Automação
Automação é um sistema automático pelo qual os mecanismos verificam seu próprio funcionamento, efetuando medições e introduzindo correções, sem a necessidade da interferência do homem. Em seu uso moderno, a automação pode ser definida como uma tecnologia que utiliza comandos programados para operar um dado processo, combinados com retroação de informação para determinar que os comandos sejam executados corretamente, frequentemente utilizada em processos antes operados por seres humanos, é a aplicação de técnicas computadorizadas ou mecânicas para diminuir o uso de mão de obra em qualquer processo, especialmente o uso de robôs nas linhas de produção. A automação diminui os custos e aumenta a velocidade da produção.
História Antiga
A história da automação remonta a tempos antigos, quando a humanidade começou a desenvolver sistemas e dispositivos para reduzir o esforço humano e aumentar a eficiência das tarefas. Desde as civilizações antigas até a Revolução Industrial, os primeiros passos em direção à automação moldaram o caminho para a era tecnológica que vivemos hoje. O homem sempre buscou melhorias significativas em seu estilo de vida. A invenção da roda, o descobrimento do fogo, dentre outras invenções foram motivadas pela necessidade de facilitar seu trabalho. Os primórdios da automação podem ser encontrados em civilizações antigas, onde dispositivos mecânicos simples foram desenvolvidos para automatizar tarefas rotineiras. No Egito Antigo, foram encontrados sistemas de irrigação controlados por comportas, que permitiam a distribuição automatizada de água para as lavouras. Os gregos e os romanos também criaram mecanismos automatizados para controlar portas, relógios d'água e moinhos. Um dos primeiros dispositivos semi-automatizados desenvolvidos no mundo antigo, foi o relógio d’água do século II a.C, com o qual era possível a medição do tempo. O mesmo só foi superado com o surgimento do relógio mecânico no século XIV, quando o relógio d’água tornou-se obsoleto.
Revolução Industrial na Europa Ocidental
A introdução de motores, máquinas auto-impulsionadas, moinhos de grãos avançados, fornos, caldeiras e o motor a vapor criaram novos requisitos para os equipamentos que estavam surgindo, incluindo reguladores de temperatura (inventado em 1624; ver Cornelius Drebbel), reguladores de pressão (1681), reguladores flutuantes (1700) e dispositivos de controle de velocidade. Outro mecanismo de controle foi usado para as velas de moinhos de vento e foi patenteado por Edmund Lee em 1745. Também em 1745, Jacques de Vaucanson inventou o primeiro tear automatizado. Assim, era mais uma arte do que uma ciência. Em meados do século XIX, a matemática foi usada pela primeira vez para analisar a estabilidade dos sistemas de controle de feedback. Uma vez que a matemática é a linguagem formal da teoria de controle, poderíamos chamar o período antes desta época de pré-história da teoria de controle.
Século XX
A Linguagem ladder foi introduzida com a eletrificação das fábricas, que passaram por rápidas adaptações e mudanças tecnológicas entre 1900 e 1920. As centrais elétricas também estavam passando por rápido crescimento, e a operação de novas caldeiras de alta pressão e turbinas à vapor, criaram uma grande demanda por instrumentos e controles. As salas de controles industriais tornaram-se comuns na década de 1920, mas no início da década de 1930, a maioria dos controles de processos industriais ainda eram manuais. Os operadores normalmente monitoravam gráficos desenhados por gravadores que plotaram dados de instrumentos. Para fazer correções, os operadores abriam ou fechavam manualmente as válvulas ou ligavam ou desligavam os interruptores. As salas de controle também usavam painéis sinópticos com luzes codificadas por cores para enviar sinais aos trabalhadores da fábrica para fazer algumas alterações manualmente.
Aplicações Significativas
A primeira máquina sopradora de garrafas de vidro de sucesso comercial foi um modelo semi-automático criado em 1905. A máquina, operada por dois homens trabalhando em turnos de 12 horas, podia produzir 17.280 garrafas em 24 horas, em comparação com 2.880 garrafas produzidas por uma equipe de seis homens trabalhando em uma loja por um dia. O custo de produção de garrafas pela máquina era de 10 a 12 centavos de dólar bruto, comparado a 1,80 dólares bruto pelos sopradores de vidro manuais e seus ajudantes. Acionamentos elétricos seccionais foram desenvolvidos utilizando a teoria de controle. Estes tipos de acionamentos são utilizados 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 produção de papel, as folhas encolhem à medida em que elas, dispostas em grupos, passam ao redor da secagem com aquecimento a vapor, que funciona em velocidades sucessivamente mais lentas. A primeira aplicação de um acionamento elétrico seccional foi em uma máquina de papel em 1919. Um dos mais importantes desenvolvimentos na indústria do aço durante o século XX foi a laminação contínua de tiras largas, desenvolvida pela Armco em 1928.
Era do Computador/Espaço
Com o advento da era espacial em 1957, o design de controles, particularmente nos Estados Unidos da América, se afastou das técnicas de domínio de frequência da teoria clássica de controle e se apoiou em técnicas de equação diferencial do final do século XIX, que foram expressas no domínio do tempo. Vários pesquisadores, na era moderna, desenvolveram o design no domínio do tempo para sistemas não lineares (1961), sistemas de navegação (1960), teoria de controle e estimativa (1962), teoria de controle não linear (1969), controle digital e teoria de filtragem (1974).
Sistemas discretos, em automação, são sinais digitais que informam o estado atual de uma máquina. Trata-se de componentes elétricos de campo que enviam apenas um sinal 0 ou 1 (0 ou 24V, ou na tensão em que esteja trabalhando). Com o desenvolvimento de computadores cada vez mais eficientes, a maior parte dos sistemas de servomecanismos atuais utilizam técnicas digitais para sua operação.
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Uma das maiores vantagens oferecidas pela automação é a maior velocidade de produção a custos menores, mas a mesma também substitui trabalhos físicos pesados ou monótonos. Da mesma forma tarefas a serem realizadas em ambientes de alto risco ou que estão além das capacidades humanas podem ser realizadas por máquinas capazes de operar sob temperaturas extremas ou em ambientes radioativos ou tóxicos. Controles de qualidade simples podem ser usados para manutenção das máquinas. Todavia, no momento não são todos os trabalhos que podem ser automatizados e alguns são mais caros para automatizar que outros. Custos iniciais para instalação de maquinário em fábricas, por exemplo, são altos e incapacidade de manter o sistema pode resultar na perda do próprio produto sendo produzido. Além disso estudos indicam que a automação pode apresentar efeitos que vão além somente de preocupações operacionais, por exemplo, demissão de trabalhadores devido à perda sistemática de empregos e dano ambiental agravado. Entretanto os resultados são controversos e podem ser contornados.
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O paradoxo da automação nos diz que, quanto mais eficiente é o sistema automatizado, mais essencial se torna a contribuição humana. Assim sendo, embora os humanos estejam menos envolvidos, a sua contribuição se torna mais crucial. A psicóloga cognitiva Lisanne Bainbridge identificou essas questões em seu estudo "Ironias da Automação." Se um sistema automatizado possui um erro, ele irá multiplicar esse erro até ser consertado ou desligado. É nesse ponto que os operadores humanos se tornam cruciais.
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O aumento da automação muitas vezes faz com que os trabalhadores fiquem ansiosos com a perda de seus empregos, pois a tecnologia pode tornar suas habilidades ou experiências desnecessárias, tornando-se necessário a requalificação profissional. Conforme estimativa apresentada por Frey & Osborne, 47% dos empregos nos EUA estariam em risco por causa dos avanços em automação e robótica. Os autores supracitados focaram os avanços tecnológicos no que eles chamam de aprendizado de máquina, sua suposição é que esta revolução tecnológica era diferente de outras revoluções tecnológicas, pois agora as máquinas são capazes de realizar atividades que até recentemente eram consideradas genuinamente humanas, como tarefas manuais rotineiras, assim como as não rotineiras. Apesar disso, existe uma expectativa positiva com relação à capacidade de as tecnologias providas pela automação contribuírem para o desenvolvimento econômico, porém, deve-se gerenciar possíveis impactos negativos da perda líquida de empregos no curto prazo, de forma a mitigar a possibilidade de que os progressos da economia e das empresas sejam desfrutados apenas por uma pequena parcela da sociedade.
