۵ نوآوری مهم در اجرای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی

آینده به سمت انجام کارها به صورت هوشمند پیش می‌رود و یکی از اصلی‌ترین نتایج چنین تغییری را می‌توانیم در صنعت مشاهده کنیم. استفاده از سیستم‌های هوشمند و ربات‌هایی که می‌توانند بدون خستگی و افت کیفیت، ساعت‌ها کار کرده و بهره‌وری بالایی داشته باشند. اتوماسیون صنعتی یکی از جالب‌ توجه‌ترین موضوعاتی بوده که در چند سال اخیر مورد بحث قرار گرفته است. آیا حضور سیستم‌های هوشمند نیاز به نیروی انسانی را از بین می‌برد یا می‌تواند به زندگی انسان معنای جدیدتری بدهد؟ شاید هنوز برای پاسخ به این سوال زود باشد اما می‌توانیم به بررسی مهم‌ترین نوآوری‌ها در اجرای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی در این مقاله بپردازیم.

اهمیت و نقش سیستم‌های اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی به معنای استفاده از تکنولوژی و ماشین‌آلات پیشرفته برای کاهش دخالت انسان و خودکار کردن فرآیندهای صنعتی است. همزمان با پیشرفت در زمینه هوش مصنوعی، استفاده از اتوماسیون صنعتی بیشتر و کاربردی‌تر شده است. اگر بخواهیم نقش سیستم‌های اتوماسیون صنعتی را بررسی کنیم باید به سه اصل مهم اشاره کنیم:

·        کنترل

·        بازخورد

·        بهینه‌سازی

با استفاده از اتوماسیون می‌توان روی فرآیندهای صنعتی کنترل داشته و تغییرات محیط را شناسایی کرد. سپس داده‌ها تجزیه و تحلیل شده و در نهایت عملکرد سیستم در طول زمان بهبود پیدا کند. پیشرفت کاربردهای اتوماسیون در صنایع مختلفی به چشم می‌خورد که از این بین خودروسازی، هوافضا، صنایع دفاعی، صنعت ساختمان‌سازی، لجستیک، زنجیره تامین و نفت و گاز بیشترین بهره را دریافت کرده است.

اتوماسیون نوآوری‌های مهمی در اجرای سیستم‌های صنعتی داشته اما از این بین، یکی از مهم‌ترین موارد افزایش بهره‌وری است. تولیدکنندگان می‌توانند بازدهی تولید خود را افزایش داده و نیروی انسانی را با کارهای پیش‌پاافتاده خسته نکنند. همچنین از منابع استفاده بهینه‌تری شده و ضایعات و هزینه‌ها کاهش پیدا می‌کنند. البته مواردی مانند افزایش کیفیت تولیدات، کاهش زمن توقف، افزایش ایمنی و برطرف کردن مشکل کمبود نیروی کار نیز در این بین اهمیت زیادی دارند.

نوآوری اول؛ ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی

یکی از اولین نوآوری‌هایی که در اجرای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی باید به آن اشاره کنیم، پیشرفت هوش مصنوعی و ابزارهایی مانند ماشین لرنینگ (Machine Learning) است که به آن یادگیری ماشین نیز می‌گویند. با استفاده از ماشین لرنینگ می‌توان به سیستم آموزش داد که به چه مواردی توجه کرده و چگونه فرآیندها را بهینه‌سازی کند. از طرفی با کمک هوش مصنوعی می‌توانیم فعالیت‌ها را خودکار کرده و خطاهای انسانی در آن‌ها کاهش دهیم.

ماشین لرنینگ کاربردهای پیچیده‌تری نیز در اتوماسیون صنعتی دارد. تصور کنید یکی از تجهیزات در حال خراب شدن بوده اما هنوز نشانه‌های واضحی برای خرابی ندارد. هوش مصنوعی می‌تواند با استفاده از شناسایی علائم اولیه خرابی، مشکل را مشخص کرده و قبل از اینکه تجهیزات به طور کامل خراب شوند، دستور تعویض قطعه را بدهد.

نوآوری دوم؛ استفاده از اینترنت اشیا صنعتی

اینترنت اشیا صنعتی (Industrial Internet of Things) که به اختصار به آن IIoT گفته می‌شود به معنای اتصال تجهیزات صنعتی به اینترنت و فرمان گرفتن از یک شخص واحد است. وجود اینترنت اشیا صنعتی در تجهیزات به آن‌ها کمک می‌کند تا بتوانند اطلاعات را جمع‌آوری کرده و داده‌ها را تحلیل کنند. درست مثل این است که هریک از تجهیزات داخل کارخانه دارای یک ناظر متخصص هستند.

امکان مانیتور کردن فرآیندها و سیستم‌ها در لحظه، میزان مصرف انرژی را کنترل کرده و به مسئول مربوطه اجازه می‌دهد تا شرایط را به صورت دقیق رصد کند. مزیت این پیگیری لحظه‌ای این است که هزینه‌های نگهداری را با پیش‌بینی خرابي‌ها کاهش می‌دهد. از کاربردهای اینترنت اشیا در اتوماسیون صنعتی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

·        کنترل از راه دور خط‌های تولید

·        نظارت روی عملکرد تجهیزات و بهینه‌ کردن مصرف انرژی

·        تشخیص خطا و پیش‌بینی خرابی‌ها با آنالیز داده‌ها

·        افزایش امنیت سایبری

·        بهبود کیفیت محصولات تولیدی

نوآوری سوم؛ همکاری پیشرفته انسان و ربات

همکاری انسان و ربات به صورت پیشرفته که به آن روباتیک پیشرفته هم گفته می‌شود، یکی دیگر از نوآوری‌های مهم در اجرای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است. با مشارکت انسان و ربات‌ها می‌توان در هوشمندسازی سیستم‌ها پیشرفت‌های زیادی کرد. همچنین وظایف پیچیده و خطرناک را می‌توان به رباتی محول کرد که انسان آن را کنترل می‌کند.

احتمالا در صنایع نظامی مشابه این همکاری را در کنترل درون‌ها (Drone) دیده باشید. خلبان در یک اتاقک روی زمین نشسته و با استفاده از اهرم‌ها و دوربین واقعیت مجازی در حال کنترل درونی بوده که کیلومترها دورتر پرواز می‌کند.

علاوه بر این ربات‌های مشارکتی (Collaborative Robots) هم هستند که می‌توانند همزمان و در کنار انسان فعالیت انجام دهند. این ربات‌ها دارای سنسورهای هوشمند بوده و حرکات انسان‌ها تشخیص می‌دهند. در نتیجه فعالیت کنار آن‌ها خطرناک نیست. نمونه‌هایی از وظایف خطرناکی که می‌توان به جای نیروی انسانی به ربات منتقل کرد:

·        مونتاژ قطعات الکترونیکی با دقت نانومتر

·        حمل‌ونقل مواد سنگین و سمی در صنایع شیمیایی

·        جوشکاری و برش فلزات در خطوط تولید

·        انجام تست‌های ایمنی در محیط‌های آلوده و رادیواکتیو

نوآوری چهارم؛ تحلیل داده‌های بزرگ

تحلیل داده‌های بزرگ (Big Data) هنگامی که به سراغ اتوماسیون و استفاده از هوش مصنوعی می‌رویم یک موضوع مهم و قابل توجه است. داده‌های عظیمی که سیستم ارائه می‌دهد را باید بتوان در یک فضای ایمن ذخیره کرده و آن‌ها را تحلیل کرد. بدون تحلیل کردن این هزینه و زحمت ارزشی نخواهد داشت. پس نوآوری مهم بعدی در اجرای سیستم‌های اتوماسیون تحلیل داده‌های بزرگ است.

در یک خط تولید داده‌ها از طریق سنسورها و دستگاه‌های هوشمند جمع‌آوری می‌شوند. حالا باید این داده‌ها را به یک سیستم هوشمند داد تا آن را آنالیز کند. از نتایج آنالیز می‌توان نتیجه گرفت که کارخانه چه نقاط ضعفی داشته و چگونه آن‌ها را برطرف کنیم. همچنین کیفیت محصولات تولید شده بهبود پیدا کرده و راندمان افزایش می‌یابد. در همین حال هزینه‌ها کاهش پیدا کرده و در نهایت کارخانه به سودآوری بیشتری می‌رسد.

نوآوری پنجم؛ سیستم‌های مدیریت از راه دور

تصور کنید در یک کشور اروپایی هستید و می‌توانید کارخانه خود را در آسیا مدیریت کنید. نوآوری پنجم در اجرای سیستم‌ اتوماسیون صنعتی شامل مدیریت سیستم‌ها از راه دور می‌شود. برای این کار باید کارخانه دارای زیرساخت ابری بوده که تجهیزات را بتوان از راه دور کنترل کرد.

یکی از مزایای مهم این سیستم‌ها این است که از هر نقطه‌ای از دنیا که باشید می‌توانید وضعیت خطوط تولید را بررسی کرده و میزان مصرف انرژی را مدیریت کنید. در صورتی که مشکلی رخ بدهد نیز به سرعت اقدامات لازم را می‌توانید انجام دهید. از دیگر مزایای سیستم‌های مدیریت از راه دور این است که به داده‌های تولید دسترسی راحتی وجود داشته و مدیریت تولید انعطاف‌پذیر است.

برای حفاظت از اطلاعات در سیستم‌های ابری باید از فایروال‌ها و سیستم‌های تشخیص نفوذ استفاده کرد. علاوه بر این، داده‌ها رمزگذاری شده و به سراغ سیستم‌های احراز هویت چند مرحله‌ای برویم. البته نباید فراموش کرد که تهیه نسخه پشتیبان به صورت مداوم از داده‌ها برای جلوگیری از حذف شدن اطلاعات ضروری است.

نتیجه گیری

نمی‌توان در دنیایی که با سرعت بالایی در حال جلو رفتن بوده، در برابر تکنولوژی مقاومت کرد. در حال حاضر از نوآوری‌های مختلفی در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی استفاده می‌شود. این نوآوری‌ها نحوه انجام کار و کیفیت آن را افزایش داده و در مقابل هزینه‌های تولید را کاهش داده است. البته آماده‌سازی چنین فناوری‌های برای هر سیستم صنعتی هزینه اولیه زیادی دارد اما در طولانی مدت نتیجه آن مطلوب خواهد بود.