em termos de tamanho, força, velocidade, resistência, alcance visual e acuidade, frequência e precisão auditiva, detecção e efetivação eletromagnética, etc., as vantagens incluem: ^[52]

• Aliviar os humanos de tensões de trabalho perigosas e lesões ocupacionais (por exemplo, menos dores nas costas por levantar objetos pesados)
• Remover humanos de ambientes perigosos (por exemplo, fogo, espaço, vulcões, instalações nucleares, subaquáticas, etc.)

As principais desvantagens da automação são:

• Alto custo inicial
• A produção mais rápida sem intervenção humana pode significar uma produção mais rápida e não verificada de defeitos onde os processos automatizados apresentam defeitos.
• Capacidades ampliadas podem significar problemas ampliados quando os sistemas falham - liberando toxinas, forças, energias perigosas, etc., em taxas ampliadas.
• A adaptabilidade humana geralmente é mal compreendida pelos iniciadores de automação. Freqüentemente, é difícil prever todas as contingências e desenvolver respostas automatizadas totalmente pré-planejadas para cada situação. As descobertas inerentes aos processos de automação podem exigir iterações imprevistas para serem resolvidas, causando custos e atrasos imprevistos.
• As pessoas que antecipam a renda do emprego podem ser seriamente prejudicadas por outras pessoas que implantam a automação, onde nenhuma renda semelhante está disponível.

Paradoxo da automatização

O paradoxo da automação diz que quanto mais eficiente é o sistema automatizado, mais crucial é a contribuição humana dos operadores. Os humanos estão menos envolvidos, mas seu envolvimento se torna mais crítico. Lisanne Bainbridge , uma psicóloga cognitiva, identificou esses problemas notavelmente em seu artigo amplamente citado "Ironies of Automation". ^[53] Se um sistema automatizado apresentar um erro, ele multiplicará esse erro até que seja corrigido ou encerrado. É aqui que entram os operadores humanos. ^[54] Um exemplo fatal disso foi o voo 447 da Air France , onde uma falha de automação colocou os pilotos em uma situação manual para a qual não estavam preparados. ^[55]

Limitações

• A tecnologia atual não é capaz de automatizar todas as tarefas desejadas.
• Muitas operações que usam automação têm grandes quantidades de capital investido e produzem grandes volumes de produtos, tornando os defeitos extremamente caros e potencialmente perigosos. Portanto, é necessário algum pessoal para garantir que todo o sistema funcione corretamente e que a segurança e a qualidade do produto sejam mantidas. ^[56]
• À medida que um processo se torna cada vez mais automatizado, há cada vez menos trabalho a ser economizado ou melhoria da qualidade a ser obtida. Este é um exemplo de retornos decrescentes e da função logística .
• À medida que mais e mais processos se tornam automatizados, há menos processos não automatizados restantes. Este é um exemplo de esgotamento de oportunidades. Novos paradigmas tecnológicos podem, no entanto, estabelecer novos limites que ultrapassam os limites anteriores.

Limitações atuais

Muitas funções para humanos em processos industriais estão atualmente além do escopo da automação. O reconhecimento de padrões no nível humano , a compreensão da linguagem e a capacidade de produção de linguagem estão muito além das capacidades dos modernos sistemas mecânicos e de computador (mas consulte o computador Watson ). Tarefas que requerem avaliação subjetiva ou síntese de dados sensoriais complexos, como cheiros e sons, bem como tarefas de alto nível, como planejamento estratégico, atualmente requerem perícia humana. Em muitos casos, o uso de humanos é mais econômico do que abordagens mecânicas, mesmo onde a automação de tarefas industriais é possível. Superar esses obstáculos é um caminho teorizado para a economia pós-escassez .

Impacto social e desemprego

O aumento da automação muitas vezes faz com que os funcionários fiquem ansiosos com a perda de seus empregos, pois a tecnologia torna suas habilidades ou experiência desnecessárias. No início da Revolução Industrial , quando invenções como a máquina a vapor tornavam algumas categorias de empregos dispensáveis, os trabalhadores resistiram vigorosamente a essas mudanças. Os luditas , por exemplo, eram trabalhadores têxteis ingleses que protestaram contra a introdução de máquinas de tecelagem, destruindo-as. ^[57] Mais recentemente, alguns residentes de Chandler, Arizona , cortaram pneus e jogaram pedras em carros sem motorista , em protesto contra a percepção da ameaça dos carros à segurança humana e às perspectivas de emprego. ^[58]

A relativa ansiedade em relação à automação refletida nas pesquisas de opinião parece estar intimamente relacionada à força do trabalho organizado naquela região ou nação. Por exemplo, enquanto um estudo do Pew Research Center indicou que 72% dos americanos estão preocupados em aumentar a automação no local de trabalho, 80% dos suecos veem a automação e a inteligência artificial como algo bom, devido aos ainda poderosos sindicatos do país e um rede de segurança nacional mais robusta . ^[59]

Nos Estados Unidos, 47% de todos os empregos atuais têm potencial para ser totalmente automatizados até 2033, de acordo com a pesquisa dos especialistas Carl Benedikt Frey e Michael Osborne. Além disso, salários e realização educacional parecem estar fortemente correlacionados negativamente com o risco de uma ocupação ser automatizada. ^[60] Mesmo empregos profissionais altamente qualificados, como advogado , médico , engenheiro , jornalista estão em risco de automação. ^[61]

As perspectivas são particularmente sombrias para ocupações que atualmente não exigem um diploma universitário, como dirigir caminhões. ^[62] Mesmo em corredores de alta tecnologia como o Vale do Silício , a preocupação está se espalhando sobre um futuro em que uma porcentagem considerável de adultos terá poucas chances de sustentar um emprego remunerado. ^[63] "Na era da segunda máquina,Erik Brynjolfsson e Andrew McAfee argumentam que "... nunca houve melhor momento para ser um trabalhador com habilidades especiais ou a educação certa, porque essas pessoas podem usar a tecnologia para criar e capturar valor. No entanto, nunca houve pior momento para ser um trabalhador com apenas habilidades e habilidades 'comuns' para oferecer, porque computadores, robôs e outras tecnologias digitais estão adquirindo essas habilidades e habilidades em uma taxa extraordinária. " ^[64] Como o exemplo da Suécia sugere, no entanto, a transição para um futuro mais automatizado não precisa inspirar pânico, se houver vontade política suficiente para promover a reciclagem dos trabalhadores cujas posições estão se tornando obsoletas.

De acordo com um estudo de 2020 no Journal of Political Economy , a automação tem efeitos negativos robustos sobre o emprego e os salários: "Um robô a mais por cada mil trabalhadores reduz a relação emprego / população em 0,2 pontos percentuais e os salários em 0,42%." ^[65]

A pesquisa de Carl Benedikt Frey e Michael Osborne, da Oxford Martin School, argumentou que os funcionários envolvidos em "tarefas que seguem procedimentos bem definidos que podem ser facilmente realizados por algoritmos sofisticados" correm o risco de deslocamento, e 47% dos empregos nos EUA estavam em risco. O estudo, lançado como um documento de trabalho em 2013 e publicado em 2017, previu que a automação colocaria as ocupações físicas de baixa remuneração em maior risco, pesquisando um grupo de colegas sobre suas opiniões. ^[66] No entanto, de acordo com um estudo publicado no McKinsey Quarterly ^[67] em 2015, o impacto da informatização na maioria dos casos não é a substituição de funcionários, mas a automação de partes das tarefas que executam.^[68] A metodologia do estudo McKinsey foi fortemente criticada por ser intransparente e se basear em avaliações subjetivas. ^[69] A metodologia de Frey e Osborne foi sujeita a críticas, por falta de evidências, consciência histórica ou metodologia credível. ^{[70] [71]} Além disso, a OCDE , constatou que nos 21 países da OCDE, 9% dos empregos são automatizados. ^[72]

O governo Obama apontou que a cada 3 meses “cerca de 6% dos empregos na economia são destruídos pela redução ou fechamento de empresas, enquanto uma porcentagem ligeiramente maior de empregos é acrescentada”. ^[73] Uma recente economia do MITestudo de automação nos Estados Unidos de 1990 a 2007 descobriu que pode haver um impacto negativo sobre o emprego e os salários quando os robôs são introduzidos em uma indústria. Quando um robô é adicionado por mil trabalhadores, a proporção de emprego para população diminui entre 0,18 e 0,34 percentuais e os salários são reduzidos em 0,25–0,5 pontos percentuais. Durante o período estudado, os Estados Unidos não tiveram muitos robôs na economia, o que restringe o impacto da automação. No entanto, espera-se que a automação triplicará (estimativa conservadora) ou quadruplicará (uma estimativa generosa), fazendo com que esses números se tornem substancialmente maiores. ^[74]

Com base em uma fórmula de Gilles Saint-Paul , economista da Universidade de Toulouse 1 , a demanda por capital humano não qualificado diminui a uma taxa mais lenta do que a demanda por capital humano qualificado aumenta. ^[75] No longo prazo, e para a sociedade como um todo, levou a produtos mais baratos, menor média de horas de trabalhoe novas indústrias em formação (isto é, indústrias de robótica, indústrias de computadores, indústrias de design). Essas novas indústrias fornecem à economia muitos empregos de alta qualificação baseados em salários. Em 2030, entre 3 e 14 por cento da força de trabalho global será forçada a mudar de categorias de trabalho devido à automação, eliminando empregos em um setor inteiro. Embora o número de empregos perdidos para a automação muitas vezes seja compensado por empregos ganhos com os avanços tecnológicos, o mesmo tipo de perda de emprego não é o mesmo que foi substituído e que leva ao aumento do desemprego na classe média baixa. Isso ocorre principalmente nos Estados Unidos e em países desenvolvidos, onde os avanços tecnológicos contribuem para uma maior demanda por mão de obra altamente qualificada, mas a demanda por mão de obra de salário médio continua caindo. Economistas chamam essa tendência de "polarização da renda"onde os salários do trabalho não qualificado diminuem e a mão-de-obra qualificada aumenta e prevê-se que continue nas economias desenvolvidas.^[76]

O desemprego está se tornando um problema nos Estados Unidos devido à taxa de crescimento exponencial da automação e da tecnologia. De acordo com Kim, Kim e Lee (2017: 1), "[um] estudo seminal de Frey e Osborne em 2013 previu que 47% das 702 ocupações examinadas nos Estados Unidos enfrentavam um alto risco de diminuição da taxa de emprego nos próximos 10-25 anos como resultado da informatização. " Como muitos empregos estão se tornando obsoletos, o que está causando deslocamento, uma possível saída seria o governo auxiliar com uma renda básica universal(UBI) programa. O UBI seria uma renda garantida e não tributada de cerca de 1.000 dólares por mês, paga a todos os cidadãos americanos com mais de 21 anos. Também daria àqueles que estão empregados em empregos que provavelmente serão substituídos por automação e tecnologia, dinheiro extra para gastar em educação e treinamento em novas habilidades de trabalho exigentes. O UBI, entretanto, deve ser visto como uma solução de curto prazo porque não aborda totalmente a questão da desigualdade de renda, que será exacerbada pelo deslocamento do emprego.

Fabricação sem luz

A fabricação light-out é um sistema de produção sem trabalhadores humanos, para eliminar os custos de mão-de-obra.

A manufatura com luzes apagadas cresceu em popularidade nos Estados Unidos quando a General Motors em 1982 implementou a manufatura "manual" para "substituir a burocracia avessa ao risco por automação e robôs". No entanto, a fábrica nunca atingiu o status de totalmente "luzes apagadas". ^[77]

A expansão da fabricação de luzes apagadas requer: ^[78]

• Confiabilidade do equipamento
• Capacidades mecânicas de longo prazo
• Manutenção preventiva planejada
• Compromisso da equipe

Saúde e meio ambiente

Os custos de automação para o meio ambiente são diferentes dependendo da tecnologia, produto ou motor automatizado. Existem motores automatizados que consomem mais recursos energéticos da Terra em comparação com os motores anteriores e vice-versa. ^{[ carece de fontes? ]} Operações perigosas, como refino de petróleo , fabricação de produtos químicos industriais e todas as formas de trabalho de metal , sempre foram os primeiros candidatos à automação. ^{[ duvidoso - discutir ] [ carece de fontes? ]}

A automação de veículos pode ter um impacto substancial no meio ambiente, embora a natureza desse impacto possa ser benéfica ou prejudicial, dependendo de vários fatores. Como os veículos automatizados têm muito menos probabilidade de sofrer acidentes em comparação com os veículos com tração humana, algumas precauções incorporadas aos modelos atuais (como freios antibloqueio ou vidro laminado ) não seriam necessárias para as versões com direção autônoma. A remoção desses recursos de segurança também reduziria significativamente o peso do veículo, aumentando assim a economia de combustívele reduzir as emissões por milha. Os veículos autônomos também são mais precisos no que diz respeito à aceleração e frenagem, o que pode contribuir para a redução das emissões. Os carros autônomos também podem utilizar recursos de baixo consumo de combustível, como o mapeamento de rotas, que pode calcular e fazer as rotas mais eficientes. Apesar desse potencial de redução de emissões, alguns pesquisadores teorizam que um aumento na produção de carros autônomos poderia levar a um boom de propriedade e uso de veículos. Esse boom poderia potencialmente anular quaisquer benefícios ambientais dos carros autônomos se um número grande o suficiente de pessoas começar a dirigir veículos pessoais com mais frequência. ^[79]

A automação de residências e eletrodomésticos também é pensada para impactar o meio ambiente, mas os benefícios desses recursos também são questionados. Um estudo sobre o consumo de energia de casas automatizadas na Finlândia mostrou que casas inteligentespode reduzir o consumo de energia monitorando os níveis de consumo em diferentes áreas da casa e ajustando o consumo para reduzir vazamentos de energia (por exemplo, reduzindo automaticamente o consumo durante a noite quando a atividade é baixa). Este estudo, junto com outros, indicou que a capacidade da casa inteligente de monitorar e ajustar os níveis de consumo reduziria o uso desnecessário de energia. No entanto, uma nova pesquisa sugere que as casas inteligentes podem não ser tão eficientes quanto as casas não automatizadas. Um estudo mais recente indicou que, embora o monitoramento e o ajuste dos níveis de consumo diminuam o uso desnecessário de energia, esse processo requer sistemas de monitoramento que também consomem uma quantidade significativa de energia. Este estudo sugeriu que a energia necessária para executar esses sistemas é tanta que nega quaisquer benefícios dos próprios sistemas,resultando em pouco ou nenhum benefício ecológico.^[80]

Convertibilidade e turnaround time

Outra grande mudança na automação é o aumento da demanda por flexibilidade e conversibilidade nos processos de manufatura . Os fabricantes estão cada vez mais exigindo a capacidade de alternar facilmente da fabricação do Produto A para a fabricação do Produto B sem ter que reconstruir completamente as linhas de produção . Flexibilidade e processos distribuídos levaram à introdução de veículos guiados automatizados com navegação de características naturais.

A eletrônica digital também ajudou. A instrumentação com base analógica anterior foi substituída por equivalentes digitais que podem ser mais precisos e flexíveis e oferecem maior escopo para configurações , parametrizações e operações mais sofisticadas . Isso foi acompanhado pela revolução do fieldbus , que forneceu meios de comunicação em rede (ou seja, um único cabo) entre os sistemas de controle e a instrumentação em nível de campo, eliminando a fiação.

As fábricas discretas adotaram essas tecnologias rapidamente. As indústrias de processo mais conservadoras, com seus ciclos de vida de planta mais longos, têm adotado mais lentamente e a medição e o controle com base analógica ainda dominam. O uso crescente de Ethernet Industrial no chão de fábrica está levando essas tendências ainda mais longe, permitindo que as fábricas sejam integradas de forma mais estreita à empresa, via Internet, se necessário. A competição global também aumentou a demanda por Sistemas de Manufatura Reconfiguráveis .

Ferramentas de automação

Os engenheiros agora podem ter controle numérico sobre dispositivos automatizados. O resultado tem sido uma gama de aplicações e atividades humanas em rápida expansão. As tecnologias auxiliadas por computador (ou CAx) agora servem como base para ferramentas matemáticas e organizacionais usadas para criar sistemas complexos. Exemplos notáveis ​​de CAx incluem projeto auxiliado por computador (software CAD) e manufatura auxiliada por computador (software CAM). O design, análise e fabricação aprimorados de produtos habilitados pelo CAx têm sido benéficos para a indústria. ^[81]

A tecnologia da informação , junto com máquinas e processos industriais , pode auxiliar no projeto, implementação e monitoramento de sistemas de controle. Um exemplo de sistema de controle industrial é um controlador lógico programável (PLC). PLCs são computadores reforçados especializados que são freqüentemente usados ​​para sincronizar o fluxo de entradas de sensores e eventos (físicos) com o fluxo de saídas para atuadores e eventos. ^[82]

As interfaces homem-máquina (IHM) ou interfaces homem-máquina (CHI), anteriormente conhecidas como interfaces homem-máquina , são geralmente empregadas para se comunicar com PLCs e outros computadores. O pessoal de serviço que monitora e controla por meio de IHMs pode ser chamado por nomes diferentes. Nos ambientes de processo industrial e manufatura, eles são chamados de operadores ou algo semelhante. Em casas de caldeiras e departamentos de serviços centrais, eles são chamados de engenheiros estacionários . ^[83]

Existem diferentes tipos de ferramentas de automação:

• ANN - Rede Neural Artificial
• DCS - Sistema de Controle Distribuído
• HMI - Interface Homem Máquina
• RPA - Automação de Processos Robóticos
• SCADA - Controle de Supervisão e Aquisição de Dados
• PLC - Controlador Lógico Programável
• Instrumentação
• Controle de movimento
• Robótica

O software de simulação de host (HSS) é uma ferramenta de teste comumente usada para testar o software do equipamento. O HSS é usado para testar o desempenho do equipamento em relação aos padrões de automação da fábrica (timeouts, tempo de resposta, tempo de processamento). ^[84]

Automação cognitiva

A automação cognitiva, como um subconjunto da inteligência artificial , é um gênero emergente de automação habilitado pela computação cognitiva . Sua principal preocupação é a automação de tarefas administrativas e fluxos de trabalho que consistem na estruturação de dados não estruturados . ^[85] A automação cognitiva depende de várias disciplinas: processamento de linguagem natural , computação em tempo real , algoritmos de aprendizagem de máquina , análise de big data e aprendizagem baseada em evidências . ^[86]

De acordo com a Deloitte , a automação cognitiva permite a replicação de tarefas e julgamentos humanos "em velocidades rápidas e em escala considerável". ^[87] Essas tarefas incluem:

• Redação de documento
• Extração de dados e síntese / relatório de documentos
• Gestão de contratos
• Pesquisa de linguagem natural
• Clientes, funcionários e partes interessadas de integração
• Atividades manuais e verificações
• Acompanhamento e comunicações por e-mail

Aplicações recentes e emergentes

Produção de energia automatizado

Tecnologias como painéis solares , turbinas eólicas e outras fontes de energia renováveis - junto com redes inteligentes , micro-redes , armazenamento de bateria - podem automatizar a produção de energia.

Varejo

Muitos supermercados e até mesmo lojas menores estão introduzindo rapidamente sistemas de auto-pagamento , reduzindo a necessidade de empregar funcionários de caixa. Nos Estados Unidos, o setor de varejo empregava 15,9 milhões de pessoas em 2017 (cerca de 1 em cada 9 americanos na força de trabalho). Globalmente, estima-se que 192 milhões de trabalhadores possam ser afetados pela automação, de acordo com pesquisa do Eurasia Group . ^[88]

As compras online podem ser consideradas uma forma de varejo automatizado, pois o pagamento e check-out são feitos por meio de um sistema automatizado de processamento de transações online , com a participação da contabilidade do varejo online saltando de 5,1% em 2011 para 8,3% em 2016 ^{[ carece de fontes ]} . No entanto, dois terços dos livros, músicas e filmes agora são comprados online. Além disso, a automação e as compras online podem reduzir a demanda por shoppings e propriedades de varejo, que atualmente se estima que representem 31% de todas as propriedades comerciais ou cerca de 7 bilhões de pés quadrados (650 milhões de metros quadrados). A Amazon ganhou grande parte do crescimento nos últimos anos para compras online, respondendo por metade do crescimento no varejo online em 2016.^[88] Outras formas de automação também podem ser parte integrante das compras online, por exemplo, a implantação de robótica de armazém automatizada, como a aplicada pela Amazon usando Kiva Systems .

Comida e bebida

A indústria de varejo de alimentos começou a aplicar a automação ao processo de pedidos; O McDonald's introduziu sistemas de pedido e pagamento com tela de toque em muitos de seus restaurantes, reduzindo a necessidade de tantos funcionários de caixa. ^[89] A Universidade do Texas em Austin introduziu locais de varejo de café totalmente automatizados. ^[90] Alguns cafés e restaurantes têm utilizado " aplicativos " para celulares e tablets para tornar o processo de pedidos mais eficiente pelos clientes que fazem pedidos e pagam em seus dispositivos. ^[91] Alguns restaurantes automatizaram a entrega de comida às mesas dos clientes usando um sistema de correia transportadora . O uso de robôs às vezes é empregado para substituirequipe de espera . ^[92]

Construção

Mineração

A mineração automatizada envolve a remoção de mão de obra humana do processo de mineração . ^[93] A indústria de mineração está atualmente em transição para a automação. Atualmente, ainda pode exigir uma grande quantidade de capital humano , especialmente no terceiro mundo, onde os custos da mão de obra são baixos, portanto, há menos incentivos para aumentar a eficiência por meio da automação.

Vigilância por vídeo

A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa ( DARPA ) iniciou a pesquisa e desenvolvimento de programa de vigilância e monitoramento visual automatizado (VSAM), entre 1997 e 1999, e programas de vigilância por vídeo aerotransportado (AVS), de 1998 a 2002. Atualmente, há um grande esforço em andamento na comunidade de visão para desenvolver uma vigilância de rastreamento totalmente automatizadasistema. A vigilância por vídeo automatizada monitora pessoas e veículos em tempo real em um ambiente movimentado. Os sistemas de vigilância automatizados existentes baseiam-se no ambiente para os quais foram projetados principalmente para observar, ou seja, interno, externo ou aéreo, o número de sensores que o sistema automatizado pode manipular e a mobilidade dos sensores, ou seja, câmera estacionária vs. câmera móvel. O objetivo de um sistema de vigilância é registrar propriedades e trajetórias de objetos em uma determinada área, gerar avisos ou notificar as autoridades designadas em caso de ocorrência de determinados eventos. ^[94]

Sistemas rodoviários

Conforme as demandas por segurança e mobilidade cresceram e as possibilidades tecnológicas se multiplicaram, o interesse pela automação cresceu. Buscando acelerar o desenvolvimento e introdução de veículos e rodovias totalmente automatizados, o Congresso dos Estados Unidos autorizou mais de US $ 650 milhões em seis anos para sistemas de transporte inteligentes (ITS) e projetos de demonstração na Lei de Eficiência do Transporte de Superfície Intermodal (ISTEA) de 1991. O Congresso legislou no ISTEA que: ^[95]

[O] secretário de transporte deve desenvolver uma rodovia automatizada e um protótipo de veículo a partir do qual futuros sistemas de auto-estrada inteligentes totalmente automatizados podem ser desenvolvidos. Tal desenvolvimento deve incluir pesquisas em fatores humanos para garantir o sucesso da relação homem-máquina. O objetivo desse programa é ter a primeira rodovia totalmente automatizada ou uma pista de teste automatizada em operação até 1997. Esse sistema deverá acomodar a instalação de equipamentos em veículos motorizados novos e existentes.

Automação completa comumente definida como não requerendo nenhum controle ou controle muito limitado por parte do motorista; tal automação seria realizada por meio de uma combinação de sensores, computador e sistemas de comunicação em veículos e ao longo da rodovia. A direção totalmente automatizada permitiria, em teoria, espaçamento mais próximo dos veículos e velocidades mais altas, o que poderia aumentar a capacidade de tráfego em locais onde a construção de estradas adicionais é fisicamente impossível, politicamente inaceitável ou proibitivamente cara. Os controles automatizados também podem aumentar a segurança no trânsito, reduzindo a oportunidade de erro do motorista, que causa grande parte dos acidentes de veículos motorizados. Outros benefícios potenciais incluem melhor qualidade do ar (como resultado de fluxos de tráfego mais eficientes), maior economia de combustível,e tecnologias derivadas geradas durante pesquisa e desenvolvimento relacionados a sistemas rodoviários automatizados.^[96]

Gestão de resíduos

Caminhões de coleta de lixo automatizados evitam a necessidade de tantos trabalhadores, bem como facilitam o nível de mão de obra necessária para fornecer o serviço. ^[97]

Processo de negócio

A automação de processos de negócios (BPA) é a automação habilitada por tecnologia de processos de negócios complexos . ^[98] Pode ajudar a agilizar um negócio pela simplicidade, alcançar a transformação digital , aumentar a qualidade do serviço , melhorar a entrega do serviço ou conter custos. O BPA consiste na integração de aplicativos, reestruturação de recursos de mão de obra e uso de aplicativos de software em toda a organização. A automação de processos robóticos (RPA; ou RPAAI para RPA 2.0 autoguiado) é um campo emergente dentro do BPA e usa inteligência artificial . Os BPAs podem ser implementados em várias áreas de negócios, incluindo marketing, vendas e fluxo de trabalho.

Home

A automação residencial (também chamada de domótica ) designa uma prática emergente de maior automação de eletrodomésticos e recursos em residências, principalmente por meio de meios eletrônicos que permitem coisas impraticáveis, excessivamente caras ou simplesmente impossíveis nas últimas décadas. O aumento no uso de soluções de automação residencial deu uma guinada, refletindo a crescente dependência das pessoas em tais soluções de automação. No entanto, o maior conforto que é adicionado por meio dessas soluções de automação é notável. ^[99]

Laboratório

A automação é essencial para muitas aplicações científicas e clínicas. ^[100] Portanto, a automação tem sido amplamente empregada em laboratórios. Desde 1980 laboratórios totalmente automatizados já funcionam. ^[101] No entanto, a automação não se espalhou em laboratórios devido ao seu alto custo. Isso pode mudar com a capacidade de integração de dispositivos de baixo custo com equipamentos de laboratório padrão. ^{[102] [103]} Amostradores automáticos são dispositivos comuns usados ​​em automação de laboratório.

Automação de logística

A automação logística é a aplicação de software de computador ou maquinário automatizado para melhorar a eficiência das operações logísticas . Normalmente, isso se refere às operações dentro de um depósito ou centro de distribuição , com tarefas mais amplas realizadas por sistemas de engenharia da cadeia de suprimentos e sistemas de planejamento de recursos empresariais .

Automação industrial

A automação industrial lida principalmente com a automação dos processos de manufatura , controle de qualidade e manuseio de materiais . Os controladores de uso geral para processos industriais incluem controladores lógicos programáveis , módulos de E / S independentes e computadores. A automação industrial deve substituir a ação humana e as atividades manuais de comando-resposta pelo uso de equipamentos mecanizados e comandos de programação lógica. Uma tendência é o aumento do uso de visão de máquina ^[104] para fornecer funções de inspeção automática e orientação de robôs; outra é um aumento contínuo no uso de robôs. A automação industrial é simplesmente necessária nas indústrias.

A eficiência energética em processos industriais tornou-se uma prioridade mais alta. Empresas de semicondutores como a Infineon Technologies estão oferecendo aplicativos de microcontroladores de 8 bits , por exemplo, encontrados em controles de motor , bombas de uso geral , ventiladores e ebikes para reduzir o consumo de energia e, assim, aumentar a eficiência.

Automação Industrial e Indústria 4.0

A ascensão da automação industrial está diretamente ligada à “ Quarta Revolução Industrial ”, mais conhecida agora como Indústria 4.0. Originária da Alemanha, a Indústria 4.0 abrange vários dispositivos, conceitos e máquinas, ^[105] bem como o avanço da Internet das coisas industrial (IIoT). Uma " Internet das Coisas é uma integração perfeita de diversos objetos físicos na Internet por meio de uma representação virtual." ^[106]Esses novos avanços revolucionários chamaram a atenção para o mundo da automação sob uma luz inteiramente nova e mostraram maneiras de crescer para aumentar a produtividade e a eficiência em máquinas e instalações de manufatura. A Indústria 4.0 funciona com a IIoT e software / hardware para se conectar de forma que (por meio de tecnologias de comunicação ) adicione melhorias e melhore os processos de fabricação. Ser capaz de criar uma fabricação mais inteligente, segura e avançada agora é possível com essas novas tecnologias. Isso abre uma plataforma de fabricação que é mais confiável, consistente e eficiente do que antes. Implementação de sistemas como SCADAé um exemplo de software que hoje ocorre na automação industrial. O SCADA é um software supervisório de coleta de dados, apenas um dos muitos utilizados na Automação Industrial. ^{[107] A} indústria 4.0 cobre amplamente muitas áreas da manufatura e continuará a fazê-lo com o passar do tempo. ^[105]

Robótica industrial

A robótica industrial é um sub-ramo da automação industrial que auxilia em diversos processos de fabricação. Esses processos de fabricação incluem usinagem, soldagem, pintura, montagem e manuseio de materiais, para citar alguns. ^[108] Robôs industriais usam vários sistemas mecânicos, elétricos e de software para permitir alta precisão, exatidão e velocidade que excedem em muito qualquer desempenho humano. O nascimento dos robôs industriais ocorreu logo após a Segunda Guerra Mundial, quando os Estados Unidos viram a necessidade de uma maneira mais rápida de produzir bens industriais e de consumo. ^[109]Servos, lógica digital e eletrônica de estado sólido permitiram que os engenheiros construíssem sistemas melhores e mais rápidos e, com o tempo, esses sistemas foram aprimorados e revisados ​​a ponto de um único robô funcionar 24 horas por dia com pouca ou nenhuma manutenção. Em 1997, havia 700.000 robôs industriais em uso, o número subiu para 1,8 milhões em 2017 ^[110]. Nos últimos anos, a inteligência artificial (IA) com robótica também é usada na criação de uma solução de etiquetagem automática, usando braços robóticos como o sistema automático aplicador de etiqueta e IA para aprender e detectar os produtos a serem etiquetados. ^[111]

Controladores Lógicos Programáveis

A automação industrial incorpora controladores lógicos programáveis ​​no processo de fabricação. Controladores lógicos programáveis(PLCs) usam um sistema de processamento que permite a variação dos controles de entradas e saídas usando uma programação simples. PLCs fazem uso de memória programável, armazenando instruções e funções como lógica, sequenciamento, temporização, contagem, etc. Usando uma linguagem baseada em lógica, um PLC pode receber uma variedade de entradas e retornar uma variedade de saídas lógicas, os dispositivos de entrada sendo sensores e os dispositivos de saída são motores, válvulas, etc. Os PLCs são semelhantes aos computadores, no entanto, enquanto os computadores são otimizados para cálculos, os PLCs são otimizados para tarefas de controle e uso em ambientes industriais. Eles são construídos de forma que apenas o conhecimento básico de programação baseado em lógica seja necessário e para lidar com vibrações, altas temperaturas, umidade e ruído. A maior vantagem que os PLCs oferecem é sua flexibilidade. Com os mesmos controladores básicos,um PLC pode operar uma variedade de sistemas de controle diferentes. Os PLCs tornam desnecessário religar um sistema para alterar o sistema de controle. Essa flexibilidade leva a um sistema de baixo custo para sistemas de controle complexos e variados.^[112]

PLCs podem variar de pequenos dispositivos de "tijolo de construção" com dezenas de E / S em um invólucro integral com o processador, a grandes dispositivos modulares montados em rack com uma contagem de milhares de E / S, e que muitas vezes estão ligados em rede a outros PLC e Sistemas SCADA .

Eles podem ser projetados para vários arranjos de entradas e saídas digitais e analógicas (E / S), faixas de temperatura estendidas, imunidade a ruído elétrico e resistência a vibração e impacto. Os programas para controlar a operação da máquina são normalmente armazenados em memória não volátil ou com bateria de reserva .

Foi da indústria automotiva dos EUA que nasceu o PLC. Antes do PLC, o controle, o sequenciamento e a lógica de intertravamento de segurança para a fabricação de automóveis eram compostos principalmente de relés , temporizadores de came , sequenciadores de bateria e controladores de malha fechada dedicados. Como esses podiam chegar às centenas ou mesmo aos milhares, o processo de atualização dessas instalações para a troca anual do modelo era muito demorado e caro, pois os eletricistas precisavam religar os relés individualmente para alterar suas características operacionais.

Quando os computadores digitais se tornaram disponíveis, sendo dispositivos programáveis ​​de uso geral, eles logo foram aplicados para controlar a lógica sequencial e combinatória em processos industriais. No entanto, esses primeiros computadores exigiam programadores especializados e controle ambiental operacional rigoroso para temperatura, limpeza e qualidade de energia. Para enfrentar esses desafios, o PLC foi desenvolvido com vários atributos-chave. Ele toleraria o ambiente de chão de fábrica, suportaria entrada e saída discretas (em forma de bits) de maneira facilmente extensível, não exigiria anos de treinamento para ser usado e permitiria que sua operação fosse monitorada. Uma vez que muitos processos industriais têm escalas de tempo facilmente resolvidas por tempos de resposta de milissegundos, a eletrônica moderna (rápida, pequena, confiável) facilita muito a construção de controladores confiáveis,e o desempenho pode ser trocado por confiabilidade.^[113]

Automação assistida-agente

A automação assistida por agente refere-se à automação usada pelos agentes do call center para lidar com as consultas dos clientes. O principal benefício da automação assistida por agente é a conformidade e a proteção contra erros. Às vezes, os agentes não são totalmente treinados ou esquecem ou ignoram as etapas principais do processo. O uso da automação garante que o que deveria acontecer na chamada realmente aconteça, sempre. Existem dois tipos básicos: automação de desktop e soluções automatizadas de voz.

A automação da área de trabalho refere-se à programação de software que torna mais fácil para o agente do call center trabalhar em várias ferramentas de área de trabalho. A automação pegaria as informações inseridas em uma ferramenta e as preencheria entre as outras para que não precisassem ser inseridas mais de uma vez, por exemplo.

As soluções de voz automatizadas permitem que os agentes permaneçam na linha enquanto as divulgações e outras informações importantes são fornecidas aos clientes na forma de arquivos de áudio pré-gravados. Os aplicativos especializados dessas soluções automatizadas de voz permitem que os agentes processem cartões de crédito sem nunca ver ou ouvir os números dos cartões de crédito ou códigos CVV . ^[114]

Veja também

Referências

Citations

Fontes