اتوماسیون صنعتی به مفهوم استفاده از سیستم های کنترل، نظیر کامپیوترها، ربات ها و تکنولوژی های ارتباطی و اطلاعاتی جهت مدیریت فرآیندها و ماشین آلات مختلف در صنعت می باشد. با هدف حذف نیروی انسانی از سیستم تولید و کم کردن خطاهای انسانی که در نهایت موجب بالا رفتن کیفیت تولید می شود.
اتوماسیون صنعتی کارخانه به کنترل ماشین آلات و فرآیند های مورد استفاده در صنایع مختلف گفته میشود که توسط سیستم های مستقل و عمدتا از طریق بهره گیری از فناوری های نوین همچون رباتیک و نرم افزارهای کامپیوتری صورت می گیرد.
با به‌کارگیری اتوماسیون صنعتی کلیه‌ی مراحل به طور اتوماتیک با نرم‌افزارها انجام میشود که با اعمال اتوماسیون صنعتی و جایگزینی آن با انسان درصد خطا کمتر میشود و همچنین بازدهی کمیت و کیفیت کارها بیشتر میشود در نتیجه سوددهی بیشتری خواهند داشت و اینکه می‌توان با حذف اپراتورهای انسانی در این قسمت آنها را به بخش‌های دیگر منتقل کرد.
اغلب صنایع برای افزایش بهره وری و کاهش هزینه های مربوط به کارکنان، ماشین آلات و ابزار و سایر هزینه های مرتبط، اتوماسیون را اجرا می کنند در حالی که با انجام اینکار دقت و انعطاف پذیری را نیز تا حد زیادی افزایش می دهند.
اتوماسیون صنعتی تلفیقی از مکانیزاسیون و اتوماسیون
مکانیزاسیون
با انقلاب صنعتی مکانیزاسیون به وجود آمد که کالاهای ارزان‌تر و فراوان تری را به ارمغان می آورد. به طور کلی، فرآیندهای مکانیکی در صنایع سریع تر بود و مقادیر بیشتری کالا تولید می شد اما همچنان به کارگران ماهر نیاز فراوانی وجود داشت. ماشین‌ها نه تنها به اپراتور نیاز داشتند بلکه در صورت بروز خطا، مواد را نیز هدر می‌دادند و این باعث به وجود آمدن مشکلات زیادی در زمینه ی تولید و حتی آسیب به تجهیزات می‌شد.
اتوماسیون
با ورود اتوماسیون، حلقه های کنترلی به عملکرد ماشین اضافه شد که می توانستند حلقه های کنترل باز باشند که اجازه ورود انسان را می دهند یا حلقه های بسته که کاملاً خودکار هستند. سیستم های کنترل صنعتی (ICS) امکان نظارت و کنترل را به صورت محلی و از راه دور فراهم می کنند. با این مکانیسم های کنترلی پیشرفته، صنایع می توانند بصورت ۲۴ ساعت شبانه روز کار کنند. بهره وری افزایش پیدا کرده و خطاها کاهش یافته و کیفیت نیز بهبود می یابد.
لازم بذکر است که پیشرفت های اخیر اتوماسیون در تولید صنعتی بر انعطاف پذیری و کیفیت متمرکز شده است. قبلاً هدف از اتوماسیون افزایش بهره وری (از آنجایی که سیستم های خودکار می توانند ۲۴ ساعت در روز کار کنند) و کاهش هزینه های مربوط به اپراتورهای انسانی (به عنوان مثال دستمزد و مزایا) بود ولی همانطور که قبل تر اشاره شد، امروزه تمرکز اتوماسیون به افزایش کیفیت و انعطاف پذیری در فرآیند تولید معطوف شده است.
انعطاف‌پذیری تولید نه تنها به تولید انواع محصولات بیشتر اجازه می‌دهد بلکه به مصرف‌کنندگان نیز این فرصت را می دهد تا محصولات سفارشی‌سازی شده‌ای را که به‌طور خودکار تولید می‌شوند، خریداری کنند. بعنوان مثال در صنعت خودرو، نصب پیستون در موتور به صورت دستی و با ضریب خطای ۱ تا ۱.۵ درصد انجام می شد. در حال حاضر این کار با استفاده از ماشین آلات خودکار با ضریب خطای ۰.۰۰۰۰۱ درصد انجام می شود.
تاریخچه‌ی اتوماتیک سازی
اصطلاح اتوماسیون یا کنترل خودکار به استفاده از سیستم های کنترلی مختلف گفته میشود که برای تجهیزات عملیاتی مانند ماشین‌آلات، بویلرها و کوره‌های عملیات حرارتی، سوئیچینگ در شبکه های تلفن، هدایت و تثبیت کشتی‌ها، هواپیما ها و سایر کاربردها باهدف به حداقل رساندن یا کاهش حداکثری دخالت انسان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اصطلاح اتوماسیون، الهام گرفته از کلمه auto تا قبل از سال ۱۹۴۷ زمانی که جنرال موتورز بخش اتوماسیون را تأسیس کرد به طور گسترده استفاده نمی‌شد.
در اصل اتوماسیون با ابزارهای مختلفی از جمله مکانیکی، هیدرولیک، پنوماتیکی، الکتریکی، الکترونیکی و کامپیوتری به‌صورت ترکیبی سروکار دارد. مهندسان صنایع از اواسط قرن بیستم، کارخانه های کاملاً خودکار متصور بودند. اما می‌توان گفت که رقابت واقعی برای خودکارسازی یا همان اتوماسیون تولید در دهه ۱۹۸۰ آغاز شد.
زمانی که خودروسازان آمریکایی با چشم‌انداز تولید «چراغ خاموش» ظاهر شدند. ایده این بود که رقبای خود را با خودکارسازی کارخانه‌ها تا حدی شکست دهند که کل فرایند تولید به ربات‌ها سپرده شود که می‌توان ادعا کرد این ایده تاکنون فقط در حد یک چشم‌انداز باقی‌مانده است.
انواع اتوماسیون صنعتی
سیستم های اتوماسیون صنعتی عموما به چهار دسته تقسیم می شود:
سیستم های اتوماسیون ثابت
سیستم های اتوماسیون قابل برنامه ریزی
سیستم های اتوماسیون قابل انعطاف
سیستم های اتوماسیون تجمیع شده
سیستم اتوماسیون صنعتی به چهار دسته تقسیم می‌شوند:
- سیستم اتوماسیون صنعتی ثابت: در این نوع اتوماسیون صنعتی تجهیزات و تولیدات با دستورالعمل‌ها و عملکردها و کار ثابتی انجام میشود و شاید گاهی موافق تغییر در روند عملیات و دستورالعمل های آن ایجاد شود. اتوماسیون ثابت برای فرایند های مداوم مثل سیستم های تولید انبوه و نوار نقاله ها بیشتر استفاده میشود.
- سیستم اتوماسیون صنعتی قابل‌برنامه‌ریزی: در این نوع اتوماسیون توالی عملیات و پیکربندی ماشین‌آلات با استفاده از کنترل های الکترونیکی تغییر داد این سیستم زمان زیادی برای برنامه‌ریزی مجدد ماشین‌آلات در تولید فرایند دسته نیاز دارد.
- سیستم اتوماسیون صنعتی انعطاف‌پذیر: در این نوع اتوماسیون صنعتی به طور دائم و مکرر توسط رایانه ها کنترل میشود و برای مواقعی که محصول زیاد تغییر می‌کند استفاده میشود. برای مثال ربات ها و یا ماشین آلات CNC نمونه سیستم اتوماسیون انعطاف‌پذیر هستند که در آنها کد توسط اپراتور به رایانه داده میشود و بر اساس آن کد است که دستگاه ابزار و تجهیزات لازم برای تولید را فراهم می‌کند.
- سیستم اتوماسیون صنعتی یکپارچه: این نوع اتوماسیون صنعتی مجموعه‌ای از ماشین‌ها – فرایندها و داده‌های جداگانه و مستقلی دارد و همه تحت فرمان یک سیستم کنترل واحد برای اجرا کردن سیستم اتوماسیون فرایند تولید به‌صورت هم‌زمان کاربرد دارد.
محصولات اتوماسیون صنعتی
از جمله محصولات مورد استفاده در سیستم های اتوماسیون صنعتی می توان به موارد زیر اشاره نمود:
پی ال سی (PLC)
اچ ام آی (HMI)
کنترلر صنعتی (Controller)
سنسور صنعتی (Sensor)
رله صنعتی (Relay)
انکودرها (Encoder)
خط کش ها
مبدل های ارتباطی
منبع تغذیه
لیمیت سوییچ (Limit Switch)
رکوردر یا دیتالاگر (Data Logger)
نحوه عملکرد سیستم های اتوماسیون صنعتی
با استفاده از این تکنولوژی، فرآیندهای صنعتی بصورت اتوماتیک کنترل می شوند. در این روش متغیرهای فرآیندی با استفاده از تکنیک کنترل حلقه بسته به مقادیر مطلوب تنظیم می شوند.
با استفاده از سیستم های اتوماسیون صنعتی، در مناطقی که شرایط کاری برای نیروی انسانی خطرناک است، ماشین آلات جایگزین نیروهای انسانی می شود و در نهایت ایمنی کارگران کارخانه تضمین می شود.
مزایای استفاده از اتوماسیون صنعتی
استفاده از سیستم های اتوماسیون صنعتی، راه حل هایی دقیقا مطابق با نیاز ها و اهداف شما ارائه می دهد و موجب پایین آمدن هزینه های تولید، استفاده بهینه از متریال، افزایش کیفیت تولید، کاهش زمان تولید و افزایش میزان تولید، افزایش ایمنی و کاهش ساعت کاری کارگران کارخانه می شود.
هزینه عملیاتی کمتر
اتوماسیون صنعتی هزینه‌های مرتبط با اپراتور انسانی را حذف می‌کند. علاوه بر این اتوماسیون صنعتی به مزایای دیگر کارکنان مانند پاداش، پوشش بازنشستگی و غیره نیاز ندارد. مهم‌تر از همه اگرچه با هزینه اولیه بالایی همراه است اما باعث صرفه‌جویی در دستمزد ماهانه کارگران میشود که منجر به‌صرفه جویی قابل‌توجهی در هزینه شرکت میشود. هزینه تعمیر و نگهداری مرتبط با ماشین‌آلات مورداستفاده برای اتوماسیون صنعتی کمتر است زیرا کم پیش می‌آید خراب UYH شوند و در صورت خرابی فقط مهندسان متخصص در زمینه‌ی تعمیر و نگهداری موظف به تعمیر آن هستند.
بهره وری بالا
بسیاری از کارخانه‌ها صدها کارگر تولیدی را برای سه شیفت کاری استخدام می‌کنند تا کارخانه را برای حداکثر ساعت کاری، فعال نگه دارند. از طرفی کارخانه در ایام تعطیل فعالیتی ندارد. این در حالی است که اتوماسیون صنعتی کارخانه این امکان را می‌دهد تا یک کارخانه تولیدی به مدت ۲۴ CV ساعت در روز، ۷ روز هفته و ۳۶۵ روز در سال فعال بوده و هدف شرکت مربوطه را برآورده سازد. این مهم منجر به بهبود و نیز توسعه قابل‌توجه بهره‌وری میشود.
کیفیت بالا
اتوماسیون صنعتی خطای مرتبط با عوامل انسانی را کاهش می دهد. علاوه بر این برخلاف انسان‌ها، ربات‌ها هیچ گونه خستگی حس نمی کنند و این خود منجربه تولید محصولات با کیفیت یکنواخت در زمان‌های مختلف میشود.
انعطاف پذیری بالا
همانطور که مشخص است افزودن یک کار جدید در خط مونتاژ نیازمند آموزش اپراتور انسانی است. درحالی که ربات ها را می توان برای انجام هر کاری برنامه ریزی کرد و اینکار باعث می شود فرآیند تولید انعطاف پذیرتر شود.
دقت اطلاعات بالا
افزودن قابلیت جمع آوری خودکار داده ها میتواند به شما امکان جمع آوری اطلاعات کلیدی تولید، بهبود دقت داده‌ها و کاهش هزینه‌های جمع آوری داده‌ها را بدهد. اتوماسیون صنعتی این حقایق را در اختیار شما قرار می دهد تا در مورد کاهش ضایعات و بهبود فرآیندهای خود تصمیمات درستی بگیرید.
ایمنی بالا
اتوماسیون صنعتی میتواند خط تولید را با استفاده از ربات‌ها برای مدیریت شرایط خطرناک، برای کارکنان ایمن کند و دیگر اپراتورهای انسانی نیازی نیست که کار فیزیکی طاقت‌فرسا مثل بلندکردن بارهای سنگین و بزرگ و خسته‌کننده انجام دهند و همچنین اپراتورهای انسانی دیگر در محیط‌های خطرناک تولید با درجه حرارت شدید – آلودگی – عناصر مسکر یا مواد فعال رادیویی نیازی نیست وارد بشوند
استفاده از انواع مختلف سیستم های کنترل برای عملکرد تجهیزاتی نظیر ماشین آلات، فرآیند تولید کارخانجات، بویلرها و سیستم های گرمایشی، عملیات سوئیچینگ در شبکه های تلفن، هدایت و متعادل کردن حرکت کشتی ها و هواپیما ها و غیره.
نمونه هایی از سیستم های اتوماسیون صنعتی نیز وجود دارد که همه روزه در زندگی روزمره با آن سروکار داریم .مانند:
ماشین های لباسشویی، ماشین های ظرفشویی، یخچال های فریزر، درب های اتوماتیک اتوبوس ها، سیستم های تهویه مطبوع در اتومبیل، سیستم های کنترل هوشمند ساختمان (BMS) و غیره
اسامی ۱۰ شرکت برتر در زمینه اتوماسیون صنعتی
در دنیا شرکت های متعددی در زمینه تولید و طراحی محصولات و تجهیزات اتوماسیون صنعتی فعالیت دارند که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- زیمنس (Siemens)
- ای بی بی (ABB)
- راکول (Rockwell Automation)
- اشنایدر (Schneider Electric)
- هانیول (Honeywell Process Solutions)
- میتسوبیشی (Mitsubishi Electric)
- یوکوگاوا (Yokogawa electric)
- امرسون (Emerson Process Management)
- داناهر (Danaher Industrial Ltd)
- امرون ( Omron Automation)
معایب اتوماسیون صنعتی کارخانه
هزینه اولیه بالا
سرمایه‌گذاری اولیه مرتبط با تغییر از خط تولید انسانی به خط تولید اتوماتیک یا همان اتوماسیون صنعتی بسته به نوع فعالیت، میتواند زیاد باشد. همچنین برخی هزینه‌های قابل‌توجهی در زمینه آموزش کارکنان برای کار با این تجهیزات پیچیده نیز باید در نظر گرفته شود. ولی باید توجه داشت این هزینه اولیه است و دیگر نیازی به این مخارج نیست در عوض آن با کمتر شدن نیروی انسانی و همچنین خطرات ناشی از آن و افزایش کمیت و کیفیت کار و مزایای دیگری که پیش تر به آنها اشاره شد، چندین برابر این هزینه‌ی اولیه را با سود بیشتر باز می‌گرداند. البته باید به این نکته توجه داشت که نیاز به نیرو های متخصص و ماهر برای نگهداری و خدمات موردنیاز باید آموزش داده شوند.
علاوه بر آنچه ذکر شد باید توجه کنید که تمام تولیدات را نمی‌توان به‌صورت اتوماسیون انجام داد. برخی موارد باید به همان روش مونتاژ دستی باقی بمانند مانند محصولاتی که با اشکال و اندازه های نامنظم هستند. البته باید در نظر داشت مهندسین طراحی اتوماسیون صنعتی در حال بررسی این مشکل هستند تا بعدها این تولیدات هم با الگوریتم‌های پیشرفته و رایانه‌ها انجام بپذیرند.
اتوماسیون صنعتی اسکادا چیست؟
اسکادا مخفف (Supervisory Control And Acquisition) است. در اصل SCADA سیستمی است که برای کنترل از راه دور اتوماسیون طراحی شده. اسکادا همه‌ی عملیات اتوماسیون که نیاز به نظارت و دستیابی به داده ها را دارند، میتواند اجرا کند. می‌توان با اسکادا با اجرای اینترنت اشیا به سیستم اتوماسیون خانگی یا سیستم پیاده‌سازی کرد.
اسکادا گستردگی زیادی برای استفاده بین صنایع و رشته‌ها دارد.
فرایند تولید سیستم‌های اتوماسیون
اتوماسیون صنعتی دو فرایند تولید دارد:
فرایند واگرا یا پیوسته: برای تولیدات پالایش – پتروشیمی – غذایی و شیمیائی و…
فرایند همگرا یا گسسته: برای تولیدات خودرو – الکترونیک – لوازم‌خانگی و…
اتوماسیون فرایند تولید با توجه به نوع محصول به سه بخش تولید – بسته‌بندی و توزیع تقسیم میشود:
تولید: در بخش تولید ماشین‌آلات یا ربات‌هایی هستند که محصولات را جابه‌جا کرده یا برش می‌دهند یا بهتر است بگوییم محصول در فرایند جابه‌جایی و حرکت در دستگاه ها کار سنجش کیفیت مواد اولیه و طی‌کردن مراحل عملیات ابتدایی ساخت تا فراوری محصول و در نهایت آزمایش‌ها کنترل محصول و تحویل کالای تست شده در مرحله‌ی تولید انجام میشود.
بسته‌بندی: به علت مهم بودن نتیجه‌ی کار بررسی نهایی محصول مثل مدت مصرف – مسائل بهداشتی – کیفت محصول و… توسط نیروی انسانی انجام میشود.
توزیع: بعد از تولید و بسته‌بندی مواردی مثل حمل و جابه‌جایی و بارگیری و انتقال به قسمت حمل نقل نیز با ماشین‌آلات هوشمند انجام میشود و بعد از آن عملیات انتقال و توزیع با ماشین‌های باربری انجام میشود.
جالب است بدانید سیستم اتوماسیون شده قادر است در سطح مدیریتی مثل کنترل سیستم جمع‌آوری و هماهنگ کردن اطلاعات و نیز نمایش آن برای سطوح مختلف مدیران نیز کاربرد داشته باشد. کنترل سیستم مدیریتی توسط HMI حتی از راه دور نیز امکان‌پذیر است.
اجزا ء اتوماسیون‌های صنعتی
اندازه‌گیرها: چشم سیستم های کنترل اندازه‌گیر ها هستند که با دادن مقادیر به کنترل کننده فرایند وضعیت موجود را اطلاع داده و بعد از آن کنترل کننده فرمان تنظیم را ارسال می‌کنند. اندازه‌گیرها سه قسمت اصلی دارند:
سنسور: این قسمت وظیفه کنترل پارامتر های مثل حرکت – حرارت – نور –فشار – الکتریسیته مغناطیس و دیگر را حالات انرژی را دارد و به این پارامترها حساس بوده و هنگامی که تحریک شوند با انرژی که در خود دارد از خود عکس‌العمل موردنیاز را نشان می‌دهند.
ترانسدیوسر: این قطعه وظیفه‌ی تبدیل حالات انرژی را بر عهده دارد. سنسور پارامترهای موردنیاز را به ترانسدیوسر می‌دهد. ترانسدیوسر این پارامترها را به سیگنال تبدیل می‌کند و برای این کار به منبع انرژی خارجی نیاز دارد.
ترانسمیتر: این قطعه سیگنال خروجی ترانسدیوسر را به سیگنال استاندارد و قابل انتقال مبدل می‌کند.
کنترل‌کننده: ابزار دقیقی برای کنترل است که باید سوق و نگهداری یک یا چند فرایند به وضعیت های مطلوب موردنظر انجام می‌دهند و وظیفه‌ی کنترل کمی و کیفی و حتی حفظ ایمنی و محیط زیست را برعهده دارد.
محرک‌ها: این قطعات سیگنال های خروجی از قسمت کنترل را می‌گیرند و متناسب با سیگنال ها عملیات انجام می‌دهند. شیرهای کنترل و الکتروموتورها می‌توان به عمده ادوات خروجی نام برد.
جمع بندی
اتوماسیون صنعتی به دلیل مزایای بسیار زیاد مانند افزایش بهره‌وری، کیفیت، ایمنی و کاهش هزینه ها مورد استقبال بیشتر صنایع قرار گرفته است. شما می‌توانید با بهره‌گیری از نظرات تخصصی مهندسین مجرب گروه مشاورین مجموعه آموزشی ادیسون، با خیال آسوده در قدم اول با مشاوران خبره ی گروه ما مشورت کنید و در مراحل بعدی ما به شما کمک می کنیم تا کارگاه خود را با خودکار سازی بازسازی کنید و محصول خود را با کیفیت عالی تر از قبل و بدون خطا یا بهتر است بگوییم با درصد خطای بسیار کمتر و همچنین با کمیت خیلی بیشتر راه اندازی کنید.
شما می توانید با متخصصین ما بواسطه ی پشتیبانی شبانه روزی در ارتباط باشید. اطلاعات درخوری در زمینه ی اتوماسیون صنعتی کسب کرده و اتوماتیک کردن خط تولید خود را به ما بسپارید. با توجه به آنچه در این مقاله ذکر شد. هر چه سریع تر کارخانه یا خطوط تولید خود را مجهز به اتوماسیون صنعتی کنید به سود بیشتری نسبت به رقیبان خود دست خواهید یافت. پس وقت را تلف نکنید و همین الان فرم درخواست مشاوره ما را پر کنید تا در اسرع وقت با شما تماس بگیریم .
