اتوماسیون صنعتی از جمله عوامل مهم افزایش کارایی در صنایع متوسط و سنگین است. در حال حاضر این فناوری که با قدرتی روزافزون در حال پیشرفت است، به نظر می‌رسد که هیچ‌گاه از نوآوری‌های خود دست نکشیده و با قدرت و سرعت بیشتری در مسیر پیشرفت حرکت می‌کند. از این‌رو قصد داریم به‌طور عمیق‌تری به مفهوم این نوع اتوماسیون پرداخته و امکانات و مزایای آن را در این مطلب مورد بررسی قرار دهیم.
اتوماسیون صنعتی چیست؟
این سبک اتوماسیون در صنعت به معنای به‌کارگیری سیستم‌های کنترلی مانند کامپیوترها، ربات‌ها و فناوری‌های ارتباطی و اطلاعاتی برای مدیریت فرآیندها و ماشین‌آلات مختلف در صنعت است. در واقع هدف اصلی این سیستم‌ها، کاهش نیاز به نیروی انسانی و خطاهای انسانی که نهایتاً منجر به ارتقاء کیفیت تولید می‌شود به شمار می‌رود.
مزایای اتوماسیون صنعتی
استفاده از این نوع اتوماسیون مزایای قابل توجهی برای صنایع مختلف دارد، به همین دلیل توجه بسیاری از کسب‌وکارها را به خود جلب کرده است. در واقع راه اندازی این سیستم‌ها در زمینه‌های مختلفی از جمله افزایش ایمنی، صرفه‌جویی در زمان، ارتقاء کیفیت تولید و کاهش هزینه‌ها تأثیرگذار است. به‌طوری‌که تمامی این عوامل در نهایت منجر به افزایش بهره‌وری و رشد کسب‌کارها می‌شود. در ادامه به بررسی برخی از مهم‌ترین مزایای این نوع از اتوماسیون برای کسب‌وکارها خواهیم پرداخت.
کاهش هزینه‌ها
با پیاده‌سازی این نوع اتوماسیون، فرآیندهای تولید به شکل چشمگیری بهبود یافته و به دلیل افزایش کارایی، هزینه‌های تولید کاهش خواهند یافت. همچنین به دلیل پایین آمدن میزان وابستگی به نیروی انسانی، هزینه‌های مربوط به پرسنل نیز به میزان قابل توجهی کنترل شده و کاهش می‌یابند.
افزایش بهره‌وری
برای پاسخ به این سوال که مزیت اتوماسیون صنعتی چیست؟ باید بدانید این نوع اتوماسیون در کارخانه‌ها و شرکت‌های تولیدی، امکان فعالیت ۲۴ ساعته در ۷ روز هفته فراهم می‌کند. بنابراین به کمک آن دیگر نیازی به نگرانی بابت تعطیلی کار به دلیل وابستگی به نیروی انسانی نیست؛ همین مسئله موجب کارایی بیشتر و افزایش تولید خواهد شد.
تسریع در فرآیند تولید
با پیاده‌سازی این سیستم در قسمت‌های مختلف بخش تولید مانند شارژ کنتلر، نه تنها تولید با سرعت بیشتری انجام می‌شود، بلکه زمان لازم برای تحویل محصولات به‌طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.
ارتقاء کیفیت محصولات
به دلیل برنامه‌نویسی دقیق و منظم در سیستم‌های اتوماسیون، خطاهای انسانی به حداقل می‌رسد. در واقع ربات‌ها و نرم‌افزارهای کنترلی به دلیل عدم تأثیرپذیری از عواملی مانند خستگی و حواس‌پرتی، قادر هستند محصولات را با کیفیتی یکنواخت و مشخص تولید کنند.
انعطاف‌پذیری بیشتر
استفاده از اپراتور برای مدیریت خطوط تولید معمولاً نیازمند آموزش‌های مکرر است، به ویژه زمانی‌که قابلیت‌های جدیدی به خط تولید اضافه می‌شود. اما استفاده از اتوماسیونهای صنعتی در قسمت‌های مختلف مثل برد کنترل، به دلیل قابلیت برنامه‌نویسی، امکان افزودن ویژگی‌های جدید را فراهم کرده، درحالی‌که نیازی به آموزش مجدد به اپراتور وجود ندارد.
جمع‌آوری داده‌های کلیدی
این سیستم‌ها به شما این امکان را می‌دهند که داده‌های حیاتی تولید را از طریق برنامه‌نویسی هدفمند جمع‌آوری کرده و از آن‌ها برای شناسایی نواقص و بهبود عملکرد خطوط تولید استفاده کنید.
افزایش ایمنی محیط کار
ایمنی در محل کار از جمله مسائل حیاتی است که اتوماسیونهای صنعتی به‌طور مستقیم بر آن تأثیر دارند. در واقع با خودکار شدن فرآیندها مانند استفاده از این سیستم در کنترل رگولاتور ژنراتور و کاهش دخالت انسان، احتمال بروز حوادث و آسیب‌های ناشی از کار به شدت کاهش می‌یابد.
نظارت و کنترل بهتر
نظارت و کنترل تولید از دیگر مزایای اتوماسیون صنعتی به شمار می‌رود. در واقع وجود سیستم‌های هشدار دهنده و کنترل خودکار فرآیند تولید، امکان پیش‌بینی و رفع مشکلات را فراهم می‌کند؛ در نهایت همین امر منجر به افزایش کیفیت و بهره‌وری تولید می‌شود.
زمانبندی بهینه تولید
این نوع اتوماسیون تأثیر شگرفی بر زمانبندی تولید دارد. به این مفهوم که با اتکا به این فناوری فرآیندهای تولید به صورت خودکار انجام می‌شوند و این امر به کاهش زمان تولید و افزایش سرعت کار منتهی می‌گردد. در نتیجه محصولات در زمان مقرر آماده تحویل شده و سرعت تولید به طرز چشمگیری افزایش می‌یابد.
حفاظت از محیط زیست
یکی دیگر از جنبه‌های مثبت این نوع اتوماسیون، کمک به حفاظت از محیط زیست است. با استفاده از این سیستم‌ها مصرف انرژی بهینه شده و میزان هدررفتن مواد اولیه به حداقل می‌رسد. همچنین تولید آلاینده‌های زیست محیطی کاهش یافته و این موارد در مجموع به کاهش آسیب به محیط زیست منجر خواهد شد. به‌طورمثال با بهره‌گیری از انرژی خورشیدی در ساخت نیروگاه خورشیدی به کمک پنل خورشیدی و پروژکتور خورشیدی، به میزان قابل توجهی می‌توان در مصرف انرژی‌های تجدیدناپذیر برای تولید برق مصرفی صنایع و کاربردهای مختلف آن مثل روشن نمودن انواع چراغ خیابانی صرفه‌جویی کرد.
انواع فرآیندها در اتوماسیون صنعتی
برای اجرای اتوماسیونهای صنعتی از دو نوع فرآیند اصلی گسسته و پیوسته زیر استفاده می‌کنند. در واقع با استفاده از اتوماسیون گسسته برخلاف نوع دیگر، امکان تولید انواع مختلف محصولات در یک خط تولید فراهم می‌شود. لازم به ذکر است که فرآیندهای پیوسته در اتوماسیون سازی برای ماشین الات خط تولید واحد های صنعتی شامل صنایعی که در آن‌ها تولید به صورت مداوم و بدون توقف صورت می‌پذیرد مانند پالایش، پتروشیمی، صنایع شیمیایی و غذایی می‌شود.
در مقابل فرایندهای گسسته اتوماسیون صنعتی شامل صنایع خودروسازی، الکترونیک و لوازم خانگی یا صنایعی است که در آن‌ها تولید بر اساس سفارش و با تغییرات بیشتری انجام می‌گیرد. لازم به ذکر است که مهم‌ترین تفاوت اصلی بین این دو نوع، انعطاف‌پذیری بالاتر فرآیند گسسته نسبت به فرایند پیوسته محسوب می‌شود.
انواع اتوماسیون صنعتی
در حال حاضر اتوماسیونهای صنعتی در اشکال مختلفی وجود دارند و کاربران می‌توانند بر اساس نیازهای خاص کسب‌وکار خود، نوع مناسب آن را انتخاب کنند. به‌طورکلی تاکنون چهار نوع اصلی زیر برای این نوع اتوماسیون تعریف شده است.
اتوماسیون نرم یا انعطاف‌پذیر
در این نوع اتوماسیون کاربر قادر خواهد بود با استفاده از کامپیوتر، کدهای جدید را وارد سیستم‌های تولید کند. در واقع کنترل فرآیندها توسط همین کامپیوتر صورت می‌گیرد که در نهایت افزایش انعطاف‌پذیری در عملیات تولید را در بر خواهد داشت. این روش معمولاً در کارگاه‌هایی با حجم تولید پایین یا متوسط با تنوع بالای محصولات مانند کارگاه‌های نساجی به کارگرفته می‌شود.
اتوماسیون سخت یا ثابت
این نوع اتوماسیون به گونه‌ای طراحی شده که وظایف خاصی را به صورت دائمی و بدون تغییر انجام دهد. پس در این‌حالت اعمال تغییرات پس از شروع تولید بسیار دشوار خواهد بود. در مجموع این نوع اتوماسیون در فرآیندهایی که جریان پیوسته دارند و به تولید انبوهی از محصولات تکراری می‌پردازند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اتوماسیون برنامه‌ریزی شده
این نوع اتوماسیون، فرایندها تحت کنترل را به کمک دستورات یک نرم‌افزار کامپیوتری اجرا می‌کند. هرچند فرایند اجرای این سیستم نسبت به اتوماسیون سخت از انعطاف بیشتری برخوردار است، ولی ایجاد تغییرات در دستورات تعریف شده آن، ممکن است کمی زمان‌بر باشد. به همین دلیل کاربرد اتوماسیون صنعتی برنامه‌ریزی شده معمولاً در خطوط تولید کارخانجاتی است که هدف آن‌ها تولید انبوه یک محصول خاص است.
اتوماسیون یکپارچه
در سیستم‌های اتوماسیون یکپارچه، ماشین‌آلات و فرایندهای مستقل به هم متصل می‌شوند تا به شکل یک سیستم کنترل واحد، عمل کنند. در واقع این نوع اتوماسیون شامل تمامی جنبه‌های مدیریت کارخانه‌های تولیدی می‌شود و تمام مراحل آن تحت کنترل کامپیوتر قرار دارد. بنابراین دخالت انسان را در فرایند تولید به حداقل می‌رساند. معمولاً از این نوع اتوماسیون برای فرایندهای تولید گروهی یا پیوسته استفاده می‌کنند.
کاربرد اتوماسیون صنعتی
اتوماسیونهای صنعتی به عنوان یک فناوری پیشرفته، نقش بسیار مهمی در بهبود عملکرد و افزایش بهره‌وری صنایع مختلف دارند. همچنین این سیستم‌ها به طراحی، ساخت و پیاده‌سازی فرآیندهای خودکار اختصاص داشته و اجرای آن‌ها به کنترل دقیق و کارآمد فعالیت‌های صنعتی در اجزای مختلف تولید مثل دیزل ژنراتور منتهی می‌شود. در ادامه به برخی از حوزه‌هایی که اتوماسیونهای صنعتی در آن‌ها به کار می‌رود، اشاره می‌کنیم:
- صنعت ماشین سازی برای جابه‌جایی قطعات، انجام تست‌های کیفیت و مدیریت مواد اولیه
- صنایع غذایی برای کنترل دقیق دما، فشار و میزان مواد مصرفی
- صنعت فولاد برای نظارت بر فرآیندهای ذوب و تصفیه فولاد، کنترل کوره‌ها و ردیابی کیفیت محصولات
- تولید برق و انرژی برای مدیریت تولید محصولاتی مانند تابلو plc، توزیع و کنترل ایستگاه‌های برق و شبکه‌های توزیع انرژی
- صنعت داروسازی برای تولید دارو، کنترل کیفیت، بسته‌بندی و برچسب‌گذاری محصولات دارویی
- صنعت پالایشگاهی برای نظارت بر استخراج، تصفیه و حمل‌ونقل نفت‌وگاز
- صنعت شیمیایی برای کنترل فرآیندهای پیچیده شیمیایی مانند مخلوط کردن، تصفیه و بسته‌بندی محصولات تولیدی
هدف از اتوماسیون صنعتی
در گذشته فرایندهای تولید عمدتاً متکی بر نیروی انسانی بود؛ اما با پیشرفت تکنولوژی و ابداع انواع اتوماسیون صنعتی، حسگرها، محرک‌ها و رایانه‌ها جایگزین کارگران شدند. در واقع هدف اصلی از پیاده‌سازی اتوماسیون در فرآیندهای تولید، جایگزینی نیروی انسانی با ماشین‌آلات مستقل است. در ابتدا این ماشین‌ها نیاز به نظارت انسانی داشتند؛ اما با ظهور سیستم‌های کنترل آنالوگ و دیجیتال و ابداع ریزپردازنده‌ها در تنظیم تابلو های کنترل فرمان، همگام‌سازی چندین ماشین بدون دخالت نیروی انسان به سادگی امکان‌پذیر شد.
در حقیقت با توسعه اقتصاد صنعتی، استراتژی‌های مربوط به اتوماسیون نیز دچار تغییرات اساسی شده و به عنوان یک راهکار پیشرفته، اهداف کلیدی متعددی را دنبال می‌کند تا به عملکرد و بهره‌وری صنایع مختلف منتهی گردند.
پس می‌توان گفت اهداف اصلی استفاده از این نوع اتوماسیون شامل افزایش میزان تولید، کاهش هزینه‌ها به ویژه در زمینه نیروی انسانی، ارتقاء کیفیت محصولات، استفاده بهینه از مواد اولیه، کاهش مصرف انرژی و در نهایت افزایش سودآوری کسب‌وکارها می‌شود. در مجموع با تحقق این اهداف شرکت‌ها می‌توانند رقابت‌پذیری خود را در بازارهای جهانی افزایش داده و اهداف صنعتی خود را با قدرت بیشتری دنبال کنند.