اتوماسیون صنعتی چیست؟ کاربردها | انواع | تجهیزات | مزایا

اتوماسیون صنعتی یک فرآیند تولید صنعتی شامل مجموعه ای از ماشین آلات است که از طریق آن ها ترکیبی از مواد اولیه به محصول نهایی تبدیل می شود. از زمان انقلاب صنعتی در انگلیس، همیشه تلاش قابل توجهی برای توسعه تکنیک های پیچیده برای کمک به افرادی که وظایف مختلف تولیدی دارند، بوده است.

پیش نیاز: طراحی ماشین آلات و ابزارآلات صنعتی

در فرایند اتوماسیون صنعتی، اصطلاح “ماشین” می تواند هر چیزی مانند موتور، دریل، تسمه نقاله و غیره باشد که تحت دستگاه های الکترومکانیکی یا ماشین های شیمیایی مانند کوره ها، خشک کن ها، سیستم های احتراق شیمیایی و غیره قرار می گیرند. امروزه اتوماسیون صنعتی تاثیر اساسی در روند تولید دارد و تقریبا تولید بدون این سیستم اتوماسیون دشوار است. ابزارهایی مانند پی ال سی زیمنس از جمله این ابزارهای اتوماسیون هستند. چندین عامل وجود دارد که منجر به اجرای سیستم اتوماسیون در تولیدات صنعتی می شود:

• نیاز به کالاهای با کیفیت بالا
• انتظارات زیاد در قابلیت اطمینان محصول
• تولید با حجم بالا

در عصر تکنولوژی-محور امروزی رقابت فزاینده‌ای برای عرضه محصولات بهتر و با کیفیت بیشتر در بین شرکتها و صنعتهای مختلف رخ داده است. کیفیت بالا و در عین حال قیمتهای مناسب برای رقابت در بازار محصولات به یکی از ویژه‌ترین چالشهای مدیران کسب و کارها و صنایع بدل شده است. از همین رو، بسیاری از واحدهای صنعتی کوچک و بزرگ در حال تلاش هستند تا با استفاده از فناوری‌های جدید و طراحی محصولات همگام با نیاز روز، به سیستم‌های خودکار شده رو بیاورند. و اینجاست که اصطلاح اتوماسیون صنعتی پا به عرصه می‌گذارد. حال سوال اینجاست که دقیقاً اتوماسیون صنعتی چیست؟

معرفی جامع اتوماسیون صنعتی

به دلیل پیشرفت سریع تکنولوژی، کلیه سیستم‌های پردازش صنعتی، کارخانه‌ها، ماشین‌آلات، تجهیزات آزمایش و غیره، از مکانیزاسیون به اتوماسیون تبدیل شدند. برای پاسخ به این سوال که اتوماسیون صنعتی چیست، بهتر است در ابتدا بگوییم سیستم های مکانیزه چه نیازمندی هایی دارند؟

یک سیستم مکانیزه برای کار با ماشین‌آلات دستی به مداخله انسان نیاز دارد. همزمان با تکامل فن‌آوری‌های دستگاه‌های کنترلیِ جدید و کارآمد، اتوماسیون به شکل کنترل رایانه‌ای به علت دقت، کیفیت و عملکرد بالای فرآیندهای صنعتی، انجام می‌شود.

اتوماسیون صنعتی گامی فراتر از مکانیزاسیون است که از دستگاه‌های با قابلیت کنترل بالا برای تولید کارآمد یا فرآیندهای تولید استفاده میکند.

از زمان انقلاب صنعتی در انگلیس، همیشه تلاش قابل توجهی برای توسعه تکنیک‌های پیچیده به منظور کمک به افرادی که وظایف مختلف تولیدی دارند، وجود داشته است.

یک فرآیند تولید صنعتی شامل مجموعه‌ای از ماشین‌آلات است که از طریق آن‌ها ترکیبی از مواد اولیه عبور کرده و به محصول نهایی تبدیل می‌شود.

در اینجا، اصطلاح “ماشین” می‌تواند مانند موتور، مته، نوار نقاله و غیره باشد که تحت دستگاه‌های الکترومکانیکی یا ماشین‌های شیمیایی مانند کوره‌ها‌، سیستم‌های احتراق شیمیایی و غیره قرار می‌گیرند.

امروزه اتوماسیون صنعتی فرایند تولید در صنایع را به دست گرفته است. به‌‌ نحوی که تصور یک خط تولید بدون سیستم‌های اتوماسیون بسیار دشوار است.

چندین عامل وجود دارد که منجر به اجرای سیستم اتوماسیون در تولیدات صنعتی می‌شود. مانند نیاز به محصولات با کیفیت بالا، انتظارات زیاد در وجود قابلیت اطمینان در محصول، تولید در حجم زیاد و غیره.

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.

ویدئوی معرفی اتوماسیون صنعتی

ویدئوی زیر را ببینید تا تنها در ۲ دقیقه به درک بسیار خوبی از اتوماسیون صنعتی برسید:

اتوماسیون صنعتی احتمال خطای انسانی را از بین می‌برد، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، باعث صرفه‌جویی در وقت و عملکرد بالاتر می‌شود.

اتوماسیون صنعتی فرآیندی است که بر پایه برنامه‌نویسی منطقی و کاهش مداخله انسان در تصمیم‌گیری ها طراحی شده است. در اتوماسیون صنعتی فرآیند فرماندهی دستی با کمک تجهیزات مکانیزه شده، کار با ماشین‌آلات و سایر تجهیزات صنعتی ساده‌تر می‌شود.

با استفاده از دستگاه‌های کنترلی مانند PC/PLC/PAC وغیره، راه برای حذف هرچه بیشتر مداخله انسانی هموار‌تر می‌شود.

مقاله مرتبط: 5 قانون در طراحی اتوماسیون‌های صنعتی و محصولات آن

چرا اتوماسیون صنعتی مهم است؟

[um_loggedin]

اتوماسیون صنعتی فواید بسیاری دارد که چند مورد را در زیر توضیح میدهیم:

• بهبود کیفیت

بخش‌های خودکار وقتی با اپراتورهای انسانی مقایسه شوند معمولاً کمتر متغیر هستند و کمتر در معرض خطا هستند. دقت ارائه شده توسط اتوماسیون صنعتی منجر به سازگاری و تکرارپذیری بالاتر در طول فرایند تولید می‌شود در نهایت محصولات با کیفیت بالاتر ارائه می‌شود.

• راندمان و توان بالاتر

ربات‌ها می‌توانند ۲۴ ساعت در روز و ۷ روز در هفته کار کنند همچنین به سادگی و سریعتر از اپراتورهای انسانی کار می‌کنند. این زمان کارایی را بالا می‌برد و منجر به تولید بالاتر می‌شود. علاوه بر این، اتوماسیون صنعتی انعطاف‌پذیری را برای کار مورد نظر فراهم می‌کند. به عنوان مثال، اگر کار نیاز به بهینه‌سازی یا اصلاحاتی برای محصول جدید داشته باشد، سیستم خودکار می‌تواند دوباره به صورت آفلاین برنامه‌ریزی کند.

• هزینه‌ های کمتر

استفاده از ربات‌ها ارزان‌تر از اپراتورهای انسانی است. پس از پرداخت هزینه اولیه یک ربات، تنها هزینه‌های نگهداری و انرژی مورد نیاز در حین کار را فراهم می‌کنید. با گذشت زمان، پس‌انداز هزینه در مقایسه با حقوق و مزایای اپراتور قابل توجه است. علاوه بر این، ربات‌ها فرآیند را بهینه می‌کنند و کیفیت را بهبود می‌بخشند، در نتیجه زباله کمتری ایجاد می‌شود و میزان صرفه‌جویی در هزینه‌ها بالاتر می‌رود.

• سرعت ورود به بازار افزایش می‌یابد

اتوماسیون صنعتی خط تولید کارآمدتری را فراهم می‌کند که زمان تولید محصول را کاهش می‌دهد و محصول تولید شده، راحت‌تر و سریع‌تر وارد بازار فروش می‌شود.

• ایمنی اپراتور‌ها

بهبود ایمنی اپراتور یکی از بزرگترین مزایای اتوماسیون صنعتی است زیرا اپراتورها دیگر نیازی به انجام کارهای خطرناک مانند کار با مواد شیمیایی خطرناک، برداشتن اجسام سنگین، کار در شرایط نامناسب مانند دمای بالا و انجام کارهای تکراری ندارند. هنگامی که این نوع کارها توسط ربات‌ها و سایر تجهیزات اتوماسیون انجام می‌شود، اپراتورها ایمن‌ترند.

چه چیزی می‌تواند از اتوماسیون صنعتی بهتر باشد؟

“ساخت خودکار”؛ این ایده و روشی است که امکانات، فرآیندها و بخش‌های تولید کننده می‌توانند بدون محدودیت در مهارت‌ها، منابع یا فرآیندهای موجود، به طور مستقل عمل کنند و در عوض برای دستیابی به بیشترین تولید و بهترین طراحی، تمرکز کنند.

این بدان معنی است که اعم از نیروی کار، مواد اولیه یا حمل و نقل، تأسیسات شما همه چیز را برای تأمین خواسته‌های شما بدون نیاز به عوامل خارجی یا چالش‌های داخلی مانند هزینه‌های بیش از حد زیاد تولید، دوباره کاری مکرر و غیر قابل اجتناب، فراهم می‌کند.

این کار ممکن است در مورد همه تولیدکنندگان قابل استفاده نباشد؛ اما هنگام بررسی مراحل تولید، متوجه می‌شوید که ربات‌های خودمختار می‌توانند برای هر کارخانه که می‌خواهد شروع به کار کند، مناسب باشند.

چنین ربات‌هایی می‌توانند به شما کمک کنند تا به روش‌های مختلفی مانند فرآیندهای نزدیک به زمان واقعی و برنامه‌ریزی‌هایی که از بینایی ربات و هوش مصنوعی استفاده می‌کنند، به اهداف خود برسید.

ربات‌های مستقل شما را قادر می‌سازند تا بدون نیاز به نیروی ماهر، دوباره کاری یا انواع هزینه‌های مخفی معمول که برای هر پروسه تکمیل صنعتی همراه است، کارهای بیشتری انجام دهید.

برای تولیدکنندگان صنعتی، این یک توانایی حیاتی است زیرا هم زنجیره‌های تأمین جهانی و هم دستیابی طولانی مدت به نیروی متخصص به طور زیادی نامطمئن می‌شوند. توانایی اضافه کردن رباتی که کار‌های زیادی را انجام می‌دهد، برای حفظ استقلال شما به عنوان تولید کننده و ادامه یافتن فرصت‌های رشد ضروری خواهد بود.

انواع اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی در حال حاضر در میان صنایع بی‌شماری با سیستم‌های خودکار به کار گرفته شده است، از انجام کارهای تولیدی تا کارکرد خودپرداز‌های بانک. سطح پیچیدگی و تعامل انسان با یک سیستم خودکار از نظر کاربرد متفاوت است. در حالی که کاربردهای بی شماری از راه‌‌حل‌های اتوماسیون صنعتی وجود دارد، تقریباً همه در ۱ دسته از ۳ دسته اتوماسیون قرار می‌گیرند: ثابت بودن، قابلیت برنامه‌ریزی و انعطاف‌پذیری. در زیر کمی بیشتر در مورد هر یک از این انواع اتوماسیون صنعتی آورده شده است.

• بر اساس ثابت بودن

از این نوع اتوماسیون به عنوان اتوماسیون سخت نیز یاد می‌شود. همانطور که از نام آن پیداست، این شکل از اتوماسیون کمترین انعطاف‌پذیری را دارد و غالباً برای اجرای کارهای تکراری با تجهیزات اختصاصی به منظور بهبود بهره‌وری تولید و بالا بردن نرخ تولید از آن استفاده می‌شود. هنگامی که راه‌حل اتوماسیون ثابت راه‌اندازی شد، اصلاح فرآیند یا پیکربندی مجدد تجهیزات چالش برانگیز شد. راه حل‌های اتوماسیونِ ثابت گزینه‌های خوبی برای تولید هستند که با گذشت زمان ثابت و پایدار هستند و حجم بالایی دارند. نمونه‌هایی از اتوماسیون ثابت، خطوط مونتاژ در صنعت خودرو می‌باشد.

• بر اساس قابلیت برنامه‌ریزی

این نوع اتوماسیون برای دسته محصولاتی که دستورالعمل‌های مربوط به سیستم‌های خودکار، بسته به نوع محصول تولید شده با گذشت زمان تغییر می‌کنند، بهترین نوع است. برنامه کنترل را می‌توان برای هر دسته با مشخصات داده شده و وظایف پردازشی برنامه‌ریزی کرد. این فرآیند تغییر، زمان می‌برد زیرا در بیشتر موارد تجهیزات نیز باید از یک دسته به دسته دیگر پیکربندی شوند. اتوماسیونِ قابل برنامه‌ریزی اغلب برای حجم متوسط ​​استفاده می‌شود اما در صورت توجیه اقتصادی می‌تواند برای حجم کم یا زیاد نیز استفاده شود. ربات‌های صنعتی نمونه‌ای از اتوماسیونِ قابل برنامه‌ریزی هستند.

• بر اساس انعطاف‌پذیری

از این سیستم اغلب به عنوان اتوماسیونِ نرم یاد می‌شود. از آنجا که انعطاف‌پذیری برای تغییر محصول را فراهم می‌کند، مشابه اتوماسیونِ قابل برنامه‌ریزی است. مزیت بزرگ اتوماسیون انعطاف‌پذیر این است که، تغییرات محصول از طریق سیستم کنترل منتقل می‌شود و به سرعت و به طور خودکار اتفاق می‌افتد. از بین بردن زمان مورد نیاز برای پیکربندی مجدد تجهیزات در بین دسته ها، بسیار حائز اهمیت است. دستگاه‌های CNC نمونه‌ای از اتوماسیون انعطاف‌پذیر است.

انگیزه اتوماسیون صنعتی

اصطلاح اتوماسیون توسط مهندسی از شرکت فورد موتور، که پیشگامان اتوماسیون صنعتی و خط تولید مونتاژ بودند، ابداع شده است. در آغاز، فرآیند تولید صنعتی بر اساس چشم، دست و مغز یک نیروی انسانی بود.

در اصل، اجرای اتوماسیون در یک فرآیند تولید متمرکز بر جایگزینی یک کارگر انسانی با یک ماشین مستقل است. در ابتدا، این ماشین‌های مستقل برای یک فرآیند تولیدِ روان، باید توسط یک ناظر انسانی هماهنگ می‌شدند.

اما با پیشرفت‌های تکنولوژیکی در سیستم‌های کنترل آنالوگ و دیجیتال، ریزپردازنده‌ها و PLC‌ها (کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی)، حسگرهای مختلف، همگام‌سازی چندین ماشین، دستیابی به اتوماسیون صنعتی واقعی بسیار آسان شده است.

مزایا و معایب اتوماسیون صنعتی

– مزایا

• وظیفه انجام شده توسط اپراتورهای انسانی که شامل کار فیزیکی خسته‌کننده‌ای است، می‌تواند به راحتی جایگزین شود.
• اپراتورهای انسانی می‌توانند از کار در محیط‌های خطرناک تولید با درجه حرارت شدید، آلودگی و مواد رادیواکتیو جلوگیری کنند.
• وظایفی که برای یک اپراتور انسانی معمولی دشوار است به راحتی برای سیستم اتوماسیون قابل انجام است. این کارها شامل بلند کردن بارهای سنگین و بزرگ، کار با اشیای بسیار کوچک و غیره است.
• تولید همیشه سریعتر است و هزینه محصول به طور قابل توجهی کمتر است (در مقایسه با همان محصولی که با کار دستی تولید می‌شود).
• چندین دستگاه کنترل کیفیت می‌تواند در فرآیند تولید ادغام شوند تا ثبات و یکنواختی ایجاد کنند.
• اقتصاد صنعت می‌تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد، که تأثیر مستقیمی بر سطح زندگی دارد.

– معایب

باید در نظر داشته باشیم که هر مبحث فرایندی در دنیای امروزه علاوه بر مزیت، معایبی را هم به همراه دارد که با سنجش و مقایسه مزایا و معایب می توان به تصمیم گیری و انتخاب درست منتهی شود.

• از دست دادن شغل؛ از آنجا که اکثر کارها توسط ماشین انجام می‌شود، نیاز به کار دستی بسیار کمتر می‌شود.
• با استفاده از فناوریِ روز نمی‌توان تمام کارهای مورد نظر را خودکار کرد. به عنوان مثال، محصولات با اشکال و اندازه‌های نامنظم بهتر است برای مونتاژ، به شکل دستی تولید شوند. (به نظر می‌رسد این روند با رایانه‌ها و الگوریتم‌های پیشرفته در حال تغییر است).
• امکان استفاده از اتوماسیون برای فرآیند‌های خاصی وجود دارد، به عنوان مثال تولید با حجم بالا، محصولات قابل تکرار، به همین منظور برای همه فرآیند ها استفاده نمی‌شود. البته در آینده‌ای نزدیک شاهد این امر هم خواهیم بود.
• یکی از اشکالات مهم در این سیستم، هزینه اولیه سرمایه گذاری بالای آن است که آن نیز با انجام محاسبات اقتصادی و بررسی میزان سود دهی و توجه کاهش مخاطرات مورد توجه نیروی انسانی و اشتباهات در روند انجام کارها، می تواند قابل توجیه باشد.

سیستم ساخت در اتوماسیون

صنایع تولیدی با استفاده از ماشین‌آلات و ربات‌ها، محصولات را از مواد اولیه تولید می‌کنند. برخی از این صنایع تولیدی شامل پوشاک، شیشه و سرامیک، مواد غذایی و نوشیدنی، کاغذسازی و غیره است. با سیستم‌های رباتیکیِ کنترلی و کمک رایانه‌ای، اتوماسیونِ ساخت بسیار انعطاف‌پذیرتر و کارآمدتر می‌شود.