آینده اتوماسیون در صنایع

تعریف کلی اتوماسیون

اصطلاح اتوماسیون به معنای استفاده یا کنترل خودکار یک فرآیند مکانیکی یا تکراری است. اتوماسیون معمولاً در کاربردهای تولیدی و صنعتی استفاده می شود. قبل از ظهور تکنولوژی مدرن، بسیاری از این کارها به صورت دستی انجام می شد. با این حال، هدف از اتوماسیون صنعتی صرفه جویی در زمان و افزایش کارایی از طریق اضافه کردن ماشین آلات است.

امروزه اتوماسیون یک وسیله ثابت در سراسر کارخانه ها، شبکه های ارتباطی و حمل و نقل است. فقط چند نمونه از اتوماسیون معمولی معاصر عبارتند از:

• فرآیندهای تولید
• تنظیم اتوماتیک دیگ ها و ترموستات ها در پاسخ به شرایط محیطی
• خلبان خودکار و فرآیندهای حمل و نقل مشابه
• کنترل یک شبکه تلفن چند حالته

فناوری اتوماسیون می‌تواند ساده یا پیچیده باشد، با ورودی‌های داده‌های متعدد برای پاسخگویی و ارزیابی. اگرچه انواع مختلفی از فناوری اتوماسیون وجود دارد، اما همه آنها بر اساس یک اصل پایه کار می کنند: مقایسه مقدار یک داده اندازه گیری شده با مقدار ایده آل آن و سپس انجام تنظیمات لازم. این ویژگی اساسی حلقه کنترل است.

خرید قطعات الکترونیکی: اتوماسیون صنعتی

تجهیزات اتوماسیون معمولاً فناوری‌های مختلفی را ترکیب می‌کنند، از جمله:

• سیستم های الکتریکی
• الکترونیک
• اجزای پنوماتیکی
• سیستم های هیدرولیک
• دستگاه های مکانیکی

صرف نظر از فناوری، همه سیستم‌های خودکار شامل هماهنگی حسگرهایی هستند که ورودی داده‌ها را با محرک‌هایی که خروجی‌های داده را ارائه می‌دهند، ارائه می‌کنند. این خروجی ها تنظیمات لازم را در سیستم انجام می دهند و از وقوع رویدادهای مورد نظر اطمینان حاصل می کنند.

انواع اتوماسیون صنعتی

فناوری اتوماسیون مدرن به سه دسته کلی تقسیم می شود که عبارتند از:

اتوماسیون منعطف (Flexible Automation)

اصطلاح اتوماسیون منعطف برای سیستم‌های تولیدی به کار می‌رود که به یک نتیجه واحد وابسته نیستند، اما در عوض می‌توانند به سرعت پیکربندی شوند تا اجزا یا محصولات مختلف را ایجاد کنند، یا در غیر این صورت چرخه‌های تولید مختلف را برای یک قطعه مدیریت کنند. این انعطاف به مقادیر تولید شده گسترش می یابد.

اتوماسیون فلکسیبل معمولاً به ماشین‌کاری – استفاده از ابزارهای کنترل‌شده توسط کامپیوتر برای تولید قطعات یا اقلام – و سیستم‌های مونتاژ اشاره دارد که در آن اجزاء در کنار هم قرار می‌گیرند.

اتوماسیون ثابت (Fixed Automation)

در مقابل اتوماسیون منعطف، اتوماسیون ثابت فاقد انعطاف‌پذیری است زیرا با ترکیب خاصی از تجهیزات در محل محدود می‌شود. در صورت نیاز به تغییر در عملیات، لازم است این سخت افزار (قطعات متحرک، چرخ دنده ها، کابل ها و همه آنها) را حذف کرده و با یک سیستم جایگزین و مخصوصا برنامه ریزی شده جایگزین کنید.

به طور معمول، اتوماسیون فیکس نیاز به هزینه قابل توجهی دارد و برای محصولات تولید شده در مقادیر زیاد مانند خطوط تولید و مونتاژ مناسب است.

اتوماسیون قابل برنامه ریزی (Programmable Automation)

اتوماسیون قابل برنامه ریزی رویکردی است که بر تولید محصولات یا قطعات به صورت دسته ای متمرکز است. چنین دسته‌هایی می‌توانند از نظر تعداد بسیار متفاوت باشند، اما مقادیر کلی معمولاً کمتر از اتوماسیون ثابت است. هنگامی که یک دسته خاص تکمیل شد، اپراتور باید تجهیزات آماده برای دسته بعدی را دوباره برنامه ریزی کند. این نیاز به زمان دارد، اما سخت افزار اتوماسیون به طور خاص طراحی شده است تا اجازه چنین تغییری را بدهد.

ماشینکاری و ابزارهای چاپ سه بعدی با کنترل کامپیوتر – دستگاه های CNC (کنترل عددی کامپیوتری) – هر دو نمونه های پرکاربرد اتوماسیون قابل برنامه ریزی هستند.

ابزارها و فناوری اتوماسیون در صنایع

شاید مهم ترین پیشرفت اخیر در اتوماسیون، توسعه فناوری کنترل عددی کامپیوتری (CNC) باشد. سیستم‌های کنترل‌شده توسط رایانه، دقت و پیچیدگی را در سطحی که قبلاً در سیستم‌های خودکار امکان‌پذیر نبود، امکان‌پذیر می‌سازند. نمونه هایی از فناوری CNC عبارتند از:

• سیستم های طراحی به کمک کامپیوتر (CAD).
• سیستم های تولید به کمک کامپیوتر (CAM).
• کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)
• سیستم های متناسب-انتگرال-مشتق (PID).

PLC ها سیستم های کامپیوتری تخصصی هستند که توسط اپراتورهای انسانی اداره می شوند و جریان داده ها را بین حسگرها و محرک های درون سیستم هماهنگ می کنند. آنها به گونه ای طراحی شده اند که از نظر فیزیکی مقاوم باشند تا در برابر گرد و غبار و لرزش در کارخانه ها و محیط های صنعتی مشابه مقاومت کنند. اندازه آنها از ماژولار تا rack-mounted است.

PID ها برای ارزیابی بازخورد مستمر از ماشین آلات صنعتی طراحی شده اند – به عبارت دیگر، آنها دستگاه های حلقه کنترل هستند.

PLCها و PIDها تنها دو نمونه از طیف وسیعی از فناوری هستند که پیشرفت سریع اتوماسیون صنعتی را ممکن ساخته است. نمونه های دیگر عبارتند از:

• شبکه های عصبی مصنوعی – این نوعی از هوش مصنوعی است که برای یادگیری و پاسخ مناسب به ورودی های محیطی طراحی شده است. در میان بسیاری از کاربردهای دیگر، آنها در سیستم های CNC استفاده می شوند.
• سیستم‌های کنترل توزیع‌شده – اینها چندین دستگاه مستقل را در یک فرآیند تولید واحد ترکیب می‌کنند، که هر یک حلقه‌های کنترل خود را اجرا می‌کنند.
• کنترل نظارتی و جمع آوری داده – سیستم های اسکادا امکان نظارت دقیق بر شبکه های پیچیده متشکل از PLC و تجهیزات مشابه را فراهم می کند.

مطلب پیشنهادی: معرفی و کاربرد نرم افزار های PLC

آینده انواع اتوماسیون در صنایع

فناوری اتوماسیون در دهه‌های اخیر دستخوش تغییرات سریعی شده است و به نظر می‌رسد که این تنها ادامه خواهد داشت. تحقیقات در زمینه رباتیک و هوش مصنوعی با گذشت هر سال به سرعت پیشرفت می کند و چنین دستگاه هایی در حال حاضر قادر به انجام تعداد شگفت انگیزی از اقدامات مستقل هستند.

علاوه بر این، اتوماسیون صنعتی نیز با کاهش هزینه تجهیزات اتوماسیون در دسترس تر می شود. انتظار می رود تا سال 2025، روبات های صنعتی 65 درصد کمتر از پنج سال پیش قیمت داشته باشند. به لطف این پیشرفت‌ها، انتظار می‌رود که تأثیر اتوماسیون فراتر از تنظیمات صنعتی باشد که در آن به یک ابزار آشنا تبدیل شده است و در نهایت در بسیاری از جنبه‌های دیگر زندگی روزمره ظاهر شود.

مشاهده قیمت و خرید: درایور صنعتی

تأثیر فناوری‌های اتوماسیون پیش رو بر صنایع مختلف

همانطور که فناوری اتوماسیون پیشرفت می کند، به طور اجتناب ناپذیری اثرات قابل توجهی بر جامعه و صنایع مختلف خواهد داشت. تعداد محدودی از این صنایع در ادامه مثال زده شده اند:

تولید

تولید برای چندین دهه مورد توجه فناوری اتوماسیون بوده است، اما تغییرات جدید به طور مداوم در حال اجرا است. اتوماسیون در تولید تماماً به کارایی مربوط می شود و انتظار می رود که با پیشرفت فناوری و فرآیندهای روان تر، سریع تر و مؤثرتر، وظایف دستی کاهش یابد.

مهندسی

مهندسی اساساً در مورد ریاضیات است. هر چه یک سیستم یا جزء دقیق‌تر باشد، ایمن تر و موثرتر خواهد بود. اتوماسیون و کامپیوتر به افزایش دقت و ایمنی، به حداقل رساندن خطاها و افزایش کارایی همه رشته های مهندسی کمک کرده است.

ربات ها شاید شاهکار نهایی اتوماسیون باشند – ادغام خلاقانه فناوری اطلاعات با رشته های سنتی تر مهندسی برق و مکانیک. این مزایا، همراه با افزایش مقرون به صرفه بودن تجهیزات محاسباتی قدرتمند، فشار مداوم و قابل توجهی را برای خودکارسازی وظایف مهندسی هر چه بیشتر سوق داده است. فقط چند نمونه شامل حفاری، سنگ زنی، جوشکاری و فرز – عمدتاً از طریق فناوری CNC – سنسورها و روباتیک است.

ساخت و ساز

ساخت و ساز یکی دیگر از صنایعی است که انتظار می رود با پیشرفت تکنولوژی اتوماسیون دستخوش دگرگونی قابل توجهی شود. به عنوان مثال، استفاده رو به رشد از ساخت و ساز مدولار، که در آن ساختمان ها از واحدهایی که در خارج از محل مونتاژ می شوند ساخته می شوند، باعث شده است که اتوماسیون در کارخانه در این صنعت محبوبیت بیشتری پیدا کند.

بیشتر بخوانید: بررسي سيستم های كنترل صنعتی

خودرو

صنعت خودرو در حال حاضر به لطف اتوماسیون شاهد تغییرات عمده ای بوده است، به طوری که ربات های صنعتی، بسیاری از وظایف خط تولید قبلی مانند جوشکاری، مونتاژ و رنگ آمیزی شاسی را انجام می دهند. اتوماسیون فرآیند رباتیک (RPA) افزایش قابل توجهی در قابلیت اطمینان، دقت و بهره وری برای صنعت خودرو به ارمغان آورده است.

خودروهای مدرن به طور قابل توجهی تکامل یافته اند. سنسورهای دیجیتال پیچیده و دستگاه‌های محاسباتی یکپارچه اکنون استاندارد هستند و همه چیز را از تنظیم خودکار شاسی برای جبران سطوح ناهموار جاده تا هشدار دادن به راننده در مورد فضاهای پارک آزاد را مدیریت می‌کنند.

به طور طبیعی، تمام این فناوری مقادیر زیادی داده تولید می کند و انتظار می رود این انبوه داده ارزش تجاری فزاینده ای برای سازندگان خودرو به دست آورد. این احتمالاً با گذشت زمان بیشتر افزایش می یابد. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل های پیچیده مبتنی بر هوش مصنوعی به منظور ایجاد پیش بینی های قابل اعتماد و پاسخ های ایمن، امکان تجزیه و تحلیل رویدادهای رانندگی را در زمان واقعی فراهم می کند. این فناوری اتوماسیونی است که اتوموبیل های خودران را از وضعیت آزمایشی فعلی خود به طور محکم به جریان اصلی در دهه های آینده سوق می دهد.

خرده فروشی

مانند تولید، خرده فروشی صنعتی در خط مقدم اتوماسیون است. به عنوان مثال، تغییرات قابل توجهی قبلاً در قالب بازپرداخت های شخصی ارائه شده است، اما انتظار می رود که ارتباط بین اتوماسیون و صنعت خرده فروشی در سال های آینده به تکامل خود ادامه دهد. این می تواند به فرصت های جدیدی در مواجهه با افزایش اتوماسیون منجر شود، با مهارت مجدد کارکنان و باز شدن موقعیت های جدید.

مزایای فناوری جدید اتوماسیون

درنهایت، چرا اتوماسیون مهم است؟ چه فواید و مزایایی به همراه دارد؟

فن آوری جدید اتوماسیون هیجان انگیز و نوآورانه است و به ما امکان می دهد قابلیت های خود را گسترش دهیم و سریع تر، هوشمندانه تر و کارآمدتر کار کنیم. فناوری اتوماسیون مدرن مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد – کارایی بیشتر، هزینه های کمتر، بهره وری بهتر – اما شاید هیچ کدام قانع کننده تر از ایمنی نباشد.

فقط یک مثال ممکن را در نظر بگیریم، جوشکاری استیلن سنتی یک کار خطرناک است که شعله های بسیار روشن و گازهای خطرناک تولید می کند، اما جدیدترین فناوری اجازه می دهد تا جوشکاری کاملاً خودکار باشد.

شکل و جزئیات سطح فلزات هدف در زمان واقعی اسکن و پردازش می شود و تیر جوش به طور خودکار مطابق با آن تنظیم می شود. نتیجه کار، افزایش ایمنی و کاهش صدمات یا تصادفات است.

سوالات متداول

1. هدف اتوماسیون چیست؟

هدف از اتوماسیون حذف نیاز به مشارکت قابل توجه انسان در کارهای خطرناک، تکراری یا دشوار است. کارگران، سیستم‌های خودکار را مدیریت و کنترل می‌کنند، اما عملکردهای اصلی را در زمانی که فناوری در حال کار است، انجام نمی‌دهند.

2. چگونه اتوماسیون بر مشاغل تأثیر می گذارد؟

در زمینه اشتغال، اتوماسیون توسط بسیاری به عنوان یک شمشیر دولبه تلقی می شود. معرفی اتوماسیون به ناچار منجر به از دست دادن مشاغل می شود زیرا رویکردهای قدیمی کنار گذاشته می شوند. با این حال، مشاغل ایجاد می کند – برای مثال، مدیریت خطوط تولید و سیستم های برنامه نویسی و روباتیک.

با تغییر جامعه، تخصص‌های جدید پدید می‌آیند – روندهای تاریخی نشان می‌دهد که اتوماسیون همیشه بیش از آنچه که حذف کرده است، شغل ایجاد کرده است. برخی از فرصت‌های شغلی که قرار است در دهه‌های آینده باز شوند، به قدری با مشاغل فعلی متفاوت خواهند بود که ممکن است امروز حتی تصور آن‌ها را دچار مشکل کنیم.

3. تأثیر اجتماعی اتوماسیون چیست؟

اتوماسیون در ابتدا یک فناوری مخرب بود و از زمانی که معرفی ماشین آلات تولید نساجی باعث اعتراضات در اوایل قرن نوزدهم شد، این موضوع وجود داشت. وقتی تکنیک‌های اتوماسیون جدید معرفی می‌شوند، برخی صنایع آسیب جدی می‌بینند.

به عنوان مثال، در آغاز قرن بیستم، تقریباً 10 میلیون کشاورز در ایالات متحده وجود داشت. یک قرن بعد، تنها یک میلیون وجود دارد. با این حال، به لطف اتوماسیون مدرن، کشاورزان امروزی چندین برابر بهره وری بیشتر از همتایان تاریخی خود هستند.

4. ارزش اتوماسیون چیست؟

مزایای اتوماسیون قابل توجه است و عبارتند از:

• هزینه نیروی کار کمتر
• ایمنی بیشتر برای کارکنان
• زمان استراحت و ایمن برای خلبانان و رانندگان
• یک افزایش عمده در سرعت
• عملیات دقیق تر و کار دقیق تر
• کیفیت ساخت بیشتر
• حجم تولید بالا و سود بیشتر