اتوماسیون صنعتی چیست؟

نیک مهر صنعت

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون صنعتی در واقع استفاده از سیستم و تکنولوژی های کنترل جهت مانیتور ( نظارت ) و ساماندهی فرآیند و تجهیزات صنعتی میباشد. این عمل در گذشته توسط انسان ( اپراتورها ) صورت میگرفته و صنایع را با محدودیت های زیادی مواجه میکرده است.

فلسفه اتوماسیون صنعتی افزایش راندمان ، کاهش نیاز به منابع انسانی و بهبود کیفیت و ثبات محصولات تولیدی است. در صنایع مختلفی از جمله پتروشیمی ، خودرو ، صنایع نفت و میتوان گفت در تمامی صنایع از سیستم های اتوماسیون صنعتی استفاده میگردد.

سیستم‌های اتوماسیون صنعتی شامل قسمت های مختلفی میباشند، مانند حسگرها و محرک‌ها برای نظارت و کنترل فرآیندها، رابط‌ های کاربری انسان و ماشین (HMI) که به اپراتورها اجازه می‌دهد تا کنترل و دستورات ورودی را وارد کنند و شبکه‌های ارتباطی برای برقراری ارتباط اجزای مختلف با یکدیگر.

اتوماسیون صنعتی ابزار مهمی برای بهبود کارایی و افزایش راندمان فرآیندهای صنعتی است.

تاریخچه اتوماسیون صنعتی

انقلاب صنعتی اول (اواخر قرن ۱۸ تا اوایل قرن ۱۹)

ماشین‌آلات بخار: اولین قدم‌های جدی در خودکارسازی با اختراع ماشین بخار توسط جیمز وات و استفاده از آن در کارخانه‌ها برداشته شد. این ماشین‌ها به افزایش تولید و کارایی کمک کردند.

 

انقلاب صنعتی دوم (اواخر قرن ۱۹ تا اوایل قرن ۲۰)

الکتریسیته و موتورهای الکتریکی: معرفی الکتریسیته و موتورهای الکتریکی به صنعت، امکان کنترل دقیق‌تر و انعطاف‌پذیری بیشتری را فراهم کرد. این دوره شاهد پیشرفت‌های زیادی در خطوط تولید خودکار بود.

 

اوایل قرن ۲۰

خطوط تولید خودکار: هنری فورد با معرفی خط تولید خودکار برای تولید انبوه اتومبیل‌ها، انقلابی در صنعت خودروسازی ایجاد کرد. این سیستم باعث کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری شد.

 

پس از جنگ جهانی دوم

کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC): در دهه ۱۹۶۰، PLC‌ها توسط شرکت جنرال موتورز و با کمک آلن برادلی توسعه یافتند. این دستگاه‌ها قابلیت برنامه‌ریزی داشتند و می‌توانستند به طور خودکار وظایف مختلفی را انجام دهند.

 

اواخر قرن ۲۰ و اوایل قرن ۲۱

روبات‌ها و اتوماسیون پیشرفته: استفاده از روبات‌های صنعتی برای انجام وظایف تکراری و خطرناک، به یک روند معمول تبدیل شد. سیستم‌های کنترل توزیع‌شده (DCS) و سیستم‌های اسکادا (SCADA) نیز برای نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی معرفی شدند.

 

دوران معاصر

اینترنت اشیا (IoT) : با ظهور اینترنت اشیا و تکنولوژی‌های مرتبط، امکان اتصال و هماهنگی بین دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف به صورت بلادرنگ فراهم شده است و به خودکارسازی هوشمند و شبکه‌سازی گسترده دستگاه‌ها می‌پردازد.

 

اتوماسیون صنعتی به طور مداوم در حال تکامل است و با پیشرفت‌های تکنولوژیکی جدید، همچنان به بهبود کارایی، کیفیت و انعطاف‌پذیری در صنایع مختلف کمک می‌کند.

مدل های مختلف اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شود که هر یک با توجه به نوع و میزان پیچیدگی فرآیندها و نیازهای صنعتی متفاوت هستند. انواع اصلی اتوماسیون صنعتی عبارتند از:

اتوماسیون ثابت (Fixed Automation)
  • ویژگی‌ها: مناسب برای تولید انبوه محصولات با یک فرآیند تولید ثابت.

  • مثال‌ها: خطوط تولید خودکار در صنعت خودروسازی و تولید مواد غذایی.

  • مزایا: کارایی بالا و هزینه کمتر در تولید انبوه.

  • معایب: عدم انعطاف‌پذیری و هزینه‌های بالا در صورت نیاز به تغییر فرآیند تولید.

 
اتوماسیون برنامه‌پذیر (Programmable Automation)
  • ویژگی‌ها: مناسب برای تولید دسته‌ای از محصولات با قابلیت تغییر برنامه‌ها.

  • مثال‌ها: ماشین‌های CNC (کنترل عددی کامپیوتری) و روبات‌های صنعتی.

  • مزایا: انعطاف‌پذیری بیشتر نسبت به اتوماسیون ثابت.

  • معایب: نیاز به زمان و هزینه برای تغییر برنامه‌ها و تنظیمات.

 
اتوماسیون انعطاف‌پذیر (Flexible Automation)
  • ویژگی‌ها: امکان تغییر سریع و آسان بین تولید محصولات مختلف.

  • مثال‌ها: سیستم‌های تولید انعطاف‌پذیر (FMS) که می‌توانند انواع مختلفی از محصولات را بدون نیاز به تغییرات بزرگ در تجهیزات تولید کنند.

  • مزایا: انعطاف‌پذیری بالا و توانایی پاسخ به تغییرات بازار.

  • معایب: هزینه‌های اولیه بالا و پیچیدگی در پیاده‌سازی.

 
اتوماسیون یکپارچه (Integrated Automation)
  • ویژگی‌ها: ترکیب چندین سیستم و فرآیند اتوماسیون در یک سیستم واحد که به صورت هماهنگ عمل می‌کنند.

  • مثال‌ها: سیستم‌های مدیریت تولید (MES) و سیستم‌های ERP (برنامه‌ریزی منابع سازمانی) که با سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ترکیب شده‌اند.

  • مزایا: هماهنگی و کارایی بالا، بهبود مدیریت و نظارت بر فرآیندهای تولید.

  • معایب: پیاده‌سازی پیچیده و هزینه‌های بالا.

 
اتوماسیون فرآیندی (Process Automation)
  • ویژگی‌ها: استفاده از سیستم‌های کنترل و نظارت برای خودکارسازی فرآیندهای پیوسته مانند تولید مواد شیمیایی، نفت و گاز، و صنایع غذایی.

  • مثال‌ها: سیستم‌های DCS (سیستم کنترل توزیع‌شده) و SCADA (کنترل و جمع‌آوری داده).

  • مزایا: دقت و قابلیت اطمینان بالا، امکان نظارت و کنترل بلادرنگ.

  • معایب: هزینه‌های اولیه بالا و نیاز به مهارت‌های تخصصی برای نگهداری و مدیریت.

 
اتوماسیون روباتیک (Robotic Automation)
  • ویژگی‌ها: استفاده از روبات‌های صنعتی برای انجام وظایف تکراری، خطرناک یا دقت‌بالا.

  • مثال‌ها: روبات‌های جوشکاری، مونتاژ و بسته‌بندی در صنایع مختلف.

  • مزایا: افزایش دقت، سرعت و ایمنی، کاهش خطاهای انسانی.

  • معایب: هزینه‌های اولیه بالا و نیاز به نگهداری تخصصی.

 
اتوماسیون مبتنی بر هوش مصنوعی و یادگیری ماشین (AI and Machine Learning Automation)
  • ویژگی‌ها: استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای بهینه‌سازی و پیش‌بینی فرآیندهای تولید.

  • مثال‌ها: سیستم‌های پیش‌بینی خرابی تجهیزات و بهینه‌سازی خطوط تولید.

  • مزایا: بهبود کارایی و کیفیت، قابلیت تطبیق با شرایط متغیر.

  • معایب: نیاز به داده‌های بزرگ و پیچیدگی در پیاده‌سازی.

 

هر یک از این انواع اتوماسیون به نیازها و شرایط خاصی از صنعت پاسخ می‌دهند و انتخاب نوع مناسب بستگی به نوع محصول، حجم تولید و میزان انعطاف‌پذیری مورد نیاز دارد.

اهمیت اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی ابزار مهمی برای ارتقای بهره وری و اثربخشی فرآیندهای صنعتی میباشد که فلسفه و مزایای آن را در ابتدای مقاله توضیح دادیم.

اتوماسیون صنعتی مزایای زیادی همچون افزایش بهره وری، ارتقاء کیفیت، کاهش هزینه ها و افزایش ایمنی دارد. همچنین میتواند باعث افزایش رقابت پذیری در مشاغلی شود که از آن بهره میبرند؛ چون میتواند باعث افزایش کمیت ، کیفیت و کاهش هزینه های تولید نسبت به سایر رقبا شود.

سیستم های اتوماسیون صنعتی

سیسم های اتوماسیون صنعتی ای که برای کنترل و نظارت فرآیندهای صنعتی، تجهیزات و ماشین آلات صنعتی استفاده میشود، میتواند برای دستگاه های ساده تا سیستم های پیچیده و چند لایه که طیف وسیعی از تکنولوژی ها مانند حسگرها، کنترل کننده ها و شبکه های ارتباطی را در بر میگیرند متغییر باشد.

 

 

مدل های مختلفی از سیستم های اتوماسیون صنعتی وجود دارد که شامل موارد زیر میشود:

 

  • کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر یا PLC: این کنترلرها به همراه یک سری دستورات برنامه ریزی شده در جهت کنترل فرآیندهای صنعتی و ماشین آلات استفاده میگردد.
  • سیستم های نظارت کنترل و اکتساب داده یا به اختصار SCADA: به کمک این سیستم ها با ترکیبی از سخت افزار و نرم افزارها میتوان فرآیندهای صنعتی و ماششین آلات را از راه دور نظاره و کنترل کرد.
  • رابط کاربری انسان و ماشین یا HMI: اچ ام آی ها ارتباطی مابین انسان و ماشین ها میباشند که به اپراتور این اجازه را میدهند فرآیند مورد نظر را از طریق داده های گرافیکی نظاره و کنترل نماید.
  • سیستم های کنترل توزیع شده یا DCS: از این سیستم های برای نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی پیچیده که به دقت و اطمینان پذیری بالا نیاز دارند استفاده میشود.
  • سیستم های اجرایی ساخت یا MES: این مدل از سیستم ها جهت مدیریت و بهینه سازی فرآیندهای تولید، از جمله برنامه ریزی، کنترل کیفیت و مدیریت موجودی استفاده می شوند.
 

***لازم به ذکر است که مدل های بالا پرکاربردترین و شناخته شده ترین سیستم های اتوماسیون صنعتی میباشد اما انواع دیگری از این سیستم ها با قابلیت و ویژگی های منحصر به فرد نیز وجود دارد***

مزایای اتوماسیون صنعتی

  • افزایش بهره وری: اتوماسیون صنعتی میتواند با کاهش نیاز به نیروی کار و اجازه دادن به ماشین آلان که 24 ساعته فعالیت نمایند، تولید را بالا برده و هزینه ها را کاهش دهد.
  • ارتقاء کیفیت: اتوماسیون صنعتی از طریق افزایش قوام و کاهش پتانسیل خطای انسانی، کیفیت محصولات را افزایش داده و رضایتمندی مشتریان را به همراه دارد.
  • کاهش هزینه ها: اتوماسیون صنعتی با افزایش تولید روزانه و همچنین کاهش نیاز به نیروی کار و کاهش آمار خرابی تجهیزات، هزینه ها را کاهش داده و باعث افزایش سودآوری نیز میگردد.
  • افزایش ایمنی: با اجرای اتوماسیون صنعتی، خضاهای خطرناک در محیط کار کاهش میبابد و همچنین نیاز به حضور اپراتورها در این فضاها کاسته میگردد.

 

معایب اتوماسیون صنعتی

  • هزینه های اولیه: اتوماسیون صنعتی برای صنایع کوچک و شرکت هایی که منابع محدودی دارند، هزینه های گرانی ایجاد کند.
  • کاهش خلاقیت: به دلیل وظایف مشخص سیستم های اتوماسیون صنعتی، ممکن است ایده های خود را در برخی از این سیستم ها نتوانید اجرا کتید.
  • عدم انعطاف پذیری: اتوماسیون صنعتی برای عملیات هایی مشخص طراحی میگردد و ممکن است نتوانید تغییراتی در آن ایجاد کرده یا نیاز به خرید تجهیزات اضافی داشته باشید.
  • افزایش ایمنی: با اجرای اتوماسیون صنعتی، خضاهای خطرناک در محیط کار کاهش میبابد و همچنین نیاز به حضور اپراتورها در این فضاها کاسته میگردد.

کلام آخر

اتوماسیون صنعتی را از تاریخچه، اهمیت موضوع، کاربردها و مزایا و معایب آن و همچنین انواع مختلف آن را شناختیم. امروزه در صنعت تقریبا کار بدون اتوماسیون صنعتی بی معنا میباشد و پای ثابت تمام صنایع از کوچک تا بزرگ میباشد. سیستم های اتوماسیون صنعتی هر روزه رو به پیشرفت و گسترش میباشند و با ارتقای روزافزون این حوزه، نیاز به نیروی کار ساده در صنایع کاهش میابد و در عوض آن صنایع به شدت نیاز به نیروی متخصص در این حوزه پیدا میکنند.

نیک مهر صنعت با ارتقای روزافزون خود و به روز نگه داشتن دانش متخصصین شرکت در این حوزه، آماده خدمت رسانی به صنعتگران عزیز میباشد

NMsanat وب‌سایت

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Telegram
WhatsApp
Phone
WhatsApp
Phone
Telegram