بررسی ارتباط انقلاب صنعتی چهارم با اتوماسیون صنعتی

یکی از جنبه‌های انقلاب صنعتی چهارم افزایش استفاده از اتوماسیون است. نیروی کار آمازون در حال حاضر مجهز به ربات‌هایی است که کارهایی را که زمانی توسط انسان انجام می‌شد، به نحو احسن انجام می‌دهند. روبات‌ها در ایستگاه کاری خود کارتن‌های عظیمی از کالاها را حمل می‌کنند و آن‌ها را به ترتیب تحویل مرتب می‌کنند.

اتوماسیون برای تسلط بر کارهای تکراری و روتین ایجاد شد. دکتر یوهانس مونیوس ادعا می کند که در ده سال آینده ۵۰ درصد مشاغل در ایالات متحده خودکار خواهند شد. این اتفاق باعث بیکار شدن خیلی از انسان‌ها و در پی آن باعث ایجاد مشکلاتی می‌شود. البته در کل دنیا در حال دگرگونی می‌باشد و همینطور که مشاغلی از بین می‌روند، مشاغل جدیدی به وجود می‌آیند. در دنیای آینده مشاغل IT و برنامه نویسی پررنگ‌تر خواهند شد.

فناوری فقط بخش ها یا صنایع خاصی را تغییر نمی‌دهد و همه آن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. بنابراین، معرفی اتوماسیون باعث می‌شود افرادی مانند رانندگان، متصدیان پذیرش و خیلی از مردم، شغل خود را به دلیل ربات‌های خودکار از دست بدهند.

در دنیایی که به سرعت در حال حرکت است، افراد باید انعطاف پذیر باشند، ذهنیت رشد داشته باشند و مجموعه گسترده‌ای از مهارت‌ها را توسعه دهند. ده یا پانزده سال کار در یک شرکت دیگر مناسب بازار آینده نخواهد بود.

هوش مصنوعی در صنعت

وضعیت تجهیزات در کارخانه‌ها را می توان به خوبی قبل از خرابی با هوش مصنوعی تجزیه و تحلیل کرد. حسگرهایی که مانند یک الگوریتم پشت سر هم کار می‌کنند می‌توانند داده‌ها را تفسیر کنند. داده‌های سونار، دمای روغن و بافت برخی از منابع دیگر داده‌هایی هستند که می‌توانند برای نگهداری پیش‌بینی‌کننده تجزیه و تحلیل شوند. راه‌حل‌های رایانش ابری مانند Microsoft Azure می‌توانند پیشرفت‌ها را در تعمیر و نگهداری پیش‌بینی کنند. حتی فرسودگی قطعاتی مانند بلبرینگ، گیربکس و … را می‌توان با استفاده از Big Data پیش‌بینی کرد. یکی از مزیت‌های تعمیر و نگهداری پیش‌بینی شده در کاهش زمان خرابی در کارخانه است.

رسیدگی به شکایات از اهمیت زیادی در حفظ مشتری برخوردار است. نرم افزارهایی مانند MonkeyLearn دارای قابلیت پردازش متن هستند که به وسیله آن ایمیل یا پیام شخص ناراضی را شناسایی می کنند و تیم پشتیبانی می‌تواند در این مورد مطلع می‌‎کنند. جزئیات مشتری به طور خودکار به “لیست کارهای انجام شده” آن‌ها وارد می‌شود. این امر از لغو سفارشات جلوگیری و به حفظ مشتری کمک می‌کند. راه‌حل‌های CRM مجهز به هوش مصنوعی می‌توانند به مشتری در مورد پیشنهادات پشتیبانی پس از فروش اطلاع دهند. ایمیل‌ها و اس ام اس های تولید شده به صورت خودکار آن‌ها را در جریان قرار می‌دهد.

هوش مصنوعی چه چیزی برای صنایع ارائه می دهد؟

• کاهش تلفات در محل کار: طبق آمار اداره کار، حدود ۶۹۵ نفر در محل کار به دلیل تماس با برخی از اشیا یا تجهیزات کشته شدند، ۸۸۷ نفر در اثر سقوط، ۵۳۱ نفر به دلیل قرار گرفتن در معرض برخی از محیط‌های مضر در سال ۲۰۱۷ جان خود را از دست دادند. در ایالات متحده آمریکا ماشین‌ها می‌توانند در محل‌های کار خطرناک مانند معادن و بخش‌های خاصی از کارخانه تولیدی جایگزین انسان شوند. کامپیوترها را می‌توان برای ارزیابی تهدید در مکان‌هایی مانند سایت‌های ساخت و ساز استفاده کرد.
• کارهای تکراری و نیاز به مهارت را از بین می برد: همانطور که هوش مصنوعی کارخانه تولید را تصاحب می‌کند و وظایف خسته کننده و معمولی انسان را خودکار می‌کند، کارگران روی کارهای پیچیده و نوآورانه تمرکز خواهند کرد. در حالی که هوش مصنوعی از نیروی کار غیر ماهر مراقبت می‌کند، انسان‌ها می‌توانند بر نوآوری و هدایت کسب و کار خود به سطوح پیشرفته تمرکز کنند.
• جریان نقدی مثبت: در حالی که سرمایه گذاری‌های اولیه به طور قابل توجهی در اتوماسیون کارخانه‌ای بالا است، دامنه‌ای برای جریان نقدی مثبت بلندمدت وجود دارد. طبق مطالعه فدراسیون بین المللی رباتیک ژاپن، تا سال ۲۰۲۵ هزینه جهانی رباتیک به ۶۶٫۹ میلیارد دلار افزایش خواهد یافت. از این میزان، بیشترین ۲۴٫۴ درصد صرف ربات‌های صنعتی خواهد شد.

نقش PLC ها در اینترنت اشیاء صنعتی

در این قسمت با توجه به اینکه عنصر اصلی‌ای اتوماسیون را برای ما انجام می‌دهد PLC است و از طرفی IIOT یکی از اصلی ترین تحول کننده‌های صنعتی می‌باشد، به ارتباط این دو می‌پردازیم.

PLC ها (کنترل کننده‌های منطقی قابل برنامه ریزی) نقش مهمی در اتوماسیون صنعتی و کنترل فرآیند ایفا می‌کنند. PLC ها حسگرهای آنالوگ و دیجیتال، طیف وسیعی از محرک‌ها را کنترل می‌کنند و از طریق رابط‌های پیچیده در پروتکل‌های مختلف ارتباط برقرار می‌کنند.

PLC ها به لطف اینترنت صنعتی اشیا (IIoT) اکنون در کاربردهای دیجیتالی محبوب هستند. کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی معمولاً در صنایع برای انجام فرآیندهای متوالی و تکراری استفاده می‌شود. PLC های جدید نقش مهمی در Industry 4.0 دارند و با موفقیت کارخانه های کارخانه ها را بهبود می‌بخشند.

سه عملکرد کلیدی PLC

همانطور که می‌دانید، یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی، که معمولاً به اختصار PLC نامیده می‌شود، یک دستگاه الکترونیکی است که عملکرد یک ماشین یا فرآیند را کنترل می‌کند. PLC ها می‌توانند داده‌های ورودی را دریافت کرده و دستورالعمل‌های عملیاتی را از طریق خروجی‌های خود منتقل کنند. PLC نقش کلیدی در خودکارسازی فرآیندها دارد.

PLC ها سه وظیفه اصلی دارند:

• نظارت و کنترل فرآیندهای اتوماسیون صنعتی
• انجام وظایف مربوط به آزمایش و اندازه گیری
• برای اجرای عملکردهای نوع فرآیند، مانند مواردی که در سیستم‌های HVAC استفاده می‌شود

برای انجام این کارکردها، هر PLC مجهز به حسگرها و یا سایر دستگاه‌های ورودی است که از طریق آن‌ها، داده‌های مورد نیاز برای تصمیم گیری کنترل کننده بر اساس منطق را دریافت می‌کند. PLC متعاقباً دستورالعمل‌های کنترلی را به یک سیستم مکانیکی یا الکتریکی متصل ارسال می‌کند.

به این ترتیب، یک PLC ممکن است به عنوان یک نوع سیستم تعبیه شده طبقه بندی شود، که شامل حافظه کامپیوتر و قابلیت پردازش با دستگاه‌های ورودی-خروجی (IO) است، که آن‌ها را هم به منطق مبتنی بر رله و هم با منطق مبتنی بر PC شبیه می‌کند. رایج ترین انواع PLC ها عبارتند از: کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی مدولار، فشرده و رک.

PLC ها در اتوماسیون صنعتی

هدف از اتوماسیون صنعتی کنترل دستگاه‌هایی است که عملکردهای پیشرفته (شامل اتصال IIoT و پیکربندی مجدد ماشین) را اجرا می‌کنند و در عین حال توانایی کارگران انسانی را برای تصمیم گیری آگاهانه در مورد ماشین‌ها یا عملیات تسهیل می‌کند.

هدف کلی یک محیط خودکار صنعتی موثر افزایش بهره وری کلی و کیفیت کار است. اتوماسیون صنعتی مدرن به بازخورد بلادرنگ از ماشین‌ها و داده‌های عملیاتی و تعاملات پیچیده بین بسیاری از دستگاه‌های دیجیتال بستگی دارد، به این معنی که کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی نقشی حیاتی ایفا می‌کند.

PLC کارخانه‌ها را در سطح کنترل بهبود می‌بخشد، اطلاعات را از دستگاه‌ها در سطح میدانی دریافت و برمی‌گرداند و گاهی اوقات داده‌ها را به سیستم‌های سطح نظارتی مانند SCADA و Historian منتقل می‌کند. واحدهای پیشرفته PLC حتی می توانند چنین فعالیت های سطح سرپرست را خودشان انجام دهند.

PLC کارخانه‌ها را در سطح کنترل بهبود می‌بخشد، اطلاعات را از دستگاه‌ها در سطح میدانی دریافت و برمی‌گرداند و گاهی اوقات داده‌ها را به سیستم‌های سطح نظارتی مانند SCADA و Historian منتقل می‌کند. واحدهای پیشرفته PLC حتی می توانند چنین فعالیت های سطح سرپرست را خودشان انجام دهند.

PLC ها در تست و اندازه گیری

PLC ها علاوه بر نقشی که در کنترل دیجیتال صنعتی دارند، در کنترل میز تست (به عنوان بخشی از فرآیند توسعه محصول) و کارهای اندازه گیری آزمایشگاهی نیز استفاده می شوند. PLC می‌تواند به سرعت و با دقت داده‌های اندازه گیری را بدست آورد. در چنین کارهای تست و اندازه گیری، PLC ها از طریق پردازش بلادرنگ عمل می‌کنند، جایی که تاخیر بین اندازه گیری یک دستگاه میدانی و جمع آوری داده‌های آن را در میلی ثانیه اندازه گیری می‌کنند.

ایتون(Eaton)

Eaton پیشرفته ترین کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی نانو را در بازار دارد و easyE4 نامیده می‌شود. دارای ۱۲ نقطه ورودی/خروجی است و می‌توان آن را تا ۱۸۸ شبکه گسترش داد. PLC فشرده XC300 قابل ارتقا است و از معماری ماژولار ورودی/خروجی XN300 استفاده می‌کند. در برنامه های پرسرعتی که به بیشترین آزادی برنامه نویسی نیاز دارند برتر است.

ایتون و اینترنت اشیا

اتصال بلادرنگ از نظارت IoT برای بهره وری و زمان کار ضروری است. به گفته Eaton، هنگامی که یک نقص پیدا می شود، دسترسی به سیستم شما از طریق دستگاه شما مزایای زیادی دارد، مانند:

• امکان تشخیص و عیب یابی مشکلات از راه دور. دسترسی از راه دور به شبکه به مهندسان تاسیساتی که در حال سفر هستند یا در حال حاضر در تاسیسات نیستند این امکان را می‌دهد تا خطاها را مشاهده کنند یا به داده‌ها نگاه کنند تا منبع حادثه را تعیین کنند.
• برای تغییر ارزش‎ها و صرفه جویی در هزینه، از خارج از سایت به برنامه نانو PLC دسترسی داشته باشید.
• تضمین کنید که دستگاه‌ها نسخه‌های صحیح را اجرا می‌کنند. اطلاعات خاص جزء دسترسی از راه دور مانند سطح سیستم عامل موجود است.

اتصال IoT برای سیستم HVAC

یکی از مهمترین جنبه‌های اینترنت اشیا، اتصال ماشین‌ها به اینترنت است. این امکان را می‌دهد که داده‌ها در بین دستگاه‌ها مبادله شوند، از راه دور مشاهده شوند و توسط برنامه‌ها استفاده شوند. دستگاه های Eaton از easyE4، که دارای یک ابزار وب سرور داخلی است، این کار را آسان تر می‌کند. کاربر می‌تواند با استفاده از یک مرورگر وب با PLC ها تعامل داشته باشد.

وب سرور easyE4 حاوی صفحات تعاملی است که به کاربران اجازه می‌دهد با کلیک کردن روی دکمه‌های روی صفحه، عملیات مشابهی را انجام دهند، گویی که دکمه‌های خود دستگاه را فشار می‌دهند. به طور مشابه، در حالی که دستگاه در حال اجرا است، نمایشگرهایی برای دیدن و تنظیم عملوندهای مفید برای عیب یابی مشکلات سیستم وجود دارد. تب عیب یابی در صفحه اصلی یکی دیگر از ابزارهای مفید عیب یابی است، زیرا هر خطایی را که دستگاه تشخیص می‌دهد را نمایش می‌دهد.