تاریخچه اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی امروز به یکی از بزرگترین تکنولوژی‌های روز دنیا بدل شده است که کمک شایانی به سهولت زندگی بشر شده است، در واقع می‌توان گفت اگر علم اتوماسیون صنعتی نبود، شاید خیلی از کلا‌ها، وسایل و خدمات امروز در دسترس ما نبودن، امروز می‌خواهیم به مسیر ظهور و رشد این تکنولوژی ارزشمند را بررسی کنیم و نگاهی جزئی‌‍تر به تاریخچه اتوماسیون صنعتی داشته باشیم.

گذر از اقتصادهای کشاورزی و تکیه بر نیروی انسانی و وارد شدن به دنیای صنعتی و استفاده از ماشین‌آلات برای تولید انبوه، نقطه عطف مهمی در تاریخ بشر بود که به انقلاب صنعتی معروف است. این دوران که در اواخر قرن 18 آغاز شد و تا قرن 19 ادامه یافت، تغییرات بی‌سابقه‌ای را در تولید، حمل‌ونقل و جامعه به وجود آورد.

انقلاب صنعتی اولین بار در بریتانیا رخ داد، جایی که مجموعه ای از نوآوری های تکنولوژیکی روش های تولید سنتی را متحول کرد. شروع این انقلاب با اختراع موتور بخار توسط جیمز وات در اواخر قرن هجدهم بود. این دستگاه مبتکرانه نیروی بخار را برای انجام کارهای مکانیکی به کار می‌برد و کارخانه‌ها را قادر می‌ساخت تا ماشین‌آلات را به طور کارآمد، اقتصادی و در مقیاسی که قبلاً تصور نمی‌شد راه‌اندازی کند، در ادامه در صنایعی دیگری مانند ریسندگی، نساجی و بسیاری دیگر از این صنایع به کمک انقلاب صنعتی پیشرفت قابل توجهی داشت و باعث رشد عظیمی در نرخ تولید و بازدهی داشت.

مکانیزاسیون یکی از کلیدی‌ترین ویژگی‌های انقلاب صنعتی است که ماشین آلات را جایگزین کار های دستی انسانی کرد. این ماشین‌ها نه تنها بهره‌وری را افزایش دادند، بلکه راه را برای تولید انبوه کالاها نیز هموار کردند. مکانیزه شدن فرآیند‌های کارخانه‌ها باعث شد برخی از امور صنعتی که در قبل به سختی توسط نیرو های انسانی انجام می‌شد به راحتی و در وسعت بالا انجام شوند.

در قرن بیستم اتوماسیون پیشرفت قابل توجهی داشته که باعث رشد و تحول صنایع و اقتصاد شد. این دوره با اجرای روش های نوین تولید و پیشرفت گسترده فناوری‌های خودکار مشخص شد.

یکی از چهره های پیشگام در ظهور اتوماسیون در اوایل قرن بیستم، هنری فورد، موسس شرکت خودروسازی فورد بود. فورد مفهوم تولید خط مونتاژ را معرفی کرد، روشی که امروزه به نام فوردیسم معروف شده است. فورد با تقسیم فرآیند تولید خودرو به بخش‌های کوچک‌تر و تکراری، تولید را ساده کرد و زمان ساخت خودرو را به میزان قابل توجهی کاهش داد. این نوآوری نه تنها بهره‌وری را افزایش داد، بلکه هزینه‌ها را نیز به مقدار زیادی کاهش داد و خودروها را در دسترس عموم مردم قرار داد. فوردیسم به نماد تولید انبوه تبدیل شد و پایه و اساس تکنیک های تولید مدرن است.

خواسته‌ها و نیازهای جنگ جهانی دوم به باعث رشد و پیشرفت بسیاری از صنایع، از جمله اتوماسیون شد. صنایع برای حمایت از جنگ به شدت مورد توجه قرار گرفتند که منجر به توسعه ماشین آلات پیشرفته و سیستم‌های اتوماسیون شد. در این زمان، نوآوری‌هایی مانند سیستم‌های کنترل عددی که راه را برای ماشین ابزارهای کامپیوتری هموار کردند، برجسته شدند و مورد توجه قرار گرفتند. این فناوری ها نه تنها تولید نظامی را افزایش دادند، بلکه زمینه را برای اتوماسیون صنعتی پس از جنگ نیز فراهم کردند.

در دوران پس از جنگ جهانی دوم، نیاز به سیستم‌های کنترلی انعطاف‌پذیر و کارآمد در فرآیندهای تولید آشکار شد. این نیاز باعث ایجاد کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) شد. PLCها که در اواخر دهه 1960 توسعه یافتند، این پی ال سی‌ ها اتوماسیون صنعتی را با ارائه یک راه‌حل همه کاره و قابل برنامه‌ریزی برای کنترل طیف گسترده‌ای از فرآیندهای تولید متحول کردند. برخلاف سیستم‌های قبلی که برای هر کار جدید به سیم‌کشی و تغییرات سخت‌افزاری پیچیده تکیه می‌کردند، PLC‌ها به مهندسان اجازه می‌دادند تا منطق کنترل‌کننده را دوباره برنامه‌ریزی کنند و آن را با توجه به نیازهای مختلف تولید، سازگار کنند. این انعطاف‌پذیری به طور قابل‌توجهی زمان توقف در تولید را کاهش داد و فرآیندهای تولید را چابک‌تر کرد. معرفی PLC ها نقطه عطف مهمی در تاریخ اتوماسیون صنعتی بود و زمینه را برای نوآوری های بیشتر در دهه‌های آینده فراهم کرد.

نیمه دوم قرن بیستم با ظهور کامپیوتر و سیستم‌های کنترل دیجیتال شاهد تغییرات چشمگیری در اتوماسیون صنعتی شد. این دوره دگرگون‌کننده، عصر جدیدی را آغاز کرد که در آن ادغام رایانه‌ها در فرآیندهای صنعتی اساسی شد و منجر به رسیدن سطوح بی‌سابقه‌ای از دقت، کارایی و کنترل شد.

در طول دهه‌های 1970 و 1980، رایانه‌ها راه خود را به محیط‌های صنعتی باز کردند. این سیستم‌های رایانه‌ای اولیه، اغلب مین‌فریم‌ها، برای کارهایی مانند نظارت بر فرآیند، تجزیه و تحلیل داده‌ها، و کنترل به کار می‌رفتند. توانایی آنها در انجام محاسبات پیچیده و مدیریت حجم وسیعی از داده‌ها، صنایع مختلفی را از جمله تولید، پردازش شیمیایی و تولید انرژی را متحول کرد. معرفی رایانه‌ها راه را برای سیستم‌های کنترلی پیچیده‌تر هموار کردند.

به طور همزمان، پیشرفت در تئوری کنترل نقش مهمی را در شکل دادن سیستم‌های کنترل دیجیتال ایفا کرد. تئوری کنترل، شاخه‌ای از مهندسی و ریاضیات، برای طراحی سیستم‌ها به منظور رفتار به شیوه‌ای خاص تمرکز دارد. با کمک کامپیوترها، مهندسان اکنون می توانند الگوریتم‌های کنترلی پیچیده‌ای را توسعه دهند که می توانند در لحظه با شرایط متغیر سازگار شوند. این کنترل تطبیقی امکان تنظیمات و بهینه‌سازی‌های دقیق‌تری را فراهم کرد که منجر به بهبود کیفیت محصول و کاهش ضایعات شد. تئوری کنترل به ستون فقرات اتوماسیون صنعتی مدرن تبدیل شد و فرآیندها و عملیات‌های صنعتی را قادر ساخت که با دقت و کارایی بی‌سابقه‌ای عمل کنند.

سیستم های کنترل توزیع شده (DCS) به عنوان پاسخی به پیچیدگی رو به افزایش فرآیندهای صنعتی پدیدار شد. DCS شامل استفاده از کنترلرهای متعددی بود که در سراسر یک کارخانه توزیع شده بودند که هر کدام وظایف یا مناطق خاصی را بر عهده دارند. این کنترل کننده‌ها با یک اتاق کنترل مرکزی ارتباط برقرار می کنند، جایی که اپراتورها می توانند کل سیستم را نظارت و مدیریت کنند. DCS امکان کنترل غیرمتمرکز را فراهم می‌کند که پاسخ سریع‌تر به مسائل محلی را ممکن می‌سازد و قابلیت اطمینان کلی سیستم را بهبود می‌بخشد.
به طور همزمان، سیستم های کنترل نظارت و جمع آوری داده‌ها (SCADA) به ویژه در صنایعی مانند آب و برق و زیرساخت رایج شدند. سیستم های اسکادا نظارت و کنترل از راه دور فرآیندهای صنعتی را امکان پذیر می‌کند. اپراتورها می توانند فرآیندها را در لحظه نظارت کنند، هشدارها را در صورت بروز ناهنجاری دریافت کنند، و حتی تنظیمات را از راه دور انجام دهند. این سطح از نظارت و کنترل از راه دور صنعت را با افزایش کارایی عملیاتی و اطمینان از قابلیت عملکرد سیستم های حیاتی متحول کرد.
ادغام کامپیوترها، پیشرفت‌ها در تئوری کنترل و پیاده‌سازی سیستم‌های DCS و SCADA، لحظه‌ای مهم در تاریخ اتوماسیون صنعتی را رقم زد و زمینه را برای آینده دیجیتالی فرآیندهای تولید و صنعتی فراهم کرد.

ادغام رباتیک و هوش مصنوعی (AI) اتوماسیون صنعتی را به روش‌های بی سابقه ای متحول کرده است. این هماهنگی بین رباتیک پیشرفته و الگوریتم های هوشمند نه تنها بهره وری را افزایش داده است، بلکه درهایی را به روی امکانات جدید باز کرده و چشم انداز تولید را متحول کرده است.

انقلاب روباتیک با توسعه ربات های قابل برنامه‌ریزی که قادر به انجام طیف وسیعی از وظایف بودند آغاز شد. این روبات‌ها، مجهز به حسگرها و محرک‌های دقیق، در صنایع مختلف از خودروسازی تا مونتاژ الکترونیک به کار گرفته شدند. توانایی آنها در انجام کارهای تکراری و پر زحمت با سرعت و دقت به طور قابل توجهی کارایی تولید و کیفیت محصول را افزایش داد. با گذشت زمان، روبات‌ها از ماشین‌های خودکار ساده به سیستم‌های پیچیده‌ای که قادر به انجام حرکات پیچیده و وظایف پیچیده بودند، تکامل یافتند و جهشی قابل توجه در قابلیت‌های اتوماسیون صنعتی را نشان دادند.

ادغام هوش مصنوعی (AI) و الگوریتم های یادگیری ماشین، اتوماسیون صنعتی را بیشتر به عصر جدیدی سوق داد. سیستم‌های مجهز به هوش مصنوعی می‌توانند حجم وسیعی از داده‌ها را در لحظه تجزیه و تحلیل کنند و امکان نگهداری پیش‌بینی، کنترل کیفیت و بهینه‌سازی فرآیند را فراهم کنند. الگوریتم‌های یادگیری ماشینی از الگوهای موجود در داده‌ها یاد می‌گیرند و به سیستم‌های صنعتی اجازه می‌دهند تا عملیات خود را به طور مستقل تطبیق و بهینه کنند. این سازگاری باعث افزایش بهره‌وری، کاهش ضایعات و تضمین کیفیت ثابت محصول می شود. اتوماسیون مبتنی بر هوش مصنوعی در وظایفی مانند تجزیه و تحلیل پیش‌بینی، پیش‌بینی تقاضا و تصمیم‌گیری هوشمند یکپارچه شده است و نحوه عملکرد و رقابت صنایع در بازار جهانی را تغییر می‌دهد.

روبات‌های مشارکتی که اغلب به آنها کوبات می‌گویند، پیشرفت قابل توجهی در اتوماسیون صنعتی را نشان می‌دهند. برخلاف ربات‌های صنعتی سنتی که به صورت مجزا کار می‌کنند، کوبات‌ها طوری طراحی شده‌اند که در کنار اپراتورهای انسانی کار کنند و در انجام وظایف در یک فضای کاری مشترک با یکدیگر همکاری کنند. کوبات‌ها که به سنسورهای پیشرفته و ویژگی‌های ایمنی مجهز هستند، می‌توانند حضور انسان‌ها را تشخیص دهند و حرکات آن‌ها را بر اساس آن تنظیم کنند و از محیط کاری ایمن اطمینان حاصل کنند. این همکاری بین انسان ها و روبات ها با بهره گیری از نقاط قوت هر دو، بهره وری را بهینه می کند. Cobot ها کاربردهایی در صنایع مختلف از جمله تولید، مراقبت های بهداشتی و تدارکات پیدا می کنند و نحوه انجام وظایف را متحول می کنند و آینده کار را در محیط های صنعتی متحول می کنند.

در سال‌های اخیر، اتوماسیون صنعتی وارد مرحله جدیدی شده است که با فناوری‌های پیشرفته و سیستم‌های به هم پیوسته مشخص شده است که معمولاً به آن صنعت 4.0 می‌گویند. این دوره نشان دهنده یک تغییر پارادایم در فرآیندهای تولید و صنعتی است که توسط یکپارچه سازی فناوری‌های دیجیتال و اتوماسیون هدایت می‌شود.

مرکز صنعت 4.0 اینترنت اشیا (IoT) است، شبکه ای از دستگاه‌ها و حسگرهای متصل به هم که در ماشین آلات و تجهیزات تعبیه شده است. این دستگاه‌ها داده‌های بلادرنگ را جمع‌آوری می‌کنند و سطوح بی‌سابقه‌ای از نظارت و کنترل را امکان‌پذیر می‌کنند. از طریق اینترنت اشیا، ماشین‌ها می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و هماهنگی و اتوماسیون یکپارچه را در مراحل مختلف تولید ممکن می‌سازند. این اتصال کارایی را افزایش می دهد، زمان خرابی را کاهش می دهد و تعمیر و نگهداری فعال را قادر می سازد، نحوه عملکرد صنایع و پاسخگویی به تقاضاهای پویای بازار را تغییر می دهد.

داده های تولید شده توسط دستگاه های IoT اطلاعات زیادی را ارائه می دهد که می تواند از طریق تجزیه و تحلیل داده های بزرگ استفاده شود. الگوریتم های تحلیلی پیشرفته مجموعه داده های بزرگ را پردازش می کنند و بینش های ارزشمندی را استخراج می کنند. در اتوماسیون صنعتی، تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ امکان نگهداری، پیش‌بینی، بهینه سازی کیفیت و پیش بینی تقاضا را فراهم می کند. با تجزیه و تحلیل داده‌های تاریخی و بلادرنگ، کسب‌وکارها می‌توانند تصمیم‌های مبتنی بر داده‌ها، ساده‌سازی عملیات و بهینه‌سازی زنجیره‌های تامین خود را بگیرند که منجر به افزایش کارایی و کاهش هزینه‌ها می‌شود.

Industry 4.0 مفهوم سیستم های فیزیکی-سایبری (CPS) را معرفی می کند که در آن عناصر دیجیتال به طور یکپارچه با فرآیندهای فیزیکی ادغام می شوند. کارخانه های هوشمند، مجهز به CPS، نظارت، کنترل و بهینه سازی فرآیندهای تولید را در لحظه امکان پذیر می‌کنند. این سیستم‌ها یادگیری ماشین، اینترنت اشیا و اتوماسیون را ترکیب می‌کنند و محیط‌های تولیدی سازگار و خودبهینه‌سازی را ایجاد می‌کنند. این کارخانه‌های هوشمند، چابکی را افزایش می‌دهند و به پیکربندی مجدد سریع خطوط تولید اجازه می‌دهند تا مشخصات محصول در حال تغییر و تقاضاهای بازار را تطبیق دهند. سیستم‌های فیزیکی-سایبری با تقویت ارتباط و هوش، پایه‌ آینده اتوماسیون صنعتی را می‌سازند.

پس از انقلاب صنعتی، صنعت همواره رو به پیشرفت بوده است. اتوماسیون صنعتی نیز با انقلاب صنعتی متولد شد و همواره رو به پیشرفت بوده است. مکانیزه شدن فرآیند‌های صنعتی، تولد سیستم های کامپیوتری و PLC، سیستم‌های SCADA، روباتیک و هوش مصنوعی به ترتیب دستاورد های اتوماسیون صنعتی است. اتوماسیون صنعتی در آینده نیز پیشرفت خواهد کرد و اتوماسیونی که ما در حال حاضر با آن کار می‌کنیم روزی تبدیل به تاریخچه خواهد شد.

راه‌های ارتباطی نیک صنعت:

• تماس با نیک صنعت: 87700210
• واحد فروش نیک صنعت: 09197872783
• واحد تعمیرات نیک صنعت: 09197872789
• ایمیل نیک صنعت: info@nicsanat.com
• آدرس شرکت: تهران، خیابان بهشتی، خیابان میرعماد، کوچه پیمانی (یازدهم)، پلاک 17