Роль датчиков в 21 веке

В 17 веке учёный Антон ван Левенгук изучал микробы через грубый оптический микроскоп в поисках более высоких показателей. Точно так же, как микроскоп Левенгука повлиял на науку того времени, современные системы микроскопии влияют на то, как инженеры разрабатывают и испытывают полупроводники и материалы, а также на такие технологии, как микроэлектромеханические системы (МЭМС).

Инструменты как деструктивной, так и неразрушающей микроскопии теперь дополняют и превосходят сканирующий электронный микроскоп (СЭМ), культовый инструмент хорошо оснащенной лаборатории. Приборы нового поколения, некоторые из которых доступны по разумной цене и удобны в использовании, возвращают ранее переданные на аутсорсинг задачи визуализации и анализа обратно в производственную среду.

Производственные организации находятся под сильным конкурентным давлением. Серьезные изменения происходят в отношении ресурсов, рынков, производственных процессов и продуктовых стратегий. В результате международной конкуренции выживут только наиболее производительные и рентабельные отрасли. Сегодняшние датчики и системы управления стремительно вышли за рамки традиционной производственной базы и превратились в далеко идущие коммерческие предприятия. Они сыграют важную роль в выживании инновационных отраслей. Их роль в усвоении информации и контроле операций для поддержания безошибочной производственной среды поможет предприятиям оставаться эффективными на своем конкурентном курсе.

Создание программы автоматизации

Производители и поставщики на собственном горьком опыте усвоили, что одни только технологии не решают проблем. Ярким примером является разрыв между миром информации и миром управления, из-за которого планировщики производства ставили свои цели в соответствии с сомнительными предположениями относительно деятельности на заводе, а руководители предприятий не могли изолировать производственные проблемы до тех пор, пока они не возникли. Проблема создания эффективной автоматизации для безошибочной производственной среды повлекла за собой длинный список решений. Некоторые из них так же стары, как сам термин «компьютерно-интегрированное производство» (CIM). Однако во многих случаях проблема оказывалась не в технологиях, а в способности интегрировать оборудование, информацию и людей.

Споры о ценности компьютерно-интегрированных производственных технологий прекращены, хотя руководители всех уровней почти во всех отраслях все еще подвергают сомнению стоимость внедрения решений CIM. Недавнее затягивание экономических поясов вынудило промышленность оправдывать все капитальные затраты, а CIM вызвала критику со стороны бизнесменов с ограниченным бюджетом во всех областях. Слишком часто внедрение CIM создавало кошмар совместимости в сегодняшних заводских средах различных производителей. Слишком многие конечные пользователи были вынуждены отказаться от предыдущих инвестиций в автоматизацию и/или потратить огромные суммы на новое оборудование, аппаратное обеспечение, программное обеспечение и сети, чтобы эффективно связывать воедино данные из совершенно разных источников. Затраты на совместимое оборудование и связанные с этим трудозатраты на создание сложной сети часто непомерно высоки.

Заявления об открытых системах CIM часто вводят в заблуждение. Во многом это связано с проблемами конфиденциальности, базой данных с ограниченным доступом и ограничениями совместимости операционной системы. Системы не обеспечивают прозрачную интеграцию технологических данных и бизнес-информации предприятия, которая обеспечивает работу CIM. Для решения этой проблемы необходимо разработать четко определенную программу автоматизации. Распространенный подход заключается в том, чтобы ограничить описание проблемы реальными рамками, исключив те особенности, которые не подлежат рассмотрению. Проблема рассматривается с точки зрения более простой работоспособной модели. Затем решение может быть основано на предсказаниях модели. Опасность, связанная с этой стратегией, очевидна: если упрощенная модель не является хорошим приближением к реальной проблеме, решение будет неподходящим и может даже усугубить проблему.

Надежные программы автоматизации могут оказаться ценным подспорьем при принятии решения о решении производственных проблем. Достижения в области сенсорных технологий предоставили средства для быстрого и масштабного улучшения решения проблем и внесли существенный вклад в современные производственные технологии. Инфраструктура программы автоматизации должна быть тесно связана с использованием и внедрением датчиков и систем управления в рамках организации. Проблема становится более сложной, когда она распространяется на организационные условия. Теория организации основана на фрагментированном и частично разработанном массиве знаний и может дать лишь ограниченное руководство по формированию проблемных моделей.

Менеджеры обычно используют свой опыт и чутье при решении сложных производственных проблем, включающих организационные аспекты. В результате создание конкурентоспособного производственного предприятия, использующего передовые технологии автоматизации с использованием датчиков, систем управления и организационных аспектов, представляет собой задачу, требующую понимания как того, как создать программу автоматизации, так и того, как интегрировать ее в динамичную организацию. Чтобы достичь целей интегрированных систем датчиков и управления, автоматизированная производственная система должна быть построена из совместимых и интеллектуальных подсистем. В идеале производственная система должна управляться компьютером и должна взаимодействовать с контроллерами и системами обработки материалов на более высоких уровнях иерархии, как показано на рис. 1.