همه چیز درباره اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی به عنوان یکی از نقاط مهم و اساسی در تحولات صنعتی معاصر، نقش مهمی در افزایش بهرهوری، کاهش هزینهها، بهبود کیفیت و تسریع فرآیندهای تولید ایفا میکند. این فناوری نه تنها به سازمانها این امکان را میدهد که نسبت به تغییرات روز دنیا به سرعت واکنش نشان دهند و با رقبا همگام شوند، بلکه در ساختارهای مختلف صنعتی، از تولید گرفته تا توزیع، به بهینهترین شکل ممکن فرآیندها را مدیریت میکند.
اتوماسیون صنعتی با بهرهگیری از تکنولوژیهای پیشرفته اطلاعات و ارتباطات، رباتیک، حسگرها و سیستمهای کنترل هوشمند به صورت خودکار و بدون نیاز به مداخله انسانی، فرآیندهای مختلف تولید و توزیع را مدیریت میکند. در این بلاگ، به بررسی اهمیت اتوماسیون صنعتی، فواید آن برای صنایع مختلف و نقش آن در توسعه صنعتی خواهیم پرداخت.
اتوماسیون چیست؟
اتوماسیون، پدیدهای است که در دنیای مدرن امروزی، تأثیرات قابل توجهی در تمامی زمینهها از صنعت و تکنولوژی تا خدمات و زندگی روزمره افراد داشته است. این مفهوم، به کارگیری تکنولوژی و فناوری به منظور اجرای فرآیندها و وظایف به صورت خودکار، بدون نیاز به نظارت یا مداخله انسانی را توصیف میکند.
اتوماسیون به عنوان یکی از اصلیترین جوانب اساسی تحولات صنعتی، اقتصادی و اجتماعی در دنیای مدرن، باعث بهبود بهرهوری و کاهش هزینهها در فرآیندهای مختلف شده است. اتوماسیون صنعتی به وسیله استفاده از راهکارهای پیشرفته نظیر رباتیک، سیستمهای کنترل هوشمند، حسگرها و نرمافزارهای پیشرفته فرآیندهای تولید، مونتاژ و توزیع محصولات را بهبود میبخشد. اتوماسیون نسبت به خدمات انسانی احتمال خطای بسیار کمی دارد و به شرکتها این امکان را میدهد تا در مقابل چالشها و فشارهای بازار بهترین عملکرد را ارائه دهند.
با اینکه اتوماسیون به وضوح بهبودات و فراگیریهای زیادی را در جهان مدرن ایجاد کرده است، اما در کنار آن چالشهایی نیز وجود دارد که نیاز به مدیریت دقیق و موازنه برای رسیدن به بالاترین میزان بهرهوری دارد. به هر حال، این پدیده به عنوان یکی از راهکارهای اساسی جهت پیشرفت، توسعه و پایداری در جوامع مدرن شناخته میشود.
مطلب پیشنهادی: اتوماسیون اداری چیست؟
اتوماسیون صنعتی چیست؟
اتوماسیون صنعتی که در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از شرکتها و کارخانههای صنعتی قرار گرفته است، به عنوان یک پیشرفت قابل توجه در صنعت، نقش بسیار مهمی در بهبود فرآیندهای تولید و کنترل فعالیتهای صنعتی ایفا میکند. این مفهوم علاوه بر مفهوم جایگزینی فعالیتهای انسانی با سیستمهای خودکار، تلاش برای بهینهسازی و افزایش بهرهوری در محیطهای صنعتی را نیز نشان میدهد. در اتوماسیون صنعتی، از تکنولوژیهای پیشرفته مانند رباتیک، سیستمهای کنترل هوشمند، حسگرها و نرمافزارهای پیشرفته بهره گرفته میشود تا فرآیندهای تولید و کنترل به صورت خودکار انجام شوند.
اتوماسیون صنعتی تاثیرات قابل توجهی در صنایع مختلف دارد. از جمله این تاثیرات میتوان به کاهش خطاها، افزایش سرعت تولید، بهبود کیفیت محصولات و کاهش هزینههای تولید اشاره کرد. این سیستمها به کارخانهها امکان میدهند تا به راحتی و با انعطافپذیری بیشتر به تغییرات به وجود آمده در بازار با توجه به فناوریهای روز پاسخ دهند. همچنین، اتوماسیون صنعتی از اتفاقات ناخواسته در خط تولید جلوگیری کرده و موجب افزایش ایمنی در محیطهای کارگاهی میگردد. این متد قادر است تا به صورت خودکار به تشخیص و پیشگیری از خطاها و حوادث بپردازد، که این امر باعث بهبود شرایط کارگاه و کاهش خطرات مرتبط با فعالیتهای صنعتی میشود. از این رو، بسیاری از شرکتها و کارگاهها با استخدام کارشناس hse و یا موقعیتهای شغلی مرتبط، محیط کار ایمن و سالم را برای کارمندان خود ایجاد میکنند و تعهد کاری بیشتری توسط این افراد ایجاد میشود.
تاریخچه اتوماسیون صنعتی
اولین فرآیند صنعتی که بدون دخالت نیروی انسانی مورد انجام قرار گرفت در سال 1785 توسط الیور ایوانس مورد انجام قرار گرفت. وی با تولید یک دستگاه آسیاب آرد خودکار توانست تحولی شگرف در صنعت روز دنیا به وجود بیاورد که این مهم شروع کننده یکی از اصلیترین و مهمترین تغییرات در دنیای امروزی شده است.
فرآیند تولید، مونتاژ یا … در آن زمان به عنوان اتوماسیون شناخته نمیشد و اصطلاح اتوماسیون اولین بار توسط دی.اس.هاردر، مهندس شرکت فورد موتورز، در سال 1946 معرفی شد. هاردر این اصطلاح را در صنعت خودرو معرفی کرد و از آن برای مکانیزه کردن خطوط تولید به منظور کنترل و بهبود نرخ تولید بهرهبرد. ویلیام گری والتر (William Grey Walter)، دانشمند رباتیک و نوروفیزیولوژیست انگلیسی، در سال 1948، اولین ربات هوشمند در زمینه اتوماسیون را پدیدآورد. این دوران پررونق، علامت گذاری برای تحولات آینده در حوزه اتوماسیون صنعتی بود.
اتوماسیون صنعتی از دهههای گذشته بهعنوان یکی از پیشرفتهای مهم در حوزه صنعت و تکنولوژی تلقی میشود، به همین دلیل آگاهی از تاریخچه این متد میتواند چراغ راه برای دیگر پیشرفتها در حوزه صنعت باشد. میتوان شروع اتوماسیون صنعتی را به سال 1930 مرتبط دانست. در این دوران، اتوماسیون به شکل ابتداییتر و با استفاده از مکانیزم ابزارها و تجهیزات آغاز شد. این مکانیزم به کمک الکترومکانیک و سیستمهای اتوماتیکی، امکان کنترل فرآیندهای صنعتی را فراهم میآورد.
پس از این دوران در دهههای ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰، با ظهور تکنولوژی کامپیوتر، تکنولوژی کنترل عددی توسعه یافت. این تکنولوژی اجازه میداد تا ابزارها و ماشینآلات به کمک کامپیوترها کنترل شوند که این گام مهم در جهت اتوماسیون دقیقتر و کارآمدتر فرآیندهای صنعتی بود. سپس در دهه ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ میلادی به واسطه توسعه تکنولوژی رباتیک، اتوماسیون صنعتی به صورت پیشرفتهتر مورد توجه قرار گرفت. رباتها به عنوان ابزارهای اتوماتیک با توانمندیهای چندمنظوره، در خطوط تولید و فرآیندهای تکراری جایگزین انسانها شدند.
در دهه ۱۹۷۰، کنترلکنندههای منطق برنامهپذیر (PLC) به عنوان یک ابزار کلیدی در اتوماسیون صنعتی تحولات شگرفی را ایجاد کردند. PLCها بهبود قابل توجهی در کنترل و اجرای فرآیندهای صنعتی به وجود آوردند و امکان برنامهریزی انعطافپذیرتری را فراهم کردند. پس از این دوران با به وجود آمدن سیستمهای DCS و SCADA و ورود هوش مصنوعی و اینترنت اشیا به این حوزه، تحولات باورنکردنی در اتوماسیون صنعتی به وجود آمدکه امروزه میتوان از ان به عنوان اصلیترین متد مورد استفاده در صنعت نام برد.
مطلب پیشنهادی: اتوماسیون بازاریابی چیست؟
مزایا استفاده از اتوماسیون صنعتی
استفاده از اتوماسیون صنعتی دارای مزایای فراوانی است که تأثیر مستقیم و غیرمستقیم در بهبود عملکرد و افزایش بهرهوری صنایع دارد. در زیر به برخی از مزایا اتوماسیون صنعتی اشاره میکنیم.
افزایش بهرهوری
اتوماسیون صنعتی باعث افزایش بهرهوری در فرآیندهای تولید میشود. سیستمهای خودکار با دقت و سرعت بالا، احتمال به وجود آمدن خطا را کاهش داده که این امر منجر به تولید محصولات با کیفیت تر و با هزینه کمتر میگردد.
کاهش هزینهها
اتوماسیون صنعتی منجر به کاهش هزینههای تولید و مدیریت میشود. با خودکارسازی فرآیندها، نیاز به نیروی انسانی برای انجام وظایف تکراری کاهش یافته و هزینههای مرتبط با خطاها نیز کاهش مییابد.
زمانبندی دقیق
سیستمهای اتوماتیک تحت اتوماسیون صنعتی این توانایی را دارند تا وظایف را در زمانبندی دقیق و بدون تأخیر انجام دهند. این موضوع به بهبود زمانبندی فرآیندها و افزایش سرعت تولید کمک میکند.
افزایش کیفیت
اتوماسیون صنعتی با کاهش احتمال خطا موجب بهبود کیفیت محصولات میگردد. دقت بالا، کنترل مداوم و حذف ابهامات انسانی باعث تولید محصولات با دقت و یکنواخت میشود.
انعطافپذیری بیشتر
اتوماسیون صنعتی به سازمانها انعطافپذیری بیشتری در مواجهه با تغییرات بازار و نیازهای مشتریان میدهد. قابلیت سریعتر تغییرات و تنظیمات در سیستمهای اتوماتیک، به کسب و کارها این امکان را میدهد که به چالشها و فرصتهای جدید به سرعت واکنش نشان دهند.
مدیریت داده
اتوماسیون صنعتی باعث جمعآوری دقیق دادهها از فرآیندهای تولید میشود. این اطلاعات قابل تحلیل بوده و به مدیران کمک میکند تا تصمیمات بهتری را بر اساس دادههای دقیق و بهروز بگیرند.
انواع اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون ثابت
اتوماسیون سخت یا اتوماسیون ثابت، یک نوع اتوماسیون است که در آن پیکربندی فرآیند تولید ثابت و بیتغییر باقی میماند. این نوع اتوماسیون برای اجرای وظایفی که دائماً در یک بخش از کارخانه تکرار میشوند، مناسب است. تجهیزات و ماشینآلات این نوع اتوماسیون توسط رایانهها یا دستورهای از پیش برنامهریزیشده کنترل میشوند و معمولاً برای تولید محصولات با حجم بالا مناسب است.
از اصلیترین فواید و نکات مثبت این متد اتوماسیون میتوان به حجم بالای تولید، قیمت پایین برای هر واحد تولیدی، کیفیت ثابت در تولید، ایجاد اتوماسیون حمل مواد مانند وسیله نقلیه هدایتشونده خودکار (AGV)، تسهیل ردیابی روش تولید و نیاز به تعمیر و نگهداری کمتر در اتوماسیون اشاره مرد. از اصلیترین معایب این متد هم میتوان به هزینه اولیه بسیار بالا، امکان جایگزینی بسیار سخت و عدم انطباق با تغییرات اشاره کرد. از اصلیترین کاربردهای اتوماسیون سخت میتوان به صنایع با تقاضای بالا و تولید عمومی، ماشینکاری خطوط انتقال در صنعت خودرو، ماشینهای مونتاژ اتوماتیک و برخی فرآیندهای شیمیایی و تولید پیوسته که محصولات به طور مداوم در حال تولید هستند، اشاره کرد.
اتوماسیون برنامه پذیر
در دنیای امروزی، سیستمهای اتوماسیون قابل برنامهریزی به عنوان ارکانی اساسی در صنایع پیشرفته جای گرفتهاند. این سیستمها، تجهیزات خودکار و رباتیکی را به همراه برنامههای کدگذاری شده فراهم میکنند که میتوانند تولیدات دستهای را به دقت کنترل کنند. در این سناریو، اتوماسیون به وسیله برنامههایی که قابل تغییر و تنظیم هستند، کنترل میشود.
تولید دستهای یا تولید گروهی، به فرآیندی اشاره دارد که محصولات به تعداد زیاد در دستههای مختلف تولید میشوند و سپس به بخش مونتاژ ارسال میشوند. اتوماسیون قابل برنامهریزی این امکان را فراهم میکند که با اصلاح برنامههای کنترل، تغییرات در تولید محصولات انجام شود. این سیستم اجازه اجرای فرآیندهای جدید را با سرعت و دقت بالا به کاربران میدهد. اتوماسیون قابل برنامهریزی به ویژه در سیستمهای تولیدی مورد استفاده قرار میگیرد که با استفاده از مراحل و ابزارهای مشابه، محصولات یکسان و مشابه تولید میکنند. این نوع اتوماسیون به خوبی برای حجم تولید متوسط تا بالا و فرآیندهای تولید گروهی مناسب است، به ویژه در کارخانههای تولید مواد غذایی.
از اصلیترین مزایای این اتوماسیون میتوان به انعطافپذیری بالا در اعمال تغییر در تولید محصولات در صورت نیاز، تسهیل در برنامهریزی تولید و مناسب برای تولید گروهی اشاره کرد. معایب این اتوماسیون نیز هزینه تجهیزات بالا، تعداد واحد محصول کمتر در هر چرخه تولید، زمانبر بودن برای تغییرات و هدر رفت زمان در هنگام اجرای تغییرات اشاره کرد. اصلیترین کاربردهای اتوماسیون برنامه پذیر هم در ماشینهای رباتیک هوشمند، رباتهای صنعتی، ابزارهای ماشینی کنترل عددی (NC)، کارخانههای تولید کاغذ و فولاد و کنترل سیستمهای گرمایشی و خنککننده (ترموستات) میباشد.
مطلب پیشنهادی: ظرفیت تولید چیست؟
اتوماسیون انعطاف پذیر
اتوماسیون انعطاف پذیر، یا همان اتوماسیون نرم، نقطه اتصال میان انسان و فناوری را به یک سطح جدید از هوش و انعطاف بیشتر برده است. در این فرایند، خرابیها به حداقل میرسند و تغییرات در فرآیند تولید به شکل سریع و آسان انجام میشوند.
اتوماسیون انعطاف پذیر همانند یک هنرمند چندوظیفه مختلف را به صورت همزمان انجام میدهد و قادر به تولید انواع محصولات مختلف بدون نیاز به تغییرات پیچیده در برنامهریزی است. این ویژگی حاکم بر این اتوماسیون، امکان حفظ جریان تولید بدون هیچگونه اختلال را ایجاد کرده و از خرابی و توقف دستگاهها جلوگیری میکند.
سیستمهای اتوماسیون انعطاف پذیر، با بهرهگیری از کنترلهای الکترومکانیکی دقیق، به شکل موثری تغییرات در تولید را امکانپذیر میسازند. رباتهای صنعتی و ماشینهای CNC چند منظوره، نمونههایی از این اتوماسیون هوشمند هستند.
مطلب پیشنهادی: نرم افزارهای مدلسازی سه بعدی
فرآیندهای تولیدی که با اتوماسیون انعطاف پذیر سازگار هستند به شرح زیر میباشند.
تولید ناپیوسته
این فرآیند امکان تغییرات در فرآیند تولید را فراهم میکند که از عمده مثالهای این بخش میتوان به بستهبندی مواد غذایی یا صنایع نساجی اشاره کرد.
تولید کارگاهی
فرآیند تولید در سبد محصولی متنوع انجام میشود، این موارد عمدتاً در ساخت ماشینآلات سفارشی مورد استفاده قرار میگیرد.
تولید دستهای
در این فرآیند، مواد اولیه به شکل دستهای حرکت کرده و بین هر مرحله تا مرحله بعدی، توقف کوتاهی وجود دارد. به عنوان مثال، صنعت داروسازی و تولید رنگ از این سبک تولید استفاده میکنند.
تولید فرآیند پیوسته
در اینجا، فرآیند تولید از ابتدا تا انتها بدون تغییرات ادامه دارد و بیشتر در صنعت غذایی و نفت و گاز استفاده میشود.
اتوماسیون یکپارچه
اتوماسیون یکپارچه، یک سیستم جامع را شامل میشود که تمام فرآیندهای تولید را تحت کنترل کامپیوتری یکپارچه قرار میدهد. هدف این رویکرد، سادهسازی ارتباطات بین فرآیندهای خودکار مختلف و کاهش پیچیدگی فرآیندهای مستقل است. بهجای اینکه سیستمهای خودکار مختلف به صورت مجزا و مستقل عمل کنند، اتوماسیون یکپارچه، این اجزا را تحت یک سیستم واحد تلفیق میکند. این به معنای ادغام دادهها، ماشینهای مستقل و فرآیندها تحت نظر یک سیستم یکپارچه است.
مزایای این رویکرد شامل یکپارچهسازی سیستمهای اتوماسیون مختلف، ایجاد سیستمهای تولید یکپارچه و قابلیت استفاده در فرآیندهای تولید دستهای و پیوسته میشود. با این وجود، هزینههای نصب و نگهداری بالا و نیاز به نیروی کار ماهر برای نظارت بر فرآیند اتوماسیون نیز از چالشهای این رویکرد است.
از کاربردهای اتوماسیون یکپارچه میتوان به تولید رباتیک، سیستمهای ماشینکاری انعطافپذیر، عملیات و تنظیمات مخصوص به انبار، تولید به کمک رایانه (CAM)، طراحی به کمک کامپیوتر (CAD)، سیستمهای ذخیرهسازی و بازیابی اطلاعات خودکار، سیستمهای خودکار حمل مواد مانند رباتها، تسمه نقاله و جرثقیل خودکار اشاره کرد.
مطلب پیشنهادی: بازار هدف چیست؟
چرا باید از اتوماسیون استفاده کنیم؟
بدون شک، مهمترین دلیل که اتوماسیون صنعتی مورد استفاده صنعتگران قرار میگیرد ویژگی مانیتورینگ این متد است. از دیدگاه کاربردی، ویژگی مانیتورینگ به عنوان یک جنبه حیاتی در اتوماسیون به شمار میآید. مانیتورینگ نقش بسزایی در بهبود عملکرد و کارایی سیستمهای صنعتی ایفا میکند. از طریق این ویژگی، اطلاعات مهم و ضروری از هر بخش از یک واحد صنعتی به صورت لحظهای جمعآوری شده و نمایش داده میشود. این امکانات شامل مواردی همچون وضعیت دستگاهها، پارامترهای حیاتی، آلارمها، محل خرابی، پروسههای تولید و امکانات تغییرات کنترلی در حین اجرا میباشد.
با استفاده از مانیتورینگ، مدیران و کارشناسان قادر به دسترسی به اطلاعات دقیق و بهروز از کلیه جوانب یک واحد صنعتی میباشند. این ویژگی به صنعتگران این امکان را میدهد که مشکلات را به سرعت شناسایی، تجزیه و تحلیل کرده و تغییرات لازم را برای از بین بردن خرابی اعمال کنند. افزون بر این، توانایی تغییر فرآیندهای کنترلی به صورت زنده باعث افزایش انعطافپذیری و بهینهسازی فرآیندها میشود.
مطلب پیشنهادی: میکروکنترلر چیست؟
از دیگر مزایای این ویژگی میتوان به قابلیت ثبت اطلاعات مهم و کلیدی مانند زمانهای کارکرد و تولید، مصرف انرژی و مواد اولیه اشاره کرد. این اطلاعات به مدیران امکان میدهد تصمیمات بهتری در خصوص مدیریت و بهرهوری واحد صنعتی اتخاذ کرده و در جهت رسیدن به اهداف شرکت به صورت آگاهانه تلاش کنند. به طور کلی، مانیتورینگ به عنوان جزء حیاتی از اتوماسیون، به بهبود اداره و کنترل فرآیندها واحد صنعتی کمک فراوانی میکند و در بهبود بهرهوری و کیفیت تولید تأثیرگذار است.
آینده اتوماسیون صنعتی چگونه خواهد شد؟
اتوماسیون صنعتی با تکنولوژیهای پیشرفته و تحولات فراگیر در حال تبدیل شدن به یک مفهوم پویا و پیچیده است که دورنمای آن میتواند راهکارهای فراوانی را در این مسیر برای افراد روشن کند. در ادامه به بررسی دورنمای اتوماسیون صنعتی خواهیم پرداخت.
استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در تصمیمگیری
امروزه هوش مصنوعی تاثیرات بسیار زیادی در اتوماسیون صنعتی میگذارد و این میزان در آیندهای نه چندان دور بسیار افزایش خواهد یافت و سیستمهای هوش مصنوعی به طور گستردهتری در فرآیندهای تصمیمگیری مشارکت خواهند کرد. همچنین از الگوریتمهای یادگیری ماشین برای پیشبینی دقیق خرابیها، نگهداری بهینه و بهبود عملکرد سیستم استفاده خواهد شد.
مطلب پیشنهادی: هوش مصنوعی عمومی چیست؟
گسترش استفاده از اینترنت اشیا
استفاده از اینترنت اشیا به نحوی که هر قسمت از زنجیره تولید و انبارداری به دقت مانیتور شود که این موضوع موجب به دست آوردن اطلاعات بیشتر و بهتر از حسگرها و دستگاههای متصل خواهد شد که در نتیجه این موارد باعث بهبود کارایی و تصمیمگیریهای هوشمند میشود.
رباتیک و همکاری با انسان
در آیندهای نه چندان دور با پیشرفت تکنولوژی، رباتها با هوشمندتر خواهند شد و به عنوان نیروی کار توانایی همکاری با انسانها را خواهند داشت و به عنوان همکار در محیطهای تولیدی حضور خواهند داشت. در صورتی که در این زمینه نیاز به ارتباط با متخصصین و یا انجام پروژه HMI دارید میتوانید در کارلنسر پروژه خود را ثبت و با کمترین هزینه به فریلنسرها بسپارید.
دیجیتالیسازی کامل
یکی دیگر از نکاتی که در به زودی در رابطه با اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد، دیجیتال سازی کامل این صنعت است. ادغام کامل فناوریهای دیجیتالی از جمله بلاکچین، برای افزایش اطمینان و شفافیت در فرآیندها موجب همه گیر شدن اتوماسیون صنعتی میگردد. همچنین استفاده از تکنولوژیهای جدید برای ساختاردهی مجدد فرآیندهای کسبوکار نیز از دیگر نکات حائز اهمیت در رابطه با آینده اتوماسیون صنعتی خواهد بود.
بهبود امنیت
از آخرین نکاتی که اتوماسیون صنعتی باید به ان توجه ویژهای داشته باشد، افزایش میزان اهمیت سیستم است. به همین دلیل توسعه راهکارهای امنیتی هوشمند به منظور محافظت در برابر تهدیدهای دیجیتالی و حفظ امانت دادهها و استفاده از تکنولوژیهای رمزنگاری پیشرفته برای جلوگیری از حملات سایبری میتواند در آینده برای پیشرفت این تکنولوژی مفید باشد.
دیدگاه شما