هر آنچه باید در مورد اتوماسیون صنعتی بدانید!

اتوماسیون صنعتی به‌عنوان یکی از ستون‌های اصلی صنعت، نقش حیاتی در افزایش بهره‌وری، دقت، و کاهش هزینه‌ها ایفا می‌کند. این فرایند، گامی مهم در جهت تسهیل و گسترش صنعت تولید می‌باشد. این مقاله سفری کوتاه در دنیای اتوماسیون صنعتی خواهد بود و شما را با برخی از کلیدی‌ترین مفاهیم این حوزه آشنا خواهد کرد. با مرکز آموزش‌های تخصصی کاربردی جهاد دانشگاهی صنعتی شریف همراه باشید.

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون صنعتی به فرآیند استفاده از سیستم‌ها و تکنولوژی‌های خودکار برای کنترل و هدایت عملیات تولید و مدیریت در صنایع مختلف گفته می‌شود. این فناوری با هدف کاهش نیاز به دخالت مستقیم انسان، افزایش دقت و سرعت در فرایندهای تولید و بهبود کیفیت محصولات به کار گرفته می‌شود. همچنین  می‌تواند به‌صورت خودکار تصمیم‌گیری کند و عملکرد بهینه‌تری داشته باشد. این فناوری نه تنها باعث ارتقای بهره‌وری و کاهش هزینه‌های تولید شده، بلکه نقش چشم‌گیری در افزایش رقابت‌پذیری صنایع و ارتقای کیفیت زندگی انسان‌ها ایفا کرده است.

تاریخچه اتوماسیون صنعتی 

 از زمان انقلاب صنعتی تاکنون، نیاز به بهبود سرعت و کیفیت در تولید باعث شده که صنایع به سمت استفاده از سیستم‌های خودکار روی آورند. تاریخچه اتوماسیون صنعتی به قرن هجدهم بازمی‌گردد، زمانی که اولین دستگاه‌ها و ماشین‌های مکانیکی برای بهبود فرایندهای تولید به‌کار گرفته شدند. این تحولات اولیه شامل اختراعاتی مانند ماشین بخار و دستگاه‌های بافندگی خودکار بود که نیاز به نیروی انسانی را کاهش داد و تولید انبوه را ممکن ساخت. با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، این فناوری وارد مراحل جدیدی شد؛ در دهه ۱۹۶۰، با ظهور کنترل‌گرهای منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) و ربات‌های صنعتی، صنایع قادر شدند تا فرآیندهای پیچیده‌تری را به‌طور دقیق و کارآمد انجام دهند. این پیشرفت‌ها در صنایع خودروسازی و تولیدات سنگین انقلابی ایجاد کرد.

اجزای اتوماسیون صنعتی 

اجزای اتوماسیون صنعتی شامل مجموعه‌ای از دستگاه‌ها و سیستم‌هایی است که به‌صورت هماهنگ برای خودکارسازی فرآیندهای صنعتی به‌کار می‌روند.

 حسگرها (Sensors) 

حسگر‌ها، اطلاعاتی از وضعیت محیط و تجهیزات مانند دما، فشار، رطوبت و موقعیت را جمع‌آوری کرده و به سیستم مرکزی ارسال می‌کنند.

 کنترل‌گرهای منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) 

 بر اساس داده‌های ورودی از حسگرها، تصمیمات لازم را برای کنترل فرآیندها می‌گیرند و دستورهای لازم را به دستگاه‌های اجرایی ارسال می‌کنند. 

دستگاه‌های اجرایی (Actuators)

دستگاه‌های اجرایی شامل تجهیزاتی مانند موتورها، سیلندرها و رله‌ها هستند که وظیفه انجام حرکات و عملیات مورد نیاز در تولید را بر عهده دارند. 

رابط‌های انسانی-ماشینی (HMI)

 این رابط‌ها به اپراتورها این امکان را می‌دهند که به‌طور مستقیم با سیستم اتوماسیون ارتباط برقرار کرده و وضعیت تجهیزات را مشاهده یا تغییرات لازم را اعمال کنند.

 سامانه‌های مانیتورینگ و داده‌ برداری

این سامانه‌ها نقش مهمی در جمع‌آوری و نمایش اطلاعات تولید، تحلیل عملکرد سیستم و بهینه‌سازی فرایندها ایفا می‌کنند. هماهنگی این اجزا با یکدیگر منجر به ایجاد یک سیستم خودکار و یکپارچه می‌شود که تولید را با دقت، سرعت و کیفیت بالا انجام می‌دهد.

انواع اتوماسیون صنعتی

انواع اتوماسیون صنعتی را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد: 

اتوماسیون ثابت

 اتوماسیون ثابت به سیستمی اشاره دارد که برای انجام یک سری عملیات خاص طراحی شده و در تولید انبوه به‌کار می‌رود، مانند خطوط تولید پیوسته در صنایع خودروسازی. این نوع اتوماسیون به دلیل سرعت و کارایی بالا برای تولید در مقیاس بزرگ مناسب است اما انعطاف‌پذیری کمتری در تغییر محصولات دارد. 

 اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی

اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی به کاربران اجازه می‌دهد تا فرایندها را به‌صورت برنامه‌ریزی‌شده تغییر دهند و برای تولید محصولات مختلف در مقیاس متوسط تا بزرگ کاربرد دارد؛ این نوع سیستم در صنایعی مانند صنایع غذایی و شیمیایی که نیاز به تنظیمات مکرر دارند، رایج است.

 اتوماسیون منعطف

اتوماسیون منعطف بسیار انعطاف‌پذیرتر است و می‌تواند به سرعت با تغییرات در طراحی یا نوع محصول سازگار شود. این نوع اتوماسیون برای تولید محصولات سفارشی و کوچک مناسب است و معمولاً در کارخانه‌هایی با نیاز به تولید متنوع و سریع استفاده می‌شود.

مزایای اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی مزایای چشم‌گیری را برای صنایع مختلف به همراه دارد :

از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به افزایش بهره‌وری با استفاده از سیستم‌های خودکار، که امکان انجام عملیات تولید به‌صورت مداوم را می‌دهد اشاره کرد. که  این امر باعث کاهش زمان تولید و افزایش حجم محصولات تولیدی می‌گردد. همچنین، دقت و کیفیت تولید نیز به‌طور قابل توجهی بهبود می‌یابد. از سوی دیگر، اتوماسیون صنعتی باعث کاهش هزینه‌های تولید می‌شود؛ چرا که نیاز به نیروی انسانی کمتری دارد و هزینه‌های مرتبط با خطاها را کاهش می‌دهد. 

کاربردهای اتوماسیون صنعتی

این فناوری کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد و تحولات بزرگی در حوزه تولید و خدمات رقم زده است از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: 

صنایع خودروسازی، ربات‌ها و دستگاه‌های خودکار وظایفی مانند مونتاژ قطعات، جوشکاری و رنگ‌آمیزی را با سرعت و دقت بالا انجام می‌دهند که منجر به کاهش هزینه‌ها و افزایش کیفیت محصول شده است. 

در صنایع شیمیایی و دارویی، اتوماسیون امکان کنترل دقیق و پیوسته در فرآیندهای حساس را فراهم کرده و ایمنی را بهبود بخشیده است. 

 در صنایع غذایی، استفاده از سیستم‌های خودکار در بسته‌بندی، برچسب‌زنی و کنترل کیفیت به تسریع روند تولید کمک کرده است. 

در بخش انرژی، اتوماسیون در نیروگاه‌ها و شبکه‌های توزیع بهینه‌سازی مصرف و کاهش اتلاف انرژی را ممکن ساخته است.

 این گستره‌ی کاربردها نشان می‌دهد که اتوماسیون صنعتی می‌تواند بهره‌وری و کیفیت را در صنایع مختلف به شکل چشم‌گیری افزایش دهد و نقش کلیدی در رشد و توسعه‌ی فناوری و اقتصاد ایفا کند.

چالش‌ها و معایب اتوماسیون صنعتی

با وجود مزایای بی‌شمار اتوماسیون صنعتی، این فناوری چالش‌ها و معایب خاص خود را دارد یکی از مهم‌ترین چالش‌ها، هزینه‌های بالای اولیه برای نصب و راه‌اندازی سیستم‌های خودکار است همچنین، نیاز به دانش تخصصی برای مدیریت و نگهداری این سیستم‌ها می‌تواند مانعی برای شرکت‌هایی باشد که منابع کافی برای استخدام یا آموزش نیروهای متخصص ندارند. این فناوری ممکن است به از دست رفتن مشاغل سنتی منجر شود، زیرا بسیاری از وظایفی که سابقاً توسط انسان‌ها انجام می‌شد، به دست ماشین‌ها و ربات‌ها سپرده می‌شود. در نتیجه، در حالی که اتوماسیون صنعتی نویدبخش پیشرفت‌های بزرگی است، برای دستیابی به نتایج مطلوب، نیازمند مدیریت دقیق، سرمایه‌گذاری و توجه به چالش‌های جانبی آن هستیم.

تأثیر اتوماسیون صنعتی بر بازار کار

اتوماسیون صنعتی به سبب تاثیر چشم گیری که در صنایع دارد از یک سو، موجب می‌شود بسیاری از وظایف تکراری و زمان‌بر به صورت خودکار انجام شوند که این امر منجر به کاهش نیاز به نیروی انسانی در بخش‌های تولیدی شده و از سوی دیگر، فرصت‌های جدیدی را در حوزه‌های فناوری، مهندسی و مدیریت داده‌ها ایجاد کرده است. این تحول، گرایش به آموزش‌های فنی و مهارت‌های دیجیتالی را در نیروی کار افزایش داده و برای بسیاری از افراد موجب شده تا با تغییرات تکنولوژیک همگام شوند.

آینده اتوماسیون صنعتی

آینده این فناوری به‌واسطه پیشرفت‌های سریع در فناوری‌های نوین، افق‌های جدید و گسترده‌ای را به روی صنایع می‌گشاید. با ظهور هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، سیستم‌های خودکار قادر خواهند بود تا تصمیمات بهینه‌تری اتخاذ کنند. این تحولات نه‌تنها  بهره‌وری تولید را افزایش می‌دهد، بلکه به صنایع کمک می‌کند تا به نیازهای بازار و مشتریان سریع‌تر پاسخ بدهند. در نهایت، آینده اتوماسیون صنعتی به‌دلیل به‌کار گیری فناوری‌های نوآورانه منجر به بهبود کیفیت زندگی و توسعه پایدار می‌شود.

در نهایت،این فناوری به‌عنوان یک نیروی محرکه کلیدی در تحول صنایع مدرن شناخته می‌شود. شما با شرکت در دوره‌های اتوماسیون صنعتی جهاد دانشگاهی دانشگاه شریف می‌توانید مهارت‌های لازم برای ورود به بازار کار و توانایی‌های حرفه‌ای  در این حوزه را بدست آورید.