Funciones básicas, características y arquitectura de los sistemas automatizados

SubTemas principales

1. Objetivos generales y específicos del proceso de automatización
2. Esencia y principales etapas de la investigación previa a la automatización.
3. Efecto económico resultado del proceso de automatización
4. Fases de desarrollo de un Sistema Automatizado (AS)
5. Formas de automatización
6. Funciones principales y directrices para el desarrollo de un AS
7. Parámetros y características de un AS

Qué es la automatización?
Definición:
Uso de medios técnicos, métodos económico-matemáticos y sistemas de control con el fin de liberar parcial o completamente a las personas de su participación directa en el proceso de conversión, transmisión y uso de energía, materiales o información.
Producción automática consiste en conseguir que máquinas, equipamientos y procesos de producción (materiales y/o de información) operen de manera independiente (automática) gracias a la utilización de medios técnicos.
Qué requiere la automatización?
Uso adicional de sensores, dispositivos de entrada, controladores , actuadores, así como métodos y algoritmos de computación.
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Qué puede ser automatizado?
La automatización es posible en:
Procesos de producción (automatización industrial);
Diseño de unidades de ingeniería, circuitos y sistemas electrónicos, arquitecturas complejas, etc.;
Organización y planificación de actividades de producción y económicas;
Actividades y operaciones militares;
Investigación y experimentos;
Medicina y técnicas de diagnóstico;
Redacción y procesamiento de datos estadísticos;
Programación;
Cálculos de ingeniería; etc.
La automatización de un proceso dado esta siempre precedida de una investigación previa. La siguiente diapositiva presenta los pasos de una investigación científica y aplicada, junto con la posibilidad de un cierto nivel de automatización en cada uno de la etapas de la investigación.
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Principales etapas de una investigacion científica (SI) – A

Principales etapas de las investigaciones científicas (SI) – B

Objetivos del proceso de automatización – 1
Incremento de la productividad y eficiencia;
Mejoras en la calidad de la producción;
Optimización de la planificación y el control;
Evitar condiciones de trabajo arriesgadas y peligrosas para los seres humanos.
El proceso de automatización, exceptuando el caso más simple, requiere una aproximación compleja y sistemática para resolver los problemas. De este modo las complicaciones de resolver los problemas, de cara a la automatización, son denominadas normalmente sistemas, tales como:
Automatización de sistemas de control;
Automatización de sistemas de diseño;
Control automatizado de procesos tecnológicos, etc.

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Objetivos del proceso de automatización – 2
Lo que puede automatizarse en un SI teórico es el modelo matemático y los diferentes cálculos. Actualmente, el análisis teórico de las hipótesis no es adecuado para la automatización.
El proceso de automatización en SI experimentales debe incluir todos los procesos laboriosos no creativos. facilitar la máxima creatividad de procesos; y ser extremadamente eficiente y económico.
La automatización de procesos creativos es cada vez más complicada aunque no queda totalmente excluida.
(En su naturaleza este es un problema de Inteligencia Artificial y de un nivel elevado de problemas enfocados a los lenguajes de programación para ordenadores donde la tarea se formula y el sistema del ordenador es el que elige el algoritmo para resolverlo.)
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Objetivos del proceso de automatización – 3
En el proceso de automatización podemos distinguir:
Control automático – cuando el control se lleva a cabo sin una intervención directa del ser humano.
Control automatizado – cuando el control se realiza sin una intervención humana considerable.
Conseguir un buen control automático es posible gracias al desarrollo de sistemas para la regulación y el control automático.
La teoría, relacionada con los principios del desarrollo y los métodos de análisis y síntesis de los sistemas para la regulación y el control automático se denomina Teoría del Control Automático (TAC).

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Desventajas de la automatización

Amenazas en seguridad/vulnerabilidad: los sistemas automatizados solo pueden poseer un nivel limitado de inteligencia y, consecuentemente, pueden dar errores en contingencias.
Costes inpredecibles/excesivos para investigación y desarrollo, los cuales pueden exceder los beneficios fruto de la automatización.
Elevados costes iniciales: la automatizacion de un proceso nuevo requiere normalmente una cantidad de inversión elevada.

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Cuando es necesario automatizar un proceso dado?
La potencia física y mental del ser humano es insuficiente para la realización del proceso;
El proceso se realiza en un entorno complicado y peligroso;
El proceso requiere un elevado nivel de cualificación (especialistas únicos – trabajadores cualificados);
Es necesaria elevada exactitud/precisión.
Existe una escasez de recursos laborales (especialistas);
Posibles situaciones críticas y emergencias debidas a reacciones inesperadas por parte de las personas.
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Quién es mejor? Cuando?
El ser humano:
1. A la hora de encontrar señales bajo condiciones de ruido fuerte.
2. Cuando es necesario encontrar objetos bajo condiciones variables (reconocimiento de objetos a partir de fotografías).
3. Mientras se actúa bajo condiciones de eventos inesperados.
4. Con razonamiento inductivo – conclusiones sobre la condicion general basada en los síntomas individuales.
5. Auto-formación basada en la experiencia si es necesario.
6. Originalidad (nuevas soluciones)
7. Flexibilidad y adaptabilidad para condiciones variables.
8. Bajo condiciones de información saturada (filtrado). 
La máquina:
1. Respuestas rápida- ?s e incluso ns.
2. Precision en la realización de acciones repetitivas (las personas cometen errores).
3. Adquisicion y procesamiento de grandes cantidades de datos.
4. Control de eventos extraños (de naturaleza estadística).
5. Con razonamiento deductivo – si una pieza pertenece a una clase (clasificación, ordenación).
6. Sensibilidad a formas de energía, no perceptibles por el ser humano (IR, ionización radiacion etc.).
7. Uso de aparatos de potencia.
8. Conversión rápida, codificación y transmisión de datos a distancia.
9. Trabajar en entornos peligrosos.

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Fuentes de ahorro con automatización – 1
1. Reducción del tiempo de realización del proceso;
2. Reducción de los costes de la preparación y realización del proceso;
3. Reducción de los costes de energía eléctrica y otras componentes necesarias para realizar una actividad reduciendo los tiempos para su optimización;
4. Reducción del número de personas empleadas para una determinada actividad;
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