اتوماسیون صنعتی چیست؟
- NMsanat
- بلاگ
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