چرا استفاده از اتوماسیون در صنعت مهم است؟

در سال‌های اخیر رقابت در زمینه صنعت و شرکت‌های تولیدی رو به افزایش بوده است. بدیهی است پیروزی در چنین رقابتی مستلزم اتوماسیون صنعتی و تولید تجهیزات و کالاهای با کیفیت و قیمت‌های رقابتی است.یکی از راه‌های دستیابی به موفقیت در صنعت و پیروزی در این رقابت، اتوماسیون صنعتی است. اتوماسیون صنعتی همواره باعث افزایش سرعت تولید و همچنین افزایش کیفیت تجهیزات و کالاهای تولید‌شده خواهد شد. همچنین با استفاده از تکنولوژی‌های به روز، هزینه‌های ناشی از تولید کاهش یافته و لذا مصرف‌کننده، این تجهیزات را با قیمت پایین‌تری خریداری خواهد کرد.

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون یک گام فراتر از مکانیزاسیون است. در مکانیزاسیون از مجموعه‌ای از تجهیزات مکانیکی استفاده می‌شود که برای انجام فعالیت مورد نظر، نیاز به کمک انسان خواهند داشت. اما از سوی دیگر اتوماسیون نقش انسان را در انجام فرایند حذف کرده و آن را با برنامه‌ریزی‌های منطقی و دستگاه‌‌های هوشمند جایگزین کرده است. در اتوماسیون صنعتی، کامپیوتر و ماشین به جای انسان تفکر و تصمیم‌گیری خواهند کرد.

در مجموع می‌توان گفت اتوماسیون صنعتی از تکنولوژی و کنترل اتوماتیک که باعث عملکرد و کنترل خودکار فرایندهای صنعتی بدون دخالت مستقیم انسان می‌شود، استفاده می‌کند. این کار، عملکرد مجموعه را به طور چشمگیری بهبود می‌بخشد. تجهیزاتی که در اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از: PLC، PAC، رایانه و … .

دلایل استفاده از اتوماسیون صنعتی

• افزایش بهره‌وری
  خطوط تولید خودکار شامل ایستگاه‌های کاری متصل به خطوط انتقال هستند. هر ایستگاه کاری از یک بخش از فرایند محصول مراقبت می‌کند. اتوماسیون فرایند رباتیک می‌تواند برای تقلید از بسیاری از اعمال انسان استفاده شود. این سیستم را می‌توان برای ورود به برنامه‌ها و مراقبت از کارهای اداری مربوط به فرایند کسب‌وکار پیکربندی کرد. همچنین می‌توان از ربات‌ها در طبقه تولید برای رسیدگی به مواد خام، تمیز کردن تجهیزات، کارکردن سیستم‌های فشار بالا و کارهای دیگر استفاده کرد. به‌عنوان‌مثال، در یک واحد خودروسازی، قطعات خودرو در ایستگاه‌های مختلف پرس برش داده می‌شوند و شکل می‌دهند. سپس تمام قطعات در یک مکان جمع می‌شوند و یک ربات آن‌ها را برای ساخت وسیله نقلیه در کنار هم قرار می‌دهد. اتوماسیون فرآیند به میزان زیادی روند تولید را سرعت می‌بخشد.
• افزایش کیفیت کالا
  اتوماسیون صنعتی همچنین به افزایش و حفظ کیفیت ثابت خروجی کمک می‌کند. در فرایندهای دستی، میزان خطا در حدود ۱ تا ۱.۱۵ درصد است. از سوی دیگر، ماشین‌های خودکار در صنعت تولید دارای ضریب خطای ۰.۰۰۰۰۱% هستند. کنترل و نظارت تطبیقی ​​به بررسی هر سطح از فرآیند تولید برای کاهش حاشیه خطا کمک می‌کند..
• افزایش امنیت
  یک مزیت بزرگ اتوماسیون بهبود ایمنی در محل کار است. استفاده از ربات‌ها برای بارگیری و تخلیه مواد و یا انتقال قطعات عظیم ماشین‌آلات خطر تصادفات را کاهش می‌دهد. اتوماسیون صنعتی همچنین کارگران را از نزدیک شدن بیش‌ ازحد به خطوط مونتاژ باز می‌دارد و در نتیجه ایمنی را بهبود می‌بخشد. سنسورهای حرارتی به‌طور مداوم دما را در منطقه تولید بررسی می‌کنند. در صورت شناسایی هرگونه افزایش دما، سنسورها هشدار ارسال می‌کنند، فورا می‌توان اقدامات احتیاطی را برای اطمینان از ایمنی همه افراد حاضر در خط تولید انجام داد.
• کاهش هزینه تولید
  یکی از مهم‌ترین مزایا و اهمیت اتوماسیون صنعتی کاهش هزینه‌های ساخت است. به‌جای داشتن کارگران زیاد، اکنون می‌توانید فقط چند سرپرست داشته باشید و ربات‌ها کار را انجام دهند. سرمایه‌گذاری اولیه کمی بالا خواهد بود، اما پس‌ از آن هزینه‌های عملیاتی کاهش می‌یابد که در دراز مدت مفید خواهد بود. هزینه‌های شما فقط شامل نگهداری، تعمیرات و هزینه انرژی می‌شود. هوش مصنوعی و تجزیه‌ و تحلیل داده‌ها همچنین با ارائه بینش و اطلاعات برای تصمیم‌گیری درست تولید به کاهش هزینه‌های تولید کمک کرده‌اند.
  اتوماسیون به بهبود بهره‌وری، کیفیت و عملکرد سیستم کمک می‌کند، که به‌نوبه خود هزینه‌های عملیاتی شما را کاهش می‌دهد. در عین‌ حال، تعمیر و نگهداری پیشگیرانه خودکار می‌تواند منجر به بهبود عمر و عملکرد ماشین‌ها شده، ارزش دارایی‌های شما را افزایش می‌دهد و به‌ نوبه خود هزینه‌های سرمایه‌گذاری شما را کاهش می‌دهد.

• نتایج دقیق
  یکی دیگر از موارد اهمیت اتوماسیون صنعتی این است که اتوماسیون داده بر اساس انسجام و اتصال داده دقیق است. هنگامی‌که اطلاعات دقیق در فرآیند تولید مورداستفاده قرار می‌گیرد، می‌توانید به نتایج دقیق اطمینان حاصل کنید. راه‌حل‌های هوش مصنوعی و ML به شما کمک می‌کنند تا اطلاعات مفصلی دریافت کنید که می‌تواند با استفاده از ابزارهای تجزیه‌وتحلیل داده‌ها برای به دست آوردن اطلاعات دقیق تحلیل شود.
  الگوریتم‌های یادگیری عمیق برای ساختن شبکه‌های دیجیتالی self بکار می‌روند که از تجزیه‌ و تحلیل داده‌ها و پیش‌بینی‌های انرژی هوشمند برای مدیریت تولید انرژی استفاده می‌کنند. برنامه‌های یادگیری ماشینی برای ساخت یک سیستم کنترل کیفیت یادگیری برای خط مونتاژ استفاده شده است. ML و راه‌حل‌های هوش مصنوعی مقیاس‌پذیر و خود یادگیری هستند. هر دوی این ویژگی‌ها اطمینان حاصل می‌کنند که سیستم‌های خودکار هر بار نتایج دقیق را ارایه می‌دهند، بدون این‌که شکست بخورند.

بخش‌های مختلف سیستم اتوماسیون صنعتی

سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ذاتا پیچیده بوده و شامل تعداد بسیار زیادی از دستگاه‌ها هستند که از طریق تکنولوژی اتوماسیون در کنار یکدیگر و به طور همزمان مشغول به فعالیت خواهند بود.در ادامه این مبحث می خواهیم هر یک از این بخش‌ها و وظایف آن‌ها را به اختصار توضیح دهیم:

سطح میدانی یا پایه (Field Level)

این قسمت پایین‌ترین سطح از یک سیستم اتوماسیون است که شامل تجهیزات میدانی از جمله سنسورها و عملگرها است. وظیفه اصلی این بخش از سیستم، انتقال اطلاعات فرایندها و ماشین‌ها به سطح بالاتر برای مانیتور کردن و تحلیل اطلاعات است. سنسورها داده‌های واقعی و مبتنی بر زمان همانند دما، فشار، جریان، سطح و … را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند. اطلاعات دریافتی توسط سنسور برای تحلیل و انجام دستورهای لازم به قسمت بالادست منتقل خواهد شد.

از سوی دیگر عملگرها سیگنال‌های الکتریکی دریافت شده توسط کنترلرها را به کار مکانیکی تبدیل خواهند کرد. ولوهای کنترل جریان، سلنوئید ولوها، رله‌ها، موتورهای الکتریکی و سرو موتورها نمونه‌هایی از عملگرها در سیستم اتوماسیون هستند.

سطح کنترل (Control Level)

این بخش شامل دستگاه‌های اتوماسیون مختلف از جمله ماشین‌های CNC، PLCها و … است که اطلاعات را از حسگرها گرفته و پردازش می‌کند. کنترلرهای اتوماتیک با توجه به این اطلاعات دریافتی، عملگرها را برای انجام فعالیت مورد نیاز، راه انداخته و فرمان لازم را به آن‌ها خواهند داد.

PLC از جمله کنترلرهای قوی و دقیقی است که به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. PLC قادر است تا فرمان‌های کنترلی را بر اساس ورودی‌ای که از سنسورها می‌گیرد ارسال کند. PLC شامل ماژول‌های مختلفی از جمله CPU، I/O دیجیتال، I/O آنالوگ و ماژول‌های ارتباطی است. PLC این قابلیت را دارد که توسط کاربر برنامه‌ریزی شده و اعمال خواسته شده را مطابق انتظار انجام دهد.

سطح نظارت و کنترل تولید (Supervising and Production Control Level)

در این قسمت دستگاه‌های اتوماتیک و سیستم‌های مانیتورینگ، عمل کنترل را تسهیل کرده و فرآیندها را در قالبی که برای انسان قابل تشخیص باشد، نمایش می‌دهند که این کار توسط HMI (Human Machine Interface) صورت می‌پذیرد. از طریق HMI پارامترهای مختلف، آرشیو اطلاعات، روشن و خاموش کردن دستگاه‌ها قابل مشاهده و کنترل است.

سطح اطلاعات (Information Level)

این بخش، مهم‌ترین بخش اتوماسیون صنعتی است که کل سیستم اتوماسیون را تحت کنترل قرار می‌گیرد. وظیفه این قسمت برنامه‌ریزی تولید، تحلیل بازار و مصرف‌کنندگان، سفارشات و فروش و … است. لذا در این بخش، بیشتر از جنبه‌های تخصصی به مسائل تجاری اهمیت داده خواهد شد.

همچنین شبکه‌های ارتباطی اتوماسیون از بخش‌های مهم و جدایی ناپذیر این سیستم است که ارتباط بین تمام سطوح از این طریق برقرار می‌شود. سیستم‌های ارتباطی در تمام سیستم‌های اتوماسیون حضور دارند. این سیستم‌ها می‌توانند در هر سطح متفاوت باشند. برخی از این سیستم‌های ارتباطی عبارتند از: RS485، CAN، DeviceNet، Foundation Field Bus، Profibus و … .