Automação

Automação , aplicação de máquinas a tarefas antes realizadas por seres humanos ou, cada vez mais, a tarefas que de outra forma seriam impossíveis. Embora o termo mecanização seja frequentemente usado para se referir à simples substituição do trabalho humano por máquinas, a automação geralmente implica o integração de máquinas em um sistema autônomo. A automação revolucionou as áreas em que foi introduzida e quase não existe um aspecto da vida moderna que não tenha sido afetado por ela.



O termo automação foi cunhado na indústria automobilística por volta de 1946 para descrever o uso crescente de dispositivos e controles automáticos em linhas de produção mecanizadas. A origem da palavra é atribuída a D.S. Harder, um Engenharia gerente da Ford Motor Company na época. O termo é amplamente usado em um manufatura contexto , mas também é aplicado fora da manufatura em conexão com uma variedade de sistemas nos quais há uma substituição significativa de esforço e inteligência humanos por ação mecânica, elétrica ou computadorizada.



No uso geral, a automação pode ser definida como um tecnologia preocupada com a execução de um processo por meio de comandos programados combinados com controle de feedback automático para garantir a execução adequada das instruções. O sistema resultante é capaz de operar sem intervenção humana. O desenvolvimento desta tecnologia tem se tornado cada vez mais dependente do uso de computadores e tecnologias relacionadas a computadores. Consequentemente, os sistemas automatizados tornaram-se cada vez mais sofisticados e complexos. Os sistemas avançados representam um nível de capacidade e desempenho que ultrapassa em muitos aspectos as habilidades dos humanos para realizar as mesmas atividades.



A tecnologia de automação amadureceu a um ponto em que várias outras tecnologias foram desenvolvidas a partir dela e alcançaram reconhecimento e status próprios. A robótica é uma dessas tecnologias; é um ramo especializado de automação em que o automatizado máquina possui certo antropomórfico , ou características humanas. A característica humana mais típica de um robô industrial moderno é seu braço mecânico motorizado. O braço do robô pode ser programado para se mover através de uma sequência de movimentos para realizar tarefas úteis, como carregar e descarregar peças em uma máquina de produção ou fazer uma sequência de soldas por pontos nas peças de chapa de metal de uma carroceria de automóvel durante a montagem. Como esses exemplos sugerem, robôs industriais são normalmente usados ​​para substituir trabalhadores humanos em operações de fábrica.

Este artigo cobre os fundamentos da automação, incluindo seu desenvolvimento histórico, princípios e teoria de operação, aplicações na manufatura e em alguns dos serviços e indústrias importantes na vida diária e impacto no indivíduo e na sociedade em geral. O artigo também analisa o desenvolvimento e a tecnologia da robótica como um tópico significativo na automação. Para tópicos relacionados, consulte ciência da computação e processamento de informações.



Desenvolvimento histórico da automação

A tecnologia de automação evoluiu a partir do campo relacionado à mecanização, que teve seu início na Revolução Industrial . A mecanização se refere à substituição do poder humano (ou animal) por um poder mecânico de alguma forma. A força motriz por trás da mecanização tem sido a humanidade propensão para criar ferramentas e dispositivos mecânicos . Alguns dos desenvolvimentos históricos importantes na mecanização e automação, levando a sistemas automatizados modernos, são descritos aqui.



Desenvolvimentos iniciais

As primeiras ferramentas feitas de pedra representaram as tentativas do homem pré-histórico de dirigir sua própria força física sob o controle da inteligência humana. Sem dúvida, milhares de anos foram necessários para o desenvolvimento de máquinas e dispositivos mecânicos simples, como a roda, a alavanca e a polia, pelos quais a força do músculo humano poderia ser ampliada. A próxima extensão foi o desenvolvimento de máquinas motorizadas que não exigiam força humana para operar. Exemplos dessas máquinas incluem rodas d'água, moinhos de vento e dispositivos simples movidos a vapor. Mais de 2.000 anos atrás, os chineses desenvolveram martelos hidráulicos movidos a água corrente e rodas d'água. Os primeiros gregos experimentaram motores de reação simples alimentados por vapor . O relógio mecânico, que representa uma montagem bastante complexa com sua própria fonte de energia embutida (um peso), foi desenvolvido por volta de 1335 na Europa. Os moinhos de vento, com mecanismos para girar as velas automaticamente, foram desenvolvidos durante a Idade Média na Europa e na Médio Oriente . O motor a vapor representou um grande avanço no desenvolvimento de máquinas motorizadas e marcou o início da Revolução Industrial. Durante os dois séculos desde a introdução da máquina a vapor Watt, motores e máquinas motorizadas foram concebidos para obter sua energia de vapor, eletricidade e fontes químicas, mecânicas e nucleares.

Cada novo desenvolvimento na história das máquinas motorizadas trouxe consigo um aumento na necessidade de dispositivos de controle para aproveitar a força da máquina. As primeiras máquinas a vapor exigiam que uma pessoa abrisse e fechasse as válvulas, primeiro para admitir o vapor na câmara do pistão e depois para exauri-lo. Mais tarde, um mecanismo de válvula corrediça foi desenvolvido para realizar automaticamente essas funções. A única necessidade do operador humano era, então, regular a quantidade de vapor que controlava a velocidade e a potência do motor. Este requisito de atenção humana na operação da máquina a vapor foi eliminado pelo regulador de bola voadora. Inventado por James Watt na Inglaterra, esse dispositivo consistia em uma bola pesada em um braço articulado, mecanicamente acoplado ao eixo de saída do motor. Conforme a velocidade de rotação do eixo aumentou, força centrífuga fez com que a bola com peso fosse movida para fora. Esse movimento controlava uma válvula que reduzia o vapor sendo alimentado para o motor, desacelerando o motor. O regulador de bola voadora continua sendo um exemplo elegante de um sistema de controle de feedback negativo, no qual o aumento da saída do sistema é usado para diminuir a atividade do sistema.



O feedback negativo é amplamente utilizado como meio de controle automático para atingir um nível operacional constante para um sistema. Um exemplo comum de sistema de controle de feedback é o termostato usado em edifícios modernos para controlar a temperatura ambiente. Neste dispositivo, uma diminuição da temperatura ambiente faz com que um interruptor elétrico feche, ligando a unidade de aquecimento. À medida que a temperatura ambiente aumenta, o interruptor abre e o fornecimento de calor é desligado. O termostato pode ser configurado para ligar a unidade de aquecimento em qualquer ponto de ajuste específico.

Outro desenvolvimento importante na história da automação foi o tear Jacquard (verfotografia), que demonstrou o conceito de uma máquina programável. Por volta de 1801, o inventor francês Joseph-Marie Jacquard desenvolveu um tear automático capaz de produzir padrões complexos em tecidos, controlando os movimentos de muitas lançadeiras de fios de diferentes cores. A seleção dos diferentes padrões foi determinada por um programa contido em placas de aço nas quais os furos eram feitos. Esses cartões foram os ancestrais dos cartões e fitas de papel que controlam as modernas máquinas automáticas. O conceito de programação de uma máquina foi desenvolvido posteriormente no século 19, quando Charles Babbage, um matemático inglês, propôs um mecanismo analítico mecânico complexo que poderia realizar aritmética e processamento de dados. Embora Babbage nunca tenha sido capaz de concluí-lo, este dispositivo foi o precursor do moderno Computador digital . Ver computadores .



Tear Jacquard

Tear Jacquard Tear Jacquard, gravura, 1874. No topo da máquina está uma pilha de cartões perfurados que seriam colocados no tear para controlar o padrão de tecelagem. Este método de emitir automaticamente instruções de máquina foi empregado por computadores até o século XX. Arquivo Bettmann



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