اتوماسیون صنعتی چیست؟ انواع اتوماسیون صنعتی، مزایا، معایب و کاربردها

بسیاری از شرکت‌ها به منظور افزایش بهره‌وری و کارآمدی در کارخانه‌های خود به‌دنبال استفاده از تجهیزات اتوماسیون صنعتی هستند. اگر شما هم به دنبال اتوماسیون هستید، ابتدا باید بدانید کدام تکنولوژی برای سازمان شما کارآمدتر است.در سال‌های اخیر، اتوماسیون صنعتی توسط تعدادی از صنایع، مانند خودروسازی، مواد غذایی و آشامیدنی، داروسازی و مونتاژ الکترونیک مورد استفاده قرار گرفته است. انتظار می رود این روند همچنان ادامه یابد زیرا شرکت‌ها به دنبال راه‌هایی برای بهبود کارایی و رقابت هستند. اتوماسیون صنعتی می‌توند خطوط تولید را ایمن می‌کند و دستگاه بدون هیچ گونه دخالت انسانی بر اساس برنامه‌ریزی که به آن داده شده،  تصمیم می‌گیرد تا بازده کار را بالا ببرد.

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون اصطلاحی است برای کاربردهای فناورانه و نوآورانه که در آن میزان دخالت انسانی به حداقل می‌رسد. اتوماسیون شامل اتوماسیون فناوری اطلاعات، اتوماسیون فرآیندهای کسب‌و‌کار (BPA)، رباتیک صنعتی یا حتی برنامه‌های شخصی مانند اتوماسیون خانگی است.

به عبارت دیگر، اتوماسیون یعنی استفاده از تجهیزات و سیستم‌های کنترل مختلف، مانند فرآیندهای کارخانه‌ای، ماشین‌آلات، دیگ‌های بخار، اجاق‌های عملیات حرارتی و غیره در کارخانه‌ها. نمونه‌های کاربردی اتوماسیون متنوع است و از ترموستات خانگی تا سیستم کنترل صنایع بزرگ، وسایل نقلیه خودران و ربات‌های انبارداری را شامل می‌شود.

تاریخچه اتوماسیون صنعتی به تسمه‌های نقاله ساده‌ای که قطعات را از طریق خط مونتاژ می‌کشیدند، آغاز شد. ماشین‌ها کارهای اصلی را انجام می‌دادند که کار دستی را کاهش می‌داد. امروزه اتوماسیون صنعتی طیف وسیعی از ماشین‌ها، محرک‌ها، حسگرها، پردازنده‌ها و شبکه‌هایی است که برای برقراری ارتباط در یک محیط صنعتی کار می‌کنند.

الیور ایوانز (Oliver Evans)، مهندس و مبتکر آمریکایی، در سال 1785، یک دستگاه آسیاب آرد خودکار را توسعه داد که اولین فرآیند صنعتی کاملا خودکار بدون دخالت انسانی بود. اما  واژه «اتوماسیون» در صنعت، تا سال 1946 مورد استفاده قرار نگرفته بود.

اصطلاح «اتوماسیون» به دی.اس.هاردر (D.S. Harder)، مهندس شرکت فوردموتورز در سال 1946 نسبت داده می‌شود. هاردر، اتوماسیون را در صنعت خودرو به کار گرفت و از آن درجهت مکانیزه کردن خطوط تولید برای کنترل و بهبود نرخ تولید استفاده کرد.

ویلیام گری والتر (William Grey Walter)، نوروفیزیولوژیست و دانشمند رباتیک انگلیسی، در سال 1948، اولین ربات هوشمند در اتوماسیون را توسعه داد.

در ادامه چند مثال از اتوماسیون صنعتی آورده‌ایم:

• اتوماسیون انبار،
• بسته‌بندی و حمل مواد،
• بازرسی و کنترل کیفی،
• ساخت فلز، جوشکاری، برشکاری، ماشین‌کاری، روکش فلزی و غیره،
• فرآوری‌ مواد غذایی و آشامیدنی.

بازار اتوماسیون صنعتی در سطح جهانی رشد قابل‌توجهی داشته و در سال 2021 به 191 میلیارد دلار رسید. پیش‌بینی می‌شود این رقم در سال 2029، به 395 میلیارد دلار برسد.

سیستم‌ های اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون صنعتی از فناوری‌های مختلف برای مدیریت کارهای تکراری استفاده می‌کند، مانند کارهای خطرناکی که ایمنی کارگران انسانی را به خطر می‌اندازد. اتوماسیون صنعتی، دقت در تولید را افزایش می‌دهد و ایمنی کارخانه و صنعت را بهبود می‌بخشد.

در ادامه، چند نمونه رایج از پیاده‌سازی سیستم‌های اتوماسیون صنعتی آورده شده است:

• سیستم‌های انبار ASRS (Automated Storage and retrieval system: سیستم‌های ذخیره‌سازی و بازیابی خودکار)،
• تجهیزات کنترل‌شده عددی (NC)،
• سیستم‌های تولید انعطاف‌پذیر،
• تولید به کمک رایانه.

اتوماسیون صنعتی، دقت در تولید را افزایش می‌دهد و ایمنی کارخانه و صنعت را بهبود می‌بخشد

مزایای اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی مزایای زیادی برای مشاغل مختلف و همچنین کارگران صنایع دارد. در ادامه به مزایای اصلی اتوماسیون صنعتی اشاره شده است:

• افزایش سرعت تولید: کاهش زمان تولید و افزایش نرخ و حجم تولید: براساس گزارشی صنایع در مراحل اولیه پیاده‌سازی اتوماسیون تا 5.1 درصد افزایش تولید داشته‌اند. اتوماسیون فرآیند تولید سریعتر را فراهم می‌کند و عملکردهای مختلف را به طور همزمان انجام می‌دهد. درواقع اتوماسیون صنعتی با داده‌های بلادرنگ، فرآیندها را ردیابی و نظارت می‌کند تا هرگونه تغییر در کیفیت یا ناکارآمدی را تشخیص دهد. این امر به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا به مشکلات بهتر رسیدگی کنند و تصمیمات بهتری در مورد رویه‌های خود بگیرند. اتوماسیون صنعتی در صورت کمبود کارکنان ماهر، خط تولید را برای حفظ خروجی فعال نگه دارد.
• افزایش بهره‌وری: بهبود نرخ تولید از طریق کنترل بهتر تولید، کاهش زمان توقف و از کارافتادگی ماشین‌آلات و تجهیزات، کاهش خطا و کاهش زمان مونتاژ برای هر محصول و غیره. زمان توقف، مشکلات عملکرد و تنگناها همگی باعث کاهش تولید می‌شوند. با استفاده از مانیتورینگ و دستگاه‌های خودکاری که در یک پلتفرم ارتباط برقرار می‌کنند، می‌توان این مشکلات را قبل از آنکه کاهش تولید پیدا کرد و با رفع آنها بهره‌وری را افزایش داد. مشکلات خرابی و عملکرد را می‌توان از طریق داده‌هایی که تعمیر و نگهداری پیش‌بینی شده ارائه می دهد، کاهش یا حذف کرد. اطلاعات بلادرنگ قادر به یافتن علل ریشه‌ای مشکلات، تنظیم موجودی و نظارت بر سرعت تولید است تا تنظیمات قبل از بروز خرابی یا توقف در خط تولید اتفاق بیفتد.
• کاهش هزینه‌ها: کاهش نیاز به نیروی کار و صرفه‌جویی در زمان که باعث کاهش هزینه‌های تولید و تعمیر و نگهداری می‌شود؛ مانند دستمزد کارگران، مزایا، مراقبت‌های بهداشتی، مستمری، پاداش و غیره. همچنین، ماشین‌های اتوماسیون صنعتی نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند، زیرا به‌ندرت خراب می‌شوند. اتوماسیون، میزان دخالت انسانی را به حداقل می‎رساند، خطاهای انسانی را حذف کرده و کیفیت محصول را بالا و ثابت نگه می‌دارد.
• افزایش کیفیت: دستگاه‌های اتوماسیون متصل تکرارپذیری بیشتری دارند و  جمع‌آوری داده‌ها تقریباً از هر نقطه‌ای در خط تولید و ارسال اعلان‌ها به هر کسی که دسترسی دارد اتفاق می‌افتد. تشخیص زودهنگام تغییرات در کیفیت می‌تواند تولید را بهبود بخشد، ضایعات و دوباره‌کاری‌ها را کاهش و سود را افزایش دهد. به‌علاوه، دستگاه‌های اتوماسیونی که قادر به تأیید کیفیت هستند، می‌توانند شفافیت را بهبود بخشند و اطمینان حاصل کنند که قطعات تولید شده قبل از خروج از کارخانه، نیازهای مشتری را برآورده می‌کنند.
• بهبود ایمنی کار: اتوماسیون صنعتی به کارگران کمک می‌کند تا از کارهای کسل کننده، خطرناک و کثیف رها شوند. اتوماسیون صنعتی صدمات ناشی از حرکت‌های مکرر و بلند کردن اجسام را کاهش دهد تا محیط کار ایمن‌تری ایجاد شود. زیرا ماشین‌ها، فرآیندهایی را انجام می‌دهند که انجام آن برای نیروی انسانی خطرناک است؛ مانند کار کردن در محیطی با فشار زیاد کاری، دمای بالا، مواد سمی، حرکات سریع و غیره. این مزیت وضعیت روزمره کارگران را بهبود بخشیده و در عین حال آنها را برای کارهای پیچیده‌تر آزاد می‌کند.
• بهبود زمانبندی تولید: برنامه‌ریزی و بهبود زمانبندی تولید به کسب‌وکارها کمک می‌کند تا از انباشت موجودی اضافی در انبارها جلوگیری کنند. همچنین آنها را قادر می سازد تا ظرفیت نیروی کار را مدیریت کرده و کارکنان را برای مدیریت نوسانات تقاضا تنظیم کنند. اتوماسیون صنعتی باعث می‌شود شرکت‌ها فرآیندهای برنامه‌ریزی تولید چابک‌تری داشته باشند تا تغییرات به سرعت در برنامه اصلی گنجانده شوند و هیچ منابعی هدر نرود.
• حفاظت از محیط زیست: هدف اتوماسیون صنعتی پایدار به حداقل رساندن ضایعات و انتشار گازهای گلخانه‌ای با ساده‌سازی فرآیندهای تولید است. اتوماسیون امکان کنترل دقیق مصرف مواد خام، کاهش ضایعات و به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی را فراهم می کند.
• امکان جمع‌آوری دیتا: جمع‌آوری خودکار داده به معنای استفاده از فناوری‌های دیجیتال برای جمع‌آوری داده‌ها از سیستم‌های مختلف، مانند تجهیزات و حسگرهای متصل گرفته تا سیستم‌های GPS و سیستم‌های اجرایی تولید (MES) است. امروزه تولیدکنندگان کمی در صنایع مختلف به جمع‌آوری داده‌های دستی متکی هستند. تجهیزات تولید مدرن شامل طیف وسیعی از حسگرها برای ردیابی ظرفیت‌های تولید، شرایط دما و بسیاری از پارامترهای عملیاتی دیگر است.
• مانیتورینگ و کنترل بهتر: شرکت‌ها با داشتن داده‌های زمان واقعی در مورد عملکرد تجهیزات و فرآیندها می‌توانند عملکرد را بهینه کرده و مصرف منابع (انرژی، مواد اولیه و غیره) را کاهش دهند. همچنین، با اتصال دستگاه‌هایی که با ابزارهای اتوماسیون صنعتی کنترل می‌شوند، داده‌های معتبرتر و بهتری در اختیار مدیران قرار می‌گیرد تا تصمیمات بهتری را اتخاذ کنند. اتوماسیون صنعتی بیشتر در سیستم انبار، زنجیره تامین، بانکداری و امور مالی کاربرد دارد.
• انعطاف‌پذیری بالاتر: اتوماسیون صنعتی انعطاف‌پذیر است. یعنی سیستم‌های خودکار به راحتی می‌توانند با تغییرات سازگار شوند. این سیستم‌ها قابل برنامه‌ریزی و تنظیم مجدد هستند و همین امر به آنها اجازه می‌دهد تا قطعات یا محصولات مختلفی را تولید کنند. بسیاری از تاسیسات تولیدی مدرن از اتوماسیون انعطاف‌پذیر برای افزایش بهره‌وری و کارایی استفاده می کنند.

معایب اتوماسیون صنعتی

هزینه اولیه بالا

سرمایه‌گذاری اولیه مرتبط با تغییر از خط تولید انسانی به خط تولید اتوماتیک بسیار زیاد است. همچنین، باید هزینه آموزش کارکنان برای کار با این تجهیزات پیچیده جدید را نیز درنظر گرفت. با این حال، این هزینه‌های اولیه منافع بلندمدت قابل توجهی را به همراه دارد.

جابجایی شغلی بالقوه

اتوماسیون صنعتی می‌تواند منجر به جابجایی شغلی کارکنان شود زیرا ماشین‌ها وظایفی را که توسط انسان انجام می‌شود بر عهده می‌گیرند. این تغییر ممکن است برخی از کارهای دستی را کاهش دهد. با این حال، فرصت‌های جدیدی را در رباتیک، تجزیه و تحلیل داده‌ها و مدیریت سیستم ایجاد می‌کند.

برای کاهش جابجایی شغلی، برنامه‌های مهارت‌آموزی از اهمیت بالایی برخوردار هستند. این برنامه‌ها به کارگران کمک می‌کنند تا به سمت نقش‌های جدید بروند و ارزشمند بمانند.

فرآیند اتوماسیون صنعتی

راه‌های مختلفی برای به تصویر کشیدن فرآیند اتوماسیون صنعتی وجود دارد. در ادامه، یک سلسله‌مراتب ساده‌ی سه مرحله‌ای برای یک برنامه معمولی اتوماسیون صنعتی آمده است:

سطح سرپرست

سرپرستان مسئول نظارت بر فرآیندها در زمان اجرا هستند. سرپرست معمولاً چندین رایانه شخصی صنعتی دارد که اغلب به عنوان رایانه‌های رومیزی یا رایانه‌های رک نصب‌شده در دسترس هستند.

این رایانه‌ها با سیستم عامل‌های استاندارد و یک بسته نرم افزاری خاص کار می‌کنند که قابلیت کنترل فرآیند صنعتی را برای آنها فراهم می‌آورد. هدف اولیه، تجسم فرآیند و پارامترسازی است. یک اترنت (Ethernet) صنعتی منحصر به فرد برای ارتباط استفاده می‌شود که می‌تواند LAN گیگابیتی یا هر توپولوژی بی‌سیم (WLAN) باشد.

سطح کنترل

کنترلگر منطقی برنامه‌ریز (Programmable Logic Controller)  یا به اختصار PLC، دستگاهی است که فرآیندهای مربوط به اتوماسیون را اجرا می‌کند. PLC ها معمولاً مبتنی بر ریزپردازنده هستند و اغلب از ریزپردازنده‌های 16 بیتی یا 32 بیتی استفاده می‌کنند. آنها این فرآیندها را با قابلیت محاسبات بلادرنگ مدیریت می‌کنند. یک PLC می‌تواند با چندین تجهیزات ورودی/خروجی – مانند سنسورها، چراغ‌ها و موتورها – ارتباط برقرار کند و از طریق انواع مختلف پروتکل‌های ارتباطی بی‌سیم – مانند CAN، با سیستم‌های دیگر ارتباط برقرار کند.

سطح میدان

دستگاه‌های مختلف، مانند سنسورها و محرک‌ها، تجهیزات سطح میدانی در فرآیند تولید هستند. حسگرهایی مانند دما، اپتیکال، فشار و غیره و محرک‌ها مانند موتورها، شیرها، سوئیچ‌ها و غیره از طریق یک گذرگاه میدان به یک PLC متصل می‌شوند. اتصالات نقطه به نقطه امکان برقراری ارتباط بین این دستگاه ها و PLC های مربوط به آنها را فراهم می‌کند. شبکه‌های سیمی یا بی‌سیم ممکن است بسته به عواملی، مانند هزینه و تحرک در اینجا استفاده شوند که امکان تشخیص اجزای مختلف متصل در نصب ماشین‌ها را فراهم می‌کند.

کاربرد اتوماسیون در صنایع مختلف

استفاده از ماشین‌آلات کارها را سریع‌تر می‌کند، اشتباهات را کاهش می‌دهد و می‌تواند در درازمدت پول شما را ذخیره کند. اگرچه شروع آن کمی هزینه دارد، اما مزایای آن بسیار زیاد است. سازمان با اتوماسیون صنعتی می‌تواند محصولات بیشتری بسازد و کیفیت را بالا نگه دارد. اتوماسیون صنعتی در صنایع مختلفی از جمله قطعه‌‎سازی، داروسازی، صنایع الکترونیک، نفت و گاز کاربرد دارد.

جدیدترین فناوری‌ های مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی

نمونه‌هایی از جدیدترین فناوری‌ هایی که در اتوماسیون صنعتی کاربرد دارند، در ادامه آمده است:

• افزایش استفاده از هوش مصنوعی در اتوماسیون با به‌کارگیری ربات‌های مشارکتی،
• نرم‌افزار: پلتفرم‌های کاربردی کم کد و بدون کد (LCAPs)،
• اتوماسیون فرآیند رباتیک (RPA)،
• پمپ بنزین‌های رباتیک،
• هوش شناختی مانند چت‌بات‌ها، ایمیل مارکتینگ وغیره،
• مراکز تعالی اتوماسیون (CoE: مکانی متمرکز که در آن بهترین روش‌ها براساس دانش و داده‌های تجربی یک سازمان فرموله می‌شوند)،
• اینترنت اشیاء (IOT)،
• سیستم‌های اتوماسیون نرم‌افزاری معنایی،
• تیم‌های مراکز تعالی استقرار،
• اتوماسیون فرآیندهای کسب‌وکار (BPA)،
• مدیریت خدمات سازمانی (ESM)،
• پردازش زبان طبیعی (NLP).

انواع اتوماسیون صنعتی

حتما تابه‌حال نام بسیاری از فرآیندهای خودکار به گوش‌تان خورده است. اتوماسیون کاربردهای متنوع و گسترده‌ای دارد و برای به‌کارگیری اتوماسیون در صنعت، ابتدا باید به شناخت دقیقی از انواع آن برسیم.

در ادامه به معرفی 6 نوع از سیستم‌های اتوماسیون پرداخته‌ایم که استفاده از آنها در صنایع مختلف رایج است.

1. اتوماسیون ثابت

اتوماسیون سخت یا اتوماسیون ثابت نوعی اتوماسیون است که در آن پیکربندی فرآیند تولید ثابت می‌ماند. این نوع اتوماسیون، برای انجام مجموعه وظایفی مناسب است که دائما در یک بخش از کارخانه تکرار می‌شوند. به‌عنوان مثال، اگر در یک رویه اتوماسیون، وظایفی با واحدهای یکسان تکرار شود، به آن اتوماسیون ثابت گفته می‌شود. اتوماسیون ثابت معمولا برای تولید محصولات با حجم بالا مناسب است. عملیات در توالی اتوماسیون ثابت پیچیده نیست و عملکردهای پایه‌ای مانند حرکت خطی یا ساده یا هر دو را شامل می‌شود.

فرآیندهای تولید سازگار با سیستم اتوماسیون ثابت

تولید تکراری ، فرایندی است که با اتوماسیون ثابت سازگار است و امکان اعمال تغییرات را در فرآیند تولید به شکل محدود فراهم می‌کند؛ مانند صنعت بسته‌بندی مواد غذایی یا صنعت نساجی.

تولید تکراری به جریان تولید یک محصول مشابه در یک مدت زمان طولانی گفته می‌شود. معمولا محصول در خود خط تولید اسمبل می‌شود و یک نیروی انسانی یا ربات، مجموعه‌ای از وظایف را در یک توالی انجام می‌دهد. تولید کالاهای الکترونیکی، کالاهای مصرفی، لوازم خانگی مانند ماشین لباسشوئی و یخچال و فریزر به شکل تولید تکراری است.

مزایای اتوماسیون ثابت

• حجم بالای تولید
• قیمت پایین برای هر واحد تولیدی
• کیفیت ثابت در تولید
• ایجاد اتوماسیون حمل مواد مانند وسیله نقلیه هدایت‌شونده خودکار (AGV)
• تسهیل ردیابی روش تولید
• نیاز به تعمیر و نگهداری کمتر در اتوماسیون

معایب اتوماسیون ثابت

• نصب اولیه آن هزینه بالایی دارد.
• اگر نیاز به تعریف و سپس انجام وظایف جدیدی باشد، واحدهای اتوماسیون به‌سختی جایگزین می‌شوند.
• انطباق با تغییرات در این نوع اتوماسیون دشوار است.

کاربردهای اتوماسیون ثابت

اتوماسیون ثابت بهترین گزینه برای این موارد است:

• در صنایعی که تقاضای بالا و تولید عمومی نیازی به تغییر ندارند،
• ماشین‌کاری خطوط انتقال در صنعت خودرو، ماشین‌های مونتاژ اتوماتیک و برخی فرآیندهای شیمیایی،
• تولید پیوسته که محصولات به طور مداوم در حال تولید هستند.

کارخانه‌های تولید نوشابه از اتوماسیون ثابت بهره می‌گیرند. این کارخانه‌ها، ماشین‌آلات ثابتی دارند که برای پاسخگویی به تقاضای بالای بازار در نوشیدنی غیرالکلی، حجم زیادی از این محصول را به طور پیوسته تولید می‌کنند.

اتوماسیون ثابت برای انجام مجموعه وظایفی مناسب است که دائما در یک بخش از کارخانه تکرار می‌شوند

2. اتوماسیون قابل برنامه‌ ریزی

سیستم‌ های اتوماسیون قابل برنامه‌ ریزی، تجهیزات خودکار یا رباتیکی را شامل می‌شوند که با برنامه‌ریزی برای تولید دسته‌ ای ( batch production) کنترل می‌شوند. در این حالت، اتوماسیون توسط یک برنامه کدگذاری کنترل می‌شود. کدگذاری در این برنامه، امکان تغییر توالی در زمان مورد نیاز را دارد.

تولید دسته‌ ای ( batch production) یا تولید گروهی، به فرآیند تولید ناپیوسته‌ای گفته می‌شود که در آن قطعات به تعداد زیاد در دسته‌هایی تولید شده و سپس به بخش مونتاژ تحویل داده می‌شود.

این نوع از اتوماسیون صنعتی، با اصلاح برنامه کنترل، امکان اعمال تغییر در تولید محصول را تسهیل می‌کند. درنتیجه، امکان اجرای فرآیندهای جدید نیز فراهم می‌شود.

اتوماسیون قابل‌ برنامه‌ ریزی بیشتر در سیستم‌‎های تولیدی کاربرد دارد که با استفاده از مراحل و ابزارهای یکسان، محصولات یکسان و مشابه تولید می‌کند. این نوع از اتوماسیون برای حجم تولید متوسط تا بالا، بسیار ایده‌آل است و مناسب فرآیندهای تولید دسته‌ ای ، مانند کارخانه‌های تولید مواد غذایی است. اگر در محصول یا سیستم تولید نیاز به هرگونه تغییری باشد، دستگاه دوباره برنامه‌ریزی شده و برنامه جدیدی به آن داده می‌شود.

در اتوماسیون قابل برنامه‌ ریزی، محصولات در یک بازه زمانی خاص و در مقادیر دسته‌ای( گروهی) از چند ده تا چند هزار واحد ساخته و تولید می‌شوند. تجهیزات تولید برای هر دسته از محصولات جدید، باید دوباره برنامه‌ریزی یا تغییر داده شوند تا تولید محصول مورد نیاز با شیوه جدید، مطابقت داشته باشد.

فرآیندهای تولید سازگار با اتوماسیون قابل برنامه‌ ریزی عبارتند از:

تولید تکراری فرایندی سازگار با اتوماسیون قابل برنامه ریزی است که در آن محصولات مشابه در یک بازه زمانی طولانی و در دسته‌های محصولی بزرگ، تولید می‌شوند. این کار، با کمترین دخالت انسانی انجام می‌شود و از آن بیشتر در ساخت خودرو و ماشین‌آلات استفاده می‌شود.

مزایای اتوماسیون قابل برنامه‌ ریزی

• انعطاف‌پذیری بالا در اعمال تغییر در تولید محصولات در صورت نیاز،
• تسهیل برنامه‌ریزی تولید،
• مناسب برای تولید دسته‌ای (گروهی).

معایب اتوماسیون قابل برنامه‌ ریزی

• تجهیزات گران،
• در هر چرخه تولید، تعداد واحد محصول کمتری تولید می‌شود،
• تغییر در عملکردها یا تغییر در محصولات، زمان‌بر است،
• هنگام اعمال تغییر، زمان هدر می‌رود و در زمان انجام تغییر، کاری انجام نمی‌شود.

کاربردهای اتوماسیون قابل برنامه‌ ریزی

اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی برای تولید محصولات با تقاضای کم و متوسط و همچنین تغییرات محدود در محصولات، گزینه خوب و مناسبی است. از کاربردهای اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• برنامه‌نویسی لجستیک،
• ماشین‌های رباتیک هوشمند،
• ربات‌های صنعتی،
• ابزارهای ماشینی کنترل عددی (NC)،
• کارخانه‌های تولید کاغذ و فولاد،
• کروز کنترل سنتی و ترموستات.

در مثال آخر، فقط باید سرعت و دما تنظیم شوند. دستگاه‌ها و ماشین‌آلات خودشان به طور مداوم، طبق برنامه‌ای که به آنها داده شده، کار می‌کنند.

در یک ماشین کنترل عددی، برنامه در حافظه کامپیوتر/ برنامه برای هر دسته از محصولات مختلف، کدگذاری می‌شود و یک برنامه کامپیوتری، این ماشین کنترل عددی را کنترل می‌کند و بر آن نظارت دارد.

3. اتوماسیون انعطاف‌ پذیر

اتوماسیون انعطاف ‌پذیر که به آن اتوماسیون نرم (soft automation) نیز گفته می‌شود، افزونه‌ای در اتوماسیون قابل برنامه‌ ریزی است که احتمال خرابی آن تقریبا صفر است و رویه تغییر دستی را به حداقل می‎رساند. انعطاف‌پذیری بالا، مهمترین مشخصه این نوع از اتوماسیون است که باعث نرخ تولید خیلی خوبی می‌شود.

اتوماسیون انعطاف ‌پذیر، امکان تولید انواع مختلفی از محصولات را بدون نیاز به برنامه‌نویسی پیچیده فراهم می‌کند. این ویژگیِ اتوماسیون انعطاف ‌پذیر، باعث می‎شود تا فرآیند تولید همیشه در جریان باشد و خرابی و از کار افتادگی دستگاه‌ها را به حداقل می‌رساند.

سیستم‌های اتوماسیون انعطاف ‌پذیر که برپایه اتوماسیون قابل‌برنامه‌ریزی ساخته شده‌اند، اغلب درگیر کنترل‌های الکترومکانیکی دقیقی می‌شوند. ربات‌های صنعتی و ماشین‌های CNC (سیستم کنترل عددی کامپوتری) چندمنظوره، مثال‌هایی از این دست هستند.

فرآیندهای تولید سازگار با اتوماسیون انعطاف ‌پذیر عبارتند از:

• تولید ناپیوسته (Discrete Manufacturing) که امکان تغییر در فرآیند تولید را به شکل محدود فراهم می‌کند؛ به‌عنوان مثال بسته‌بندی مواد غذایی یا صنایع نساجی.
• تولید کارگاهی که در سبد محصولی انجام می‌شود و در مقایسه با سایر اشکال تولید، نیروی کار بیشتری را می‌طلبد؛ مانند ساخت ماشین‌آلات سفارشی.
• فرآیند تولید دسته ‌ای که در آن مواد اولیه در خط تولید به شکل دسته‌ای حرکت می‌کنند و بین هر مرحله تا مرحله بعدی، توقف کوتاهی وجود دارد؛ مانند صنعت داروسازی و تولید رنگ.
• تولید فرآیند پیوسته که پردازش ثابتی را ارائه می‌دهد، زیرا فرآیند تولید از ابتدا تا انتها بدون تغییر است. این تولید بیشتر در صنعت غذایی و نوشیدنی و همچنین صنعت نفت و گاز کاربرد دارد.

مزایای اتوماسیون انعطاف‌ پذیر

• انعطاف‌پذیری محصولات: دیگر نیازی به گروه‌بندی محصولات یکسان و شبیه به‌هم در یک دسته محصولی نیست.
• تولید انواع مختلف محصولات به صورت متوالی و بدون تغییرات پیچیده،
• اعمال سریع و خودکار تغییرات محصولی: با اعمال و ایجاد تغییرات به شکل خودکار، هیچ زمانی در فرآیند تولید از دست نمی‌رود.
• هیچ زمان اضافه‌ای برای پیکربندی مجدد تجهیزات تولید، بین دسته‌های محصولی نیاز نیست.
• گزینه مناسبی برای تولید دسته‌ای به شمار می‌رود.
• امکان تولید با تقاضای بیشتر را فراهم می‌کند.
• باعث افزایش سفارشی‌سازی می‌شود.

معایب اتوماسیون انعطاف‌ پذیر

• هزینه تولید بالاتر برای هر واحد محصولی،
• هزینه ماشین‌آلات/ اتوماسیون سفارشی بالا.

کاربردهای اتوماسیون انعطاف ‌پذیر

اتوماسیون انعطاف ‌پذیر بهترین نوع اتوماسیون برای اعمال تغییرات با تقاضای متوسط و بزرگ در محصولات است. موارد کاربرد این نوع اتوماسیون در ادامه آمده است:

• ربات‌های صنعتی
• ماشین‌های چند منظوره CNC
• اتوماسیون انبلار
• کروز کنترل‌ مدرن قابل اتخاذ و ترموستات‌ها خودآموز

صنایع غذایی، کارخانه‌جات نساجی و تولیدکننده رنگ از اتوماسیون انعطاف‌ پذیر استفاده می‌کنند.

نمودار زیر نشان می‌دهد برای انتخاب نوع اتوماسیون، بسته به تنوع و میزان تقاضای محصول، کدام گزینه بهترین انتخاب است.

نمودار انتخاب نوع اتوماسیون، بسته به تنوع و میزان تقاضای محصول

4. اتوماسیون فرآیند

اتوماسیون فرآیند به‌معنی استفاده از تکنولوژی برای اتوماتیک کردن فرآیندهای دستی از طریق یکپارچه‌سازی داده‌ها و سیستم‌ها است. این نوع اتوماسیون، انواع مختلف اتوماسیون صنعتی را در یک اتوماسیون ترکیب کرده و سیستم‌های اتوماسیون انعطاف‌پذیر و یکپارچه را به یکدیگر متصل می‌کند.

اتوماسیون فرآیند بیشتر در کسب‌وکارهایی استفاده می‌شود که اپلیکیشن‌ها یا برنامه‌های نرم‌افزاری، مجموعه‌ای از وظایف را در یک سازمان دیجیتالی و مدرن اجرا می‌کنند. اتوماسیون فرآیند، فرآیندهای کسب و کاری را برای ایجاد شفافیت و یکسانی مدیریت می‌کند تا گردش کار در یک شرکت بهبود پیدا کند.

به‌کارگیری اتوماسیون فرآیند به افزایش بهره‌وری و کارایی در کسب‌و‌کارها کمک می‌کند. این نوع اتوماسیون همچنین با ارئه بینش‌هایی که درباره چالش‌های کسب‌وکاری ارائه می‌دهد، می‌تواند راه‌حل‌های خوبی را نیز پیشنهاد دهد.

سیستم اتوماسیون فرآیند معمولا سه عملکرد زیر را دارد:

1. خودکارسازی فرآیندها،
2. متمرکز کردن اطلاعات،
3. کاهش دخالت نیروی انسانی در انجام وظایف.

مزایای اتوماسیون فرآیند

• حذف گلگوگاه‌ها (bottleneck) در عملکرد وظیفه‌ای،
• کاهش احتمال خطا و از دست رفتن اطلاعات،
• افزایش شفافیت در تولید و عملکرد وظیفه‌ای،
• افزایش سرعت پردازش،
• تسهیل ارتباطات میان بخش‌ها و پلتفرم‌های مختلف.

معایب اتوماسیون فرآیند

• نصب گران،
• نیاز به نیروی کار ماهر و با تجربه برای اجرا،
• تعمیر و نگهداری گران.

کاربردهای اتوماسیون فرآیند

اتوماسیون فرآیند کاربردهای زیادی دارد. بسیاری از کسب‌و‌کارها این کار را با خودکارسازی فرآیندهای ساده‌ پشتیبانی یا درون‌واحدی شروع می‌کنند؛ مانند مدیریت گردش کار در انبار، جمع‌آوری داده، تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده یا تایید هزینه‌ها.

سایر کسب‌و‌کارها به شیوه‌های دیگری از اتوماسیون فرآیند بهره می‌برند؛ آنها با استفاده از فناوری‌های پیشرفته، فعالیت‌های پیچیده‌تر و پیشرفته‌تر را خودکار می‌کنند؛ مانند اتوماسیون کامل انبار.

از کاربردهای اتوماسیون فرایند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استخراج فرآیند و اتوماسیون گردش کار،
• نظارت بر وضعیت ورودی/ خروجی،
• خودکارسازی کارهای تکراری،
• مدیریت و جمع‌آوری فایل‌های داده،
• اتصال و یکپارچه‌سازی منابع و خدمات داده.

5. اتوماسیون یکپارچه

سیستم اتوماسیون یکپارچه، یک ساختار اتوماسیون جامع است که تمامی فرآیند تولید را از طریق کنترل کامپیوتری، خودکار می‌کند. هدف از اتوماسیون یکپارچه، کاهش پیچیدگی فرآیندهای کاری مستقل، با ساده‌سازی ارتباطات بین فرآیندهای خودکار مختلف است.

به‌عنوان مثال، به جای اینکه سه سیستم خودکار، عملکرد جداگانه‌ای داشته باشند، اتوماسیون یکپارچه، آنها را تحت کنترل تنها یک سیستم، یکپارچه می‌کند. بنابراین داده‌ها، ماشین‌های مستقل و فرآیندها، همه با هم تحت نظر فقط یک سیستم واحد کار می‌کنند.

اتوماسیون یکپارچه یک رویکرد جامع به اتوماسیون صنعتی یا تولیدی است.

اتوماسیون یکپارچه مانند اتوماسیون انعطاف‌پذیر، با فرآیند تولید دسته‌ای و تولید فرآیند پیوسته سازگار است.

مزایای اتوماسیون یکپارچه

• یکپارچه کردن سیستم‌های اتوماسیون مختلف در یک سیستم،
• ایجاد سیستم‌های تولید یکپارچه،
• قابل استفاده در فرآیند تولید دسته‌ای و تولید پیوسته.

معایب اتوماسیون یکپارچه

• نصب و نگهداری گران،
• نیاز به نیروی کار ماهر برای نظارت بر فرآیند اتوماسیون.

کاربردهای اتوماسیون یکپارچه

• تولید رباتیک،
• سیستم‌های ماشین‌کاری انعطاف‌پذیر،
• عملیات و تنظیمات مخصوص به انبار،
• تولید به کمک رایانه (CAM)،
• طراحی به کمک رایانه (CAD).
• سیستم‌های ذخیره‌سازی و بازیابی اطلاعات خودکار،
• سیستم‌های خودکار حمل مواد مانند ربات‌ها،
• تسمه نقاله و جرثقیل خودکار.

اتوماسیون یکپارچه مانند اتوماسیون انعطاف‌پذیر، با فرآیند تولید دسته‌ای و تولید فرآیند پیوسته سازگار است

6. اتوماسیون فرآیند رباتیک

اتوماسیون فرآیند رباتیک (RPA) نوعی از اتوماسیون فرآیند است که در آن فناوری نرم‌افزار، خلق، ساخت، استقرار و مدیریت ربات‌های نرم‌افزاری را تسهیل می‌کند. این ربات‌های نرم‌افزاری شبیه‌سازی‌ شده‌اند و قادر به انجام فعالیت‌های انسانی هستند.

ربات‌ها با فناوری نرم‌افزاری برنامه‌ریزی شده‌اند تا وظایف قانونی خود را انجام دهند؛ مانند استخراج داده‌ها از صفحات نمایش یا فرم‌های بیمه، چیدمان محصولات در قفسه‌ها و غیره. کسب‌و‌کارها می‌توانند از ابزارهای RPA برای انجام وظایف و همچنین برقراری ارتباط با سایر سیستم‌های دیجیتال، جمع‌آوری داده، پردازش تراکنش‌ها و بازیابی اطلاعات استفاده کنند. ربات‌ها برخلاف نیروهای انسانی، این وظایف را سریع‌تر، کارآمدتر و به طور مداورم و یک‌دست‌تری انجام می‌دهند.

اغلب از RPA به‌عنوان شکلی از هوش مصنوعی (AI) یاد می‌شود، اما این دیدگاه درست نیست. RPA برخلاف هوش مصنوعی، از ورودی‌های ساختاری، منطقی و قانونی برای انجام وظایف استفاده می‌کند اما ربات‌ها همان کاری را انجام می‌دهند که به آنها گفته می‌شود.

مزایای اتوماسیون فرآیند رباتیک

• کاهش هزینه‌های نیروی کار و جلوگیری از بروز خطای انسانی،
• ساده‌سازی گردش کار که به دنبال آن سازمان‌ها منعطف‌تر، سودآورتر و پاسخگوتر می‌شوند،
• افزایش مشارکت کارکنان در سازمان‌ها، رضایت و بهره‌وری آنها،
• تسریع تحول دیجیتال با به‌کارگیری RPA،
• ارتباط با اتوماسیون سیستم گردش کار یا سیستم‌های قدیمی که فاقد دسترسی به پایگاه داده،API و زیرساخت‌های دسکتاپ مجازی (VDIs) و غیره هستند.

معایب اتوماسیون فرآیند رباتیک

• نیاز به نظارت منظم برای ارزیابی میزان اثربخشی اتوماسیون؛ این کار ROI شما را به حداکثر می‌رساند.
• نمی‌توان این نوع اتوماسیون را کاملا به شکل رباتیک اجرا کرد. حتی با اجرای آن، باز هم به دخالت نیروی انسانی نیاز است.
• نصب و اجرای گران،
• نیاز به عملیات مرکز تماس،
• نیاز به سیستم‌های زمان‌بندی،
• نیاز به نیروی کار شبانه‌روزی

کاربردهای اتوماسیون فرآیند رباتیک

شرکت‌های مالی جزو اولین سازمان‌هایی بودند که RPA را به کار گرفتند، اما درحال حاضر شرکت‌های زیادی در صنایع مختلف از آن استفاده می‌کنند، مانند شرکت‌های خرده‌فروشی، مراقبت‌های بهداشتی، تولید و انبارداری و غیره. همچنین این نوع اتوماسیون در ورود دیتا و پردازش اطلاعات، مدیریت موجودی، کنترل کیفی و مدیریت زنجیره تامین کاربرد دارد.

مولفه‌های تجهیزات اتوماسیون صنعتی

1. کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)

PLC مخفف Programmable Logic Controller و به معنای کنترل کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی است. PLC درواقع، رایانه‌ای صنعتی است که برای کنترل فرآیندهای تولید، مانند خطوط مونتاژ، ماشین‌ها، دستگاه‌های روباتیک یا هر فعالیتی که به قابلیت اطمینان بالا، سهولت در برنامه‌نویسی و تشخیص خطای فرآیند نیاز دارد، ایجاد شده است. عملکرد PLC سه مرحله دارد که به شرح زیر است:

• ورودی (Input): ورودی‌ها بررسی می‌شوند.
• سی پی یو (CPU): براساس دیتای ورودی و منطق کنترلی تصمیم‌گیری می‌شود.
• خروجی (Output): از طریق خروجی، تصمیم‌های خود را به عملگرها می‌رساند و فرایندها را کنترل می‌کند.

2. سیستم کنترلی توزیع شده (DCS)

DCS مخفف Distributed Control System و به معنی سیستم کنترلی توزیع شده است. DCS سیستم کنترل پیشرفته‌ای است که کاربرد بسیاری در اتوماسیون صنعتی دارد و می‌تواند بر فرآیندهای مختلف کارخانه با توزیع وظایف کنترلی در چند کنترلگر، نظارت داشته باشد. یک DCS می‌تواند 3 سطح کاری داشته باشد که سلسه مراتب در این سطوح مهم است. این سطوح عبارتند از:

• Field Level
• Control Level
• Monitoring Level

3. اتوماسیون صنعتی اسکادا  (Scada)

Scada  مخفف Supervisory Control And Data Acquisition و به معنی سامانه کنترل سرپرستی و گردآوری اطلاعات است. اسکادا سیستمی از عناصر نرم‌افزاری و سخت‌افزاری است که به سازمان‌های صنعتی اجازه می‌دهد فرآیندهای صنعتی را در محل یا خارج از محل سازمان کنترل و نظارت کنند. در این سامانه داده‌های بلادرنگ جمع‌آوری و پردازش می‌شوند و به طور مستقیم با دستگاه‌هایی مانند حسگرها شیرها، پمپ ها، موتورها و غیره تعامل دارند.

4. ارتباط ماشین با انسان (HMI)

HMI مخفف Human Machine Interface و به معنی رابط بین ماشین و انسان است. HMI به طور کلی، به صفحه یا داشبوردی اطلاق می‌شود که با کمک اطلاعات، داده‌ها و معیارها و با استفاده از تصاویر گرافیکی یا نمایش تصویری اعداد ارتباط برقرار می‌کند. درواقع از HMI برای مانیتور و تنظیم پارامترهای دستگاه‌های صنعتی مثل PLC و اینورتر و غیره استفاده می‌شود.

5. شبکه هوش مصنوعی (ANN)

ANN مخفف ARTIFICIAL NEURAL NETWORK است و شامل محاسبات و ریاضیاتی است که فرآیندهای مغز و انسان را شبیه‌سازی می‌کند. بسیاری از پیشرفت‌هایی که اخیراً به دست آمده‌اند مربوط به حوزه تحقیقاتی هوش مصنوعی مانند تشخیص تصویر و صدا، روباتیک و استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی است.

6. سیستم‌های رباتیک

سیستم های رباتیک تجهیزات مکانیکی یا فیزیکی ابزارهای هوشمند هستند که از آنها برای کنترل استفاده می‌شود.

همانطور که در این مقاله خواندید، صنایع مختلف همگام با تکنولوژی و مدرنیزه شدن، شروع به اتخاذ سیستم‌های اتوماسیون به منظور افزایش بهره‌وری و کارآمدی شرکت‌های خود کرده‌اند. استفاده گسترده از این سیستم‌ها در کنار نرم افزار مدیریت تولید و کارخانه ، باعث رشد جهانی بازار اتوماسیون صنعتی شده است. ما در این مقاله سعی کردیم با معرفی انواع اتوماسیون و اشاره به مزایا و معایب هر کدام از آنها، به شما  در انتخاب بهترین نوع اتوماسیون کمک کنیم تا آگاهانه‌تر تصمیم بگیرید و گامی در جهت بهبود بهره‌وری و کارآمدی شرکت خود بردارید.

---

منابع:

• onepullwire.com
• conger.com