اتوماسیون صنعتی با به کارگیری سیستم‌های کنترلی مانند رایانه‌ها، کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر(PLC) یا ربات‌ها و شبکه های کامپیوتری برای مدیریت فرآیندها و ماشین‌آلات مختلف در یک صنعت، جایگزین نیروی انسانی شده است.در گذشته هدف از اتوماسیون صنعتی افزایش بهره وری (از آنجایی که سیستم های خودکار می توانند ۲۴ ساعت در روز کار کنند) و کاهش هزینه های مرتبط با نیروی انسانی (یعنی دستمزدها و مزایا) بود یا به طور فشرده می توان گفت که اتوماسیون صنعتی استفاده از تکنولوژی و ماشین آلات پیشرفته برای کارآمدتر کردن وظایف و فرآیندهای صنعتی و با کاهش دخالت انسان است. با این حال، امروزه تمرکز طراحی و اجرای اتوماسیون صنعتی به افزایش کیفیت و انعطاف‌پذیری در فرآیند تولید معطوف شده است. برای نمونه در صنعت خودرو، نصب پیستون در موتور به صورت دستی با ضریب خطای ۱-۱٫۵ درصد انجام می شد. در حال حاضر این کار با استفاده از ماشین آلات خودکار با ضریب خطای ۰٫۰۰۰۰۱% انجام می شود.
طراحی اتوماسیون صنعتی
با این توضیحات بدیهی است که صنایعی که زودتر به پیاده سازی، طراحی و اجرای اتوماسیون صنعتی می پردازند، نسبت به دیگر رقیبان می توانند با هزینه کمتر، تولید بهینه و با کیفیت تری داشته باشند.
اتوماسیون صنعتی فرآیند استفاده از برنامه نویسی منطقی دیجیتال و تجهیزات مکانیزه برای راه اندازی ماشین ها و به حداقل رساندن نیاز به دخالت انسان در تصمیم گیری و دستورات دستی است. برای نمونه شامل استفاده از یادگیری ماشین (ML) برای نگهداری قابل پیش بینی یا شناسایی مشکلات در خط تولید، و استقرار روبات‌هایی است که به‌طور مستقل در محدوده‌های فیزیکی ثابت در یک انبار کار می‌کنند.
سیستم‌های اتوماسیون صنعتی همچنین در حال افزایش جنبه‌های تولید و انبارداری هوشمند برای بهینه‌سازی خطوط تولید و تدارکات یا منابع مرتبط هستند.
هرم اتوماسیون سنتی از سه سطح اصلی تشکیل شده است. در بالا، رایانه‌های نظارتی قرار دارند که اغلب نرم‌افزارهای تخصصی کنترل فرآیند صنعتی را اجرا می‌کنند و از طریق یک شبکه صنعتی LAN یا اترنت WLAN ارتباط برقرار می‌کنند. مرحله بعدی سطح کنترل است که در آن برنامه‌های مرتبط با اتوماسیون با استفاده از تجهیزاتی مانند کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) برای ارائه محاسبات بلادرنگ اجرا می‌شوند. در نهایت، حسگرها و محرک‌های میدانی یا تجهیزات فیلد(Field) از طریق یک گذرگاه میدانی با کنترل‌کننده‌ها ارتباط برقرار می‌کنند و از طریق اتصالات نقطه به نقطه ارتباط برقرار می‌کنند. مرزهای بین این سطوح در حال بازتعریف هستند تا در نهایت جای خود را به “کارخانه های هوشمند” بدهند.
اساساً، ادغام ماشین‌ها، حسگرها و سیستم‌های مختلف برای خودکارسازی فرآیندهای تولید، عملیات زنجیره تامین و سایر وظایف صنعتی است. این فناوری نوآورانه به سازمان ها توانایی بهینه سازی فرآیندهای تولید، بهبود ایمنی و کیفیت و کاهش هزینه ها را ارائه می دهد. به‌ویژه، پیشرفتهای مداوم در هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ، تکامل اتوماسیون صنعتی را هدایت می‌کنند که منجر به ظهور برنامه‌های کاربردی جدید در صنایع مختلف می‌شود. این منجر به رشد قابل توجهی در صنعت اتوماسیون صنعتی جهانی شده است که در سال ۲۰۲۱ ۱۹۶٫۶ میلیارد دلار برآورد شد و با نرخ ۸٫۵۹ درصد به ۲۱۳٫۴۹ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۲ افزایش یافت.
از نوار نقاله گرفته تا سیستم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی پیشرفته، درک انواع اتوماسیون صنعتی برای تعیین دقیق جایی که هر فناوری بیشترین کارایی را داشته باشد، مهم است. هر راه حل یا گرایشی با برنامه یا اهداف شما مطابقت ندارد. به طور کلی اتوماسیون صنعتی دارای انواع زیر است:
اتوماسیون ثابت قدیمی‌ترین شکل فناوری اتوماسیون صنعتی است و به استفاده از تجهیزات تخصصی برای انجام مجموعه‌ای از وظایف اشاره دارد. سیستم های اتوماسیون ثابت برای تکمیل یک کار خاص به طور مکرر بدون دخالت انسان ساخته شده اند و نمی توان آنها را مجددا برنامه ریزی کرد. توانایی آنها در کار با سرعت بالا آنها را برای کاربردهای تولید انبوه، مانند کار در خط مونتاژ، که در آن عملیات یکسان به طور مکرر انجام می شود، ایده آل می کند.
برای نمونه در حین تولید خودرو، فرآیند تولید به چند مرحله تقسیم می شود و هر یک از این مراحل توسط یک ماشین تخصصی انجام می شود. همانطور که یک خودرو در امتداد خط مونتاژ حرکت می کند، از هر مرحله از فرآیند تولید عبور می کند و ماشین در مرحله مشخص عملکرد خاص خود را انجام می دهد.
نمونه دیگر، در مرحله جوشکاری، از دستگاهی برای جوش دادن قطعات مختلف خودرو به یکدیگر استفاده می شود. به همین ترتیب در مرحله رنگ آمیزی ماشینی به رنگ دلخواه ماشین رنگ می کند.
اتوماسیون قابل برنامه ریزی از ماشین های کنترل شده توسط کامپیوتر برای کنترل ماشین آلات یا تجهیزات در تولید کالا استفاده می کند. بر خلاف اتوماسیون ثابت، که برای انجام یک کار خاص یا دنباله ای از وظایف طراحی شده است، اتوماسیون قابل برنامه ریزی انعطاف پذیر است و می تواند برای انجام طیف وسیعی از وظایف برنامه ریزی شود.
به طور خاص، کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) جزء حیاتی اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی هستند، زیرا امکان برنامه‌نویسی و کنترل فرآیندهای مختلف خودکار را فراهم می‌کنند. آنها برای خودکارسازی فرآیندها، نظارت بر وضعیت اجزای مختلف و پاسخ به تغییرات در محیط تولید استفاده می شوند.
سیستم‌های اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی برای صنایعی ایده‌آل هستند که به سطح متوسطی از سفارشی‌سازی در فرآیندهای تولید خود و به‌ویژه وظایف تولید با حجم کم و تنوع بالا نیاز دارند. این به سازمان ها اجازه می دهد تا به سرعت بین محصولات جابجا شوند یا فرآیندها را برای پاسخگویی به تقاضاهای در حال تغییر تنظیم کنند. به عنوان مثال، ماشین های CNC را می توان برای تولید قطعات مختلف با تغییر دستورالعمل های نرم افزار برنامه ریزی کرد. نمونه های دیگر عبارتند از ربات های صنعتی قابل برنامه ریزی، سیستم های کنترل صنعتی و غیره.
اتوماسیون انعطاف پذیر شکل پیشرفته ای از فناوری اتوماسیون صنعتی است که سفارشی سازی و سازگاری بالاتری را نسبت به سایر انواع اتوماسیون ارائه می دهد. این نوع ترکیبی از مزایای اتوماسیون ثابت و قابل برنامه ریزی با استفاده از سیستم های روباتیک پیشرفته و سیستم های خودکار است که می توانند چندین کار تولید را بدون دخالت انسان انجام دهند.
به طور خاص، سیستم‌های اتوماسیون انعطاف‌پذیر به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که به راحتی دوباره برنامه‌ریزی شوند و می‌توانند به سرعت با تغییرات در گردش کار یا الزامات تولید سازمان سازگار شوند. برخلاف اتوماسیون قابل برنامه ریزی که از نرم افزار برای کنترل ماشین آلات استفاده می کند، اتوماسیون انعطاف پذیر متکی به سخت افزاری است که می تواند به سرعت پیکربندی یا اصلاح شود تا محصولات یا وظایف مختلف را در خود جای دهد.
در نتیجه، این ماشین ها برای صنایعی که نیاز به سطوح بالایی از سفارشی سازی و تغییرات مکرر در فرآیندهای تولید دارند، ایده آل هستند. به عنوان مثال می توان به روبات های مشارکتی (cobots)، ربات های متحرک مستقل (AMRS)، وسایل نقلیه هدایت شونده خودکار (AGV) و خطوط مونتاژ تطبیقی اشاره کرد.
در نهایت، اتوماسیون یکپارچه شامل استفاده از انواع سیستم های اتوماسیون، مانند اتوماسیون ثابت، قابل برنامه ریزی و انعطاف پذیر برای بهینه سازی فرآیندهای تولید است. به زبان ساده، این نوع اتوماسیون رویکرد پیچیده‌تر و جامع‌تری است که انواع مختلف سیستم‌های اتوماسیون را برای ایجاد یک فرآیند تولید واحد ترکیب می‌کند.
به طور ویژه ، این سیستم‌ها از برنامه‌های نرم‌افزاری کامپیوتری پیشرفتهای استفاده می‌کنند که فعالیت‌های سیستم‌های خودکار مختلف، از جمله روبات‌ها، نوار نقاله‌ها و سایر راه‌حل‌های اتوماسیون صنعتی را برای انجام وظایف پیچیده تولید هماهنگ می‌کنند. نمونه‌هایی از سیستم‌های اتوماسیون یکپارچه شامل سیستم‌های تولید یکپارچه کامپیوتری (CIM)، کارخانه‌های هوشمند و سیستم‌های فیزیکی-سایبری است.
یکی از روندهای پیش‌برنده اتوماسیون صنعتی دستگاه‌های نظارتی است که سریع و آسان در هر نوع اتوماسیون ادغام می‌شوند. نظارت در زمان واقعی می تواند داده هایی را برای تصمیم گیری در مورد تولید، تنظیم زنجیره تامین یا مدیریت نیروی کار تولید کند. نظارت به تصمیم گیرندگان کمک می کند تا تعیین کنند اتوماسیون صنعتی کجا و چگونه بیشترین نتایج را به همراه خواهد داشت.
صرف نظر از نوع خاص اتوماسیون، پیاده سازی این فناوری پیشرفته در صنایع و بخش های مختلف مزایای قابل توجهی را به همراه دارد. بیایید بررسی کنیم که چگونه صنایع، به ویژه بخش تولید، از مزایای اتوماسیون صنعتی بهره می برند.
افزایش بهره وری مزیت قابل توجه اتوماسیون صنعتی است که می تواند به تولیدکنندگان کمک کند تا بازده و کارایی خود را افزایش دهند. به طور خاص، اتوماسیون با خودکارسازی کارهای تکراری، پیش پا افتاده و خسته کننده به بهینه سازی فرآیند تولید کمک می کند. این نه تنها زمان مورد نیاز برای انجام یک کار را کاهش می دهد، بلکه کیفیت محصول را افزایش می دهد و در عین حال حفظ کارگران را نیز بهبود می بخشد.
اتوماسیون صنعتی تعداد خطاهای خط تولید را بیشتر کاهش می دهد. به طور خاص، خستگی مرتبط با کارهای تکراری می تواند با خطاها، مسائل ایمنی، روحیه پایین تر و جابجایی کارکنان مرتبط باشد. با این حال، اتوماسیون صنعتی می تواند به شرکت ها کمک کند تا با انجام این وظایف خسته کننده و تکراری، افزایش توان عملیاتی و بهره وری عملیاتی، به دستاوردهای بهره وری قابل توجهی دست یابند.
بهبود استفاده از منابع یکی دیگر از مزایای اتوماسیون صنعتی است که می تواند مزایای بلندمدتی را برای تولیدکنندگان فراهم کند. با بهینه سازی استفاده از منابعی مانند انرژی، مواد اولیه و نیروی کار، اتوماسیون صنعتی می تواند ضایعات و هزینه ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
علاوه بر این، ابزارهای اتوماسیون می توانند جریان مواد را کنترل کنند، استفاده از مواد خام را به حداقل برسانند و از استفاده کارآمد آنها اطمینان حاصل کنند. این می تواند به کاهش هزینه ها و افزایش سودآوری برای تولید کنندگان کمک کند.
وقتی صحبت از کار یدی می شود، خطای انسانی، خستگی و ناهماهنگی در نیروی کار می تواند منجر به تغییرات قابل توجهی در کیفیت شود. با این حال، با کمک اتوماسیون صنعتی، تولیدکنندگان می توانند فرآیند تولید را استاندارد کرده و این تغییرات را حذف کنند. با انجام این کار، آنها قادر به تضمین خروجی با کیفیت ثابت هستند. ماشین‌آلات، دستگاه‌ها و روبات‌های خودکار می‌توانند وظایف را با دقت و دقت ثابت انجام دهند تا اطمینان حاصل شود که محصولات هر بار استانداردهای یکسانی را رعایت می‌کنند. آنها می توانند به طور مداوم کار کنند و نرخ تولید و کیفیت ثابت را حفظ کنند. علاوه بر این، اتوماسیون صنعتی کنترل مستمر بر فرآیندهای تولید را فراهم می کند و امکان تشخیص و تصحیح سریع هرگونه انحراف از رویه های استاندارد را فراهم می کند.
خط تولید با کمک اتوماسیون صنعتی
در یک محیط کار دستی، خرابی می تواند منجر به تاخیر و کاهش بهره وری کلی خط تولید شود. در نتیجه، توقف برنامه ریزی نشده می تواند به ویژه پرهزینه باشد و باعث اختلال در بهره وری یک تاسیسات شود. به ویژه، خرابی برنامه ریزی نشده می تواند تا ۵۰ میلیارد دلار در سال برای تولید کنندگان هزینه داشته باشد.
خوشبختانه اتوماسیون صنعتی می تواند با کار مداوم بدون نیاز به دخالت انسان، واکنش سریع به رویدادهای برنامه ریزی نشده و کاهش خطر خطای انسانی، احتمال و مدت زمان خرابی را کاهش دهد. علاوه بر این، ابزارهای اتوماسیون می توانند تعمیر و نگهداری پیشگیرانه را انجام دهند که می تواند از خرابی تجهیزات جلوگیری کند و زمان مورد نیاز برای تعمیر و نگهداری را کاهش دهد.
افزایش ایمنی و شرایط کاری یکی از حیاتی ترین مزایای اتوماسیون صنعتی است. برای نمونه، تخمین زده می شود که تعداد تصادفات مربوط به لیفتراک به تنهایی در مجموع نزدیک به ۱۰۰۰۰۰ مورد در سال است و لغزش، سقوط و سقوط اولین دلیل صدمات در انبارها هستند.
با این حال، ماشین‌ها و دستگاه‌های خودکار می‌توانند با حذف کارگران از کارهای خطرناک یا محیط‌های خطرناکی که ممکن است برای انسان ایمن نباشد، ایمنی را افزایش دهند. این ممکن است شامل مکان هایی با دمای بالا یا مناطق خطرناک با وسایل نقلیه در حال حرکت زیاد باشد. با بهبود شرایط کاری برای کارگران، سازمان ها همچنین می توانند استرس و خستگی مرتبط با وظایف سخت را کاهش دهند.
در نتیجه، اولویت بندی ایمنی به شرکت ها اجازه می دهد تا هزینه های مرتبط با حوادث را کاهش دهند، که به نوبه خود می تواند کیفیت زندگی کارگران را افزایش دهد و فرصت های شغلی رضایت بخشی بیشتری ایجاد کند.
کمبود نیروی کار چالش های بزرگی را پیش روی مدیران تولید، حمل‌ونقل و زنجیره تامین قرار می‌گیرد و بیش از ۵۰ درصد آنها حفظ کارمندان را بزرگترین چالش خود می‌دانند. بر اساس مطالعه‌ای که انجام شده است، عدم تکمیل موقعیت‌های باز در بخش تولید می‌تواند بیش از یک تریلیون دلار برای یک کشور بزرگ هزینه داشته باشد.
اتوماسیون صنعتی یک راه حل کلیدی برای مبارزه با کمبود مداوم نیروی کار است زیرا ربات های صنعتی می توانند وظایف تکراری و مسیرهای حمل و نقل را انجام دهند. تخمین زده می شود که این به آزادسازی ۳۰ تا ۵۰ درصد از زمان یک کارگر ماهر کمک می کند. شرکت ها می توانند با کارگران کمتر تولید خود را افزایش دهند و در عین حال کارمندان خود را به وظایف مهم و ارزشمندتری بسپارند.
یکی دیگر از مزایای کلیدی اتوماسیون صنعتی توانایی آن در کاهش هزینه ها و به حداقل رساندن اتلاف است. با استفاده از فناوری اتوماسیون، شرکت‌ها می‌توانند وظایف را با دقت و دقت بالاتری انجام دهند که در نتیجه هزینه‌های مواد خام کاهش می‌یابد و خروجی زباله به حداقل می‌رسد.
علاوه بر این، اتوماسیون صنعتی می تواند با کاهش نیروی کار مورد نیاز در فرآیند تولید، هزینه های نیروی کار را کاهش دهد. ماشین‌آلات و تجهیزات خودکار می‌توانند وظایف را به نحو احسن انجام دهند، هزینه‌های نیروی کار را کنترل کرده و بهره‌وری کل فرآیند تولید را افزایش دهند.
شرکت اتوماسیون صنعتی فریان با تجربه چندین ساله خود در زمینه طراحی و انجام پروژ های اتوماسیون صنعتی به عنوان مجری پروژه های اتوماسیون صنعتی برای انجام پروژه های اتوماسیون صنعتی می باشد و این آمادگی را دارد تا با نوسازی و خودکارسازی کارحانجات و دستگاه های صنعتی، مشاوره و راه اندازی خطوط تولید، تعمیر و نگهداری بپردازد. گروه طراحی اتوماسیون صنعتی فریان خدمات زیر را ارائه میدهد:
