低成本自動化

低成本自動化(LCA)起源於第一次工業革命，最初稱之為“簡易自動化”。第二次世界大戰以後，由於恢復工業的需要，開始大量採用由繼電器組成的簡易自動控制裝置。20世紀五六十年代，出現了採用無觸點邏輯控制器、反饋控制器或是兩者結合的低成本自動化系統；在20世紀70年代曾對低成本自動化定義為：應用機械、氣動、液動、電氣、電子和光電子等技術手段，造出結構簡單、價格低廉、使用方便、質量好、見效快的自動裝置或系統，以適應眾多中小型工業企業的需要。自20世紀80年代以來，由於微型機的普及推廣，出現以單板機、單片機、嵌入式系統等為核心的新型低成本自動化系統。此時，通常的自動化系統，是由順序控制器、反饋控制器、可編程序控制器(PLC)、DCS或微型機、局域網、服務器、工作站等配以檢測開關、傳感器或執行器等組成各種高性能價格比的ILCA系統。LCA系統已廣泛應用於冶金、化工、機械製造、紡織、出版印刷、採礦、農業、林業、漁業、建築、商業和運輸等行業，取得了明顯效益。 ^[1] 

(1)其投資可以達到增加產量、改善質量或節能和降耗的目的，並可使資金在1～2年內回收，一般佔設備總投資的7%～12%；

(2)低成本自動化必須是緊湊的，功能是必需的，可用性是良好的；

(3)低成本自動化投產後，其功能投入率應在95%以上；

(4)低成本自動化必須是易維護的且維護費用是較低的，工作是可靠的，在線率應在98%以上；

(5)低成本自動化的投入/產出比應是顯著的，應為1：3～1：5，若投資在1～2年內回收，則設備壽命應為5～8年；

(6)低成本自動化投資應有個相對上限值，在新建廠礦應低於一般規定的佔總設備總投資的百分比，對特殊項目應遠低於省市權限批准的資金範圍。 ^[1] 

1)技術經濟效益顯著，投入產出比高，投資回收期短。如果LCA內容實施在基礎自動化部分，則投資數接近下限；若同時包括過程控制自動化，則投資數接近上限。

(2)不要求對現有的生產製造工藝過程作出重大改變，投資風險小。當企業在實行CIM或CIP時，往往需要適當調整和簡化生產製造工藝過程。因為，一方面是為了使生產過程更為合理化；另一方面為了減少實行CIM或CIP的複雜性和提高全系統的可靠性。這種涉及生產工藝過程和裝備變化的全面技術改造，需投入巨大人力財力，往往具有較大風險性。一旦生產經營戰略決策有誤，損失將會十分巨大。相對而言，施行LCA時．沒有上述要求。

(3)實行LCA在企業中構成弱連繫獨立島，需要發揮職工的主觀能動性。在島內其自動化水平可達到相當先進的程度，保證生產出高水平的產品；在各島之間，由於沒有實行CIM或CIP模式，相互間保持必要的弱通信聯繫，各島各工序之間的信息傳輸和管理，必須依靠職工和操作人員的參與。

(4)以最低的成本來實現高技術的自動化水平。LCA是高新技術的普及型產品，或者説高新技術是它的核心部分。在現階段採用各種型號的PLC、DCS、工業PC機、局域網絡、服務器、工作站等技術工具是組成各種高性能價格比LCA系統的優選方案。 ^[2] 

通常進行系統設計既要系統先進、自動化程度高，又要保證投入儘可能低。為解決這一矛盾，必須綜合考慮多方面的因素，在儘可能壓低投資成本的前提下，遵循如下設計原則實施。

(1)滿足需要原則：把滿足用户對產品功能及自動化水平等要求作為系統設計的中心任務。

(2)可靠性原則：在規定條件下和規定時間內無故障地完成某種功能的能力。

(3)最小系統原則：在考慮滿足要求的前提下，用最簡單的硬件、軟件、最經濟的方法構成系統，使系統的硬件及軟件冗餘功能最小。

(4)匹配性原則：要求系統各組成部分在功能和水平上儘可能接近一致，電平上相互匹配，以求功能得到充分利用。

(5)標準化、系列化、通用化原則：對系統的元器件選擇應儘可能使用標準化、系列化、通用化產品或已使用過的較成熟的組件或子系統。控制部分儘可能使用專用模塊、系列化的控制器及總線模塊。以求降低研製成本、縮短開發週期、增強抗干擾能力、改善維修條件等。

(6)先進性原則：在滿足經濟性能前提下，儘可能採用新的技術與方法，充分利用社會已取得的成果。如已發展成熟的新技術、新工藝及新的元器件等，相對原有的往往會使結構更加簡單、功能更強、可靠性更高、體積重量更小更輕、操作與維修更加簡便。 ^[1]