واژه اتوماسیون صنعتی از دو لغت اتوماتیک و صنعت ساخته شده است. صنعت به معنای ساختن است که ریشه آن از لغت عربی «صنع» گرفته شده و اتوماسیون به معنای اتوماتیک است که از کلمه انگلیسی «Automation» برگرفته شده است.
اتوماسیون صنعتی واژه نوین و نوظهوری است که از اوایل قرن 1940 میلادی ظاهر شد. عملاً اتوماسیون صنعتی فرایندی است که با کمک برنامه نویسی منطقی دیجیتال و بهره گیری از نرم‌افزارها و با کاهش دخالت نیروی انسانی، تجهیزات و ماشینهای مکانیکی را در جهت دستیابی به اهداف متفاوت کارخانجات و صنایع مختلف، کنترل و هدایت میکند.
رشد روزافزون تکنولوژی خیلی زود به صنایع نیز رسید؛ اغلب سیستمهای پردازشی، ماشینها و فرآیندها از مکانیزاسیون به اتوماسیون تبدیل شدند. مهم است که بدانید اتوماسیون، یک گام بالاتر از مکانیزاسیون است و در عمل از دستگاههای با ویژگی قابلیت کنترل بالا برای افزایش کارایی تولید صنعتی استفاده میکند.
و امروز این پیشرفت به جایی رسیده که کلیدی‌ترین نقش در فرآیندهای تولیدی را اتوماسیون صنعتی به عهده گرفته به نحوی که هرگز نمیتوان یک خط تولید را بدون آن به شکل عملیاتی تصور کرد.
سطوح اتوماسیون صنعتی
معمولاً سه سطح برای اتوماسیون صنعتی در نظر گرفته میشود که در تصویر زیر به نمایش درآمده است؛ معمولاً از آن به هرم اتوماسیون صنعتی نیز تعبیر میشود.
- سطح پایه: به اصطلاح هر چیزی که در کف کارخانه یا واحد صنعتی است، در این سطح قرار می‌گیرد. سنسورها، محرکها، ماشینها، موتورها و … همگی در سطح پایه هستند.
- سطح کنترلی: در این سطح کلیه برنامه‌های مرتبط با اتوماسیون اجرا میشود. کنترل کننده‌های منطقی قابل برنامه ریزی (PLCها) در این سطح جا می‌گیرند و وظیفه کنترل کردن فرآیندهای صنعتی را به عهده دارند.
- سطح نظارت و سرپرستی: در بالای هرم سطح سوپروایزوری یا نظارت است. معمولاً از یک کامپیوتر صنعتی قدرتمند تشکیل شده و وظیفه آن نظارت بالادستی بر کلیه فرآیندهای جاری است.
بنابراین سطوح سلسله مراتب سیستمهای اتوماسیون از پایین‌ترین سطح که بخش میدانی سیستم و تجهیزات تشکیل دهنده آن است، آغاز میشود و سپس سطوح کنترلی و نظارتی و اطلاعاتی را شامل میشود.
در سطح کنترلی و اطلاعاتی، عملگرها اطلاعات و داده‌ها را دریافت و پردازش میکنند و سپس فرمان لازم را برای اجرا ارسال میکند.
اما در سطح نظارت و کنترل، دستگاههای خودکار و سیستمهای مانیتورینگ، به سهولت عملیات کنترل کمک می کنند و فرآیندها را در چهارچوبی که برای انسان قابل فهم باشد اجرا میکنند.
انواع اتوماسیون صنعتی
معمولاً سیستمهای اتوماسیون صنعتی در 3 گروه زیر طبقه‌بندی میشوند:
- سیستمهای اتوماسیون ثابت (Fixed): کمترین انعطاف پذیری را داشته و در بیشتر اوقات برای انجام یک سری اعمال تکرارشونده با تجهیزات خاص و با هدف افزایش نرخ تولید از آن استفاده میشود
- سیستمهای اتوماسیون قابل برنامه ریزی (Programmable): در این سیستمها، دستورالعملها بسته به نوع کاربرد، بوسیله برنامه‌های آماده به تجهیزات خاصی نظیر پی ال سی داده میشود. این نوع سیستمها برای کاربردهای با مقیاس متوسط استفاده میشوند که البته به شرط توجیه اقتصادی می‌توانند برای اشلهای کوچک هم به کار روند.
- سیستمهای اتوماسیون انعطاف پذیر (Flexible): این سیستمها نیز همانند دسته قبلی قابلیت برنامه ریزی را دارند و به علاوه انعطاف لازم برای تغییر محصول را نیز فراهم میکنند. یک مثال بارز از این نوع، دستگاههای CNC است.
باید این نکته را در نظر داشته باشید که این سیستمها اصولا پیچیده هستند و از اجزای زیادی تشکیل شده‌اند که هماهنگ و به موازات یکدیگر کار میکنند؛ انواعی که بیان شد با توجه به شیوه کنترل این سیستمها طبقه بندی شده‌اند.
اتوماسیون صنعتی از چه مکانیزم کارکردی بهره جسته است؟
سیستمهای صنعتی خودکار باید به شیوه‌ای هماهنگ و در بعضی مواقع همزمان عمل کنند تا بتوانند به نوع برتری از عملکرد نسبت به نوع دستی آن برسند.
به همین دلیل یکپارچگی اجزای سیستم در حین فرایند اتوماسیون در عین کنترل و مدیریت توسط نیروی ماهر و متخصص در زمینه برق صنعتی و برنامه نویسی صنعتی بسیار حائز اهمیت است. افزایش تولیدات توامان با بهبود کیفیت و بالا رفتن سرعت تبادل اطلاعات بین اپراتور و خط تولید، از استراتژی های بهره گیری از سیستم های اتوماسیون صنعتی است.
بعلاوه، باید در نظر داشت که به کمک اجرای این فرایند عملیاتی در بخشهای تولیدی صنایع ریسک خطرات احتمالی برای نیروی انسانی کاهش می‌یابد.
اتوماسیون صنعتی دارای چند نوع فرایند اجرایی است؟
مهمترین بخشهای سیستم اتوماسیون شاملPLC ها، رایانه‌ها و دیوایس‌های مشابه هستند. با اتوماسیون مبتنی بر رایانه شخصی، می توانید برنامه ها و راه حل‌هایی را پیاده سازی کنید که بسیار فراتر از عملکرد یک کنترلر کلاسیک هستند.
محصولات مبتنی بر PC SIMATIC یک پلت فرم نوآورانه و منعطف را با در دسترس بودن طولانی مدت به شما ارائه می‌دهند.
اما سیستم های صنعتی خودکار دارای دو نوع فرایند هستند:
فرایندهای پیوسته مانند صنایع نفت و پالایش گاز و …
و فرایندهای گسسته مانند صنایع خودروسازی و لوازم خانگی و …. است.
تفاوت این دو فرایند اجرایی در انعطاف‌پذیری آنها است. به طوری که در مدل اول الزاما تمامی پستها برای انجام فرایند های مربوط به همان بخش است؛ در حالی که در مدل دوم گاهی می‌توان از پست های مختلف یک سازمان برای تولید محصولات متفاوتی استفاده کرد.
بسته به بازار، صنعت و مشتری، الزامات اجزای اتوماسیون از شرایط شدید تا کاربردهای خاص مانند مدیریت دربها، کنترل کننده گرمایش صنعتی و نظارت بر وضعیت تا محصولات خاص مشتری متغیر است. اتصال به برنامه‌های ابری حداکثر انعطاف‌پذیری را تضمین میکند و باعث میشود تولید در آینده مصون بماند. همچنین در دسترس بودن نیروگاه، استفاده از ظرفیت، و پتانسیل‌های صرفه‌جویی در انرژی برای رقابت مطمئن و آینده‌ای انعطاف پذیر کمک شایانی می‌تواند بکند.
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.
تا اینجا دید بسیار خوبی نسبت به اتوماسیون صنعتی پیدا کردید. همیشه در ذهن داشته باشید که در ابتدا هدف اتوماسیون صنعتی، افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های مربوط به نیروی انسانی بود. اما امروزه علاوه بر این دو هدف مهم، تمرکز اتوماسیون به سوی بالارفتن کیفیت محصولات و انعطاف‌پذیری در فرآیندهای تولیدی میل پیدا کرده است.
هر آن چیزی که درباره اتوماسیون صنعتی نیاز به دانستن آن داشته باشید، در وب سایت ایران اتوماسیون آماده شده است که قطعاً می‌تواند دانش شما را افزایش داده و در بالا رفتن تجربیات شما نیز سهیم باشد.
