اتوماسیون صنعتی چیست؟

در این مطلب، اتوماسیون صنعتی و مفاهیم مرتبط با آن هم‌چون طراحی اتوماسیون صنعتی، هرم اتوماسیون صنعتی، مزایا و معایب اتوماسیون صنعتی و انواع اتوماسیون صنعتی بررسی خواهند شد.

اتوماسیون صنعتی(Industrial Automation)چیست؟

یکی از روش های قابل توجه و تاثیرگذار در جهت دستیابی به محصولاتی با کیفیت بالا و قیمتی رقابتی در صنایع مختلف، اتوماسیون صنعتی است. اتوماسیون صنعتی با بالا بردن کیفیت تولیدات، قابلیت اطمینان، کاهش هزینه تولید و طراحی، در کنار بهره‌گیری از فناوری‌های روز، امروزه بصورت گسترده در بخش های مختلف صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اتوماسیون یک گام فراتر از مکانیزاسیون (Mechanization) برداشته است. مکانیزاسیون با استفاده از ساز و کار ماشینی و خاص به انسان در انجام کارها یاری رسانده و عملیات دستی یک فعالیت را با بهره‌گیری از ماشین‌آلات اما با تصمیم انسان انجام می‌دهد. پس هدف مکانیزاسیون، افزایش بهره‌وری (انجام پیوسته و بدون وقفه کارها با خطای انسانی پایین) و کاهش هزینه اپراتورهای انسانی (یعنی دستمزدها و مزایا) است.

اما هدف اتوماسیون، افزایش کیفیت و انعطاف‌پذیری در فرآیند تولید است. به طور مثال در صنعت خودرو، نصب پیستون در موتور به صورت دستی و با ضریب خطای 1 الی 1.5 درصد انجام شده اما این کار می‌تواند با ماشین‌آلات خودکار و با ضریب خطای 0.00001% انجام شود. اتوماسیون، برنامه نویسی منطقی و ماشین‌آلات هوشمند را جایگزین دخالت انسان کرده و در حوزه صنعتی شدن، فراتر از مکانیزاسیون قرار گرفته است.

اتوماسیون صنعتی، کامپیوترها و ماشین‌ها را جایگزین تفکر انسانی کرده است. واژه “اتوماسیون” به معنای “خود دیکته کننده” یا ” مکانیسمی با حرکت به خودی خود” است که از کلمات یونانی Auto و Matos گرفته شده است که در آن Auto به معنای “خود” و Matos به معنای “حرکت” است. پس می‌توان اتوماسیون صنعتی را به کار گرفتن مجموعه­‌ای از فناوری‌ و دستگاه‌ها با کنترل خودکار دانست که منجر به عملیات و کنترل خودکار روی یک فرآیند صنعتی، با دخالت حداقلی انسان و کنترل دستی او می‌شود. از دستگاه‌های اتوماسیون می‌توان به PLC، PC، PAC و فناوری‌هایی نظیر سیستم‌های ارتباطی صنعتی گوناگون اشاره کرد.

در تصویر بالا، اتوماسیون نیروگاهی شرکت زیمنس (Siemens) جهت دستیابی به عملیات پایدار، ایمن و اقتصادی مشاهده می‌شود. زیمنس، این اتوماسیون یکپارچه (TIA) را با خودکار کردن هر بخش از نیروگاه با دستگاه‌های کنترل کارآمد، حسگرهای میدانی و دستگاه‌های فعال کننده فراهم می‌کند. ماژول‌های SIMATIC (PLC) به عنوان دستگاه‌های کنترلی به کار برده شده‌اند و نرم‌افزار WinCC نیز رابط گرافیکی آن است.

مزایای اتوماسیون صنعتی

سیستم اتوماسیون صنعتی در کارخانه‌ها و فضاهای صنعتی مزایای زیادی به دنبال دارد. در زیر به بررسی آن‌ها پرداخته می‌شود:

1. کاهش هزینه‌های عملیاتی

• اتوماسیون صنعتی با هزینه اولیه بالایی همراه است اما پس از تثبیت شرایط، هزینه‌های مربوط به نیروی انسانی مانند هزینه‌های درمانی، مرخصی با حقوق و تعطیلات را کاهش داده و اثرات مهمی هم‌چون صرفه جویی در سایر هزینه‌ها مثل دستمزد ماهانه و درآمد نهایی کارخانه به دنبال دارد.
• هزینه تعمیر و نگهداری تجهیزات اتوماسیون صنعتی بسیار پایین است. زیرا بیش‌تر این تجهیزات در صورت استفاده صحیح دچار نقص فنی نشده و تنها امکان تغییر در برنامه‌ ها با تغییر در جزئیات کار امکان‌پذیر خواهد بود.
• استفاده از فرآیندهای گوناگون در صنعت به همراه ماشین‌آلات خودکار، مدت زمان فرایند و فعالیت را به حداقل رسانده نیاز به نیروی انسانی و سرمایه‌گذاری بر روی آن‌ها با بهره‌گیری از اتوماسیون، کاهش چشمگیری پیدا می‌کند.

2. افزایش نرخ بهره‌وری

• بسیاری از کارخانه‌ها کارگران زیادی را برای حداکثر سه شیفت کاری استخدام می‌کنند تا بتوانند با حداکثر ظرفیت تولیدی خود کار کنند زیرا تعطیلات رسمی کشوری موجب بسته ماندن کارخانه‌ها در بازه‌های زمانی گوناگونی می‌شود. اتوماسیون صنعتی با ایجاد امکان راه‌اندازی یک کارخانه تولیدی به مدت 24 ساعت شبانه روز،7 روز هفته و 365 روز سال، هدف کارخانه‌داران را که بهبود بهره‌وری کارخانه است، برآورده می‌کند.
• اتوماسیون در کارخانه‌ها، صنایع تولیدی و فرآیندی، نرخ تولید را با افزایش کنترل آن و با کاهش قابل توجه زمان مونتاژ هر محصول بالا می‌برد. بنابراین، یک ورودی مشخص، حجم بالاتری از خروجی را به دنبال خواهد داشت.

3. افزایش کیفیت

اتوماسیون صنعتی، خطای انسانی را کاهش داده و گاهی به صورت کامل از بین می‌برد. بر خلاف انسان، ربات‌ها خسته نمی‌شوند و در هر زمانی به تولید محصولات با کیفیتی ثابت می‌پردازند. این تداوم کیفیت را می‌توان با اتوماسیون و کنترل و نظارت تطبیقی فرآیندهای صنعتی در تمام مراحل تولید محصول حفظ کرد.

4. انعطاف پذیری بالای فرآیند

تنها یک تغییر درخط تولید، نیازمند آموزش چندین اپراتور انسانی است و مدتی طول می‌کشد تا آن‌ها بر تغییر اعمال شده تسلط پیدا کنند. اما در اتوماسیون با یک بار تغییر در برنامه ربات‌ها و تست اجرای فعالیت، فرایند بدون خطا انجام شده و فرایند تولید را انعطاف پذیرتر می‌کند.

5. کاهش نوبت‌های بازرسی

اتوماسیون، بررسی حضوری متغیرهای گوناگون فرآیند را به طور کامل کاهش داده و فرآیندهای صنعتی با بهره‌گیری از فناوری‌های آن، به ‌طور خودکار، متغیرهای فرآیند را با استفاده از روش‌های کنترل حلقه بسته یا مقادیر دلخواه، تنظیم می‌کنند.

6. افزایش دقت در جمع‌آوری اطلاعات

قابلیت جمع‌آوری اطلاعات کلیدی تولید، موجب بهبود در دقت داده‌ها و کاهش هزینه‌های جمع‌آوری آن‌ها در سیستم خواهد شد. با در اختیار داشتن این اطلاعات می‌توان در مورد کاهش ضایعات و بهبود فرآیندهای سیستم، تصمیمات صحیح‌تری گرفت.

7. افزایش ضریب ایمنی

اتوماسیون صنعتی، خط تولید را با استفاده از ربات‌ها برای مدیریت شرایط خطرناک، ایمن‌تر کرده و در شرایط کاری خطرناک، سطح ایمنی کارمندان را با جایگزین کردن آن‌ها با ماشین‌آلات خودکار، ربات‌های صنعتی و دستگاه‌های رباتیک افزایش می‌دهد.

معایب اتوماسیون صنعتی

شاید تنها ایراد استفاده از اتوماسین صنعتی، بالا بودن هزینه اولیه است. سرمایه‌گذاری اولیه برای تغییر از خط تولید انسانی به خط تولید اتوماتیک، رقم بالایی را شامل می‌شود. هزینه‌های دیگری نیز برای آموزش کارکنان برای کار با این تجهیزات پیچیده و جدید وجود خواهد داشت.

هرم اتوماسیون صنعتی

سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، گاه می‌توانند ماهیت بسیار پیچیده‌ای داشته باشند زیرا تعداد بالایی از دستگاه‌ها در هماهنگی با فناوری‌های اتوماسیون کار می‌کنند. تصویر زیر، آرایش سلسله مراتبی سیستم اتوماسیون یا همان هرم اتوماسیون صنعتی که از سطوح گوناگونی تشکیل شده را شرح می‌دهد.

سطوح کنترلی در هرم اتوماسیون صنعتی به شرح زیر است:

1. سطح میدان (Field Level)
2. سطح کنترل (Control Level)
3. سطح نظارت و کنترل تولید (Supervising & Production Control Level)
4. سطح اطلاعات یا سازمانی (Information Level)

برای بررسی دقیق و کامل هر یک از سطوح هرم اتوماسیون صنعتی و هم‌چنین مشاهده ویدئوهای مرتبط با این مطلب به مقاله "اتوماسیون صنعتی چیست؟ مزایا و معایب آن" شرکت نیکسا در لینک زیر مراجعه کنید...