자동화

Automation
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자동화는 프로세스에 대한 인간의 개입을 줄이는 광범위한 기술을 나타냅니다.의사결정 기준, 서브프로세스 관계 및 관련 액션을 사전에 결정하고 이러한 사전 결정을 [1]기계에 구현함으로써 사람의 개입을 줄일 수 있습니다.

자동화에는 [2]기계, 공장, 보일러 [3]및 열처리 오븐의 프로세스, 전화 네트워크 켜기, 조종, 선박,[4] 항공기 및 기타 애플리케이션 및 차량의 안정화와 같은 다양한 장비와 제어 시스템의 사용이 포함됩니다.

자동화는 보일러를 제어하는 가정용 온도 조절기에서 수만 개의 입력 측정 및 출력 제어 신호를 사용하는 대규모 산업용 제어 시스템에 이르기까지 다양한 응용 분야를 포함합니다.자동화는 또한 은행 부문에서 공간을 찾아냈다.제어의 복잡성에서는 단순한 온오프 제어부터 다변수 고레벨 알고리즘까지 다양합니다.

자동제어루프의 가장 단순한 형태에서 컨트롤러는 프로세스의 측정값을 원하는 설정값과 비교하여 그 결과 발생하는 에러신호를 처리하여 프로세스에 대한 입력을 변경함으로써 프로세스가 장애에도 불구하고 설정점에 머무르도록 한다.이 폐쇄 루프 제어는 시스템에 대한 네거티브 피드백의 적용입니다.제어이론의 수학적 기초는 18세기에 시작되어 20세기에 급속히 발전했다.

자동화는 기계, 유압, 공압, 전기, 전자 장치 및 컴퓨터를 포함한 다양한 방법으로 이루어졌으며, 일반적으로 조합하여 이루어집니다.현대의 공장, 비행기, 선박과 같은 복잡한 시스템은 일반적으로 이 모든 기술을 조합하여 사용합니다.자동화의 이점에는 인건비 절감, 폐기물 절감, 전기 비용 절감, 재료 비용 절감, 품질, 정확도 및 정밀도 향상 등이 있습니다.

세계은행의 세계개발보고서(World Development Report) 2019는 기술 분야의 새로운 산업과 일자리가 [5]자동화로 인한 노동자의 경제적 효과보다 크다는 증거를 보여준다.

2010년대 [6][7][8][9][10]이후 미국, 영국, 프랑스 등지에서 민족주의, 보호주의, 포퓰리즘 정치가 부활한 요인으로는 자동화의 탓으로 지목된 일자리 감소와 이동성 저하가 꼽히고 있습니다.

오토메이션이라는 용어는 (오토마톤에서 유래한) 초기 단어에서 영감을 얻어 Ford가 자동화 [2]부서를 설립하기 전인 1947년 이전에는 널리 사용되지 않았습니다.1930년대에 [11]도입된 피드백 컨트롤러가 업계에서 빠르게 채택된 것은 이 시기였습니다.

개방 루프 및 폐쇄 루프(피드백) 제어

기본적으로 두 가지 유형의 제어 루프가 있습니다.오픈 루프 제어와 클로즈드 루프 제어입니다.

개방 루프 제어에서 컨트롤러로부터의 제어 동작은 "프로세스 출력"(또는 "제어된 프로세스 변수")과는 독립적입니다.예를 들어, 타이머만으로 제어되는 중앙난방 보일러는 건물의 온도에 관계없이 일정한 시간 동안 열이 가해질 수 있습니다.(제어 작용은 보일러를 껐다 켜는 것입니다.)프로세스 출력은 빌딩 온도입니다.)

폐쇄 루프 제어에서는 컨트롤러로부터의 제어 액션은 프로세스 출력에 의존합니다.보일러 유추의 경우, 여기에는 건물 온도를 모니터링하는 온도 센서가 포함되며, 이를 통해 컨트롤러에 신호를 다시 공급하여 온도 조절기에 설정된 온도로 건물을 유지합니다.따라서 클로즈드 루프 컨트롤러는 컨트롤러가 "기준 입력" 또는 "설정 포인트"와 동일한 프로세스 출력을 제공하는 제어 동작을 확실히 하는 피드백 루프를 가진다.이러한 이유로 폐쇄 루프 제어는 피드백 [12]제어라고도 불립니다.

영국 표준 기관에 따르면 폐쇄 루프 제어 시스템의 정의는 '모니터링 피드백을 가진 제어 시스템, 이 피드백의 결과로 형성된 편차 신호는 편차를 0으로 줄이는 경향이 있는 방식으로 최종 제어 요소의 동작을 제어하기 위해 사용된다'이다.[13]

마찬가지로 피드백 제어 시스템은 시스템 변수의 함수를 비교하고 그 차이를 [13]제어 수단으로 사용함으로써 시스템 변수 간에 소정의 관계를 유지하는 경향이 있는 시스템이다.제조, 항공기, 통신 및 기타 산업에 혁명을 일으킨 고급 자동화 유형은 피드백 제어입니다. 피드백 제어는 일반적으로 연속적이며 센서를 사용하여 측정을 수행하고 측정된 변수를 설정된 [11][14]범위 내에 유지하기 위해 계산된 조정을 수행해야 합니다.폐쇄 루프 자동화의 이론적 근거는 제어 이론입니다.

제어 액션

주요 기사:제어 시스템

디스크리트 컨트롤(온/오프)

제어의 가장 간단한 유형 중 하나는 ON-OFF 제어입니다.예를 들어 전기 접점을 열거나 닫는 가전제품에 사용되는 온도조절기가 있습니다.(온도조절기는 원래 온오프식 일반 가전 서모스탯이 아닌 진정한 피드백 제어 메커니즘으로 개발되었습니다.)

시퀀스 제어: 종종 시스템 상태를 포함하는 시스템 로직을 기반으로 프로그램된 이산 동작 시퀀스가 수행됩니다.엘리베이터 제어 시스템은 시퀀스 제어의 한 예입니다.

PID 컨트롤러

주요 기사: PID 컨트롤러
피드백 루프에 있어서의 PID 컨트롤러의 블록 다이어그램.r(t)는 원하는 프로세스 값 또는 "설정점"이며 y(t)는 측정된 프로세스 값이다.

비례-적분-파생 컨트롤러(PID 컨트롤러)는 산업용 제어 시스템에서 널리 사용되는 제어 루프 피드백 메커니즘(컨트롤러)이다.

PID 루프에서 컨트롤러는 원하는 설정점과 측정된 프로세스 변수의 차이로 오류 e 를 연속적으로 계산하고 각각 비례항, 적분항 및 파생항(P항, I항 및 D항으로 표시됨)에 따라 보정을 적용합니다.pe.

이론적인 이해와 적용은 1920년대부터 시작되었으며, 그것들은 거의 모든 아날로그 제어 시스템에 구현되어 있습니다; 원래는 기계 컨트롤러에서, 다음에는 이산 전자 장치를 사용하고 나중에는 산업 프로세스 컴퓨터에서 사용됩니다.

시퀀셜 제어 및 논리 시퀀스 또는 시스템 상태 제어

주요 기사: 프로그래머블 로직 컨트롤러

시퀀셜 제어는 고정 시퀀스 또는 다양한 시스템 상태에 따라 다른 액션을 수행하는 논리 시퀀스 중 하나입니다.조절이 가능하지만 고정 시퀀스의 예로는 잔디 스프링클러 타이머가 있습니다.

상태는 시스템의 사용 시나리오 또는 시퀀스 시나리오에서 발생할 수 있는 다양한 상태를 말합니다.예를 들어 엘리베이터는 시스템 상태에 기초한 논리를 사용하여 상태와 오퍼레이터의 입력에 응답하여 특정 액션을 수행합니다.예를 들어 운영자가 바닥 n 버튼을 누르면 시스템은 엘리베이터가 정지 또는 이동 중인지, 상승 또는 하강 중인지, 문이 열렸는지 닫혔는지, 기타 조건에 [15]따라 응답합니다.

시퀀셜 제어의 초기 개발은 릴레이 로직으로, 전기 릴레이가 장치에 전원을 공급하거나 차단하는 전기 접점을 결합합니다.릴레이는 산업용 전기 모터 또는 솔레노이드 밸브의 개폐와 같은 다른 장치를 제어하기 위해 개발되기 전에 전신 네트워크에서 처음 사용되었습니다.제어 목적으로 릴레이를 사용하면 외부 이벤트에 대한 응답으로 순서가 어긋나 액션이 트리거될 수 있는 이벤트 구동 제어가 가능했습니다.이들은 견고한 싱글시퀀스 캠타이머보다 응답성이 더 유연했습니다.좀 더 복잡한 예로는 스윙 브리지 제어장치와 같은 장치의 안전한 시퀀스를 유지하는 것이 포함되었는데, 이 경우 다리가 움직이기 전에 잠금 볼트를 해제해야 하며, 안전 게이트가 이미 닫힐 때까지 잠금 볼트를 해제할 수 없었다.

일부 공장에서는 릴레이와 캠 타이머의 총 수가 수백 개 또는 수천 개에 달할 수 있습니다.이러한 시스템을 관리할 수 있도록 하기 위해서는 초기 프로그래밍 기술과 언어가 필요했는데, 이는 상호 연결된 릴레이의 다이어그램이 사다리의 단과 비슷했던 사다리 논리 중 하나입니다.프로그래머블 로직 컨트롤러라고 불리는 특수 컴퓨터는 나중에 이러한 하드웨어 집합을 보다 쉽게 재프로그래밍할 수 있는 단일 장치로 대체하도록 설계되었습니다.

일반적인 유선 모터 시동 및 정지 회로(컨트롤 회로라고 함)에서는 한 쌍의 전기 릴레이를 활성화하는 "Start" 또는 "Run" 버튼을 누르면 모터가 시동됩니다."잠금" 릴레이는 푸시 버튼을 놓을 때 제어 회로에 전원이 공급되도록 하는 접점을 잠급니다.(시작 버튼은 통상적으로 열려 있는 접점이고 정지 버튼은 통상적으로 닫혀 있는 접점입니다.)또 다른 릴레이는 모터 스타터 스위치(3상 산업용 전원용 접점 3세트)를 주 전원 회로에 투입하는 장치에 전원을 공급하는 스위치에 전원을 공급합니다.대형 모터는 고전압을 사용하고 높은 돌입 전류를 경험하기 때문에 접촉 및 차단에 속도가 중요합니다.수동 스위치를 사용하면 직원 및 재산에 위험할 수 있습니다.시동 회로의 "잠금" 접점 및 모터의 주 전원 접점은 "정지" 또는 "끄기" 버튼을 누를 때까지 각각의 전자석에 의해 체결되어 있으며,[16] 이는 록 인 릴레이의 전원을 차단합니다.

이 상태 다이어그램은 UML을 사용하여 개폐만 가능한 도어 시스템을 설계하는 방법을 보여 줍니다.

일반적으로 인터락은 제어 회로에 추가됩니다.이 예의 모터가 윤활이 필요한 기계에 전원을 공급하고 있다고 가정합니다.이 경우 Motor가 작동하기 전에 Oil Pump가 작동하도록 Interlock을 추가할 수 있습니다.타이머, 리미트 스위치 및 전동아이는 제어회로의 다른 공통요소입니다.

솔레노이드 밸브는 압축 공기 또는 유압 오일에서 기계 구성 요소의 액추에이터에 전원을 공급하기 위해 널리 사용됩니다.모터가 연속적인 회전 운동을 제공하는 데 사용되는 반면 액추에이터는 일반적으로 다양한 기계 암의 이동, 밸브의 개폐, 무거운 프레스 롤의 상승, 프레스 압력의 적용 등 기계 구성 요소의 제한된 이동 범위를 간헐적으로 생성하는 데 더 나은 선택입니다.

컴퓨터 제어

컴퓨터는 순차 제어와 피드백 제어를 모두 수행할 수 있으며, 일반적으로 산업용 애플리케이션에서는 단일 컴퓨터가 두 가지 작업을 모두 수행합니다.프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 릴레이 로직 타입 시스템에 사용되는 타이머나 드럼시퀀서 등의 많은 하드웨어 컴포넌트를 대체한 특수한 용도의 마이크로프로세서입니다.범용 프로세스 제어 컴퓨터는 독립형 컨트롤러를 점차 대체하고 있으며, 단일 컴퓨터가 수백 개의 컨트롤러의 작업을 수행할 수 있게 되었습니다.프로세스 제어 컴퓨터는 PLC, 기기 및 컨트롤러의 네트워크에서 데이터를 처리하여 많은 개별 변수의 전형적인(PID 등) 제어를 구현하거나 경우에 따라서는 여러 입력 및 수학적 조작을 사용하여 복잡한 제어 알고리즘을 구현할 수 있습니다.또한 데이터를 분석하여 운영자를 위한 실시간 그래픽 디스플레이를 생성하고 운영자, 엔지니어 및 관리를 위한 보고서를 실행할 수 있습니다.

자동 입출금기(ATM)의 제어는 컴퓨터가 네트워크 데이터베이스에서 검색된 정보에 기초하여 사용자 선택에 대해 도출된 논리 응답을 실행하는 인터랙티브 프로세스의 한 예이다.ATM 프로세스는 다른 온라인 트랜잭션 프로세스와 유사합니다.서로 다른 논리적 응답을 시나리오라고 합니다.이러한 프로세스는 일반적으로 소프트웨어 코드 작성을 안내하는 사용 사례 및 흐름도를 사용하여 설계되었습니다.최초의 피드백 제어 메커니즘은 그리스 엔지니어 크테시비우스 (기원전 285–222)에 의해 발명된 물시계였다.

역사

초기 역사

크테시비우스의 클렙시드라(기원전 3세기)

그것은 그리스와 아랍인들이 시간을 정확하게 추적하기 위해 선점한 것이었다.기원전 270년쯤 프톨레마이오스 시대의 이집트에서 크테시비우스는 물시계의 플로트 조절기를 설명했는데, 이것은 현대의 수세식 변기의 공과 수관과 다르지 않은 장치이다.이것은 최초의 피드백 [17]제어 메커니즘이었습니다.14세기 기계시계의 등장은 물시계와 그 피드백 제어 시스템을 쓸모없게 만들었다.

페르시아의 Banu Mussa 형제는 그들의 Book of Innitious Devices (850 AD)에서 많은 자동 [18]제어 장치에 대해 설명했습니다.불연속 가변 구조 제어의 한 형태인 유체에 대한 2단계 레벨 제어는 Banu Musa [19]형제에 의해 개발되었습니다.피드백 [20][21]컨트롤러에 대해서도 설명했습니다.산업혁명을 거치면서 피드백 제어 시스템의 설계는 많은 공학적 직관과 함께 시행착오를 겪었습니다.그러므로, 그것은 과학이라기보다 예술에 가까웠다.피드백 제어 시스템의 안정성은 19세기 중반이 되어서야 자동 제어 [citation needed]이론의 공식 언어인 수학을 사용하여 분석되었다.

원심 거버너는 17세기에 Christiaan Huygens에 의해 발명되었고 [22][23][24]맷돌 사이의 간격을 조정하는 데 사용되었다.

서유럽의 산업 혁명

증기 엔진은 엔진 속도와 출력을 제어해야 하는 필요성을 통해 자동화를 촉진했습니다.

원동기 또는 자체 구동식 기계가 발전한 곡물 공장, 용해로, 보일러 및 증기 엔진의 도입으로 온도 조절기(1624년 발명), 압력 조절기(1681), 플로트 조절기(1700) 및 속도 조절 장치를 포함한 자동 제어 시스템에 대한 새로운 요구사항이 생겼습니다.풍차의 돛에 텐트를 치는 또 다른 제어 장치가 사용되었습니다.그것은 1745년에 [25]에드먼드 리에 의해 특허를 받았다.또한 1745년에 자크 드 보칸송은 최초의 자동 직기를 발명했다.1800년경, Joseph Marie Jacquard는 [26]펀치 카드 시스템을 만들어 룸을 프로그래밍했다.

1771년 리처드 아크라이트는 수력에 의해 구동되는 최초의 완전 자동화 방적기를 발명했는데, 그 당시에는 [27]물틀로 알려져 있었다.자동 제분기는 1785년 올리버 에반스에 의해 개발되었고, 이것은 최초의 완전히 자동화된 산업 [28][29]공정이 되었다.

플라이볼 거버너는 피드백 제어 시스템의 초기 예입니다.속도가 증가하면 평형추는 바깥쪽으로 이동하게 되고 증기를 공급하는 밸브를 닫는 경향이 있는 링크가 미끄러져 엔진이 느려집니다.

원심식 거버너는 1784년 영국의 Mr. Bunce에 의해 모형 증기 [30][31]크레인의 일부로 사용되었습니다.원심 조속기는 1788년 와트의 파트너인 불튼이 제분소에서 [25]증기 엔진을 만들고 있는 것을 본 후 제임스 와트에 의해 채택되었다.거버너는 실제로 설정 속도를 유지할 수 없었습니다. 엔진은 부하 변화에 대응하여 새로운 일정한 속도를 가정합니다.가바나(Governor)는 보일러에 가해지는 열 부하 변동으로 인해 발생하는 작은 변화를 처리할 수 있었습니다.또한, 속도 변화가 있을 때마다 진동이 일어나는 경향이 있었습니다.그 결과, 이 가바나(governers)를 장착한 엔진은 [25]면방적과 같이 일정한 속도를 필요로 하는 작업에 적합하지 않았습니다.

Governor에 대한 몇 가지 개선 사항과 더불어 증기 엔진의 밸브 차단 타이밍이 개선되어 엔진은 19세기 말 이전에 대부분의 산업 용도로 적합하게 되었습니다.증기 엔진의 발전은 열역학 및 제어 [25]이론 모두에서 과학보다 훨씬 앞서 있었다.주지사는 제임스 클러크 맥스웰이 제어 이론을 이해하기 위한 이론적 기초의 시작을 확립하는 논문을 발표하기 전까지 상대적으로 과학적인 관심을 거의 받지 못했습니다.

20세기

릴레이 로직은 공장 전기화와 함께 도입되어 1900년대부터 1920년대까지 신속한 적응을 거쳤습니다.중앙 발전소는 또한 빠른 성장을 거쳤고 새로운 고압 보일러, 증기 터빈 및 변전소의 운영으로 계기와 제어 장치에 대한 많은 수요가 창출되었다.중앙 제어실은 1920년대에 보편화되었지만, 1930년대 초반에는 대부분의 공정 제어가 켜지지 않았습니다.측정 시스템은 일반적으로 계측기의 데이터를 표시하는 기록기로 그려진 차트를 모니터링했습니다.이를 수정하기 위해 작업자는 밸브를 수동으로 열거나 닫거나 스위치를 켜거나 끕니다.제어실에서는 또한 색상 구분 조명을 사용하여 공장 내 근로자들에게 신호를 보내 수동으로 특정 사항을 [32]변경하도록 했다.

장거리 전화에 중요했던 1920년대 전자 증폭기의 개발에는 더 높은 신호 대 잡음비가 필요했는데, 이는 음성 피드백 노이즈 상쇄로 해결되었다.제어 이론에는 이것과 다른 텔레포니응용 프로그램이 기여했습니다.1940년대와 1950년대에 독일의 수학자 Irmgard Flügge-Lotz는 2차 세계대전 동안 사격 통제 시스템과 항공기 항법 [11]시스템에 군사적인 응용을 발견한 불연속 자동 제어 이론을 개발했습니다.

ON-OFF 제어가 아닌 설정 지점으로부터의 편차에 대응하여 계산된 변경을 할 수 있었던 컨트롤러가 1930년대에 도입되기 시작했습니다.컨트롤러는 공장 [33]전기의 영향 감소를 상쇄하기 위해 제조업이 생산성 향상을 계속 보여줄 수 있도록 했습니다.

1920년대 전기화로 공장 생산성이 크게 향상되었다.미국의 제조업 생산성 증가율은 1919–29년 5.2%에서 1929–41년 2.76%로 떨어졌습니다.알렉산더 필드는 비의료 기구에 대한 지출이 1929년부터 1933년까지 크게 증가했고 [33]그 이후로도 강세를 유지했다고 지적한다.

제1차 세계대전과 제2차 세계대전은 매스커뮤니케이션과 신호처리 분야에서 큰 발전을 이루었다.자동 제어의 다른 주요 발전에는 미분 방정식, 안정성 이론 및 시스템 이론(1938), 주파수 영역 분석(1940), 선박 제어(1950), 확률 분석(1941) 등이 있다.

초기 Telefunken/AEG Logistat, Sieme 포함(프로그램 가능 논리 제어기의 전임자들(PLC))공정 제어와 자동화를 위하여 산업용 제어 시스템에서 전기 기계 릴레이 논리를 대체할 등장한 1958년부터 다양한 시스템 solid-state[34][35]디지털 논리 모듈에 고정 배선 프로그래밍 논리 제어 장치에 기초한.nsSimatic, Philips/Mullard/Valvo [de]Norbit, BBC Sigmatronic, ACEC Logacec, Akord [de]Estacord, Krone Mibakron, Bistat, Datapac, Norlog, SSR 또는 Procontic 시스템.[34][36][37][38][39][40]

1959년 텍사코의 포트 아서 정유 공장은 디지털 제어를 [41]사용한 최초의 화학 공장이 되었습니다.1970년대 컴퓨터 하드웨어 가격이 떨어지면서 공장의 디지털 제어 전환이 빠르게 확산되기 시작했다.

중요한 응용 프로그램

자동 전화 교환기는 다이얼 전화와 함께 1892년에 도입되었습니다.1929년에는 벨 시스템의 31.9%가 [42]: 158 자동화되었습니다.자동 전화 교환기는 원래 진공관 앰프와 전기 기계식 스위치를 사용하여 전기를 많이 소비했습니다.통화량은 결국 전화 시스템이 모든 전기 생산을 소비할 것으로 우려될 정도로 빠르게 증가했고, Bell Labs는 [43]트랜지스터에 대한 연구를 시작했다.

전화 교환 릴레이에 의해 수행되는 논리는 디지털 컴퓨터에 영감을 주었습니다.상업적으로 성공한 최초의 유리병 송풍기는 [44]1905년에 도입된 자동 모델이었다.12시간 교대로 일하는 2인 승무원에 의해 작동되는 이 기계는 24시간 동안 17,280병을 생산할 수 있었는데, 이는 가게에서 하루 동안 일하는 6명의 남녀 승무원이 만든 2,880병과는 비교가 되지 않았다.기계로 병을 만드는 데 드는 비용은 그로스 당 10~12센트인데 반해, 수동 유리 블로어와 도우미는 그로스 당 1.80달러였습니다.

제어 이론을 사용하여 부분 전기 구동 장치를 개발했습니다.섹션 전기 드라이브는 각 섹션 간에 정확한 디퍼렌셜이 유지되어야 하는 기계의 여러 섹션에 사용됩니다.강철 압연에서 금속은 롤러 쌍을 통과할 때 늘어나며, 롤러 쌍은 연속적으로 더 빠른 속도로 주행해야 합니다.종이를 만들 때, 시트는 그룹으로 배열된 증기 가열 건조를 통과할 때 줄어들어 연속적으로 느린 속도로 작동해야 합니다.부분 전기 구동의 첫 [45]번째 적용은 1919년 제지 기계에서였다.20세기 동안 철강 산업에서 가장 중요한 발전 중 하나는 1928년 [46]Armco에 의해 개발된 연속적인 와이드 스트립 압연이었다.

약리 자동 생산

자동화 이전에는 많은 화학물질이 일괄적으로 제조되었다.1930년, 계측기의 광범위한 사용과 컨트롤러의 새로운 사용으로 인해, 다우 케미컬사의 설립자는 지속적인 [47]생산을 지지했습니다.

손재주를 대체하여 소년들과 비숙련 노동자들에 의해 조작될 수 있도록 한 자기 작동식 공작기계는 1840년대에 [48]제임스 나스마이트에 의해 개발되었다.공작기계는 1950년대에 천공된 종이 테이프를 사용하여 수치 제어(NC)를 통해 자동화되었습니다.이것은 곧 컴퓨터 수치 제어(CNC)로 발전했다.

오늘날에는 거의 모든 유형의 제조 및 조립 공정에서 광범위한 자동화가 시행되고 있습니다.더 큰 공정들 중 일부는 발전, 정유, 화학, 제철소, 플라스틱, 시멘트 공장, 비료 공장, 펄프 및 제지 공장, 자동차와 트럭 조립, 항공기 생산, 유리 제조, 천연 가스 분리 공장, 식음료 가공, 캔과 병입 및 바리오 제조를 포함한다.우리 같은 부분들.로봇은 자동차 스프레이 페인팅과 같은 위험한 용도에 특히 유용하다.로봇은 또한 전자 회로 기판을 조립하는 데 사용된다.자동차 용접은 로봇으로 이루어지며 파이프라인과 같은 응용 분야에 자동 용접기가 사용됩니다.

공간/컴퓨터 시대

1957년 우주시대가 도래함에 따라 특히 미국에서는 제어설계가 고전 제어이론의 주파수 영역 기술에서 벗어나 19세기 후반의 미분 방정식 기법으로 되돌아갔다.1940년대와 1950년대에 독일의 수학자 Irmgard Flugge-Lotz는 항법 시스템, 화력 제어 시스템, 전자 장치와 같은 이력 제어 시스템에 널리 사용되는 불연속 자동 제어 이론을 개발했습니다.Flugge-Lotz 등을 통해 현대는 비선형 시스템(1961), 내비게이션(1960), 최적 제어 및 추정 이론(1962), 비선형 제어 이론(1969), 디지털 제어 및 필터링 이론(1974), 개인용 컴퓨터(1983)에 대한 시간 영역 설계를 보았다.

장점, 단점 및 제한 사항

아마도 업계에서 자동화의 가장 큰 장점은 생산 속도가 빨라지고 인건비가 저렴하다는 것입니다.또 다른 이점은 그것이 힘든 일,[49] 육체적인 일 또는 단조로운 일을 대신한다는 것이다.또한 기계는 극한의 온도 또는 방사능 또는 유독성이 있는 대기에서도 작동할 수 있으므로 위험한 환경에서 발생하거나 인간의 능력 밖의 작업은 기계에 의해 수행될 수 있다.간단한 품질 검사로도 유지보수가 가능합니다.그러나 현재로서는 모든 작업을 자동화할 수 있는 것은 아니며 일부 작업은 다른 작업에 비해 자동화 비용이 많이 듭니다.기계를 공장 출하 시 설치하는데 드는 초기 비용은 매우 높으며, 시스템을 유지 보수하지 않으면 제품 자체가 손실될 수 있습니다.

또, 산업 자동화가, 시스템적인 실직이나 복합적인 환경 파괴에 의한 종업원의 대체 등, 운용상의 염려를 넘어 악영향을 미칠 가능성이 있는 연구도 있는 것 같다.그러나, 이러한 연구 결과는, 복잡성과 논란의 여지가 있어,[50] 회피할 가능성이 있다.

자동화의 주요 장점은 다음과 같습니다.

  • 스루풋 또는 생산성 향상
  • 품질 향상
  • 예측 가능성 향상
  • 프로세스 또는 제품의 견고성(일관성) 향상
  • 출력 일관성 향상
  • 인력 직접 인건비 및 비용 절감
  • 사이클 시간 단축
  • 정밀도 향상
  • 단조로운 반복 작업으로부터 인간을 해방하다
  • 자동화된 프로세스의 개발, 도입, 유지보수 및 운용에 필요한 작업(대부분 '작업'으로 구성됨)
  • 다른 일을 할 수 있는 인간의 자유 증가

자동화는 주로 인간의 행동을 대체하는 기계를 설명하지만 기계화, 즉 노동력을 대체하는 기계와도 느슨하게 관련되어 있습니다.기계화와 함께 크기, 강도, 속도, 내구성, 시야 범위 및 예리함, 청각 주파수 및 정밀도, 전자파 감지 및 효과 등의 측면에서 인간의 능력을 확장하는 이점은 다음과 같습니다.[52]

  • 사람의 위험한 작업 스트레스 및 업무상 부상 완화(예: 무거운 물건을 들어올릴 때 허리에 무리가 덜 간다)
  • 위험한 환경(예: 화재, 우주, 화산, 원자력 시설, 수중 등)에서 인류를 제거한다.

자동화의 주요 단점은 다음과 같습니다.

  • 높은 초기 비용
  • 사람의 개입 없이 생산 속도를 높이면 자동화된 프로세스에 결함이 있는 결함의 검사되지 않은 생산 속도를 높일 수 있습니다.
  • 용량이 확대되면 시스템 장애 시 문제가 확대됩니다.위험한 독소, 힘, 에너지 등이 확대된 속도로 방출됩니다.
  • 자동화의 개시자는, 인간의 적응성을 제대로 이해하지 못하는 경우가 많습니다.모든 만일의 사태를 예측하고 모든 상황에 대해 완전히 사전 계획된 자동 대응을 개발하는 것은 종종 어렵습니다.프로세스 자동화에 내재된 발견으로 인해 문제를 해결하기 위해 예상치 못한 반복이 필요할 수 있으며, 이로 인해 예상치 못한 비용과 지연이 발생할 수 있습니다.
  • 고용 소득을 예상하는 사람들은 비슷한 소득을 쉽게 구할 수 없는 자동화를 도입하는 다른 사람들로 인해 심각한 혼란을 겪을 수 있다.

자동화의 역설

자동화의 역설은 자동화 시스템이 더 효율적일수록 운영자의 인적 기여가 더 중요하다고 말합니다.인간은 덜 관여하지만, 그들의 관여는 더 심각해진다.인지심리학자인 Lisanne Bainbridge는 널리 인용된 논문 "Ironies of Automation"[53]에서 이러한 문제들을 특히 확인했습니다.자동화된 시스템에 오류가 있는 경우 수정 또는 셧다운될 때까지 오류가 증가합니다.여기서 인간 오퍼레이터가 필요합니다.[54]이것의 치명적인 예는 자동화의 실패로 조종사들이 준비되지 않은 수동적인 상황에 [55]처했던 에어프랑스 447편이다.

제한 사항

  • 현재의 테크놀로지로는 원하는 작업을 모두 자동화할 수 없습니다.
  • 자동화를 사용하는 많은 운영은 막대한 자본을 투자하고 대량의 제품을 생산하기 때문에 오작동이 매우 비용이 많이 들고 잠재적으로 위험할 수 있습니다.따라서 시스템 전체가 제대로 작동하고 안전과 제품 품질이 [56]유지되도록 하기 위해 일부 인력이 필요합니다.
  • 프로세스가 점점 자동화됨에 따라 절약해야 할 노동력이나 품질 향상은 점점 줄어들고 있습니다.이는 수익 감소와 로지스틱 함수의 두 가지 예입니다.
  • 점점 더 많은 프로세스가 자동화됨에 따라, 남아 있는 자동화되지 않은 프로세스는 줄어듭니다.이것은 기회의 고갈의 한 예이다.그러나 새로운 기술 패러다임은 이전 한계를 뛰어넘는 새로운 한계를 설정할 수 있습니다.

전류 제한

산업 공정에서 인간을 위한 많은 역할은 현재 자동화의 범위를 벗어납니다.인간 수준의 패턴 인식, 언어 이해 및 언어 생산 능력은 현대 기계 및 컴퓨터 시스템의 능력을 훨씬 능가합니다(그러나 Watson 컴퓨터 참조).후각과 소리와 같은 복잡한 감각 데이터의 주관적 평가나 합성이 필요한 업무와 전략적 계획과 같은 높은 수준의 업무는 현재 인간의 전문지식을 필요로 한다.많은 경우, 산업 업무의 자동화가 가능한 경우에도 인간을 사용하는 것이 기계적 접근법보다 비용 효율적이다.이러한 장애물을 극복하는 것이 포스트 공포 경제로 가는 이론화된 길이다.

사회적 영향과 실업률

주요 기사:기술 실업

자동화가 증가하면 기술 때문에 기술이나 경험이 불필요해지기 때문에 근로자들은 종종 실직의 불안을 느끼게 됩니다.산업 혁명 초기에 증기 엔진과 같은 발명품이 일부 직업 범주를 소비할 수 있게 만들었을 때, 노동자들은 이러한 변화에 강력하게 저항했다.예를 들어 러다이트는 직물 기계를 [57]파괴함으로써 직물 기계의 도입에 항의한 영국의 직물 노동자였다.최근 애리조나 주 챈들러의 일부 주민들은 자동차들이 사람들의 안전과 직업 [58]전망에 대한 위협을 인식한 것에 항의하여 타이어를 자르고 운전자가 없는 차들을 향해 돌을 던졌다.

여론조사에 반영된 자동화에 대한 상대적 불안감은 그 지역이나 국가의 조직적 노동력과 밀접한 관련이 있는 것으로 보인다.예를 들어 Pew Research Center의 연구에 따르면 미국인의 72%가 직장에서의 자동화 증가에 대해 우려하고 있는 반면 스웨덴인의 80%는 여전히 강력한 노조와 보다 견고한 [59]국가 안전망 때문에 자동화와 인공지능을 좋은 것으로 보고 있습니다.

Carl Benedikt Frey와 Michael Osborne의 연구에 따르면 미국에서는 현재 모든 직업의 47%가 2033년까지 완전히 자동화될 가능성이 있습니다.게다가 임금과 학력은 직업의 [60]자동화 위험과 강하게 부정적으로 관련되어 있는 것으로 보인다.변호사, 의사, 엔지니어, 저널리스트와 같은 고도로 숙련된 전문직도 [61]자동화의 위험에 처해 있습니다.

트럭 [62]운전과 같이 현재 대학 학위를 필요로 하지 않는 직업의 전망은 특히 어둡다.실리콘 밸리와 같은 첨단 기술 지역에서도 상당수의 성인들이 돈을 벌 수 있는 [63]일자리를 유지할 가능성이 거의 없는 미래에 대한 우려가 확산되고 있다.Erik Brynjolfsson과 Andrew McAfee는 "세컨드 머신 시대에 특별한 기술이나 적절한 교육을 받은 근로자가 되기에는 지금이 가장 좋은 시기입니다.이 사람들은 테크놀로지를 사용하여 가치를 창출하고 포착할 수 있기 때문입니다.하지만 컴퓨터, 로봇 및 기타 디지털 기술이 이러한 기술과 능력을 놀라운 속도로 [64]습득하고 있기 때문에 '보통' 수준의 기술과 능력만을 제공하는 근로자가 되기에는 지금이 가장 좋은 시기입니다."그러나 스웨덴의 사례에서 알 수 있듯이, 더 자동화된 미래로의 전환이 더 이상 쓸모없게 되어가는 노동자들의 재교육을 촉진할 충분한 정치적 의지가 있다면, 공황상태에 빠질 필요는 없다.

정치경제학 저널의 2020년 연구에 따르면, 자동화는 고용과 임금에 강력한 부정적인 영향을 끼친다: "근로자 1,000명당 로봇 1대는 고용 대 인구 비율을 0.2퍼센트 포인트 감소시키고 임금은 0.[65]42퍼센트 감소시킨다."

옥스퍼드 마틴 스쿨의 Carl Benedikt Frey와 Michael Osborne의 연구에 따르면, "고도의 알고리즘으로 쉽게 수행할 수 있는 명확한 절차를 따르는 작업"에 종사하는 직원들이 해고될 위험이 있으며, 미국에서 직업의 47%가 위험에 처해 있다고 주장했습니다.2013년에 작업 논문으로 발표되어 2017년에 발표된 이 연구는 동료들의 의견을 [66]조사함으로써 자동화가 저임금의 육체적 직업들을 가장 위험에 빠뜨릴 것이라고 예측했습니다.그러나 2015년 McKinsey[67] Quarterly에 발표된 연구에 따르면 대부분의 경우 전산화의 영향은 직원 교체가 아니라 직원이 [68]수행하는 작업의 일부를 자동화하는 것입니다.맥킨지 연구의 방법론은 비타협적이고 주관적인 [69]평가에 의존한다는 비판을 받아왔다.프레이와 오스본의 방법론은 증거, 역사 인식 또는 신뢰할 수 있는 방법론이 부족하다는 비판을 [70][71]받아왔다.또한 OECD는 21개 OECD 국가 전체에서 9%의 일자리가 [72]자동화가 가능하다는 것을 발견했다.

오바마 행정부는 3개월마다 "경제 내 일자리의 약 6%가 사업 축소나 폐업으로 인해 파괴되는 반면 일자리는 [73]약간 더 많이 늘어난다"고 지적했다.1990년부터 2007년까지 미국 MIT의 자동화에 대한 최근 경제 연구는 로봇이 산업에 도입될 때 고용과 임금에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견했다.근로자 1000명당 로봇 1대를 추가하면 인구 대비 고용률은 0.18~0.34%로 낮아지고 임금은 0.25~0.5%포인트 줄어든다.연구 기간 동안, 미국은 자동화의 영향을 제한하는 많은 로봇을 가지고 있지 않았다.그러나 자동화는 3배(보수적 추정치) 또는 4배(관대한 추정치)로 증가하여 이러한 수치는 상당히 [74]높아질 것으로 예상됩니다.

툴루즈 1대학의 경제학자인 질 생폴의 공식에 따르면, 비숙련 인적 자본에 대한 수요는 숙련된 인적 자본에 대한 수요 [75]증가율보다 느린 속도로 감소한다.장기적으로, 그리고 사회 전반적으로, 그것은 더 저렴한 제품, 더 낮은 평균 근무 시간, 그리고 새로운 산업(로봇 산업, 컴퓨터 산업, 디자인 산업)을 형성하게 되었습니다.이러한 새로운 산업들은 많은 고액 연봉 기술을 기반으로 하는 일자리를 경제에 제공한다.2030년까지 전 세계 노동자의 3-14%가 자동화로 인해 전체 부문에서 일자리를 없애기 때문에 직업 카테고리를 바꾸어야 할 것이다.자동화에 의해 손실된 일자리는 기술 진보에 의해 창출된 일자리에 의해 상쇄되는 경우가 많지만, 같은 유형의 실직은 대체되지 않고, 이는 중하위층의 실업률 증가로 이어진다.이러한 현상은 주로 미국과 선진국에서 발생하는데, 기술 진보는 고도의 숙련 노동력에 대한 수요 증가에 기여하지만 중간 임금 노동력에 대한 수요는 계속 감소하고 있다.경제학자들은 이러한 추세를 "소득 양극화"라고 부르는데, 이는 비숙련 노동력은 낮아지고 숙련 노동력은 높아지며 [76]선진국에서도 지속될 것으로 예측된다.

미국에서는 자동화와 기술의 기하급수적인 성장률로 인해 실업률이 문제가 되고 있다.Kim, Kim, Lee(2017:1)에 따르면, "2013년에 Frey와 Osborne이 실시한 연구 결과, 미국에서 조사된 702개 직업 중 47%가 향후 10-25년 이내에 컴퓨터화의 결과로 고용률이 감소할 위험이 높을 것으로 예측했다."많은 일자리가 구식이 되어 일자리가 없어지고 있기 때문에, 한 가지 가능한 해결책은 정부가 보편적 기본 소득(UBI) 프로그램을 지원하는 것이다.기본소득은 21세 이상의 모든 미국 시민에게 지급되는 매월 약 1000달러의 보장된 비과세 소득이다.기본소득은 실향민들이 적은 돈을 지불하면서도 그럭저럭 살아갈 수 있는 직업을 가질 수 있도록 도울 것이다.또한 자동화와 기술로 대체될 가능성이 높은 일자리에 고용된 사람들은 새로운 까다로운 고용 기술에 대한 교육 및 훈련에 추가 비용을 지출할 수 있습니다.그러나, 기본소득은 일자리 이동으로 인해 악화될 소득 불평등 문제를 완전히 해결하지 못하기 때문에 단기적인 해결책으로 보여져야 한다.

소등 제조

주요 기사:소등(제조 시)

소등 제조는 인건비를 없애기 위해 인력이 없는 생산 시스템이다.

미국에서는 1982년 제너럴 모터스가 "위험 회피 관료주의를 자동화 및 로봇으로 대체하기 위한" 인간 "핸드오프" 제조를 시행하면서 라이트아웃 제조가 인기를 끌었습니다.그러나 공장은 완전한 "lights out"[77] 상태에 이르지 못했습니다.

소등 제조의 확대에는,[78] 다음의 요건이 있습니다.

  • 기기의 신뢰성
  • 장기 정비 기능
  • 계획적인 예방적 유지보수
  • 스탭의 약속

건강과 환경

자동화가 환경에 미치는 비용은 자동화된 기술, 제품 또는 엔진에 따라 다릅니다.이전의 엔진에 비해 지구로부터 더 많은 에너지 자원을 소비하는 자동 엔진이 있으며,[citation needed] 그 반대도 마찬가지입니다.정유, 공업용 화학물질 제조 및 모든 형태의 금속 가공과 같은 위험한 작업은 항상 [dubious – discuss][citation needed]자동화의 초기 경쟁자였다.

차량의 자동화는 환경에 상당한 영향을 미칠 수 있지만, 이러한 영향의 특성은 여러 요인에 따라 유익하거나 해로울 수 있다.자동 차량은 사람이 운전하는 차량에 비해 사고를 당할 확률이 훨씬 낮기 때문에, 현재 모델에 내장된 일부 예방 조치(예: ABS 또는 라미네이트 글라스)는 자가 운전 버전에 필요하지 않습니다.이러한 안전 기능을 제거하면 차량의 중량이 크게 감소하여 연비가 향상되고 마일당 배기 가스 배출이 감소합니다.자가운전 차량은 가속과 파단에도 더 정확하며, 이는 배기 가스 배출 감소에 기여할 수 있다.자가운전 자동차는 또한 가장 효율적인 경로를 계산하고 이용할 수 있는 경로 지도와 같은 연료 효율적인 기능을 잠재적으로 활용할 수 있다.배기 가스 배출을 줄일 수 있는 이러한 잠재력에도 불구하고, 일부 연구원들은 자가 운전 자동차의 생산 증가는 자동차 소유와 사용의 붐으로 이어질 수 있다고 이론을 세웠다.이러한 붐은 많은 수의 사람들이 개인 자동차를 더 [79]자주 운전하기 시작한다면 자가 운전 자동차의 환경적 이점을 잠재적으로 부정할 수 있다.

가정이나 가전제품의 자동화도 환경에 영향을 미치는 것으로 생각되지만, 이러한 기능의 이점도 의문입니다.핀란드의 자동화 주택의 에너지 소비 연구는 스마트 홈이 가정의 다른 영역의 소비 수준을 모니터링하고 에너지 누출을 줄이기 위해 소비를 조정함으로써 에너지 소비를 줄일 수 있다는 것을 보여주었다(예: 활동이 적은 야간 시간 동안 자동으로 소비 감소).이 연구는 다른 연구들과 함께 소비 수준을 모니터링하고 조정하는 스마트홈의 능력이 불필요한 에너지 사용을 줄일 수 있다는 것을 보여주었다.그러나, 새로운 연구에 따르면 스마트 홈은 자동화되지 않은 가정만큼 효율적이지 않을 수 있다.보다 최근의 연구에 따르면 소비 수준을 모니터링하고 조정하는 것은 불필요한 에너지 사용을 감소시키지만, 이 과정에는 상당한 양의 에너지를 소비하는 모니터링 시스템이 필요합니다.이 연구는 이러한 시스템을 가동하는 데 필요한 에너지가 너무 많아 시스템 자체의 이점을 부정하고, [80]결과적으로 생태학적 이익을 거의 또는 전혀 얻을 수 없음을 시사했다.

전환성 및 반환 시간

주요 기사:반환 시간

자동화의 또 다른 큰 변화는 제조 프로세스의 유연성과 전환성에 대한 수요 증가입니다.제조업체들은 생산 라인을 완전히 재구축하지 않고도 제품 A에서 제품 B로 쉽게 전환할 수 있는 능력을 점점 더 요구하고 있습니다.유연성과 분산된 프로세스로 인해 자연 기능 내비게이션이 장착된 자동 유도 차량이 도입되었습니다.

디지털 전자 제품도 도움이 되었습니다.이전의 아날로그 기반 계측기는 보다 정확하고 유연하며 보다 정교한 구성, 매개 변수화 및 작동을 위한 더 큰 범위를 제공하는 디지털 등가물로 대체되었습니다.이는 제어 시스템과 현장 수준의 계측기를 연결하는 네트워크(즉, 단일 케이블) 수단을 제공하여 하드 와이어링을 제거하는 필드버스 혁명을 수반했습니다.

개별 제조 공장에서는 이러한 기술을 빠르게 채택했습니다.공장의 라이프 사이클이 긴 보다 보수적인 프로세스 산업은 채택이 늦어지고 아날로그 기반의 측정과 제어가 여전히 지배적입니다.공장 현장에서 산업용 이더넷의 사용이 증가함에 따라 이러한 경향은 더욱 강화되고 있으며, 필요에 따라 제조 공장을 인터넷을 통해 기업 내에서 보다 긴밀하게 통합할 수 있게 되었습니다.또한 글로벌 경쟁으로 인해 재구성 가능한 제조 시스템에 대한 수요도 증가하고 있습니다.

자동화 도구

엔지니어는 이제 자동화된 장치를 수치적으로 제어할 수 있습니다.그 결과 애플리케이션 및 인간 활동의 범위가 급속히 확대되고 있습니다.이제 컴퓨터 지원 기술(CAx)은 복잡한 시스템을 만드는 데 사용되는 수학적 및 조직적 도구의 기초가 됩니다.CAx의 주목할 만한 예로는 컴퓨터 지원 설계(CAD 소프트웨어)와 컴퓨터 지원 제조(CAM 소프트웨어)가 있습니다.CAx를 통해 구현된 제품의 설계, 분석 및 제조 개선은 업계에 [81]도움이 되었습니다.

정보기술은 산업용 기계 및 프로세스와 함께 제어 시스템의 설계, 구현 및 모니터링을 지원할 수 있습니다.산업용 제어 시스템의 예로는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)가 있습니다.PLC는 (물리적) 센서 및 이벤트로부터의 입력 흐름을 액추에이터 및 [82]이벤트로 출력하는 흐름과 동기화하는 데 자주 사용되는 특수 경화 컴퓨터입니다.

웹사이트의 자동화된 온라인 어시스턴트와 아바타를 통해 인간과 컴퓨터의 상호작용을 강화

인간-기계 인터페이스(HMI) 또는 컴퓨터-기계 인터페이스(CHI)는 일반적으로 PLC 및 기타 컴퓨터와 통신하기 위해 사용됩니다.HMI를 통해 감시 및 제어하는 서비스 담당자는 다른 이름으로 호출할 수 있습니다.산업 프로세스 및 제조 환경에서는 오퍼레이터 또는 이와 유사한 것으로 불립니다.보일러 하우스나 중앙 전력 부문에서는 이들을 고정 [83]엔지니어라고 부릅니다.

자동화 툴에는 다음과 같은 종류가 있습니다.

Host Simulation Software(HSS; 호스트 시뮬레이션 소프트웨어)는 기기 소프트웨어를 테스트하기 위해 일반적으로 사용되는 테스트 도구입니다.HSS는 공장 자동화 표준(타임아웃, 응답 시간, 처리 시간)[84]에 관한 기기 성능을 테스트하기 위해 사용됩니다.

인지 자동화

인공 지능의 하위 집합으로서 인지 자동화는 인지 컴퓨팅에 의해 가능하게 된 새로운 자동화 속입니다.주요 관심사는 구조화되지 않은 [85]데이터 구조로 구성된 사무 작업 및 워크플로우의 자동화입니다.인지 자동화는 자연어 처리, 실시간 컴퓨팅, 기계 학습 알고리즘, 빅데이터 분석 및 증거 기반 [86]학습 등 여러 분야에 의존합니다.

Deloitte에 따르면 인지 자동화는 "빠른 속도와 상당한 규모로"[87] 인간의 작업과 판단을 복제할 수 있도록 합니다.이러한 작업에는 다음이 포함됩니다.

최신 및 새로운 응용 프로그램

주요 기사:새로운 테크놀로지

전력 생산 자동화

태양광 패널, 풍력 터빈 및 기타 재생 에너지원과 같은 기술을 스마트 그리드, 마이크로 그리드, 배터리 스토리지와 함께 사용하면 전력 생산을 자동화할 수 있습니다.

소매

주요 기사:자동 소매

많은 슈퍼마켓과 심지어 작은 가게들이 계산대를 고용할 필요성을 줄이면서 셀프 계산대 시스템을 빠르게 도입하고 있다.미국의 소매업계는 2017년 기준으로 1,590만 명을 고용하고 있습니다(미국 근로자 9명 중 1명꼴).유라시아 [88]그룹의 조사에 따르면 전 세계적으로 약 1억9천2백만 명의 근로자들이 자동화의 영향을 받을 수 있다.

일본의 청량음료 자판기, 자동 소매의 예

온라인 쇼핑은 결제 및 체크아웃이 자동화된 온라인 거래 처리 시스템을 통해 이루어지며, 온라인 소매 회계에서 차지하는 비중이 2011년 5.1%에서 [citation needed]2016년 8.3%로 급증함에 따라 일종의 자동 소매로 간주될 수 있다.그러나 책, 음악, 영화의 3분의 2가 현재 온라인으로 구매되고 있다.또한 자동화 및 온라인 쇼핑은 쇼핑몰과 소매 부동산에 대한 수요를 줄일 수 있으며, 현재 미국에서는 전체 상업 자산의 31% 또는 약 70억 평방 피트(6억 5천만 평방 미터)를 차지하는 것으로 추산된다.아마존은 최근 몇 년간 온라인 쇼핑 성장의 대부분을 차지해 2016년 [88]온라인 소매 성장의 절반을 차지했다.다른 자동화 형태도 온라인 쇼핑의 필수적인 부분이 될 수 있습니다. 예를 들어, Amazon이 Kiva Systems를 사용하여 적용한 것과 같은 자동화된 웨어하우스 로보틱스의 도입이 그것입니다.

음식과 음료

주요 기사:자동화된 레스토랑
제과점에서 식품 생산에 사용되는 KUKA 산업용 로봇

식품 소매업계는 주문 프로세스에 자동화를 적용하기 시작했습니다. 맥도날드는 많은 레스토랑에 터치 스크린 주문 및 결제 시스템을 도입하여 계산원 직원 수를 [89]줄였습니다.텍사스 대학교 오스틴은 완전 자동화된 카페 [90]소매점을 도입했습니다.일부 카페와 레스토랑은 모바일과 태블릿의 "앱"을 활용하여 고객이 기기를 [91]주문하고 결제함으로써 주문 프로세스를 보다 효율적으로 진행시키고 있습니다.일부 레스토랑은 컨베이어 벨트 시스템을 사용하여 고객 테이블에 자동으로 음식을 배달합니다.대기 [92]직원을 대체하기 위해 로봇을 사용하는 경우가 있다.

건설

주요 기사:건설 자동화

채굴

주요 기사:자동 채굴

자동 채굴은 채굴 [93]공정에서 인간의 노동력을 제거하는 것을 포함한다.광업은 현재 자동화로 이행하고 있다.현재, 특히 인건비가 낮은 제3세계에서는 여전히 많은 인적 자본이 필요할 수 있기 때문에 자동화를 통한 효율성 향상에 대한 인센티브가 적습니다.

비디오 감시

DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)는 1997년부터 1999년 사이에 자동화된 시각적 감시 및 모니터링(VSAM) 프로그램과 1998년부터 2002년까지 공중 비디오 감시(AVS) 프로그램의 연구 개발을 시작했습니다.현재 비전 커뮤니티에서는 완전 자동화 추적 감시 시스템을 개발하기 위한 큰 노력이 진행 중입니다.자동화된 비디오 보안 감시 기능은 바쁜 환경에서 실시간으로 사람과 차량을 모니터링합니다.기존의 자동 감시 시스템은 주로 관찰하도록 설계된 환경(예: 실내, 실외 또는 공중), 자동 시스템이 처리할 수 있는 센서의 수 및 센서의 이동성(예: 정지 카메라 대 모바일 카메라)을 기반으로 한다.감시 시스템의 목적은 특정 지역 내 물체의 특성과 궤적을 기록하고, 경고를 생성하거나, 특정 [94]사건 발생 시 지정된 기관에 통보하는 것이다.

고속도로 시스템

주요 기사:자동 고속도로 시스템 및 차량 자동화

안전과 이동성에 대한 수요가 증가하고 기술적 가능성이 커지면서 자동화에 대한 관심이 커졌다.미국 의회는 완전 자동화 차량과 고속도로의 개발과 도입을 가속화하기 위해 1991년 Intermodal Surface Transportation Efficiency Act(ISEA)에서 지능형 교통 시스템(ITS) 및 시연 프로젝트를 위해 6년간 6억 5천만 달러 이상을 승인했다.의회는 ICEA에서 다음을 [95]법제화했다.

[T]교통부 장관은 미래의 완전 자동화된 지능형 차량 고속도로 시스템을 개발할 수 있는 자동화된 고속도로 및 차량 시제품을 개발해야 한다.이러한 개발에는 인간-기계 관계의 성공을 보장하기 위한 인적 요소에 대한 연구가 포함되어야 한다.이 프로그램의 목표는 1997년까지 최초의 완전 자동화 고속도로 도로 또는 자동화된 테스트 트랙을 운영하는 것입니다.이 시스템은 신규 및 기존 자동차에 장비 설치를 수용해야 한다.

일반적으로 운전자가 제어할 필요가 없거나 매우 제한적인 제어로 정의되는 완전 자동화. 이러한 자동화는 차량의 센서, 컴퓨터 및 통신 시스템의 조합을 통해 수행되며 도로를 따라 수행됩니다.완전 자동 운전은 이론적으로 더 가까운 차간격과 더 빠른 속도를 허용하므로 추가 도로 건설이 물리적으로 불가능하거나 정치적으로 용인될 수 없거나 비용이 너무 많이 드는 곳에서 교통 용량을 향상시킬 수 있습니다.또한 자동 제어는 운전자의 실수 가능성을 줄여 도로 안전을 강화할 수 있으며, 이는 자동차 충돌의 많은 부분을 야기한다.다른 잠재적 이점으로는 (더 효율적인 교통 흐름의 결과로), 향상된 공기 품질, 증가된 연비, 자동화된 고속도로 [96]시스템과 관련된 연구 개발 중에 생성된 분사 기술이 있다.

폐기물 관리

자동 사이드 로더 조작

자동화된 폐기물 수거 트럭은 서비스 [97]제공에 필요한 노동력을 완화할 뿐만 아니라 많은 인력의 필요성을 방지합니다.

비즈니스 프로세스

주요 기사:비즈니스 프로세스 자동화

비즈니스 프로세스 자동화(BPA)는 복잡한 비즈니스 [98]프로세스의 기술 지원 자동화입니다.심플화를 위한 비즈니스 합리화, 디지털 트랜스포메이션 달성, 서비스 품질 향상, 서비스 제공 개선 또는 비용 절감을 지원합니다.BPA는 조직 전체의 애플리케이션 통합, 인력 자원 재구성 및 소프트웨어 애플리케이션 사용으로 구성됩니다.로보틱 프로세스 자동화(RPA, 또는 셀프 가이드 RPA 2.0의 경우 RPAAI)는 BPA의 신흥 분야로 인공지능을 사용합니다.BPA는 마케팅, 영업, 워크플로우 등 다양한 비즈니스 영역에서 구현할 수 있습니다.

집입니다

주요 기사:홈 오토메이션

홈 오토메이션(도모틱스라고도 함)은 특히 최근 수십 년 동안 불가능하거나 지나치게 비싸거나 단순히 불가능한 것들을 허용하는 전자 수단을 통해 주거용 주택에서 가전제품과 기능의 자동화를 증가시키는 새로운 관행을 지정한다.홈 오토메이션 솔루션의 사용 증가는 이러한 자동화 솔루션에 대한 사람들의 의존도가 높아짐에 따라 변화하고 있습니다.그러나 이러한 자동화 솔루션을 통해 향상된 편안함은 [99]놀라운 것입니다.

실험실.

주요 기사: 실험실 자동화
Automated laboratory instrument
자동화된 실험실 기기

자동화는 많은 과학 및 임상 [100]응용 분야에서 필수적입니다.따라서, 자동화는 실험실에서 광범위하게 사용되어 왔다.1980년부터는 완전 자동화 연구소가 이미 [101]가동되고 있다.하지만, 자동화는 높은 비용 때문에 실험실에 널리 보급되지 않았다.이는 저비용 기기를 표준 실험실 [102][103]기기에 통합하는 능력에 따라 달라질 수 있습니다.자동 증폭기는 실험실 자동화에 사용되는 일반적인 장치입니다.

로지스틱스 자동화

주요 기사:로지스틱스 자동화

로지스틱스 오토메이션은 로지스틱스 운용의 효율을 향상시키기 위해 컴퓨터 소프트웨어 또는 자동화 기계를 사용하는 것입니다.일반적으로 이는 창고 또는 물류 센터 내에서 공급망 엔지니어링 시스템 및 엔터프라이즈 리소스 계획 시스템이 수행하는 광범위한 작업을 의미합니다.

산업 자동화

다음 항목도 참조하십시오.빌딩 자동화 및 실험실 자동화

산업 자동화는 주로 제조, 품질 관리 및 자재 취급 프로세스의 자동화를 다룬다.산업 프로세스의 범용 컨트롤러에는 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러, 독립형 I/O 모듈 및 컴퓨터가 포함됩니다.산업 자동화는 인간의 행동과 수동 명령-응답 활동을 기계화된 장비와 논리 프로그래밍 명령의 사용으로 대체하는 것입니다.한 가지 경향은 자동 검사 및 로봇 안내 기능을[104] 제공하기 위한 기계 시각의 사용 증가이며, 또 다른 경향은 로봇 사용의 지속적인 증가입니다.산업 자동화는 산업에서만 필요합니다.

산업 공정에서의 에너지 효율이 더 높은 우선순위가 되었습니다.인피니온 테크놀로지스 등 반도체 업체들은 에너지 소비를 줄이고 효율성을 높이기 위해 모터 제어, 범용 펌프, 팬, ebike 등에 있는 8비트 마이크로 컨트롤러 애플리케이션을 제공하고 있다.

Industrial Automation

다음 항목도 참조하십시오.작업 4.0

산업자동화의 발흥은 현재 Industry 4.0으로 더 잘 알려진 "4차 산업혁명"과 직결된다.독일에서 시작된 Industry 4.0은 산업용 사물인터넷(IIoT)의 진보뿐만 아니라 많은 장치, 개념 및 [105]기계를 포함합니다.사물인터넷은 가상표현을 [106]통해 인터넷상의 다양한 물리적 오브젝트를 심리스하게 통합하는 것입니다.이러한 새로운 혁명적 진보는 완전히 새로운 관점에서 자동화의 세계에 관심을 끌었으며 자동화가 기계 및 제조 시설의 생산성과 효율성을 향상할 수 있는 방법을 제시했습니다.Industry 4.0은 IIoT 및 소프트웨어/하드웨어와 연계하여 (통신 기술을 통해) 향상된 기능을 추가하고 제조 프로세스를 개선합니다.이러한 새로운 테크놀로지를 통해 보다 스마트하고 안전하며 고도의 제조를 실현할 수 있게 되었습니다.이전보다 신뢰성, 일관성 및 효율성이 향상된 제조 플랫폼을 제공합니다.SCADA와 같은 시스템의 실장은 오늘날 산업자동화에서 일어나고 있는 소프트웨어의 한 예입니다.SCADA는 Industrial [107]Automation에서 사용되는 많은 소프트웨어 중 하나인 감독 데이터 수집 소프트웨어입니다.Industry 4.0은 제조업의 많은 분야를 포괄하고 있으며,[105] 시간이 지남에 따라 계속 그렇게 할 것입니다.

산업용 로봇 공학

Large automated milling machines inside a big warehouse-style lab room
자동 밀링 머신

산업용 로봇 공학은 산업 자동화의 하위 분야로 다양한 제조 공정을 지원합니다.이러한 제조 공정에는 기계 가공, 용접, 도장, 조립 및 재료 취급이 포함됩니다.[108]산업용 로봇은 인간의 성능을 훨씬 능가하는 높은 정밀도, 정확도 및 속도를 가능하게 하기 위해 다양한 기계, 전기 및 소프트웨어 시스템을 사용합니다.산업용 로봇의 탄생은 미국이 산업과 소비재를 생산하기 위한 [109]더 빠른 방법이 필요하다는 것을 알게 되면서 2차 세계대전 직후에 이루어졌다.서보, 디지털 로직 및 솔리드 스테이트 일렉트로닉스를 통해 엔지니어는 보다 빠르고 더 나은 시스템을 구축할 수 있었습니다.그리고 시간이 지남에 따라 이러한 시스템은 거의 또는 전혀 유지 보수 없이 단일 로봇이 24시간 작동할 수 있는 수준으로 개선 및 수정되었습니다.1997년에는 산업용 로봇이 70만대, 2017년에는[110] 180만대까지 사용되었으며, 최근에는 로봇팔을 자동라벨 적용기로 사용하는 자동라벨 솔루션, 라벨 [111]부착 제품의 학습 및 검출을 위한 인공지능(AI)도 사용되고 있습니다.

프로그래머블 로직 컨트롤러

산업 자동화는 제조 공정에서 프로그램 가능한 로직 컨트롤러를 통합합니다.프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 간단한 프로그래밍을 사용하여 입력 및 출력 제어를 변경할 수 있는 처리 시스템을 사용합니다.PLC는 프로그래머블 메모리를 사용하여 논리, 시퀀스, 타이밍, 카운트 등의 명령과 기능을 저장합니다.논리 기반 언어를 사용하여 PLC는 다양한 입력을 수신하고 다양한 논리 출력을 반환할 수 있습니다. 센서인 입력 장치와 모터, 밸브 등의 출력 장치는 컴퓨터와 유사합니다. 그러나 컴퓨터가 계산에 최적화되어 있는 반면 PLC는 제어 태스크 및 산업 환경에서 사용하도록 최적화되어 있습니다.기본적인 로직 기반 프로그래밍 지식만 있으면 되고 진동, 고온, 습도 및 노이즈를 처리할 수 있도록 설계되었습니다.PLC가 제공하는 가장 큰 장점은 유연성입니다.동일한 기본 컨트롤러를 사용하여 PLC는 다양한 제어 시스템을 작동할 수 있습니다.PLC는 제어 시스템을 변경하기 위해 시스템을 다시 배선할 필요가 없도록 합니다.이러한 유연성은 복잡하고 다양한 제어 시스템을 [112]위한 비용 효율적인 시스템으로 이어집니다.

PLC는 프로세서에 내장된 하우징에 수십 개의 I/O를 탑재한 소형 "빌딩 벽돌" 디바이스부터 수천 개의 I/O를 탑재한 대형 랙 마운트 모듈러 디바이스까지 다양하며, 다른 PLC 및 SCADA 시스템에 네트워크로 연결되어 있습니다.

디지털 및 아날로그 입출력(I/O), 확장된 온도 범위, 전기 노이즈 내성, 진동 및 충격에 대한 내성을 여러 가지 배열에 맞게 설계할 수 있습니다.기계 작동을 제어하는 프로그램은 일반적으로 배터리 백업 또는 비휘발성 메모리에 저장됩니다.

PLC가 탄생한 것은 미국의 자동차 산업입니다.PLC 이전에는 자동차 제조를 위한 제어, 시퀀싱 및 안전 인터록 로직이 주로 릴레이, 캠 타이머, 드럼 시퀀서 및 전용 폐쇄 루프 컨트롤러로 구성되었습니다.이는 수백 또는 수천 개에 달할 수 있기 때문에 연간 모델 전환을 위해 이러한 설비를 업데이트하기 위한 프로세스는 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들었습니다. 전기 기술자들이 작동 특성을 변경하기 위해 릴레이를 개별적으로 다시 배선해야 했기 때문입니다.

디지털 컴퓨터가 보급되었을 때, 범용 프로그래머블 디바이스로서 곧 산업 공정에서 순차적 및 조합적 로직을 제어하는 데 적용되었습니다.그러나 이러한 초기 컴퓨터에는 온도, 청결도 및 전력 품질에 대한 전문 프로그래머와 엄격한 작동 환경 제어가 필요했습니다.이러한 과제를 해결하기 위해, PLC는 몇 가지 주요 특성으로 개발되었습니다.현장 환경을 견딜 수 있고, 확장하기 쉬운 방식으로 개별(비트 형식) 입출력을 지원하며, 수년 간의 교육이 필요하지 않으며, 작동을 모니터링할 수 있습니다.많은 산업 공정은 밀리초의 응답 시간으로 쉽게 대처할 수 있는 시간 척도를 가지고 있기 때문에, 현대식(고속, 소형, 신뢰성 있는) 전자 제품은 신뢰성 높은 컨트롤러를 구축하는 데 크게 도움이 되며, 성능은 [113]신뢰성과 교환될 수 있습니다.

에이전트 지원 자동화

주요 기사:에이전트 지원 자동화

에이전트 지원 자동화는 콜센터 에이전트가 고객 문의 처리에 사용하는 자동화를 말합니다.에이전트 지원 자동화의 주요 이점은 컴플라이언스 및 오류 방지입니다.에이전트가 충분한 훈련을 받지 못하거나 프로세스의 주요 단계를 잊거나 무시하는 경우가 있습니다.자동화를 사용하면 콜에서 발생할 것으로 예상되는 작업이 매번 실제로 수행되도록 할 수 있습니다.데스크톱 자동화 솔루션과 자동 음성 솔루션의 두 가지 기본 유형이 있습니다.

데스크톱 자동화란 콜센터 에이전트가 여러 데스크톱 도구에서 쉽게 작업할 수 있도록 하는 소프트웨어 프로그래밍을 말합니다.자동화는 하나의 툴에 입력된 정보를 가져와 다른 툴에 입력함으로써 예를 들어 여러 번 입력할 필요가 없어집니다.

자동 음성 솔루션을 사용하면, 개시나 그 외의 중요한 정보가 사전에 녹음된 음성 파일의 형태로 고객에게 제공되는 동안, 담당자는 계속 통화중일 수 있습니다.이러한 자동 음성 솔루션의 특수한 애플리케이션을 사용하면 에이전트는 신용 카드 번호 또는 CVV 코드를 보거나 [114]듣지 않고도 신용 카드를 처리할 수 있습니다.

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레퍼런스

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