اتوماسیون صنعتی چیست؟ انواع اتوماسیون+مزایا و معایب اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی چیست و چه کاربردهایی دارد؟

اتوماسیون صنعتی چیست؟ اتوماسیون صنعتی (INDUSTRIAL AUTOMATION) به معنی فناوری و عالیتی است که در آن دخالت انسان به حداقل برسد. به عبارت دیگر اتوماسیون صنعتی استفاده از ماشین‌آلات و تجهیزات سیستم‌های کنترلی برای انجام وظایف، بدون دخالت انسان است.

در اتوماسیون صنعتی، تجهیزات مختلفی استفاده می‌شود که به‌طورکلی عناصر حیاتی برای ایجاد سیستم‌های اتوماسیون صنعتی هستند. این تجهیزات به طور گسترده در صنعت‌های مختلف مانند صنعت خودروسازی، صنایع نفت و گاز، صنعت فلزات و صنعت دارویی استفاده می‌شوند. تجهیزات اتوماسیون صنعتی شامل موارد زیر می‌شوند:

• سنسورها و ترانسمیترها
• کنترلرها
• صفحه‌نمایش‌ها و نمایشگرها
• ترمینال‌ها

تاریخچه اتوماسیون صنعتی

در اوایل قرن نوزدهم و با آغاز انقلاب صنعتی، تولیدات به‌شدت افزایش پیدا کرد و صنایع به سمت تولید انبوه محصولاتی گام برداشتند. با افزایش تولید، نیاز به افزایش سرعت تولید و بهره‌وری نیز به شکل قابل‌توجهی احساس شد. این نیاز در نهایت منجر به روکار آمدن روش‌های خودکارسازی فرایندها یا همان اتوماسیون صنعتی شد.
با مرور تاریخ متوجه خواهیم شد که در زمان آغاز انقلاب صنعتی کارخانه‌های زیادی به استفاده از اتوماسیون صنعتی در خطوط تولید خود رو آورده بودند؛ اما شاید نقطه عطف اصلی را بتوان در سال ۱۹۱۳ پیدا کرد. زمانی که شرکت فورد برای اولین‌بار از خط مونتاژ خودکار تولید خود رو رونمایی کرد. به دلیل نقش پررنگ اتوماسیون صنعتی در شرکت فورد، این شرکت را می‌توان یکی از پیش‌گامان بحث اتوماسیون در صنعت تولید به شمار آورد.

در قرن بیستم، تکنولوژی اتوماسیون صنعتی به‌شدت توسعه پیدا کرد. در دهه‌های اولیه قرن بیستم، از دستگاه‌های ساده مکانیکی و الکترومکانیکی استفاده می‌شد؛ اما به‌مرور شاهد استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته‌تر در این حوزه بودیم و با پیدایش کامپیوتر و تکنولوژی‌های دیجیتال، توانستیم به تولیدات صنعتی هوشمندانه‌تری دست پیدا کنیم.

اتوماسیون صنعتی

• برندهای معتبر بازار
• گارانتی و ضمانت اسالت کالا
• ارسال به سراسر کشور

تجهیزات اتوماسیون صنعتی >

در طول دهه ۱۹۳۰، ژاپن کشور پیش‌گام در تولید قطعاتی بود که فرایند استفاده از اتوماسیون در صنایع مختلف را ساده‌تر می‌کردند.
در این دوره تحقیقات گسترده‌ای روی این موضوع صورت گرفت و اتوماسیون صنعتی شکل جدی‌تری پیدا کرد. در ادامه مسیر رشد اتوماسیون صنعتی و بین سال‌های ۱۹۳۹ تا ۱۹۴۵ و در طول جنگ جهانی دوم، بحث ساخت هواپیماها و جنگنده‌ها، کشتی‌های جنگی و تانک نیز تحت‌تأثیر این صنعت نوپا قرار گرفت.

در سال ۱۹۴۵ ژاپن مقابل نیروهای ایالات متحده و متحدانش تسلیم شد و در نتیجه آن برنامه بازسازی صنعتی در این کشور آغاز شد. این برنامه یک جهش مناسب در تاریخچه اتوماسیون صنعتی به شمار می‌رود. در این برنامه، ژاپن برخلاف روال پیشین و به‌جای استفاده از روش‌های قدیمی تولید که پیش‌تر در صنایع مختلف استفاده می‌شد، از فناوری‌های جدید استفاده می‌کرد و همین باعث شد تا کشور ژاپن به‌سرعت به رهبر اتوماسیون صنعتی در جهان تبدیل شود.

در دهه ۱۹۵۰، کارخانه‌ها با استفاده از کامپیوترهای بزرگ از نظر حجم و اندازه، توانستند از اتوماسیون، در خطوط تولید خود استفاده کنند. در دهه ۱۹۶۰، صنعت اتوماسیون به‌عنوان یک بخش مهم در صنعت شناخته شد و با پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر و الکترونیک، توانست به یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر در بهبود عملکرد و کیفیت تولید در صنایع تبدیل شود.
با وجود این پیشرفت‌ها تا اوایل دهه ۱۹۷۰ از اتوماسیون به‌صورت موردی استفاده می‌شد و بسیاری از کارخانه‌های صنعتی به‌جای استفاده از اتوماسیون صنعتی همچنان از فرایندهای دستی استفاده می‌کردند.

اما با پیشرفت تکنولوژی و تلاش برای کاهش هزینه‌ها، شاهد استفاده گسترده از اتوماسیون صنعتی در صنایع مختلف بودیم. همین امر نیز در ادامه منجر شد تا برخی از شرکت‌های شناخته شده جهان مثل زیمنس تلاش کرده و از اتوماسیون به‌صورت شبکه‌ای و متصل به یکدیگر استفاده کنند.
در دهه ۱۹۸۰ و با ورود رایانه‌های شخصی به صنعت، اتوماسیون صنعتی وارد یک مرحله جدید و پیشرفته شد. در این دهه، مفاهیم جدیدی مثل سیستم‌های SCADA معرفی شدند که امکان کنترل فرایندهای صنعتی از طریق شبکه‌های کامپیوتری را فراهم می‌کنند. در دهه ۱۹۹۰ و با ظهور اینترنت و اینترنت اشیا نیز کنترل و مانیتورینگ فرایندهای صنعتی تا سطح بسیار پیچیده‌تری گسترش یافت.

در تصویر زیر، تغییرات یک کارخانه خودروسازی را از گذشته تا به امروز مشاهده می‌کنید:

هدف اتوماسیون صنعتی چیست؟

همانطور که گفتیم، اتوماسیون صنعتی، سیستمی است که به‌وسیله آن تلاش می‌شود عملیات و فرایندهای صنعتی را بهبود بخشیده و به صنایع در دستیابی به هدف‌های کسب‌وکار کمک کرد. هدف اصلی اتوماسیون صنعتی افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و بهبود کیفیت و اطمینان در عملکرد فرایندهای صنعتی است.
با استفاده از اتوماسیون صنعتی، صنایع قادرند فرایندهای تولیدی خود را طبق استانداردها و روش‌های بهینه‌سازی شده اجرا کنند. این رویکرد منجر به بهبود کارایی، کاهش خطاها، افزایش سرعت و اتلاف زمان در فرایندهای تولیدی می‌شود.
هدف اصلی اتوماسیون صنعتی در صنایع از جمله تولید خودرو، صنایع خودرو، صنعت نفت و گاز، صنایع برق و الکترونیک و صنعت برق مورداستفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از تجهیزات اتوماسیون صنعتی و نرم‌افزارهای کنترلی، صنایع قادرند فرایندهای خود را به‌صورت کاملاً اتوماتیک انجام داده و عملکرد خطوط تولید و سیستم‌های کنترلی را بهبود بخشند.
در کل، هدف اصلی اتوماسیون صنعتی افزایش بهره‌وری و کیفیت در عملکرد صنعت است. با استفاده از اتوماسیون صنعتی، صنایع قادرند تولید را بهبود داده، هزینه‌ها را کاهش داده و کیفیت محصولات خود را بهبود بخشند. همچنین، امکاناتی مانند افزایش سرعت تولید و کاهش خطاها نیز به دست می‌آید که منجر به رشد و توسعه صنایع خواهد شد.

برای آشنایی بیشتر با سیستم اتوماسیون صنعتی به شما پیشنهاد می‌کنیم که ویدئو زیر را مشاهده کنید:

انواع اتوماسیون صنعتی

بعد از آشنایی با سیستم‌های اتوماسیون صنعتی معمولا در چهار نوع دسته‌بندی می‌شوند که در ادامه به توضیح هر کدام از آنها می‌پردازیم:

سیستم اتوماسیون ثابت

در یک سیستم اتوماسیون ثابت، تجهیزات تولید با مجموعه‌ای از عملکردها یا کارها ثابت می‌شوند و به‌ندرت تغییراتی در این عملیات ایجاد می‌شود. سیستم اتوماسیون ثابت معمولاً در فرایندهای جریان مداوم مانند نوار نقاله‌ها و سیستم های تولید انبوه استفاده می‌شود.

سیستم اتوماسیون قابل‌برنامه‌ریزی

در سیستم اتوماسیون قابل‌برنامه‌ریزی، توالی عملیات و همچنین پیکربندی ماشین‌آلات را می‌توان با استفاده از کنترل‌های الکترونیکی تغییر داد. این سیستم به زمان و تلاش قابل‌توجهی برای برنامه‌ریزی مجدد ماشین‌آلات و معمولاً در تولید فرایند دسته‌ای نیاز دارد.

سیستم اتوماسیون انعطاف‌پذیر

یک سیستم اتوماسیون انعطاف‌پذیر همیشه توسط رایانه‌ها کنترل می‌شود و اغلب در مواردی که محصول به طور مکرر تغییر می‌کند، اجرا می‌شود. دستگاه‌های CNC نمونه شرط‌بندی این سیستم هستند. کدی که توسط اپراتور به رایانه داده می‌شود مختص یک کار خاص است و بر اساس کد، دستگاه ابزار و تجهیزات لازم برای تولید را به دست می‌آورد.

سیستم اتوماسیون یکپارچه

یک سیستم اتوماسیون یکپارچه مجموعه‌ای از ماشین‌ها، فرایندها و داده‌های مستقل است که همه تحت فرمان یک سیستم کنترل واحد برای اجرای سیستم اتوماسیون فرایند تولید هم‌زمان کار می‌کنند.
(CAD) طراحی کامپیوتری، CAM (ساخت رایانه‌ای)، ابزارها و ماشین‌آلات کنترل شده توسط کامپیوتر، روبات‌ها، جرثقیل‌ها و نوار نقاله‌ها همه با استفاده از برنامه‌ریزی پیچیده و کنترل تولید یکپارچه شده‌اند.

محصولات و تجهیزات اتوماسیون صنعتی

پی ال سی (PLC) 

PLC در لاتین مخفف Programmable Logic Controller است که به معنی کنترل‌کننده منطقی قابل‌برنامه‌ریزی است. یعنی یک قطعه کنترل‌کننده که برنامه‌پذیر است و می‌توان برنامه‌های مختلف و متنوع کنترلی را بر روی آن نوشت. برای دیدن قیمت PLC می‌توانید با کارشناسان فروش ما با شماره ۹۱۰۲۶۱۲۶-۰۲۱ تماس حاصل فرمایید.

اچ ام آی (HMI) 

HMI تجهیزی است به معنی ارتباط بین انسان و ماشین که امکان ارتباط گرافیکی میان کاربر و تجهیزات یا فرایندهای صنعتی را فراهم می‌کند.

کنترلر صنعتی (Controller) 

دستگاهی است که سایر عملکردهای دستگاه را مدیریت و تنظیم می‌کند.

سنسور صنعتی (Sensor) 

سنسورها غالباً حس‌کننده کمیت‌هایی همچون، حرارت، رطوبت و…. هستند که این کمیت‌های فیزیکی را به کمیت‌های دیجیتالی و آنالوگی تبدیل می‌کنند.

رله صنعتی (Relay) 

رله‌های صنعتی در واقع یک سوئیچ مکانیکی و الکتریکی هستند که مانند یک کلید کار می‌کنند.

منبع تغذیه 

power supplyها به دستگاه‌هایی گفته می‌شود که توان الکتریکی موردنظر یک دستگاه را تأمین می‌کند.

لیمیت سوییچ (Limit Switch) 

از لیمیت سوئیچ برای تشخیص حضور یا موقعیت اشیا در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود.

رکوردر یا دیتالاگر (Data Logger) 

رکوردر به ثبت‌کننده داده همراه با باتری گفته می‌شود.

سرو موتور و سرو درایو 

سرو موتور یک موتور الکتریکی است که دارای فیدبک است. در واقع سرو موتورها گشتاور، سرعت، موقعیت و توان موتور را کنترل می‌کنند.

فناوری های جدید و قدیمی استفاده شده در اتوماسیون

در اتوماسیون صنعتی، از فناوری‌های متنوعی استفاده می‌شود که شامل همه‌جانبه‌ها و نیازهای مختلف صنایع است. از قدیمی‌ترین فناوری‌های استفاده شده در اتوماسیون صنعتی می‌توان به سنسورها و الکتریکال (الکترومغناطیسی) اشاره کرد.

سنسورها به‌منظور تشخیص و اندازه‌گیری وضعیت‌ها و پارامترهای مختلف همچون دما، فشار، جریان و… در محیط‌های صنعتی استفاده می‌شوند و اطلاعاتی لازم را جمع‌آوری و به کنترلرها (PLC و DCS) منتقل می‌کنند.
الکتریکال یا الکترومغناطیسی نیز به‌منظور قابلیت کنترل و مانور عناصر مختلف در سیستم استفاده می‌شود. با رشد فناوری‌ها و پیشرفت‌های علمی، فناوری‌های جدیدی در حوزه اتوماسیون صنعتی توسعه‌یافته است. به‌عنوان‌مثال، فناوری‌هایی مانند شبکه‌های صنعتی، اینترنت اشیا (IoT)، هوش مصنوعی (AI) و 5G از جمله فناوری‌های پیشرفته هستند که در industrial-automation به کار می‌روند.

یکی از فناوری‌های مهم در اتوماسیون صنعتی، شبکه‌های صنعتی هستند. این شبکه‌ها امکان ارتباط و ادغام ماشین‌ها و تجهیزات مختلف را در یک سیستم فراهم می‌کنند.
با استفاده از شبکه‌های صنعتی، داده‌ها و اطلاعات به‌صورت بی‌سیم یا سیمی بین ماشین‌ها و دستگاه‌ها منتقل می‌شوند و دسترسی برای کنترل و مانیتورینگ سیستم بهبود می‌یابد. هوش مصنوعی (AI) نیز به‌عنوان یکی از فناوری‌های جدید در اتوماسیون صنعتی مورداستفاده قرار می‌گیرد.

با استفاده از الگوریتم‌ها و مدل‌های هوش مصنوعی، سیستم ها قابلیت تحلیل و پردازش داده‌ها را دارا می‌شوند و عملکرد بهینه‌تری را به همراه دارند.
از جمله کاربردهای هوش مصنوعی در صنعت می‌توان به تشخیص خطاها، پیش‌بینی خرابی‌ها و بهبود عملکرد سیستم ها اشاره کرد. 5G نیز به‌عنوان یک فناوری نوین در حوزه ارتباطات استفاده شده در اتوماسیون صنعتی مطرح است.

سرعت بالا، پایداری و قابلیت ارتباط هم‌زمان با تعداد بالای دستگاه‌ها را برای industrial-automation فراهم می‌کند. این فناوری‌ها همگی باهدف بهبود کارایی، دقت و امنیت سیستم های اتوماسیون صنعتی مورداستفاده قرار می‌گیرند. با ادغام فناوری‌های جدید و قدیمی در industrial-automation، صنایع قادر خواهند بود بهبودیافته در عملکرد، کاهش هزینه‌ها و افزایش سودآوری را تجربه کنند.

مزایا و معایب اتوماسیون صنعتی

در این بخش به بررسی مزایا و معایب استفاده از اتوماسیون صنعتی می‌پردازیم تا علاوه‌بر نکات مثبت، با نکات منفی سیستم‌های اتوماسیون صنعتی هم آشنا شوید:

مزایا

• افزایش بهره‌وری: با استفاده از اتوماسیون صنعتی، فرایندهای تکراری و زمان‌بر را می‌توان به‌صورت خودکار انجام داد و از اشتباهات انسانی جلوگیری کرد. این امر باعث افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها می‌شود.
• کاهش خطرات و اشتباهات: با استفاده از اتوماسیون صنعتی در فرایندهای خطرناک، احتمال وقوع خطا و حوادث کاهش می‌یابد. این امر بهبود ایمنی کارکنان و تجهیزات را به همراه دارد.
• افزایش سرعت و دقت: سیستم‌های اتوماسیون صنعتی به طور خودکار و با سرعت بالا فرایندها را انجام می‌دهند. همچنین، دقت و اعتماد به نتایج این سیستم‌ها بسیار بالا است.
• انعطاف‌پذیری: اتوماسیون صنعتی قابلیت انجام فرآیندها در زمان‌ها و شرایط مختلف را داراست. بنابراین، امکان تغییرات و بهبودهای مورد نیاز براساس نیازهای صنعت وجود دارد.
• کنترل بهتر: با استفاده از اتوماسیون صنعتی، امکان کنترل دقیق‌تر و برنامه‌ریزی بهتر برای فرایندهای تولید وجود دارد. این امر بهبود کیفیت و کاهش نوسانات در تولید را به همراه دارد.

معایب

• هزینه‌های بالا: پیاده‌سازی سیستم‌های اتوماسیون صنعتی هزینه‌های قابل‌توجهی را به همراه دارد. این شامل خرید تجهیزات، آموزش کارکنان و تغییر فرایندهای کاری است.
• نیاز به مهارت‌های تخصصی: استفاده از سیستم‌های اتوماسیون صنعتی نیازمند آموزش و تسلط بر مهارت‌های تخصصی است. این موضوع ممکن است برای برخی کارکنان چالش‌برانگیز باشد.
• وابستگی به فناوری: باتوجه‌به پیچیدگی سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، عملکرد صحیح آن‌ها نیازمند حفظ و به‌روزرسانی فناوری است. این به معنای وابستگی به فناوری و به‌روزرسانی‌های مداوم است.
• تهدید امنیتی: سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ممکن است به دلیل ارتباطات و متصل بودن به شبکه، در معرض تهدیدات امنیتی قرار بگیرند؛ لذا نیاز به تدابیر امنیتی قوی جهت محافظت از این سیستم‌ها حائز اهمیت است.
• افزایش بیکاری: پیاده‌سازی سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ممکن است منجر به کاهش نیروی کار در برخی صنایع شود و در نتیجه به افزایش بیکاری منجر شود.

برندهای معروف اتوماسیون صنعتی در ایران و جهان

تکنولوژی اتوماسیون صنعتی به دلیل کاربردهای گسترده‌ای که در صنایع مختلف دارد، در سراسر جهان رشد و گسترش‌یافته است. در ایران نیز شرکت‌های بسیاری در زمینه industrial-automation فعالیت می‌کنند و توانسته‌اند با دانش فنی و تکنولوژی مدرن خود، در جهت ارتقای صنایع مختلف مؤثر باشند.

شرکت‌های معروف اتوماسیون صنعتی در ایران عبارت‌اند از:

• برند DGP: این شرکت با استفاده از فناوری‌های پیشرفته، بهبود عملکرد و بهینه‌سازی عملیات صنعتی را برای مشتریان خود فراهم می‌کند. این شرکت برنامه‌ریزی و طراحی سیستم‌های اتوماسیون را انجام می‌دهد و تجهیزات موردنیاز را ارائه می‌کند.

همچنین، شرکت‌های معروف اتوماسیون صنعتی در سراسر جهان نیز فعالیت می‌کنند و به‌عنوان رهبران صنعت اتوماسیون شناخته می‌شوند. برخی از این شرکت‌ها عبارت‌اند از:

• برند زیمنس
• اشنایدر
• ABB
• امرسون
• راکول
• میتسوبیشی الکتریک

شرکت زیمنس که یکی از رهبران اصلی در حوزه اتوماسیون صنعتی است درباره SIMATIC Motion Control یکی از راه‌حل‌های ساده برای چالش پیچیده در کنترل حرکت ماشین‌ها این طور بیان می‌کند.

SIMATIC Motion Control is the simple solution to sophisticated challenges in the motion control of modern machines or plants. Our flexibly scalable automation solutions with seamlessly integrated safety functions and efficient engineering in TIA Portal allow you to quickly implement your innovative machines and plants.

این شرکت‌ها با تخصص و تجربه خود در زمینه اتوماسیون، در پیشبرد صنایع مختلف بهره‌برداری‌های موفق داشته‌اند و محصولات و خدمات با کیفیتی به مشتریان خود ارائه می‌دهند.