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 چیست؟
اتوماسیون صنعتی به مجموعه فناوریهایی گفته میشود که با استفاده از سیستمها و دستگاههای کنترلی مانند نرمافزارهای رایانهای و رباتیک، امکان خودکار کردن فرآیندها و ماشینآلات صنعتی را بدون نیاز به اپراتورهای انسانی فراهم میکند. اتوماسیون صنعتی مزایایی مانند افزایش بهرهوری، کاهش هزینهها، بهبود کیفیت و ایمنی، کاهش خطای انسانی و ایجاد محیط کاری سالمتر دارد. اما همچنین معایبی مانند نیاز به سرمایهگذاری اولیه بالا، از دست رفتن شغلهای انسانی، کاهش ارتباط انسانی و افزایش پیچیدگی فنی را نیز دارد. اتوماسیون صنعتی در بسیاری از صنایع مختلف کاربرد دارد، مانند صنایع خودروسازی، نفت و گاز، برق، فلز، غذا و آشامیدنی، دارویی، کاغذ و چاپ، پلاستیک و …
انواع اتوماسیون صنعتی
حتما تابهحال نام بسیاری از فرآیندهای خودکار به گوشتان خورده است. اتوماسیون کاربردهای متنوع و گستردهای دارد و برای بهکارگیری اتوماسیون در صنعت، ابتدا باید به شناخت دقیقی از انواع آن برسیم.در ادامه به معرفی ۶ نوع از سیستمهای اتوماسیون پرداختهایم که استفاده از آنها در صنایع مختلف رایج است.
اتوماسیون ثابت
اتوماسیون سخت یا اتوماسیون ثابت نوعی اتوماسیون است که در آن پیکربندی فرآیند تولید ثابت میماند. این نوع اتوماسیون، برای انجام مجموعه وظایفی مناسب است که دائما در یک بخش از کارخانه تکرار میشوند. بهعنوان مثال، اگر در یک رویه اتوماسیون، وظایفی با واحدهای یکسان تکرار شود، به آن اتوماسیون ثابت گفته میشود.
درواقع، تجهیزات و ماشینهای اتوماسیون ثابت توسط رایانهها یا دستورهای از پیش برنامهریزیشده، کنترل میشوند تا چهکاری را انجام دهند، چه هشدارهای ضروری را بدهند یا معیارهای تولید را اندازهگیری کنند. اتوماسیون ثابت معمولا برای تولید محصولات با حجم بالا مناسب است. عملیات در توالی اتوماسیون ثابت پیچیده نیست و عملکردهای پایهای مانند حرکت خطی یا ساده یا هر دو را شامل میشود.
اتوماسیون قابل برنامه ریزی
سیستم های اتوماسیون قابل برنامه ریزی، تجهیزات خودکار یا رباتیکی را شامل میشوند که با برنامهریزی برای تولید دسته ای ( batch production) کنترل میشوند. در این حالت، اتوماسیون توسط یک برنامه کدگذاری کنترل میشود. کدگذاری در این برنامه، امکان تغییر توالی در زمان مورد نیاز را دارد.
تولید دسته ای ( batch production) یا تولید گروهی، به فرآیند تولید ناپیوستهای گفته میشود که در آن قطعات به تعداد زیاد در دستههایی تولید شده و سپس به بخش مونتاژ تحویل داده میشود.این نوع از اتوماسیون صنعتی، با اصلاح برنامه کنترل، امکان اعمال تغییر در تولید محصول را تسهیل میکند. درنتیجه، امکان اجرای فرآیندهای جدید نیز فراهم میشود.
اتوماسیون قابل برنامه ریزی بیشتر در سیستمهای تولیدی کاربرد دارد که با استفاده از مراحل و ابزارهای یکسان، محصولات یکسان و مشابه تولید میکند. این نوع از اتوماسیون برای حجم تولید متوسط تا بالا، بسیار ایدهآل است و مناسب فرآیندهای تولید دسته ای ، مانند کارخانههای تولید مواد غذایی است. اگر در محصول یا سیستم تولید نیاز به هرگونه تغییری باشد، دستگاه دوباره برنامهریزی شده و برنامه جدیدی به آن داده میشود.
در اتوماسیون قابل برنامه ریزی، محصولات در یک بازه زمانی خاص و در مقادیر دستهای( گروهی) از چند ده تا چند هزار واحد ساخته و تولید میشوند. تجهیزات تولید برای هر دسته از محصولات جدید، باید دوباره برنامهریزی یا تغییر داده شوند تا تولید محصول مورد نیاز با شیوه جدید، مطابقت داشته باشد.
اتوماسیون انعطاف پذیر
اتوماسیون انعطاف پذیر که به آن اتوماسیون نرم (soft automation) نیز گفته میشود، افزونهای در اتوماسیون قابل برنامه ریزی است که احتمال خرابی آن تقریبا صفر است و رویه تغییر دستی را به حداقل میرساند. انعطافپذیری بالا، مهمترین مشخصه این نوع از اتوماسیون است که باعث نرخ تولید خیلی خوبی میشود.
اتوماسیون انعطاف پذیر، امکان تولید انواع مختلفی از محصولات را بدون نیاز به برنامهنویسی پیچیده فراهم میکند. این ویژگیِ اتوماسیون انعطاف پذیر، باعث میشود تا فرآیند تولید همیشه در جریان باشد و خرابی و از کار افتادگی دستگاهها را به حداقل میرساند.
سیستمهای اتوماسیون انعطاف پذیر که برپایه اتوماسیون قابلبرنامهریزی ساخته شدهاند، اغلب درگیر کنترلهای الکترومکانیکی دقیقی میشوند. رباتهای صنعتی و ماشینهای CNC (سیستم کنترل عددی کامپوتری) چندمنظوره، مثالهایی از این دست هستند.
اتوماسیون فرآیند
اتوماسیون فرآیند بهمعنی استفاده از تکنولوژی برای اتوماتیک کردن فرآیندهای دستی از طریق یکپارچهسازی دادهها و سیستمها است. این نوع اتوماسیون، انواع مختلف اتوماسیون صنعتی را در یک اتوماسیون ترکیب کرده و سیستمهای اتوماسیون انعطافپذیر و یکپارچه را به یکدیگر متصل میکند.
اتوماسیون فرآیند بیشتر در کسبوکارهایی استفاده میشود که اپلیکیشنها یا برنامههای نرمافزاری، مجموعهای از وظایف را در یک سازمان دیجیتالی و مدرن اجرا میکنند. اتوماسیون فرآیند، فرآیندهای کسب و کاری را برای ایجاد شفافیت و یکسانی مدیریت میکند تا گردش کار در یک شرکت بهبود پیدا کند.بهکارگیری اتوماسیون فرآیند به افزایش بهرهوری و کارایی در کسبوکارها کمک میکند. این نوع اتوماسیون همچنین با ارئه بینشهایی که درباره چالشهای کسبوکاری ارائه میدهد، میتواند راهحلهای خوبی را نیز پیشنهاد دهد.
اتوماسیون یکپارچه
سیستم اتوماسیون یکپارچه، یک ساختار اتوماسیون جامع است که تمامی فرآیند تولید را از طریق کنترل کامپیوتری، خودکار میکند. هدف از اتوماسیون یکپارچه، کاهش پیچیدگی فرآیندهای کاری مستقل، با سادهسازی ارتباطات بین فرآیندهای خودکار مختلف است.
بهعنوان مثال، به جای اینکه سه سیستم خودکار، عملکرد جداگانهای داشته باشند، اتوماسیون یکپارچه، آنها را تحت کنترل تنها یک سیستم، یکپارچه میکند. بنابراین دادهها، ماشینهای مستقل و فرآیندها، همه با هم تحت نظر فقط یک سیستم واحد کار میکنند.
اتوماسیون فرآیند رباتیک
اتوماسیون فرآیند رباتیک (RPA) نوعی از اتوماسیون فرآیند است که در آن فناوری نرمافزار، خلق، ساخت، استقرار و مدیریت رباتهای نرمافزاری را تسهیل میکند. این رباتهای نرمافزاری شبیهسازی شدهاند و قادر به انجام فعالیتهای انسانی هستند.
رباتها با فناوری نرمافزاری برنامهریزی شدهاند تا وظایف قانونی خود را انجام دهند؛ مانند استخراج دادهها از صفحات نمایش یا فرمهای بیمه، چیدمان محصولات در قفسهها و غیره. کسبوکارها میتوانند از ابزارهای RPA برای انجام وظایف و همچنین برقراری ارتباط با سایر سیستمهای دیجیتال، جمعآوری داده، پردازش تراکنشها و بازیابی اطلاعات استفاده کنند. رباتها برخلاف نیروهای انسانی، این وظایف را سریعتر، کارآمدتر و به طور مداورم و یکدستتری انجام میدهند.
اغلب از RPA بهعنوان شکلی از هوش مصنوعی (AI) یاد میشود، اما این دیدگاه درست نیست. RPA برخلاف هوش مصنوعی، از ورودیهای ساختاری، منطقی و قانونی برای انجام وظایف استفاده میکند اما رباتها همان کاری را انجام میدهند که به آنها گفته میشود.
کاربردهای اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی در بسیاری از صنایع مختلف کاربرد دارد، مانند صنایع خودروسازی، نفت و گاز، برق، فلز، غذا و آشامیدنی، دارویی، کاغذ و چاپ، پلاستیک و غیره. برخی از کاربردهای اتوماسیون صنعتی در این صنایع عبارتند از:
– خودروسازی: از رباتهای بزرگ برای مونتاژ قطعات مختلف وسایل نقلیه و جوش دادن قطعات فلزی به یکدیگر استفاده میشود.
– نفت و گاز: از سیستمهای کنترل و جمعآوری دادهها (SCADA) برای نظارت بر فرآیندهای استخراج، حمل و نقل و پالایش نفت و گاز استفاده میشود.
– برق: از سیستمهای کنترل توزیع شده (DCS) برای کنترل و هماهنگی تولید، انتقال و توزیع برق استفاده میشود.
– فلز: از اتوماسیون برای ساخت فلز، جوشکاری، برشکاری، ماشینکاری، روکش فلزی و غیره استفاده میشود.
– غذا و آشامیدنی: از اتوماسیون برای فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی، بستهبندی، حمل و نقل و نگهداری محصولات استفاده میشود.
– دارویی: از اتوماسیون برای تولید، بستهبندی، بازرسی و کنترل کیفی داروها و مواد شیمیایی استفاده میشود.
– کاغذ و چاپ: از اتوماسیون برای تولید، برش، چاپ و بستهبندی کاغذ و محصولات چاپی استفاده میشود.
– پلاستیک: از اتوماسیون برای تولید، شکلدهی، رنگآمیزی و بستهبندی پلاستیک و محصولات پلاستیکی استفاده میشود.
اتوماسیون صنعتی در تمامی صنعت های کوچک و بزرگ کاربرد داشته و می تواند نقشی موثر در بهبود کیفیت روند تولید و افزایش بهره وری ایفا کند. اتوماسیون صنعتی در صنعت های کوچکی مانند غذایی، لاستیک، پلاستیک و… و همچنین در صنعت های بسیار بزرگ تری مانند نفت و گاز و پتروشیمی هم استفاده می شود. همچنین، توانسته در جهت پیش بردن روند کار نقش بسیار شایانی را ایفا کند. از نمونه هایی که می توان برای پاسخ به سوال کاربردهای اتوماسیون صنعتی چیست مثال زد، شامل موارد زیر می شود:
ماشین ظرفشویی
ماشین لباسشویی
درب های اتوماتیک اتوبوس های همگانی
سیستم های هوشمند ساختمان مانند سیستم های سرمایش و گرمایش برای کنترل دمای محیط داخلی به صورت تعیین شده و خودکار و…
مزایا اتوماسیون صنعتی
هر سیستمی که در زمینه های متفاوت طراحی و راه اندازی می شود، مزایا و معایب خاص خود را برای انجام فرایند دارد. اما برخی از روش های جدید مزایای بسیار قابل تاملی داشته که می توان از معایب آن به طور کامل چشم پوشی کرد.
کاهش هزینه ها، بخصوص هزینه های انسانی
کاهش خطاهای انسانی در مسیر تولید
افزایش سرعت ورود به بازار و کاهش زمان تولید
بهبود عملکرد کلی
رفع مشکل کمبود نیروی متخصص
کیفیت بالا تر
کنترل دقیق تر
بالا رفتن سطح ایمنی برای کارکنان
کاهش ساعت کاری نیروهای انسانی
کاهش مصرف انرژی
به وجود آمدن امکان نظارت از راه دور
معایب اتوماسیون صنعتی
صرف هزینه بالا هنگام راه اندازی
نیاز همیشگی به حضور نیروهای متخصص
امکان استفاده تنها در فرایندهای با حجم تولید بالا و محصولات قابل تکرار