گزارش سمینار بررسی اتوماسیون صنعتی و نحوه ی اندازه گیری و ارتقاء آن

چکیده

در این سمینار ابتدا مفهوم اتوماسیون و سایبرنتیک معرفی شده و سپس به معرفی انواع اتوماسیون (اداری و صنعتی) می­پردازیم. تمرکز این سمینار بر شناخت اتوماسیون صنعتی است. در این راستا ابتدا به بررسی ضرورت و مزایای اتوماسیون صنعتی و آنالیز سرمایه گذاری در تجهیزات اتوماتیک از نظر سودآوری می پردازیم، سپس اجزای سخت افزاری و نیازمندی های نرم افزاری اتوماسیون صنعتی معرفی شده و به بررسی نقش و جایگاه سیستم های کنترل و مانیتورینگ می­پردازیم. پس از آن رویکرد طراحی ایمنی در سیستم های اتوماسیون را شرح می­دهیم. سپس با معرفی رویکرد STS به ارائه روشی برای اندازه­گیری اتوماسیون در شرکت ها می­پردازیم و نکاتی را که برای اجرای موفق یک پروژه اتوماسیون نیاز است ارائه می­کنیم. در پایان به تشریح رویکردی به منظور ارتقاء اتوماسیون تحت عنوان چرخه­ی ارتقاء می­پردازیم.

1-  بررسی مفهوم اتوماسیون

تعریف اتوماسیون

کلمه اتوماسیون از ترکیب دو کلمه اتوماتیک (Automatic) و Operation  بدست آمده است.

مکانیزاسیون : استفاده از ابزارها و ماشین آلات به جای اجرای دستی عملیات ها.

اتوماسیون : یک سطح بالاتر از مکانیزاسیون قرار دارد و در واقع در اتوماسیون یرای بکار انداختن و استفاده از ماشین­ها و دستگاه­های مختلف از ماشین­ها و دستگاه­های دیگری استفاده می­شود. در اتوماسیون وسایل مکانیکی، هیدرولیکی و الکترونیکی جای نیروی انسانی را می گیرند و سیستم های کنترل به عملیات مربوط به کنترل، محاسبه و مقایسه می پردازند.

علم سایبرنتیک (Cybernetics)

 Cybernetics در لغت به معنای مطالعه و مقایسه بین دستگاه عصبی که مرکب از مغز و اعصاب می باشد با دستگاههای الکترومکانیکی است و واژه معادل آن در فارسی (( فرمان شناسی )) است.

سایبرنتیک یک علم میان رشته ای است که با ارتباطات، کنترل ارگانیسم های زنده، ماشینها و سازمانها سر و کار دارد. این واژه از یک کلمه یونانی به معنای راننده یا فرمانده گرفته شده است و اولین بار در سال 1948 توسط یک ریاضیدان آمریکایی در نظریه مکانیسم های کنترلی وارد شد. سایبرنتیک برای بررسی در مورد اینکه چگونه می توان اطلاعات را به عملکرد مورد نظر تبدیل نمود، توسعه یافت. این علم در جنگ جهانی دوم برای ساخت (( مغزهای الکترونیکی )) و مکانیسمهای کنترل اتوماتیک برای ادوات نظامی نظیر بمب افکنها مورد استفاده قرار گرفت.

در علم سایبرنتیک سیستم های ارتباطی و کنترلی ارگانیسمهای زنده و ماشین ها مشابه در نطر گرفته می شوند. برای دستیابی به عملکرد مورد نظر توسط انسان یا وسایل مکانیکی ، اطلاعات مربوط به وضعیت فعلی توسط اعضای حسی ( مثلا چشم یا یک سنسور )  دریافت شده و به پردازشگر مرکزی (مغز یا یک پروسسور مثل PLC) انتقال می دهند و پردازشگر مرکزی دستور مناسب را صادر می کند. این پروسه اساس کار اتوماسیون است.

1-3   انواع اتوماسیون

اتوماسیون از نظر محل کاربرد بر دو نوع است:

1- اتوماسیون صنعتی:

اتوماسیون صنعتی به بهره گیری از رایانه ها به جای متصدیان انسانی برای کنترل دستگاهها و فرآیندهای صنعتی گفته می­شود. اتوماسیون یک گام فراتر از مکانیزه کردن است. مکانیزه کردن به معنی فراهم کردن ابزار و دستگاه هایی برای متصدیان انسانی است به گونه ای که این ابزارها و دستگاهها به متصدیان انسانی در انجام بهتر کارهایشان کمک می کند.

نمایانترین و شناخته شده ترین بخش اتوماسیون صنعتی رباتهای صنعتی هستند.

امروزه کاربرد اتوماسیون صنعتی در صنایع و پروسه های مختلف به وفور به چشم می خورد. کنترل پروسه و سیستم­های اندازه گیری  پیچیده ای که در صنایعی همچون نفت، گاز، پتروشیمی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، صنایع خودروسازی و غیره بکار می آیند نیازمند ابزارآلات و روش کنترل بسیار دقیق و حساس می باشند.

از آنجا که موضوع این تحقیق اساسا در مورد اتوماسیون صنعتی است از توضیح بیشتر در اینجا خودداری کرده و سایر نکات در مورد اتوماسیون صنعتی را در ادامه در بخش های جداگانه شرح می دهیم.

2- اتوماسیون اداری:

سیستم های اتوماسیون اداری در واقع یکی از انواع سیستم های اطلاعاتی هستند. کاربران نظام اطلاعات، اطلاعات را به عنوان یک منبع ارزشمند همانند سرمایه و نیروی انسانی بکار می گیرند. از آنجا که اطلاعات مهم و ارزشمند هستند و اساسی برای تمام فعالیتهای سازمان محسوب می شوند، باید سیستم هایی را برپا کرد تا بتوانند اطلاعات را تولید و آنها را مدیریت کنند. هدف چنین سیستم هایی کسب اطمینان از صحت و اعتبار اطلاعات در دسترس در زمان نیاز و به شکل قابل استفاده است.

در اوائل دهه ی 1960 سیستم های مدیریت اطلاعات (MIS) به وجود آمدند. پس از گذشت یک دهه و به دلیل بروز نیازهای اطلاعاتی جدید، سیستم های اطلاعاتی جدید سیستم های پشتیبانی تصمیم گیری (DSS) به وجود آمدند. تفاوت DSS با MIS این است که MIS صرفا شامل پایگاه های داده برای ذخیره سازی اطلاعات است،  در حالیکه DSS با پردازش اطلاعات موجود در تصمیم گیری به مدیران و کاربران کمک می کند. 

در دهه 1970 در نتیجه پیشرفت های صنعتی و تکنولوژیکی کارایی کارخانه ها 80-90 درصد بالا رفت در حالی که کارایی اداری تنها 4 درصد افزایش داشت، پس باید سیستم هایی بوجود می آمدند که موجب افزایش بهره وری و کارایی دفاتر می شدند. از این رو پس از تکامل سیستم های پردازش داده (DPS) ، سیستم های اطلاعات مدیریت و سیستم های پشتیبانی تصمیم گیری و با توجه به پیشرفت های حاصله در تجهیزات الکترونیکی و امکان ایجاد شبکه های کامپیوتری، موضوع افزایش بهره وری و کارایی دفاتر مدیران و تسهیل ارتباطات بین مدیر و کارکنان از طریق تجهیزات رایانه ای و الکترونیکی مطرح گردید و در سال 1980 سیستم های اتوماسیون اداری طراحی گردیدند.

اتوماسیون اداری شامل تمام سیستم های الکترونیکی رسمی و غیر رسمی بوده که به برقراری ارتباط اطلاعات بین اشخاص در داخل مؤسسه و خارج مؤسسه مربوط می شوند. کلمه اصلی که اتوماسیون را از داده پردازی، سیستم اطلاعات مدیریت (MIS) و سیستم پشتیبانی اطلاعات(DSS) متمایز می کند (( ارتباطات)) است.

2-  ضرورت و مزایای اتوماسیون صنعتی و آنالیز سرمایه گذاری

برخی از فعالیت های تولیدی یا مرتبط با تولید اصولا با روش ها و تکنولوژی های غیر خودکار قابل اجرا نیستند. در این گونه موارد استفاده از اتوماسیون یک ضرورت محسوب می شود. به عنوان مثال:

 برای یک تکنسین ممکن نیست که در هوای آلوده به مواد شیمیایی به کنترل تولید و یا انجام عملیات تولیدی بپردازد، در صورتی که یک ربات چنین امکانی را فراهم می سازد.

 از یک تکنسین نمی توان انتظار داشت که سه شیفت متوالی (24 ساعته ) به کار در خط تولید بپردازد در حالی که یک ربات قادر به چنین کاری است.

 یک کارگر فنی نمی تواند ظرف یک ثانیه دهها سوراخ روی یک صفحه ایجاد نماید ولی ماشین های کامپیوتریزه قادر به انجام چنین کاری هستند.

...

از طرف دیگر برخی از مزایای اتوماسیون صنعتی عبارتند از:

 تکرارپذیری فعالیت ها و فرآیندها

 افزایش کیفیت محصولات تولیدی

 افزایش سرعت تولید

 کنترل کیفیت دقیق تر و سریع تر

 کاهش پسماندهای تولیدی (ضایعات)

 برهمکنش بهتر با سیستم های بازرگانی

 افزایش بهره وری واحدهای صنعتی

 بالا بردن ایمنی برای نیروی انسانی و کاستن از فشارهای روحی و جسمی

...

بنابراین اتوماسیون می تواند از طریق تولید بیشتر، راندمان بالاتر، کیفیت تولیدی بیشتر و انعطاف پذیری بالاتر تولید به بهبود سودآوری مؤسسات تولیدی کمک کند. در نتیجه، در بازار شدید رقابتی یکی از راههای بقاء ارتقاء اتوماسیون است.

معیار سودآوری به صورت زیر تعریف می شود:

  از آنجا که اتوماسیون خطوط تولید معمولا با سرمایه گذاری قابل توجه و پر حجم میسر است، طبیعی است که آنالیز این سرمایه گذاری در خصوص اینکه آیا این سرمایه گذاری سودآور است یا خیر باید انجام شود. صورت کسر رابطه سودآوری نیاز به توضیح جزئی تر دارد. اتوماسیون به طرق زیر ممکن است بر افزایش یا اساسا ایجاد سود مؤثر باشد:

سود واحد تولید شده

از یک طرف تولید اتوماتیک باعث افزایش راندمان تولیدی و کاهش هزینه ماشین آلات و نیروی انسانی مورد استقاده برای تولید واحد محصول شده و از طرف دیگر کیفیت محصولات تولیدی و در نتیجه ارزش آنها از دید مصرف کننده افزایش یافته و مصرف کننده حاضر است مبلغ بیشتری را برای این محصول بپردازد.

افزایش ظرفیت تولیدی

از جمله راههای افزایش سودآوری در خطوط تولیدی که به طور اتوماتیک کار می کنند افزایش ظرفیت تولیدی است. در صورت وجود بازار فروش ، با افزایش ظرفیت تولیدی در خطوط تولید اتوماتیک میزان سودآوری نیز افزایش می­یابد.

در کنار افزایش ظرفیت تولید، واحد تولیدی اتوماتیک باید به صورت پیوسته تداوم تقاضا برای محصول تولیدی را نیز مد نظر داشته باشد. ظرفیت تولیدی باید همواره نسبت به تقاضا قابل تعدیل باشد. به علاوه، واحد تولیدی باید به عنوان شرایط و عوامل مربوط به خود به میزان استفاده از ظرفیت تولیدی، سطح محصول ذخیره شده و تغییرات مربوط به تقاضای بازار توجه نماید. در صورتی که در هر یک از عوامل نامبرده مشکلاتی بروز کند در پی آن هزینه تولید افزایش خواهد یافت.

انعطاف پذیری

عوامل زیر می توانند باعث  شوند خط تولید به تغییر و تحولاتی نیاز پیدا کند:

دیدگاه و نیازهای مصرف کنندگان تغییر کند.

حجم اطلاعات و دانش تولید واحد توایدی تغییر کند.

عواملی که مشوق تغییر هستند نظیر : وجود رقابت فشرده بین صنایع و واحدهای تولیدی، بالا بودن قیمت پاره­ای از فاکتورهای تولیدی و وجود برخی احکام و قوانین که در ارتباط با تولید و صنایع هستند.

میزان انعطاف پذیری به دو عامل وابسته است:

فرصت مناسب: مشخص بودن برنامه و هدف های توسعه واحد تولیدی از قبل

امکاناتی که زمینه سازند: امکانات مالی گسترده، پرسنل با تجربه، ماشین آلات و تجهیزات و نوع سازماندهی

انعطاف پذیری بالای تجهیزات تولیدی اتوماتیک اگرچه هزینه های بالاتری را به همراه دارند اما از نیاز به سرمایه گذاری های جدید جلوگیری می نمایند. باید بین این انعطاف و هزینه بالای آن با در نظر داشتن نیازهای آینده تعادل برقرار کرد.