امروزه پیشرفت تکنولوژی باعث ایجاد رقابت بین شرکت‌ها و صنایع مختلف برای تولید محصولات بهتر و باکیفیت شده است. مهم‌ترین نکته برای موفقیت در این بازار رقابتی، داشتن کیفیت بالا همراه با قیمت مناسب برای عرضه محصولات است؛ بنابراین مدیران بیزینس‌های مختلف در تلاش برای به کار گرفتن فناوری‌های جدید و طراحی محصولات مطابق تقاضای مشتریان هستند. از این رو استفاده از سیستم‌های خودکار برای رشد کسب‌وکارها پررنگ می‌شود و مفهوم اتوماسیون صنعتی اهمیت پیدا می‌کند.
در واقع اتوماسیون صنعتی به حذف شدن انسان در پروسه تولید و کار با ماشین آلات و جایگزینی آن با تجهیزات کنترلی مانند رایانه است. کلمه اتوماسیون به معنای کنترل یک سیستم به صورت اتوماتیک است و به همین خاطر رشد علم و تجهیزات باید به سمتی برود که استفاده از اپراتور و نیروی انسانی برای نظارت به طور کامل حذف شده و دیگر معنا نداشته باشد. در این مقاله با ما همراه باشید تا به بررسی اتوماسیون صنعتی، مزایا و کاربردهای آن بپردازیم.
فهرست مطالب
- اتوماسیون صنعتی چیست؟
- اهمیت اتوماسیون صنعتی
- انواع اتوماسیون صنعتی
- اجزای تشکیل دهنده اتوماسیون صنعتی
- انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی
- مزایا و معایب اتوماسیون صنعتی
- سخن پایانی
اتوماسیون صنعتی چیست؟
به طور کلی انقلاب صنعتی و تحولات این حوزه باعث از بین رفتن مفهوم مکانیزاسیون در صنعت شده و اتوماسیون صنعتی جایگزین آن شده است. سیستم‌های مکانیزه برای کار با ماشین آلات دستی به همراهی نیروی انسانی نیاز دارند. پیشرفت تکنولوژی و انقلاب صنعتی باعث شده که همه کارخانه‌ها و شرکت‌ها به فکر توسعه تکنیک‌های پیچیده باهدف کمک به نیروی انسانی و کارگران در قسمت‌های مختلف تولید باشند. پروسه تولید به فرآیندی گفته می‌شود که مجموعه‌ای از ماشین آلات در آن دخیل هستند تا مواد خام و اولیه به محصول نهایی تبدیل شود. ماشین آلات انواع مختلفی مثل موتور، مته، نوار نقاله و... دارند که زیر اثر ماَشین آلات الکترومکانیکی یا ماشین‌های شیمیایی مثل کوره‌ها، سیستم‌های احتراق شیمیایی و... کار می‌کنند.
در صنایع امروزی، فرآیند تولید در موارد مختلف توسط اتوماسیون صنعتی انجام می‌شود و تصور این پروسه بدون این سیستم‌ها غیرممکن است. این فرآیند بر پایه برنامه نویسی منطقی و کم کردن نقش نیروی انسانی در تصمیم گیری‌ها طراحی شده است و به جای فرماندهی دستی از تجهیزات مکانیزه شده، ماشین آلات و بقیه تجهیزات صنعتی کمک گرفته می‌شود. اجرای این سیستم در تولیدات به برطرف شدن نیازهایی مثل کیفیت بالای محصولات، انتظارات بالا در گارانتی محصولات و تولید انبوه کمک می‌کند.
اهمیت اتوماسیون صنعتی
بعد از ظهور صنعت مکانیزه در قرن نوزدهم، هدف خط تولید به تمرکز بیشتر روی قدرتمندتر شدن ماشین‌ها به کمک نیروی انسانی تغییر پیدا کرد؛ اما متاسفانه ایجاد قدرت بیشتر در این ماشین آلات، باعث شد که بخش زیادی از کار روی دوش نیروی انسانی بیفتد. اهمیت اتوماسیون صنعتی و اصلی‌ترین تفاوت آن با صنعت مکانیزه در کاهش کنترل انسان روی فرآیند و پروسه تولید است. این موضوع باعث شد که خیلی از شغل‌ها از بین بروند و افراد زیادی بیکار شوند. اما مهم‌ترین نکته در این فرآیند، به وجود آمدن شغل‌هایی برای انسان‌ها بود که خلاقیت و درآمد بیشتری نسبت به مشاغل پیش پا افتاده صنعتی داشتند.
انواع اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی به صورت گسترده از تکنولوژی‌ها و سیستم‌های مختلفی استفاده می‌کند. به طور کلی، اتوماسیون صنعتی به منظور بهبود کارایی، دقت، ایمنی و بهره‌وری در صنایع مختلف استفاده می‌شود. انواع اتوماسیون صنعتی ممکن است بسته به نیازها و شرایط صنعتی متفاوت باشند و ممکن است از ترکیب مختلفی از تکنولوژی‌ها و سیستم‌ها استفاده کنند در زیر، به برخی از انواع اتوماسیون صنعتی معمول اشاره می‌کنیم:
1) اتوماسیون صنعتی سخت‌افزاری (Hardware Automation)
- ربات‌های صنعتی: ربات‌هایی که به صورت خودکار و بدون نیاز به نیروی انسانی وظایف صنعتی را انجام می‌دهند. این ربات‌ها، با ویژگی‌ها و هوشمندی که در سیستم‌های خود دارند، در خطوط تولید، جابه‌جایی مواد، جوشکاری، بسته‌بندی و سایر فعالیت‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- سامانه‌های کنترل صنعتی: سیستم‌هایی که برای کنترل و مدیریت فرایندها و تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند PLC (Programmable Logic Controller) و (DCS (Distributed Control System
2) اتوماسیون صنعتی نرم‌افزاری (Software Automation)
- سیستم‌های (Supervisory Control and Data Acquisition) SCADA: به طور کلی از سیستم‌های SCADA برای گردآودری داده‌ها، مانیتورینگ و نظارت بر فرایندها، و در نهایت نمایش اطلاعات به صورت گرافیکی استفاده می‌شوند. آنها به طور معمول با استفاده از سنسورها و تجهیزات میدانی ارتباط برقرار می‌کنند.
- سیستم‌های (Manufacturing Execution System) MES: این سیستم‌ها برای مدیریت و کنترل فرایندهای تولیدی، برنامه‌ریزی تولید، مدیریت موجودی و پیگیری تولید استفاده می‌شوند.
- سیستم‌های (Computer Integrated Manufacturing) CIM: این سیستم‌ها از اتصال و هماهنگی سیستم‌های مختلفی مانند طراحی و توسعه محصول، برنامه‌ریزی تولید، کنترل کیفیت و مدیریت موجودی برای بهبود فرایندهای تولیدی استفاده می‌کنند.
3) اتوماسیون صنعتی هوشمند (Intelligent Automation):
- سیستم‌های هوشمند تصمیم‌گیری (Intelligent Decision-Making Systems): این سیستم‌ها از الگوریتم‌ها و منطق هوشمند برای تصمیم‌گیری خودکار در فرایندهای صنعتی استفاده می‌کنند.
- رباتیک هوشمند: ربات‌هایی که با استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی قادر به تشخیص و تعامل با محیط و انجام وظایف پیچیده صنعتی هستند.
اجزای تشکیل دهنده اتوماسیون صنعتی
در این قسمت سعی داریم تا تعریفی کوتاه از قسمت های مختلف تشکیل دهنده اتوماسیون صنعتی داشته باشیم. به طور کلی، این قسمت‌ها به صورت هماهنگ و در تعامل با یکدیگر کار می‌کنند و امکان کنترل، نظارت و بهبود عملکرد فرایندها و تجهیزات صنعتی را فراهم می‌کنند.
1- سنسورها (Sensor)
سنسورها قطعاتی هستند که داده‌های فیزیکی و شرایط محیط اطلاعات ورودی آنها هستند. این داده‌ها از فضای پیرامون و ماشین‌ها به دست می‌آید. این اطلاعات می‌تواند شامل دما، فشار، رطوبت، سطح، وزن، سرعت و غیره باشد. سنسورها اطلاعات را به صورت الکتریکی یا دیجیتال به سیستم‌های کنترلی انتقال می‌دهند.
2- اکتواتورها (Actuators)
اکتواتورها وظیفه اعمال کنترل شده بر روی تجهیزات و فرایندهای صنعتی را دارند. آنها بر اساس دستوراتی که از سیستم‌های کنترلی دریافت می‌کنند، حرکت و عملکرد مورد نیاز را انجام می‌دهند. به عنوان مثال، موتورها، والوها، کلیدها و رله‌ها به عنوان اکتواتور عمل می‌کنند.
3- سیستم‌های کنترلی (Control Systems)
این سیستم‌ها مسئول کنترل و مدیریت فرایندها و تجهیزات صنعتی هستند. سیستم‌هایی کنترلی داده‌هایی که از سنسورها دریافت می‌کنند را تجزیه و تحلیل کرده و تصمیم‌های مناسب را برای اکتواتورها اتخاذ می‌کنند. سیستم‌های کنترلی می‌توانند شامل PLC (Programmable Logic Controller)، DCS (Distributed Control System)، SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) و سیستم‌های هوشمند تصمیم‌گیری باشند.
4- شبکه‌ها و ارتباطات (Networks and Communications)
به منظور اتصال بین اجزای مختلف سیستم اتوماسیون صنعتی، شبکه‌ها و ارتباطات مورد نیاز است. این شبکه‌ها می‌توانند شبکه‌های سیمی (مانند Ethernet) یا بی‌سیم (مانند (Wi-Fi باشند. ارتباطات میان سیستم‌های کنترلی، سنسورها، اکتواتورها و سیستم‌های مدیریتی از طریق این شبکه‌ها برقرار می‌شود.
5- نرم‌افزارها و الگوریتم‌ها (Software and Algorithms)
برای برنامه‌ریزی، کنترل و مدیریت سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، نرم‌افزارها و الگوریتم‌های مختلف استفاده می‌شود. این نرم‌افزارها می‌توانند شامل برنامه‌های کنترلی، نرم‌افزارهای SCADA، نرم‌افزارهای MES و نرم‌افزارهای هوشمند تصمیم‌گیری باشند.
6- داده‌ها و پایگاه‌های داده (Data and Databases)
در اتوماسیون صنعتی، جمع‌آوری و ذخیره داده‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. پایگاه‌های داده مورد استفاده برای ذخیره و مدیریت داده‌های صنعتی و اطلاعات مربوط به فرایندها و تجهیزات است.
7- رابط کاربری (User Interface)
رابط کاربری یا واسط کاربری به کاربران امکان برقراری تعامل با سیستم‌های اتوماسیون صنعتی را می‌دهد. این رابط ممکن است شامل پنل‌های کنترلی، نمایشگرها، صفحات وب، دستگاه‌های ورودی/خروجی و سایر وسایلی باشد که کاربران می‌توانند از آنها برای نظارت، کنترل و پیکربندی سیستم استفاده کنند.
8- امنیت (Security)
در اتوماسیون صنعتی، امنیت به خصوص در مورد حفاظت از داده‌ها، سیستم‌ها و فرایندها بسیار مهم است. این شامل مواردی مانند رمزنگاری داده‌ها، نظارت بر دسترسی، شناسایی و احراز هویت کاربران و محافظت از شبکه‌ها و سیستم‌های ارتباطی است.
انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی
تجهیزات اتوماسیون صنعتی بسیار متنوع هستند و بسته به نوع صنعت و فرایندهای مورد استفاده، می‌توانند متفاوت باشند. در زیر برخی از انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی را بررسی می‌کنیم:
PLCها از قطعاتی هستند که تکنولوژی آنها با روش‌های قدیمی‌تر کنترل صنعتی کاملا متمایز است. همه ماشین‌ها در این سیستم به وسیله پی ال سی مدیریت می‌شوند. قبل از فراگیر شدن پی ال سی، اگر قسمتی از اتوماسیون دچار مشکل می‌شد، باید تمامی قسمت‌ها مورد بررسی و عیب‌یابی قرار می‌گرفت؛ اما با وجود این قطعه دیگر نیازی به بررسی مجدد کل سیستم وجود ندارد و به راحتی مشخص می‌شود که مشکل اصلی در کدام قطعه است.
- SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)
SCADA نرم افزاری است که برای کنترل و مانیتورینگ فرایندهای صنعتی استفاده می‌شود. مهم‌ترین ویژگی و نقطه قوت این نرم افزار این است که با تمام پی ال سی ها هماهنگ است و مشکلی از این بابت به وجود نمی‌آید. در این نرم افزار به حدود 130 نوع درایو و ماژول دسترسی ایجاد می شود و می توان از آنها استفاده کرد.
- اکتواتورها
اکتواتورها دستگاه‌هایی هستند که وظیفه تغییر وضعیت فیزیکی یا مکانیکی را در فرایندهای صنعتی بر عهده دارند. به عنوان مثال، موتورها، سروموتورها، ولوها، کلپ‌ها و انواع ولوهای کنترلی از جمله اکتواتورهای استفاده شده در اتوماسیون صنعتی هستند. این اکتواتورها بر اساس سیگنال‌های کنترلی که توسط سیستم‌های کنترلی مانند PLC یا DCS تولید می‌شوند، عمل می‌کنند.
- سنسورها
سنسورها وظیفه تشخیص و اندازه‌گیری ورودی‌های فیزیکی مانند دما، فشار، جریان، سطح و غیره را دارند و در اتوماسیون صنعتی انواع متعددی دارند که بر اساس ویژگی‌شان دسته بندی می‌شوند. این سنسورها اطلاعات را به سیستم‌های کنترلی ارسال می‌کنند تا بر اساس آنها تصمیم‌گیری و کنترل صورت بگیرد. سنسورها
رله‌ها دستگاه‌های الکترومکانیکی هستند که با دریافت سیگنال‌های ورودی، سیگنال‌های خروجی را تحریک می‌کنند. رله‌ها به عنوان سوئیچ‌های الکترومکانیکی عمل می‌کنند و در کنترل و مدیریت سیستم‌های صنعتی استفاده می‌شوند. وظیفه اصلی این قطعه، روشن و خاموش کردن یک یا تعدادی کنتاکت است. رله ها جریان های قوی و ضعیف را به یکدیگر تبدیل و چند خروجی را مدیریت می کنند.
این تجهیزات تنها چند نمونه اصلی از انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی هستند و هر روزه توسعه و پیشرفت‌های بسیاری در این حوزه در حال رخ دادن است.
مزایا و معایب اتوماسیون صنعتی
به طور کلی، اتوماسیون صنعتی با مزایا و معایب خود همراه است و برای هر صنعت و شرکت خاص، تأثیرات آن ممکن است متفاوت باشد. در نهایت، تصمیم در مورد استفاده از اتوماسیون صنعتی باید با توجه به شرایط و نیازهای خاص هر سازمان انجام شود.
مزایا
- افزایش بهره‌وری: اتوماسیون صنعتی باعث بهتر شدن بهره‌وری فرایند تولید می‌شود. سیستم‌های خودکار و کامپیوتری با دقت و سرعت بالا عمل می‌کنند و امکان انجام فعالیت‌ها در زمان کمتر و با کمترین خطا را فراهم می‌کنند.
- کاهش هزینه‌ها: با اتوماسیون صنعتی، هزینه‌های منابع انسانی و مواد اولیه کم می شود. سیستم‌های خودکار قادر به انجام وظایف بدون نیاز به استفاده از نیروی انسانی هستند و باعث کاهش هزینه‌های مربوط به حقوق و دستمزد، بیمه و سایر امتیازات کارگران می‌شوند. همچنین، اتوماسیون صنعتی می‌تواند به بهبود مدیریت موجودی و کنترل هزینه‌های تولید کمک کند.
- بهبود کیفیت: با استفاده از سیستم‌های خودکار و کنترل دقیق فرایندها، کیفیت محصولات و خدمات بهبود می‌یابد. عملکرد یکنواخت سیستم‌های خودکار و کاهش خطاها به کاهش ضایعات و محصولات ناکارآمد منجر می‌شود.
- ایمنی بیشتر: استفاده از ربات‌ها و سیستم‌های خودکار در محیط‌های خطرناک و پرخطر بهبود ایمنی کارکنان را فراهم می‌کند. این سیستم‌ها می‌توانند وظایف خطرناک را به جای انسان‌ها انجام دهند و از وقوع حوادث و آسیب به انسان‌ها جلوگیری کنند.
معایب
- هزینه بالا: استفاده از سیستم‌های اتوماسیون صنعتی اصلا ارزان نیست و نیازمند تجهیزات پیشرفته، نرم‌افزارهای پیچیده و آموزش نیزوی متخصص برای استفاده و کار با این سیستم‌ها است. همچنین، نیاز به نگهدارداری و تعمیرات مکرر سیستم‌ها نیز هزینه‌های اضافی را به دنبال دارد.
- از بین رفتن شغل‌ها: استفاده از سیستم‌های خودکار ممکن است منجر به از بین رفتن برخی شغل‌ها شود. زیرا سیستم‌های خودکار قادر به انجام وظایف بدون نیاز به نیروی انسانی هستند. این موضوع می‌تواند منجر به بروز بحران اشتغال و بیکاری شود.
- وابستگی به فناوری: استفاده از اتوماسیون صنعتی به معنای وابستگی به فناوری است. در صورتی که سیستم‌های خودکار دچار خطا شوند یا قطعی در تأمین برق یا شبکه‌های ارتباطی رخ دهد، عملکرد فرایندهای صنعتی ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد و عملکرد صنعت را تحت تأثیر قرار دهد.
- کاهش انعطاف‌پذیری: سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ممکن است در مقابل پیشرفت و عوض شدن تقاضا انعطاف‌پذیری زیادی نداشته باشند. در صورتی که نیاز به تغییرات در فرایندها یا محصولات پیش آید، به راحتی نمی‌توان سیستم‌های خودکار را به تغییر پذیری بالا و سریع تنظیم کرد.
- خطرات امنیتی: اتوماسیون صنعتی می‌تواند به خطرات امنیتی نیز منجر شود. سیستم‌های خودکار و متصل به شبکه‌های اینترنتی آسیب‌پذیرتر به حملات سایبری هستند و ممکن است به سرقت داده‌ها، خرابی سیستم‌ها یا حتی تهدید امنیتی برای صنعت منجر شوند.
سخن پایانی
همان‌طور که در قسمت‌های بالاتر توضیح داده شد، قطعات استفاده شده در اتوماسیون صنعتی همراه با جریان و توان‌های بالا استفاده می‌شوند و باید با آنها سازگاری داشته باشند. پیشنهاد می‌شود که این قطعات را از شرکت‌های معتبر و باتجربه در این زمینه خریداری کنید تا مشکلی در حین فرآیند تولید به وجود نداشته باشید. شرکت عمران نیرو با سابقه و تجربه بسیار آماده ارائه خدمات در حوزه تجهیزات اتوماسیون صنعتی و برق صنعتی است. برای دریافت مشاوره و اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشید.
0 دیدگاه
دیدگاهی در رابطه با این نوشته به ثبت نرسیده است.
شما اولین نفر باشید.