اتوماسیون صنعتی چیست؟
اتوماسیون صنعتی، تحولی بنیادین در نحوه انجام فرایندهای تولید و صنعتی به شمار می‌رود. این فناوری که با هدف کاهش دخالت‌های انسانی و بهبود کارایی در صنایع مختلف توسعه یافته است، به معنای استفاده از تجهیزات پیشرفته و سیستم‌های کنترلی برای انجام خودکار وظایف صنعتی تعریف می‌شود. ظهور و گسترش اتوماسیون صنعتی از اوایل قرن نوزدهم آغاز شد و با پیشرفتهای فناورانه در قرن بیستم و بیست‌ویکم، به یکی از ارکان اصلی تولید مدرن تبدیل شده است.
این سیستم‌ها نه‌تنها بهره‌وری و دقت را به طرز چشمگیری افزایش داده‌اند، بلکه خطرات و خطاهای انسانی را نیز کاهش داده‌اند. از صنایعی چون نفت و گاز گرفته تا خودروسازی و الکترونیک، اتوماسیون صنعتی توانسته است با ارائه راه‌حل‌های پیشرفته، فرایندهای تولید را بهینه‌سازی کند و جایگاه خود را به‌عنوان یکی از اساسی‌ترین ابزارهای مدرن در صنعت تثبیت نماید.
با وجود مزایای متعدد، این فناوری چالش‌هایی نیز به همراه دارد که نیازمند بررسی دقیق و برنامه‌ریزی اصولی است. اما بی‌تردید، تلفیق دانش روز با فناوری‌های نوین، آینده‌ای روشن‌تر و کارآمدتر را برای صنایع مختلف به ارمغان خواهد آورد.
اتوماسیون صنعتی چیست
اتوماسیون صنعتی یا INDUSTRIAL AUTOMATION، به معنای فناوری است که دخالت انسان در آن به حداقل برسد. به معنای دیگر استفاده از تجهیزات سیستم های کنترلی و ماشین آلات برای انجام آسان و درست وظایف بدون ذره ای دخالت انسان را اتوماسیون صنعتی می گویند.
از تجهیزات مختلفی در این اتوماسیون استفاده می‌شود. که برای ایجاد سیستم های اتوماسیون صنعتی، حیاتی می‌باشند. این تجهیزات در صنایع گوناگون همانند صنایع نفت و گار، صنعت خودروسازی، صنعت دارو و فلزات به صورت گسترده استفاده می‌شوند. تجهیزات اتوماسیون صنعتی عبارتند از:
- کنترلرها
- سنسورها و ترانسمیترها
- ترمینال‌ها
- صفحه‌نمایش‌ها و نمایشگرها
تاریخچه اتوماسیون صنعتی
در اوایل قرن نوزدهم و هم‌زمان با انقلاب صنعتی، تولیدات افزایش چشمگیری یافت و صنایع به سوی تولید انبوه حرکت کردند. این نیاز به بهره‌وری و سرعت بیشتر، منجر به ظهور اتوماسیون صنعتی شد. نقطه عطف این تحول در سال ۱۹۱۳ بود، زمانی که شرکت فورد برای اولین بار از خط مونتاژ خودکار رونمایی کرد و به یکی از پیشگامان این حوزه تبدیل شد.
در قرن بیستم، تکنولوژی اتوماسیون صنعتی رشد سریعی داشت. در ابتدا از دستگاه‌های مکانیکی ساده استفاده می‌شد، اما با ظهور کامپیوترها و فناوری‌های دیجیتال، تولیدات هوشمندانه‌تر شدند. در دهه ۱۹۳۰، ژاپن با تحقیقات گسترده و تولید قطعات پیشرفته، نقشی کلیدی در توسعه این فناوری ایفا کرد. همچنین در دوران جنگ جهانی دوم، اتوماسیون در تولید جنگ‌افزارها کاربردی شد.
پس از جنگ و آغاز بازسازی صنعتی ژاپن در سال ۱۹۴۵، این کشور با استفاده از فناوری‌های نوین به رهبر اتوماسیون صنعتی جهان تبدیل شد. در دهه ۱۹۵۰، استفاده از کامپیوترهای بزرگ در خطوط تولید آغاز شد و دهه ۱۹۶۰ این صنعت با پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر و الکترونیک جایگاه مهمی در بهبود تولیدات یافت. با این حال، تا دهه ۱۹۷۰ استفاده از اتوماسیون همچنان محدود و پراکنده بود.
دهه ۱۹۸۰، با ورود رایانه‌های شخصی و سیستم‌های پیشرفتهای مثل SCADA، انقلابی در اتوماسیون صنعتی ایجاد شد. در دهه ۱۹۹۰ نیز اینترنت و اینترنت اشیا به اتوماسیون صنعتی پیچیدگی و کارایی بیشتری بخشیدند و امکان کنترل و نظارت گسترده‌تر بر فرایندها را فراهم کردند.
هدف اتوماسیون صنعتی چیست؟
همانطور که در بالاتر نیز صحبت کردیم، اتوماسیون صنعتی یک سیستم بوده که تلاش می‌کند با استفاده از آن فرآیند ها و عملیات های صنعتی بهبود بخشیده شود و به صنایع مختلف در دست یافتن به هدف های کسب و کار کمک می‌کند. حال هدف اصلی اتوماسیون چیست؟ هدف اصلی این سیستم کاهش هزینه ها، افزایش بهره وری و بهبود اطمینان و کیفیت در عملکرد فرآیند های صنعتی است.
صنایع با استفاده از اتوماسیون صنعتی قادرند که فرآیند های تولیدی خود را طبق روش های بهینه سازی و استاندارها اجرا کنند. این رویکرد به کاهش خطاها، بهبود کارایی، اتلاف زمان و افزایش سرعت در فرایندهای تولیدی منجر می‌شود.
در صنایعی همانند صنعت نفت و گاز، تولید خودرو، صنعت برق و صنایع برق و الکترونیک اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. صنایع با استفاده از تجهیزات اتوماسیون صنعتی و نرم افزارهای کنترلی، قادر هستند که به صورت کاملا اتوماتیک فرآیند های خود را انجام دهند و در آخر باعث بهبود عملکرد سیستم های کنترلی و خطوط تولید می‌شوند.
هدف اتوماسیون صنعتی به صورت کلی، افزایش کیفیت در عملکرد و بهره وری صنعت است. صنایع به وسیله این سیستم می‌توانند هزینه را کاهش داده، تولید را بهبود داده و در آخر کیفیت محصولات خود را افزایش دهند. همچنین امکاناتی نظیر کاهش خطاها و افزایش سرعت تولید به دست می‌آید که منجر به توسعه و رشد صنایع می‌شود.
انواع اتوماسیون صنعتی
در چهار نوع سیستم های اتوماسیون صنعتی معمولا دسته بندی می‌شوند که در ادامه مطلب راجب به انواع اتوماسیون صنعتی صحبت خواهیم کرد:
سیستم اتوماسیون ثابت
تجهیزات تولید در یک سیستم اتوماسیون ثابت، با مجموعه ای از کارها یا عملکردها ثابت می‌شوند و به ندرت در این عملیات تغییراتی ایجاد می‌شود. معمولا در فرایند های جریان مداوم همانند سیستم های تولید انبوه و نوار نقاله ها از این سیستم ثابت استفاده می‌شود.
سیستم اتوماسیون قابل‌برنامه‌ریزی
پیکربندی ماشین آلات و توالی عملیات در سیستم های اتوماسیون قابل برنامه ریزی را می‌توان از طریق کنترلر های الکترونیکی تغییر داد. این سیستم به تلاش و زمان قابل توجهی برای برنامه ریزی دوباره ماشین آلات و اصولا در تولید فرایند دسته ای نیاز دارد.
سیستم اتوماسیون انعطاف‌پذیر
همیشه به وسیله رایانه ها سیستم اتوماسیون انعطاف پذیز کنترل می‌شود و بیشتر در موارد که به صورت مکرر محصول تغییر می‌کند، اجرا می‌شود. نمونه عملکرد این سیستم، دستگاه های CNC هستند. کدی که به رایانه توسط اپراتور داده می‌شود به یک کار خاص اختصاص داشته و بر اساس کد، تجهیزات لازم و دستگاه ابزار برای تولید را به دست می‌آورد.
سیستم اتوماسیون یکپارچه
مجموعه ای از فرآیند ها، داده های مستقل و ماشین آلات یک سیستم اتوماسیون یکپارچه است که برای اجرای سیستم اتوماسیون فرایند تولید، همه تحت فرمان یک سیستم به صورت هم زمان کار می‌کنند.
یک سیستم اتوماسیون یکپارچه مجموعه‌ای از ماشین‌ها، فرایندها و داده‌های مستقل است که همه تحت فرمان یک سیستم کنترل واحد برای اجرای سیستم اتوماسیون فرایند تولید هم‌زمان کار می‌کنند. CAM (ساخت رایانه‌ای)، (CAD) طراحی کامپیوتری، ابزارها و ماشین‌آلات کنترل شده توسط روبات ها، نوار نقاله ها، کامپیوتر و جرثقیل ها همه با استفاده از کنترل تولید و برنامه ریزی پیچیده یکپارچه شده اند.
محصولات و تجهیزات اتوماسیون صنعتی
انواع مختلفی از تجهیزات و محصولات اتوماسیون صنعتی وجود دارد که در ادامه به معرفی و توضیح هرکدام خواهیم پرداخت:
پی ال سی (PLC)
PLC در لاتین مخفف Programmable Logic Controller می‌باشد به این کلمه به معنای کنترل‌کننده منطقی قابل‌برنامه‌ریزی است. به صورت تخصصی تر اگر بخواهیم توضیح دهیم، این یک قطع کننده است که برنامه پذیر می‌باشد و می‌توان برنامه های متنوع و مختلف کنترلی را بر روی آن نوشت.
اچ ام آی (HMI)
اچ ام آی یا HMI تجهیزی است که به معنی ارتباط بین ماشین و انسان است و امکان ارتباط گرافیگی میان تجهیزات و کاربر با فرآیند های صنعتی را به آسانی فراهم می‌کند.
سنسور صنعتی (Sensor)
سنسورهای صنعتی در بیشتر موارد حس کننده کمیت هایی همانند رطوبت، حرارت و … هستند که این کمیت های فیزیکی را به کمیت های آنالوگی و دیجیتالی تبدیل می‌کند.
رله صنعتی (Relay)
در واقع این رله های صنعتی یک سوئیچ الکتریکی و مکانیکی هستند که عملکردی مانند یک کلید دارند.
منبع تغذیه
منبع تغذیه یا power supply، به دستگاهی گفته می‌شود که توانایی تامین توان الکتریکی را دارد.
لیمیت سوییچ (Limit Switch)
برای تشخیص موقیعت یا حضور اشیا در کابرد های صنعتی از لیمیت سوئیچ، استفاده می‌شود.
رکوردر یا دیتالاگر (Data Logger)
به ثبت کننده باتری یا داده همراه رکوردر یا دیتالاگر می‌گویند.
سرو موتور و سرو درایو
به موتور الکتریکی که قابلیت کنترل دور موتور و همچنین موقعیت عملکردی موتور را دارا باشد، سرو موتور گفته می‌شود. در واقع سرو موتورها سرعت، گشتاور، توان موتور و موقیعت موتور را کنترل می‌کنند.
فناوری های جدید و قدیمی استفاده شده در اتوماسیون
در اتوماسیون صنعتی، فناوری‌های گوناگونی به‌کار گرفته می‌شود که پاسخگوی نیازهای متنوع صنایع هستند. از جمله قدیمی‌ترین این فناوری‌ها می‌توان به سنسورها و سیستم‌های الکترومغناطیسی اشاره کرد.
سنسورها نقش مهمی در تشخیص و اندازه‌گیری پارامترهایی مانند دما، فشار و جریان دارند. این دستگاه‌ها اطلاعات حیاتی را جمع‌آوری کرده و به کنترلرهایی مانند PLC یا DCS منتقل می‌کنند. سیستم‌های الکترومغناطیسی نیز برای کنترل و مدیریت اجزای مختلف سیستم‌های صنعتی استفاده می‌شوند.
با پیشرفت تکنولوژی، ابزارها و روش‌های مدرن‌تری به عرصه اتوماسیون صنعتی وارد شده‌اند. از جمله این فناوری‌های نوین می‌توان به شبکه‌های صنعتی، اینترنت اشیا (IoT)، هوش مصنوعی (AI) و فناوری 5G اشاره کرد.
شبکه‌های صنعتی امکان اتصال و هماهنگی میان دستگاه‌ها و ماشین‌آلات مختلف را فراهم می‌کنند. این شبکه‌ها، چه به‌صورت سیمی و چه بی‌سیم، داده‌ها را به اشتراک می‌گذارند و مدیریت و نظارت بر سیستم‌ها را ساده‌تر می‌سازند.
هوش مصنوعی (AI) با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته، قابلیت تحلیل داده‌ها و بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌ها را دارد. از کاربردهای هوش مصنوعی در صنعت می‌توان به شناسایی خطاها، پیش‌بینی خرابی تجهیزات و بهبود فرآیندها اشاره کرد.
فناوری 5G نیز با ارائه سرعت انتقال بالا، پایداری بیشتر و امکان اتصال هم‌زمان تعداد زیادی دستگاه، نقش مهمی در ارتقای اتوماسیون صنعتی دارد.
این فناوری‌های پیشرفته، در کنار ابزارهای سنتی، به صنایع کمک می‌کنند تا با بهبود کارایی، کاهش هزینه‌ها و افزایش دقت، به بهره‌وری بالاتری دست یابند. تلفیق این فناوری‌ها، آینده‌ای روشن‌تر برای اتوماسیون صنعتی به ارمغان می‌آورد.
مزایا و معایب اتوماسیون صنعتی
در این بخش از مقاله ایران لو ولتاژ به بررسی معایب و مزایای استفاده از اتوماسیون صنعتی می‌پردازیم
مزایا
این مزیت ها عبارتند از:
افزایش بهره‌وری
به وسیله این سیستم، فرایندهای زمان بر و تکرای را به صورت خودکار می‌توان انجام داد و جلوگیری از اشتباهات انسانی کرد. این امر منجر به کاهش هزینه ها و افزایش بهره وری می‌شود.
کاهش خطرات و اشتباهات
احتمال وقوع حوادث و خطا به وسیله استفاده از اتوماسیون صنعتی در فرآیند های خطرناک کاهش می‌یابد. این امر بهبود ایمنی تجهیزات و کارکنان را به همراه دارد.
افزایش سرعت و دقت
با سرعت بالا و به صورت خودکار، سیستم های اتوماسیون صنعتی فرایند های را انجام می‌دهد. همچنین اعتماد و دقت به نتایج حاصل از این سیستم ها بسیار بالا می‌باشد.
انعطاف‌پذیری
این اتوماسیون قابلیت انجام فرآیندها در شرایط و زمان های مختلف را داراست. به همین علت، بر اساس نیازهای صنعت امکان بهبود و تغییرات مورد نیاز وجود دارد.
کنترل بهتر
امکان برنامه ریزی بهتر وکنترل دقیق تر برای فرایندهای تولید وجود دارد. این امر منجر به کاهش نوسات و بهبود کیفیت در تولید می‌شود.
معایب
معایب اتوماسیون صنعتی عبارتند از:
هزینه‌های بالا
پیاده سازی سیستم های اتوماسیون صنعتی هزینه های قابل توجهی، به همراه دارد. این موضوع شامل آموزش کارکنان، خرید تجهیزات و تغییر فرایندهای کاری است.
نیاز به مهارت‌های تخصصی
استفاده از این سیستم های نیازمند تسلط و اموزش مهارت های تخصصی است. این موضوع ممکن است که برخی از کارکنان را دچار چالش کند.
وابستگی به فناوری
عملکرد صحیح و درست این سیستم ها با توجه به پیچیدگی که دارند، نیازمند به روز رسانی و حفظ فناوری است. این امر به معنای وابستگی به فناوری و به روزرسانی های دائم آن می‌باشد.
تهدید امنیتی
این سیستم ها به علت متصل بودن و ارتباط به شبکه، ممکن است در معرض تهدیدات امنیتی قرار بگیرند؛ لذا در جهت محافظت از این سیستم ها، نیازمند تدابیر امنیتی قوی می باشد.
افزایش بیکاری
ممکن است استفاده از سیستم های اتوماسیون صنعتی، به کاهش نیرو در بعضی از صنایع منجر شود و در نتیجه باعث افزایش نرح بیکاری شود.
برندهای معروف اتوماسیون صنعتی در ایران و جهان
این تکنولوژی به علت کاربرد های متنوعی که در صنایع گوناگون دارد، در سراسر جهان گسترش و رشد یافته است. شرکت‌های معروف اتوماسیون صنعتی در ایران و جهان عبارت‌اند از:
- برند DGP
- اشنایدر
- برند زیمنس
- راکول
- امرسون
- میتسوبیشی الکتریک
نتیجه گیری
با توجه به مطالب ارائه شده در مورد اتوماسیون صنعتی، می‌توان نتیجه‌گیری کرد که این فناوری نقش بسیار مهمی در بهبود فرآیندهای تولیدی و صنعتی ایفا می‌کند. اتوماسیون صنعتی با کاهش دخالت انسان، بهره‌وری را افزایش داده، خطاها را کاهش می‌دهد و سرعت تولید را بالا می‌برد. همچنین، استفاده از سیستم‌های اتوماسیون باعث کاهش هزینه‌ها و بهبود کیفیت در صنایع مختلف می‌شود. از جمله مزایای آن می‌توان به افزایش دقت، ایمنی، انعطاف‌پذیری و کنترل بهتر فرآیندها اشاره کرد.
با این حال، استفاده از اتوماسیون صنعتی چالش‌هایی نیز به همراه دارد، از جمله هزینه‌های بالا برای پیاده‌سازی، نیاز به مهارت‌های تخصصی و وابستگی به فناوری‌های به‌روز. علاوه بر این، تهدیدات امنیتی و احتمال افزایش بیکاری از معایب آن به شمار می‌روند.
در نهایت، با پیشرفتهای فناوری، اتوماسیون صنعتی به سمت استفاده از ابزارهای مدرن همچون اینترنت اشیا (IoT)، هوش مصنوعی (AI) و فناوری 5G می‌رود که این امر موجب ارتقای بیشتر کارایی و انعطاف‌پذیری این سیستم‌ها می‌شود و به آینده‌ای روشن‌تر برای صنایع کمک خواهد کرد.