اتوماسیون صنعتی – بهبود عملکرد و کارایی صنایع

اتوماسیون صنعتی از جمله علومی است که به سرعت در حال تحول است. این تکنولوژی نحوه عملکرد صنایع را تغییر داده و بهره‌وری، کارایی و ایمنی را افزایش داده است. حوزه نفوذ این تکنولوژی بخش های مختلف صنعت را در بر می گیرد. از کارگاه های تولید کوچک تا بزرگترین شرکت های خودروسازی و نیروگاه ها، روند کاری خود را به کمک این تکنولوژی بهبود می بخشند. در این مقاله به بررسی جنبه های مختلف این تکنولوژی پرداخته ایم. با ما همراه باشید.

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون صنعتی به استفاده از سیستم‌های کنترلی مانند رایانه‌ها، روبات‌ها و فناوری‌های اطلاعاتی برای مدیریت و راه‌اندازی فرآیندها و ماشین‌آلات مختلف در یک صنعت اشاره دارد. در واقع منظور از اتوماسیون، اتوماتیک کردن روند اجرای کارها به کمک برخی تجهیزات ویژه است. با اجرای اتوماسیون در یک کارخانه، سیستم های کنترل الکترونیکی جایگزین مداخلات انسانی می‌شوند.

لازم به ذکر است اتوماسیون گامی فراتر از مکانیزاسیون در حوزه صنعتی سازی است. این تکنولوژی صنایع را قادر می سازد عملکرد بهتری داشته باشند، خطاهای انسانی را کاهش دهند و هزینه های نیروی کار را به حداقل برسانند. این سیستم ها انواع و سطوح مختلفی دارند که بسته به صنایع هدف و برنامه های توسعه ممکن است متفاوت باشد.

تاریخچه اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی از زمان آغاز به کار خود در دهه 1970 راه طولانی را پیموده است. با پیشرفت تکنولوژی، دامنه و قابلیت های سیستم اتوماسیون گسترش یافته و منجر به افزایش کارایی، بهره وری و صرفه جویی در هزینه صنایع مختلف شده است.

آغاز تاریخچه اتوماسیون صنعتی را می توان به انقلاب صنعتی اواخر قرن 18 نسبت داد. در این دوره زمانی ماشین آلات صنایع مختلف جایگزین کارگران شدند. ورود ماشین آلات به صنایع مختلف افزایش کارایی و بهره وری را به همراه داشت. در ادامه به بررسی برخی از نقاط عطف کلیدی در تاریخ اتوماسیون صنعتی می پردازیم.

قرن هفدهم تا هجدهم میلادی

با انقلاب صنعتی شاهد اختراع موتورهای بخار، آسیاب‌های بخار و موتورهای احتراق داخلی بودیم که جایگزین آسیاب‌های آبی و بادی شدند. در سال 1785، الیور ایوانز یک آسیاب آرد خودکار را توسعه داد که اولین فرآیند صنعتی کاملاً خودکار بدون دخالت انسان بود.

اوایل دهه 1900

 ماشین بخار جای خود را به ماشین های الکتریکی داد. جنگ جهانی اول پیشرفت‌هایی در فناوری به وجود آورد که نقش موثری در پیشرفت اتوماسیون داشت. ماشین‌های صنعتی از آن زمان به‌طور تصاعدی توسعه یافتند.

سال 1947 میلادی

 در این سال فورد یک بخش اتوماسیون برای کمک به مونتاژ خودرو ایجاد کرد. اصطلاح “اتوماسیون” از این زمان محبوبیت پیدا کرد. این کلمه از “automaton” گرفته شده است که به یک ماشین خود کار اشاره دارد.

اواسط قرن بیستم

در این سال ها اتوماسیون صنعتی به جای استفاده از سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک اولیه، با ربات های مدرن تکامل یافت. هدف از این توسعه تکنولوژی افزایش تولید و کاهش هزینه های نیروی کار بود.

اواخر قرن بیستم

 روبات‌های صنعتی با قابلیت‌های محاسباتی و کیفیت بالا، درجات آزادی عملیاتی بهبود یافته و سیستم‌های بینایی رایج‌تر شدند. با این حال، هنوز به سطحی از مداخله انسانی برای عملکرد مناسب نیاز داشتند. این سیستم ها برای تولیدکنندگان بزرگ و دوره های طولانی تولید مناسب تر بودند.

قرن بیست و یکم

در این قرن اتوماسیون به پیشرفت خود ادامه می دهد و ماشین ها هوشمندتر و توانمندتر شده اند. در حال حاضر بسیاری از شرکت‌ها توانسته‌اند تمامی فرآیند تولید خود را به‌ ویژه در صنعت خودروسازی خودکار کنند.

با ادامه پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود که اتوماسیون صنعتی در آینده رایج‌تر و پیچیده‌تر شود.

اتوماسیون صنعتی در سال 2023

منظور از اتوماسیون استفاده از سیستم های کنترلی مانند کامپیوترها و ربات ها برای کار با تجهیزات و ماشین آلات مختلف، با حداقل دخالت انسان است. این تکنولوژی به یک جزء ضروری از تولید مدرن تبدیل شده است. اتوماسیون شرکت ها را قادر می سازد تا فرآیندهای خود را بهینه کنند، ضایعات را کاهش دهند و بهره وری کلی را بهبود بخشند.

در سال 2023، اتوماسیون صنعتی همچنان به تکامل و گسترش در صنایع مختلف ادامه می دهد. وضعیت فعلی اتوماسیون را می توان با روندها و تحولات مختلفی تشریح کرد. در ادامه به بررسی این تحولات می پردازیم.

پوشش خلاهای مهارتی

 در حال حاضر بسیاری از صنایع با کمبود نیروی کار ماهر مواجه هستند. شرکت ها و صنایع بزرگ برای غلبه بر این چالش به اتوماسیون روی آورده اند. اتوماسیون به تولید کنندگان کمک می کند علاوه بر جبران کمبود کارگران ماهر، بهره وری و کارایی خود را افزایش دهند.

روبات‌های مشارکتی

این روبات ها که با نام کوبات‌ نیز شناخته می شوند، نقش پررنگی در اتوماسیون صنعتی عصر حاضر دارند. این ربات ها برای کار در کنار انسان‌ها طراحی شده‌اند و ادغام اتوماسیون در جریان‌های کاری موجود را تسهیل می‌کنند. این ربات ها به دلیل انعطاف پذیری و توانایی انجام کارهای پیچیده در حال محبوب شدن هستند. این ربات ها برای کار در کنار انسان ها طراحی شده اند، نه جایگزینی آنها. روبات ها به ویژگی های ایمنی پیشرفته مجهز هستند و می توان آنها را به راحتی برای انجام کارهای مختلف برنامه ریزی کرد.

خط تولید ماژولار

 این رویکرد خطوط تولید را به بخش‌های کوچک‌تری به نام ماژول تقسیم می‌کند. سیستم‌های ماژولار وقتی ربات‌ها و انسان‌ها در کنار هم کار می‌کنند، کارایی را افزایش می‌دهند. روند ماژولار شدن خطوط تولید توسط کوبات‌ها تسهیل می‌شود. برای پیاده سازی این خطوط تولید به مهارت های برنامه نویسی پیشرفته نیاز نیست. این امر استفاده از فناوری های اتوماسیون را برای مشاغل آسان تر می کند.

هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین

 هوش مصنوعی و یادگیری ماشین به طور فزاینده ای در سیستم های اتوماسیون صنعتی ادغام شده اند. استفاده از این فناوری ها ماشین را قادر می سازد از داده های مختلف فرآیند تولید یاد بگیرند و عملکرد خود را در طول زمان بهبود بخشند.

اینترنت اشیا (IoT)

ادغام دستگاه های اینترنت اشیا در صنایع، باعث توسعه کارخانه های هوشمند می شود. در این کارخانه ها ماشین ها، سیستم ها و فرآیندها به هم مرتبط هستند و می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. توانایی کنترل و پایش از راه دور از جمله قابلیت های جذاب این سیستم ها است.

اتوماسیون زنجیره تامین

 در حال حاضر بسیاری از شرکت های بزرگ جهت بهینه سازی زنجیره تامین، بهبود کارایی و کاهش هزینه ها روی فناوری های اتوماسیون سرمایه گذاری می کنند.

اتوماسیون سفارشی

 از آنجایی که کسب و کارها نیازها و الزامات منحصر به فردی دارند، تقاضای رو به رشدی برای راه حل های اتوماسیون سفارشی وجود دارد. این سیستم ها را می توان با انجام برخی تنظیمات برای صنایع و برنامه های خاص سفارشی کرد.

این روندها و تحولات نشان می دهد که اتوماسیون صنعتی همچنان نقش مهمی در شکل دادن به آینده تولید و سایر صنایع خواهد داشت. با پیشرفت فناوری، می‌توان انتظار داشت راه‌حل‌های اتوماسیون پیچیده‌تر و همه‌کاره‌تری نیز پدیدار شوند.

آینده اتوماسیون صنعتی

برخی روندها باعث تکامل اتوماسیون صنعتی در اینده نزدیک خواهند شد. از جمله این فرآیندها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

انقلاب صنعتی چهارم!

 در آینده نه چندان دور، با ادغام فناوری های دیجیتال مانند اینترنت اشیا (IoT)، هوش مصنوعی (AI) و تجزیه و تحلیل داده های بزرگ در فرآیندهای تولید یک انقلاب صنعتی رخ خواهد داد. انقلاب چهارم جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده ها به صورت زمان واقعی را امکانپذیر می کند و منجر به تولد سیستم های تولید هوشمندتر و کارآمدتر می شود.

 RaaS

Robotics as a Service (RaaS) یک مدل تجاری است که به تولیدکنندگان اجازه می دهد بدون نیاز به سرمایه گذاری اولیه قابل توجه، به سیستم های روباتیک پیشرفته دسترسی داشته باشند. این مدل شرکت ها را قادر می سازد فرآیند اتوماسیون صنعتی را در زمان کوتاهتر و با هزینه کمتر به انجام برسانند.

تحلیل داده محلی

 در این رویکرد به جای تکیه بر مراکز داده متمرکز، داده های صنایع مختلف به صورت محلی تحلیل می شوند. تحلیل داده ها در محل می تواند تأخیر را کاهش دهد و کارایی سیستم های اتوماسیون صنعتی را بهبود بخشد.

ضرورت اتوماسیون صنعتی

مهاجرت به سمت اتوماسیون صنعتی به دلایل مختلفی ضروری است. این تکنولوژی می تواند برای مشاغل، صنایع و به طور کلی جامعه مفید باشد. ارتقا کیفیت محصولات، کاهش هزینه ها و افزایش حجم تولید از جمله مزایایی است که صنعتگران را به سمت اتوماسیون سوق می دهد. از جمله مهمترین ضرورت های حرکت به سمت اتوماسیون می توان موارد زیر را بر شمرد:

افزایش بهره وری

 اتوماسیون می تواند سرعت و کارایی فرآیندهای تولید را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. نتیجه این افزایش سرعت، تولید کالاهای بیشتر در زمان کمتر است. از سوی دیگر استفاده از اتوماسیون نیاز و وابستگی صنایع به نیروی کار را کم می کند. سیستم های خودکار می توانند به صورت شبانه روزی کار کنند، ظرفیت تولید را افزایش داده و زمان خرابی را کاهش می دهند. افزایش بهره وری سیستم منجر به کاهش هزینه های تولید، سود بیشتر و رقابت بهتر در بازار می شود.

بهبود کیفیت محصول

 سیستم‌های خودکار وظایف را با دقت و سازگاری بیشتری نسبت به نیروی انسانی انجام می دهند. دقت بیشتر در تولید، کیفیت بیشتر و ایراد‌ کمتر محصول را به همراه دارد. ارتقا کیفیت محصول منجر به افزایش رضایت مشتری و شهرت بهتر کسب و کار می شود.

کاهش هزینه

 اتوماسیون صنعتی کاهش هزینه های نیروی کار را به همراه دارد. با استفاده از این سیستم ها جهت انجام وظایف به کارگران کمتری نیاز است. علاوه بر این، کاهش ضایعات و استفاده کارآمدتر از منابع از دیگر پیامدهای استفاده از اتوماسیون است. کاهش مواد مصرفی از یک سو و کاهش تعداد نیروی کار از سوی دیگر،نقش پرررنگی در کاهش هزینه های تولید دارد.

افزایش ایمنی کارگران

 با خودکار کردن وظایف خطرناک یا تکراری، می توان خطر بروز صدمات برای کارگران را کاهش داد. این کار علاوه بر ارتقای ایمنی نیروی انسانی، هزینه های بیمه را کاهش داده و احتمال توقف خط در اثر بروز چنین حوادثی را به صفر می رساند.

انعطاف‌پذیری بیشتر

سیستم‌های خودکار را می‌توان به راحتی برای تطبیق با تغییرات تقاضا یا تولید محصولات جدید دوباره برنامه‌ریزی یا پیکربندی کرد. این انعطاف‌پذیری به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا سریع‌تر به روند بازار و نیازهای مشتری پاسخ دهند.

تصمیم گیری مبتنی بر داده

 سیستم های توانایی جمع آوری . تحلیل داده های فرآیند تولید را دارند. نتیجه تحلیل داده ها بینش عمیق از فرآیندها است که می تواند برای بهینه سازی عملیات، شناسایی تنگناها و پیش بینی نیازهای تعمیر و نگهداری مورد استفاده قرار گیرد.

کاهش وابستگی تولید به نیروی انسانی

با سپردن بخشی از فعالیت های مرتبط با فرآیند تولید به سیستم اتوماسیون، میزان وابستگی تولید کننده به نیروی انسانی کاهش پیدا می کند. این مزیت به ویژه در صنایعی که کمبود نیروی کار ماهر وجود دارد بسیار راهگشاست. اتوماسیون می تواند با انجام برخی وظایف کمبود نیروی کار ماهر را جبران کند.

مزایای زیست محیطی

آلودگی های زیست محیطی از جمله چالش های جدی بشر در عصر حاضر است. افزایش حجم تولید گازهای گلخانه ای در صنایع مختلف منجر به تغییرات آب و هوایی عظیمی شده است که هر روز ابعاد نگران کننده تری از آن ها نمایان می شود. یکی از راهکارهای اصلی برون رفت از شرایط فعلی یا حداقل پیشگیری از وخیم تر شدن اوضاع، کاهش حجم گازهای گلخانه ای است.

از سوی دیگر آلودگی هوای شهرهای صنعتی یک چالش جدی به ویژه در زمستان هاست. اتوماسیون صنعتی با استفاده کارآمدتر از منابع انرژی و در نتیجه کاهش آلودگی های زیست محیطی، به کمک ما می آید.

انواع سیستم های اتوماسیون صنعتی

سیستم های اتوماسیون را براساس میزان انعطاف پذیری آن ها، به 4 گروه مختلف تقسیم می کنند. در ادامه جزئیات بیشتری در مورد هر یک از این گروه ها را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

اتوماسیون ثابت

اتوماسیون ثابت، همچنین با عنوان اتوماسیون سخت نیز شناخته می شود. اتوماسیون ثابت شامل استفاده از تجهیزات تخصصی طراحی شده برای یک کار تولیدی خاص است. در این نوع اتوماسیون، تجهیزات تولید برای انجام مجموعه‌ای از وظایف خاص طراحی می‌شوند و توالی عملیات توسط چیدمان فیزیکی ماشین‌آلات تعیین می‌شود. اتوماسیون ثابت معمولاً برای فرآیندهای تولید انبوه و با حجم بالا استفاده می شود که در آن طراحی محصول برای مدت طولانی ثابت می ماند.

مزایای اتوماسیون ثابت

اجرای اتوماسیون ثابت در واحدهای تولیدی مزایای مختلفی به همراه دارد. از جمله مزایای این تکنولوژی اتوماسیون صنعتی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نرخ تولید بالا: سیستم های اتوماسیون ثابت می توانند حجم زیادی از محصولات را با سرعت بالا تولید کنند.
• کاهش هزینه های نیروی کار: با اتوماسیون ثابت، اپراتورهای انسانی کمتری مورد نیاز است که منجر به کاهش هزینه های نیروی کار می شود.
• کیفیت ثابت: از آنجایی که فرآیند تولید خودکار است، کیفیت محصولات ثابت می ماند و احتمال خطا یا نقص را کاهش می دهد.
• کاهش زمان تولید: اتوماسیون ثابت می تواند زمان مورد نیاز برای تولید محصول را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. دلیل این امر عملکرد ماشین آلات با سرعت ثابت و عدم نیاز به وقفه یا تغییر شیفت کاری است.

معایب اتوماسیون ثابت

این سیستم ها در کنار مزایای مختلفی که برای صنایع دارد، معایبی نیز دارند که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم:

• انعطاف پذیری محدود: سیستم های اتوماسیون ثابت، برای مجموعه خاصی از وظایف طراحی شده اند. تطبیق این سیستم ها با تغییرات طراحی محصول یا الزامات تولید بسیار دشوار است. اگر نیاز به تغییراتی در فرآیند تولید باشد، پیکربندی مجدد سیستم اتوماسیون ثابت زمان و هزینه زیادی را به مجموعه تحمیل می کند.
• سرمایه گذاری اولیه بالا: هزینه راه اندازی یک سیستم اتوماسیون ثابت می تواند بسیار زیاد باشد. دلیل این هزینه بالا نیاز به تجهیزات و ماشین آلات تخصصی است.
• منسوخ شدن تکنولوژی: سیستم های اتوماسیون ثابت پس از مدتی قدیمی می شوند و نیاز به سرمایه گذاری قابل توجهی برای ارتقا یا جایگزینی آن ها است.

اتوماسیون صنعتی قابل برنامه ریزی

در این سیستم ها توالی عملیات و وظایف پردازشی را می توان به راحتی از طریق نرم افزار یا برنامه نویسی تغییر داد. این قابلیت انعطاف پذیری بیشتر فرآیند تولید را به همراه دارد. این سیستم می تواند برای تولید محصولات مختلف یا تغییرات ایجاد شده در طراحی محصول سازگار شود. اتوماسیون قابل برنامه ریزی معمولاً در کاربردهایی که محصولات متنوعی با حجم کم تولید می شوند کاربرد دارد. همچنین برای محصولاتی که تغییرات مکرر را تجربه می کنند انتخاب مناسبی است.

مزایای اتوماسیون قابل برنامه ریزی

• انعطاف‌پذیری: اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی را می‌توان به راحتی برای تطبیق با تغییرات طراحی محصول یا الزامات تولید مجدداً پیکربندی کرد. برای صنایعی با تغییرات مکرر محصول یا نیازهای سفارشی‌سازی این قابلیت ضروری است.
• کاهش زمان راه اندازی: با استفاده از نرم افزار یا برنامه نویسی برای تغییر فرآیند تولید، زمان راه اندازی را می توان به میزان قابل توجهی در مقایسه با سیستم های اتوماسیون ثابت کاهش داد.
• بهبود کیفیت: اتوماسیون قابل برنامه ریزی امکان کنترل بهتر فرآیند تولید را فراهم می کند. کنترل بهتر فرآیندها منجر به بهبود کیفیت محصول و کاهش عیوب سیستم می شود.
• اندازه پذیری: تغییر نیازمندی های تولید در پروژه های مختلف یک امر بدیهی است. سیستم های اتوماسیون قابل برنامه ریزی را می توان به راحتی برای پاسخگویی به نیاز پروژه کوچک یا بزرگ کرد.

معایب اتوماسیون قابل برنامه ریزی

• نرخ تولید پایین: سیستم‌های قابل برنامه‌ریزی معمولاً نرخ تولید پایین‌تری نسبت به اتوماسیون ثابت دارند.
• سرمایه گذاری اولیه بالاتر: هزینه راه اندازی اتوماسیون قابل برنامه ریزی ممکن است کمتر از اتوماسیون ثابت باشد. اما نیاز به تجهیزات و نرم افزارهای تخصصی در برخی کاربردها می تواند هزینه سیستم را به شدت افزایش دهد.
• افزایش پیچیدگی: سیستم‌های قابل برنامه‌ریزی در مقایسه با اتوماسیون ثابت پیچیدگی بیشتری دارند. این سیستم ها به پرسنل ماهر و آموزش دیده برای مدیریت، برنامه‌نویسی و تعمیر و نگهداری نیاز دارند.
• نگهداری و به روز رسانی مداوم: به منظور حفظ کارآمدی، سیستم های قابل برنامه ریزی نیاز به نگهداری و بروزرسانی مداوم نرم افزار دارند.

اتوماسیون انعطاف پذیر

آنها اغلب شامل کنترل های دقیق الکترومکانیکی مانند ماشین های CNC هستند و برای تولید بر اساس تقاضا و افزایش سفارشی سازی مناسب هستند.

اتوماسیون انعطاف پذیر یا اتوماسیون نرم، نرخ بالای تولید سیستم اتوماسیون ثابت را با قابلیت انطباق اتوماسیون قابل برنامه ریزی ترکیب می کند. اتوماسیون صنعتی نرم، امکان تطبیق سیستم با تغییرات محصول یا الزامات تولید را فراهم می کند. این قابلیت با استفاده از فناوری های پیشرفته مانند روباتیک، ماشین های کنترل عددی کامپیوتری (CNC) و سیستم های تولید به کمک کامپیوتر (CAM) به دست می آید.

مزایای اتوماسیون انعطاف پذیر

• نرخ تولید بالا و انعطاف‌پذیری: سیستم‌های انعطاف‌پذیر می‌توانند به نرخ تولید بالایی دست یابند. در عین حال توانایی سازگاری با تغییرات طراحی محصول یا الزامات تولید را حفظ می‌کنند. این تکنولوژی برای صنایعی با نیازهای تولیدی متفاوت مناسب است.

• کاهش زمان راه‌اندازی: مانند اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی، سیستم‌های انعطاف‌پذیر در مقایسه با سیستم‌های اتوماسیون ثابت زمان راه‌اندازی کوتاهی دارند. تغییرات لازم در این سیستم ها را می‌توان از طریق نرم‌افزار یا برنامه‌نویسی ایجاد کرد.
• ارتقا سطح کیفیت: اتوماسیون انعطاف پذیر امکان کنترل بهتر فرآیند تولید را فراهم می کند. کنترل بهتر فرآیندها منجر به بهبود کیفیت محصول و کاهش عیوب آن شود.
• اندازه ‌پذیری: اتوماسیون صنعتی نرم را می‌توان به راحتی جهت پاسخگویی به تقاضاهای در حال تغییر تولید، کوچک یا بزرگ کرد.
• استفاده کارآمد از منابع: این سیستم ها با تنظیم فرآیندهای تولید بر اساس تقاضا و منابع موجود، استفاده از منابع و مواد را بهینه می کنند.

معایب اتوماسیون انعطاف پذیر

• سرمایه گذاری اولیه بالا: هزینه راه اندازی یک سیستم اتوماسیون انعطاف پذیر به دلیل نیاز به تجهیزات تخصصی، نرم افزار و پرسنل ماهر ممکن است بالا باشد.
• افزایش پیچیدگی: سیستم‌های انعطاف‌پذیر در مقایسه با اتوماسیون ثابت یا قابل برنامه‌ریزی پیچیدگی بیشتری دارند. در نتیجه مدیریت فن‌آوری‌های پیشرفته به کار رفته در این تکنولوژی به سطح بالاتری از تخصص نیاز دارد.
• نگهداری و بروزرسانی مداوم: مانند اتوماسیون قابل برنامه ریزی، سیستم های انعطاف پذیر نیز برای حفظ کارآمدی، نیاز به نگهداری و بروزرسانی منظم نرم افزار دارند.
• زمان اجرای طولانی تر: پیاده سازی اتوماسیون انعطاف پذیر، بیشتر از اتوماسیون ثابت یا قابل برنامه ریزی زمان می برد. زیرا نیاز به برنامه ریزی و سفارشی سازی بیشتر جهت رفع نیازهای تولید خاص دارد.

اتوماسیون صنعتی یکپارچه

اتوماسیون یکپارچه به ترکیبی از فناوری‌ها، سیستم‌ها و فرآیندهای مختلف اتوماسیون برای ایجاد راه‌حلی یکپارچه و کارآمد برای مدیریت و کنترل جنبه‌های مختلف یک تجارت یا صنعت اشاره دارد. هدف این رویکرد ساده‌سازی عملیات، بهبود بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و افزایش عملکرد کلی است.

برخی از اجزای کلیدی اتوماسیون یکپارچه عبارتند از:

اتوماسیون صنعتی

 این بخش شامل استفاده از سیستم های کنترلی مانند کامپیوترها یا ربات ها برای مدیریت و کنترل فرآیندهای صنعتی، ماشین آلات و تجهیزات است. به عنوان مثال می توان به کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)، سیستم های کنترل توزیع شده (DCS) و سیستم های کنترل نظارتی و جمع آوری داده (SCADA) اشاره کرد.

اتوماسیون فرآیند

در این بخش از تکنولوژی اتوماسیون صنعتی یکپارچه، بر خودکارسازی فرآیندهای خاص یک صنعت، مانند تولید، مونتاژ یا بسته بندی تمرکز می شود. اتوماسیون فرآیند شامل استفاده از تجهیزات رباتیک، نوار نقاله و وسایل نقلیه هدایت شونده خودکار (AGVs) می شود.

اتوماسیون فناوری اطلاعات

خودکارسازی وظایف و فرآیندها در زیرساخت فناوری اطلاعات (IT) یک سازمان از جمله الزامات این بخش است. تأمین سرور، استقرار نرم‌افزار و پشتیبان‌گیری از داده‌ها از جمله اقداماتی است که در این راستا انجام می شود. ابزارهای اتوماسیون فناوری اطلاعات بهبود کارایی کلی فناوری اطلاعات کمک کنند.

ادغام این فناوری‌ها و سیستم‌های مختلف اتوماسیون، سازمان‌ها را قادر می سازد به رویکردی منسجم‌ و کارآمد برای مدیریت عملیات خود دست یابند. نتیجه استفاده از این تکنولوژی افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و بهبود عملکرد سیستم است.

کاربردهای اتوماسیون صنعتی

حوزه نفوذ این تکنولوژی بسیار وسیع است و به جرات می توان گفت در آینده نزدیک تمام بخش های صنعتی و تولیدی را شامل خواهد شد. مزایای استفاده از این تکنولوژی سبب شده است در صنایع مختلف به ویژِه صنایع سنگین مورد استفاده قرار بگیرد. از جمله مهمترین کاربردهای این تکنولوژی می توان به موارد زیر اشاره کرد.

ساخت و تولید

 فرآیندهای ساخت و تولید عموما شامل مراحل متعددی می شوند. علاوه بر این مراحل تولید برای محصولات مشابه یکسان و تکراری است. این ویژگی ها سبب شده است تولید کنندگان و سازندگان مختلف به استفاده از اتوماسیون گرایش داشه باشند.

با استقرار سامانه های اتوماسیون می توان خطوط مونتاژ، جابجایی مواد، کنترل کیفیت و فرآیندهای بسته بندی را به صورت اتوماتیک کنترل کرد. بهبود کارایی و کیفیت محصول از جمله نتایج استفاده از اتوماسیون صنعتی در این قبیل صنایع است.

صنایع خودروسازی

 در صنعت خودرو انجام کارهایی مانند جوشکاری، رنگ آمیزی و مونتاژ بر عهده اتوماسیون صنعتی گذاشته می شود. افزایش بهره وری و کاهش خطا مهمترین دلایل استفاده از این تکنولوژی در صنعت خودروسازی است. رشد تکنولوژی در بخش های دیگری مانند رباتیک و … به توسعه اتوماسیون خودروسازی کمک کرده است.

اتوماسیون صنعتی در داروسازی

در تولید دارو، کنترل کیفیت کالا از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. دلیل این امر کاملا واضح است، داروها با جان انسان سر و کار دارند. در صنایع داروسازی برای اطمینان از دقت و انطباق با مقررات سختگیرانه موجود از تجهیزات اتوماسیون بهره گرفته می شود. علاوه بر این بخش های بسته بندی و تولید را نیز می توان به این سیستم ها متصل کرد.

تولید غذا و نوشیدنی

عدم دخالت انسان در فرآیند تولید مواد غذایی و نوشیدنی ها از جمله الزامات بهداشتی است که در این صنایع باید رعایت شود. بهره مندی از اتوماسیون صنعتی، دخالت انسانی در فرآیندهای تولید را به حداقل می رساند. سیستم های اتوماسیون کنترل بخش های پردازش، بسته بندی و کنترل کیفیت مواد غذایی را در دست می گیرند.

نفت و گاز و پتروشیمی

حساسیت بسیار بالای صنایع نفت و گاز سبب مهاجرت سریع این صنایع به سمت اتوماسیون شده است. هر یک از بخش های این تاسیسات حساسیت ها و ملاحظات ویژه ای دارند که در نظر گرفتن همزمان همه آن ها توسط نیروی انسانی غیر ممکن است. به عنوان یک مثال ساده، ثابت نگه داشتن فشار گاز در لوله ها را در نظر بگیرید!

اتوماسیون صنعتی کنترل و پایش بخش های مختلف این قبیل صنایع شامل حفاری، استخراج، پالایش و نظارت بر خطوط لوله را بر عهده می گیرد.

اتوماسیون صنعتی زیمنس

زیمنس یک شرکت فناوری جهانی است که طیف گسترده ای از راه حل های اتوماسیون را برای صنایع مختلف ارائه می دهد. سیستم‌های اتوماسیون زیمنس برای پاسخگویی به نیازهای رو به رشد ماشین‌ها و کارخانه‌های مدرن در بخش‌های مختلف طراحی شده‌اند. مفهوم منحصر به فرد اتوماسیون کاملاً یکپارچه (TIA) زیمنس، تعامل همه اجزا را در حین تصمیم گیری و عمل تضمین می کند.

یکی از پیشنهادات کلیدی زیمنس در حوزه اتوماسیون، خانواده سیستم های صنعتی SIMATIC است. خانواده SIMATIC با قابلیت اندازه پذیری ویژه ای که دارد، ارائه یک راه حل بهینه برای هر حوزه کاربردی را تضمین می کند. راه‌حل‌های اتوماسیون زیمنس برای افزایش بهره‌وری، کارایی، سرعت و کیفیت طراحی شده‌اند و در نتیجه رقابت‌پذیری بالاتری برای شرکت‌هایی که در راه آینده‌ی صنعت هستند، ایجاد می‌کنند.

برخی از اجزای اصلی اتوماسیون صنعتی زیمنس عبارتند از:

 PLC

 زیمنس طیف وسیعی از کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی را برای کاربردهای مختلف ارائه می کند. به عنوان مثال کنترل کننده های سری SIMATIC S7، برای سطوح مختلف پیچیدگی و الزامات عملکردی طراحی شده اند. از جمله رایج ترین PLC های زیمنس در بازار ایران می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• لوگو 8 زیمنس
• پی ال سی S7-1200
• پی ال سی S7-1500
• پی ال سی S7-300

رابط انسان و ماشین (HMI)

این تجهیزات همانطور که از نامشان پیداست، رابط کاربر و سیستم اتوماسیون هستند. اتصال این رابط ها به سیستم، اپراتورها را قادر می سازد بر روند اجرای فرآیندهای خودکار نظارت و کنترل داشته باشد. زیمنس انواع دستگاه های HMI از جمله سری SIMATIC HMI را ارائه می دهد.

رایانه های صنعتی

IPC های شرکت زیمنس کامپیوتر های فشرده ای هستند که در محیط های صنعتی به کار گرفته می شوند. این کامپیوتر های صنعتی در دو نوع پنل و باکس طراحی و تولید شده اند. پنل ها به همراه پردازشگر خود بخش رابط کاربری هم دارند.

کامپیوتر های صنعتی زیمنس یا به صورت مستقل و مستقیم به منظور انجام کارها مورد استفاده قرار می گیرد. و یا به عنوان بخشی از فرآیند ناظر بر داده های ماشین و یا به منظور انجام عملیات پردازش تصویر به کار گرفته می شود. کامپیوتر های صنعتی زیمنس در چهار گروه زیر طبقه بندی می شوند:

• IPC های فشرده
• IPC های سطح بالا
• IPC های پیشرفته
• IPC های پایه

IPC ها در یک پارچه سازی اتوماسیون به کار گرفته می شود و تولید را سریع تر، انعطاف پذیرتر و هوشمندانه تر می کند. یک ویژگی مهم IPC های فشرده حفظ دادها در زمان قطع برق است. با راه اندازی مجدد برنامه ها داده ها ثابت می مانند. طراحی این کامپیوتر های پیشرفته بدون نیاز به فن و باطری انجام شده است. به همین دلیل برای مدت طولانی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری مورد استفاده قرار می گیرد.

شبکه ارتباطات صنعتی

یکی از الزامات زیرساختی اتوماسیون صنعتی، جمع آوری و تبادل داده بین بخش های مختلف سیستم است. در این راستا اطمینان از دقت و صحت داده های تبادل شده از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. زیرا تمام تصمیم گیری های سیستم براساس داده های دریافتی صورت می گیرد. جهت اطمینان از تبادل صحیح داده بین اجزای مختلف اتوماسیون، زیمنس راه‌حل‌های ارتباطی ویژه ای مانند PROFINET و PROFIBUS را ارائه می‌کند.

نرم افزار جامع TIA PORTAL

TIA Portal یا پورتال کاملا یکپارچه اتوماسیون یک پلتفرم جامع نرم افزاری است که برای مهندسی و برنامه نویسی سیستم های اتوماسیون صنعتی توسعه داده شده است. این پرتال مجموعه‌ای جامع از ابزارها و ویژگی‌ها، از جمله عملکردهای تشخیصی و شبیه سازی داده‌ها را فراهم می‌کند. هدف از توسعه این سامانه کارآمدتر شدن فرآیند توسعه، آزمایش و استقرار پروژه‌های اتوماسیون است.

 TIA Portal به عنوان یک راه حل همه کاره برای مهندسی اتوماسیون طراحی شده است که طیف وسیعی از عملکردها مانند برنامه نویسی PLC، طراحی HMI و کنترل حرکت را ارائه می دهد.

کنترل موتورها

 موتورهای الکتریکی از جمله پرکاربردترین تجهیزات صنعتی هستند. براساس نتایج مطالعه ای که توسط شرکت ABB انجام شده است، 70 درصد برق صنایع مختلف توسط موتورها مصرف می شود. این موضوع تعداد زیاد موتورها و اهمیت کنترل آن ها در اتوماسیون صنعتی را نشان می دهد.

کنترل عملکرد موتورها شامل راه اندازی و توقف ایمن آن ها و کنترل برخی پارامترهای دیگر می شود. روش های مختلفی برای کنترل عملکرد موتورها وجود دارد. از جمله این روش ها می توان به کاهش ولتاژ و تغییر فرکانس اشاره کرد. سافت استارتر زیمنس از روش کاهش ولتاژ برای راه اندازی و توقف ایمن موتور استفاده می کند.

درایو زیمنس نیز با کنترل فرکانس کاری موتور، کنترل جامعی روی عملکرد موتورها دارد. زیمنس طیف گسترده ای از درایو سینامیکس و درایو میکرومستر را برای کنترل دقیق و کم مصرف موتورها و سایر محرک ها ارائه می دهد.

جمع بندی

آینده اتوماسیون صنعتی کاملا روشن است. این تکنولوژی با روندها و فرصت های متعدد صنعت را به جلو می برد. همانطور که تکنولوژی به پیشرفت خود ادامه می دهد، می توان انتظار داشت که سطوح بالاتری از کارایی، بهره وری و نوآوری در بخش تولید را شاهد باشیم. با این حال، برای درک کامل پتانسیل اتوماسیون صنعتی، پرداختن به چالش‌های پیش روی صنعت، مانند هزینه‌های اولیه بالا، شکاف‌های مهارتی، و نگرانی‌های امنیت سایبری ضروری است. با غلبه بر این موانع، اتوماسیون صنعتی می تواند به تغییر روش تولید کالا و شکل دادن به آینده تولید ادامه دهد.