ما هي الأتمتة المتكاملة تمامًا؟

عندما قامت إحدى الشركات من قطاع الأدوية في سويسرا بتركيب خط جديد لتعبئة الأقراص، كان يتضمن آلات متطورة. كان هناك دمج سلس بين آلة تعبئة الفقاعات عالية السرعة التي طورتها شركة ألمانية، وآلة تعبئة الكرتون التي طورتها شركة إيطالية، وآلة تعبئة الصناديق التي قدمها مُدمج محلي. كانت المعدات نفسها تعمل بكفاءة استثنائية. ومع ذلك، واجه مدير المنشأة مشاكل في محاولة جمع المعلومات المتعلقة بعمل خط الإنتاج بشكل كامل، وكان لديه فقط منصات تحكم منفصلة لكل من الآلات مع أنواع مختلفة من المعلومات المقدمة بتنسيقات مختلفة. على الرغم من أن جميع الآلات كانت مؤتمتة، إلا أن خط التعبئة بالكامل لم يعمل بشكل متكامل تمامًا، وهو ما يهدف بالضبط إلى حل مشكلة الأتمتة المتكاملة تمامًا. يعني ذلك توفير النظام بنظام واحد ليس فقط منتجًا ولكن أيضًا فلسفة تصميم ومنصة هندسية تضمن أن كل عنصر من عناصر نظام الإنتاج بما في ذلك وحدات التحكم والمحركات وأجهزة الاستشعار ومؤشرات الطاقة وغيرها تعمل معًا على أساس مجموعة مشتركة من المعلومات والمعرفة.

ماذا تعني الأتمتة المتكاملة تمامًا

شركة سيمنز هي الشركة الأكثر ارتباطًا بعبارة الأتمتة المتكاملة تمامًا (TIA)، والتي طورتها كجزء من إطار هندسي متكامل حول منصة برمجيات TIA Portal. تشير TIA إلى نهج منهجي وشامل للأتمتة الصناعية، بما في ذلك الأجهزة والبرمجيات والاتصالات والبيانات، ولا تقتصر على أي بائع معين. تدور TIA حول ثلاثة عناصر رئيسية. الأول هو بيئة هندسية موحدة، أو نفس منصة البرمجيات لتكوين وبرمجة وتكليف كل جهاز في شبكة الأتمتة، وهي PLCs وHMIs والمحركات وأجهزة الأمان وRFIs ومعالجات الاتصالات دون استخدام أدوات متعددة أو إعادة إدخال المعلومات أو التعامل مع عدم توافق إصدارات البرامج المختلفة. الثاني هو الاتصالات المتكاملة، مما يعني أن كل جهاز في هذه الشبكة يستخدم نفس اللغة، أي PROFINET أو PROFIBUS ضمن إطار عمل سيمنز، ولكن أيضًا أي معايير مفتوحة أخرى مثل OPC UA وMQTT. لا يتطلب وحدة التحكم برامج تشغيل خاصة لتشغيل المحرك بينما لا تحتاج HMI إلى قاعدة بيانات علامات منفصلة للحصول على معلومات حول أجهزة الاستشعار. الثالث هو البيانات والتشخيصات المتكاملة، مما يعني أن كل جهاز يعالج المعلومات حول عمله، أي تيار المحرك، عدد الدورات، رموز الفشل واستهلاك الطاقة، ولكن هذه المعلومات متاحة من نقطة واحدة فقط ولا تتعطل داخل جهاز مملوك.

TIA Portal: تنفيذ سيمنز للأتمتة المتكاملة تمامًا

“الأتمتة المتكاملة تمامًا” تتعلق بشكل أساسي ببوابة TIA من سيمنز. بوابة TIA هي حل هندسة البرمجيات حيث تصبح جميع أجهزة تقنيات الأتمتة من سيمنز جزءًا من بيئة تطوير فريدة. كان هناك أدوات فردية، مع STEP 7 لبرمجة وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة S7-300 من سيمنز وWinCC flexible لتكوين واجهات المستخدم. كانت جميع البرمجيات تحتوي على واجهات مختلفة، وقواعد بيانات علامات، وإصدارات. جعلت بوابة TIA كل شيء بسيطًا وموحدًا. يمكن للمهندس إنشاء مشروع واحد، والذي سيكون له جميع أنواع إنشاء برنامج PLC، وشاشات HMI، وبيانات المحرك، ومنطق الأمان. يتم استخدام علامة واحدة مرة واحدة في PLC لبرمجته وعرضها بسرعة على HMI.

من الضروري التمييز بين بوابة TIA والفكرة الأكثر عمومية للأتمتة المتكاملة. بينما بوابة TIA هي منتج محدد من سيمنز، فإن الأتمتة المتكاملة هي المفهوم الذي تنفذه بوابة TIA. على سبيل المثال، حتى لو لم يكن هناك جهاز واحد من سيمنز في المصنع، يمكن أن تكون هناك أتمتة متكاملة إذا كانت جميع الأجهزة في هذا المصنع تستخدم بروتوكولات قياسية للتواصل ونموذج بيانات مشترك. على العكس، من الممكن تمامًا أن يكون هناك مصنع مليء بأجهزة سيمنز التي ليست متكاملة لأن الآلات تم تكليفها بشكل فردي ولم تتصل. لذلك، الأداة ليست الهدف بل النظام الإنتاجي الذي يمكن الوصول إليه والتحكم فيه من نقطة مركزية بينما تتدفق البيانات بين أنظمة الإنتاج والأعمال. تشير الأبحاث من شركة ماكينزي وشركاه في التصنيع الرقمي باستمرار إلى تكامل البيانات - القدرة على جمع البيانات الإنتاجية، وتوفير السياق، والتصرف بناءً عليها في الوقت الحقيقي - كأهم عامل ممكن لتحسين الإنتاجية والجودة التي تعد بها الصناعة 4.0.

المكونات الأساسية لهندسة الأتمتة المتكاملة تمامًا

A الأتمتة المتكاملة تمامًا النظام ليس صندوقًا واحدًا. إنها بنية طبقية حيث يبني كل طبقة على الطبقة التي تحتها، والتي تخلق فيها التكامل بين الطبقات القيمة. تلخص الجدول أدناه المكونات الأساسية وأدوارها في الكل المتكامل.

ما تقدمه الأتمتة المتكاملة تمامًا للمصنع

فوائد التكامل الكامل للأتمتة ليست مجرد مفاهيم نظرية. إنها مرئية عمليًا. يمكن للمرء أن يرى التأثيرات الإيجابية للأتمتة على عمليات الإنتاج مثل في أرض المصنع، في قسم الهندسة، وفي قسم الصيانة. من بين الفوائد الرئيسية التي حصل عليها المصنعون من الانتقال من أشكال الأتمتة المعزولة إلى المتكاملة هي الفوائد التالية.

• تقليل وقت الهندسة. بيئة الهندسة المتكاملة تلغي الحاجة إلى إعادة إنشاء البيانات في PLC، HMI، وأدوات القيادة. يتم نقل أي تعديل في التصميم مباشرة. يستخدم مشروع أتمتة متوسط الحجم هذا النهج لتقليل ساعات الهندسة بنسبة 20-40% أقل مما سيكون عليه الحال في بيئة متعددة الأدوات، ومتعددة البائعين.
• تسريع التشغيل والتغيير. تشير الاتصالات المتكاملة إلى حالة يتم فيها التعرف تلقائيًا على جهاز جديد مثل كتلة الإدخال/الإخراج عن بُعد، أو محرك، أو مستشعر سلامة من قبل المتحكم أثناء الإعداد من منصة الهندسة الرئيسية. تصبح العملية التي كانت ستستغرق عادة يومًا طويلاً من تكوين الشبكة ورسم الخرائط للتاج مجرد بضع ساعات من العمل.
• تحسين التشخيصات وتقليل وقت التوقف. يمكن لقسم الصيانة تشخيص المشكلات دون الحاجة حتى للذهاب إلى الجهاز عندما ترسل جميع الآلات معلومات حول أعطالها وأدائها إلى موقع مركزي. يمكن أن يؤدي محرك سيرفو يستهلك تيارًا يتجاوز القيمة المرجعية إلى طلب صيانة حتى قبل حدوث العطل. وهذا يؤدي إلى تقليل متوسط الوقت للإصلاح (MTTR) لأن المعلومات متاحة على الفور.
• تتبع كامل وبيانات الجودة. بالنسبة للشركات في القطاعات المنظمة مثل الأدوية والأجهزة الطبية والأغذية والمشروبات، فإن التتبع طوال عملية التصنيع - من مصدر المواد الخام إلى رصيف الشحن النهائي - هو ضرورة تفرضها الهيئات التنظيمية. يضمن استخدام نظام أتمتة متكامل يربط جميع مراحل عملية الإنتاج برقم تسلسلي فريد تتبعًا كمنتج ثانوي لعملية الإنتاج بدلاً من تحقيقه من خلال تجميع المعلومات بعد وقوع الحدث.
• شفافية الطاقة وتقليل التكاليف. عندما يتم مراقبة الطاقة على أساس الجهاز من خلال التكامل، يكون مدير المصنع قادرًا على معرفة بالضبط مقدار الطاقة المستهلكة، بالإضافة إلى المعدات والمرحلة التي تحدث فيها هذه النشاطات. يمكن لخط إنتاج تم بناؤه مع إيقاف تشغيل الطاقة تلقائيًا للمعدات، التي تكون غير نشطة خلال فترات الإنتاج، أن يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 15% دون التأثير على مستويات الإنتاج.

هل الأتمتة المتكاملة تمامًا مناسبة لكل مصنع؟

اختيار اتباع سياسة أتمتة متكاملة تمامًا، سواء من خلال Siemens TIA Portal أو منصة معمارية مفتوحة بديلة، ليس خيارًا بسيطًا. على سبيل المثال، إذا كانت لدى الشركة آلة واحدة فقط يتم تحميلها وتفريغها يدويًا، فإنها لا تحتاج إلى منصة هندسية كاملة، وستكون PLC الأساسية وHMI كافية. على العكس، إذا كانت الشركة لديها خط إنتاج معقد يحتوي على العديد من الآلات، ومنصات هندسية ومعايير تنظيمية تتعلق بالتتبع، فإن التكامل سيكون مربحًا. عند تقييم الوضع عمليًا، من المهم تحديد عدد منصات التحكم التي تعمل الآن وكم من الوقت يتم قضاؤه في محاولة دمجها، وما إذا كانت المؤسسة بحاجة إلى الحصول على معلومات من الإنتاج بشأن ترتيب عملية الإنتاج. بالنسبة لتلك الشركات التي أصبحت الآن مستثمرين في خط إنتاج جديد، مثل خطوط الإنتاج والاختبار الآلية، من الأفضل اختيار أتمتتها من مرحلة تصميم النظام بالكامل. سيكون من الأسهل التحكم عن بُعد في خط تم إنشاؤه ليتبع نهج التكامل من البداية ويعتمد على بروتوكولات الاتصال مثل PROFINET أو OPCUA وما إلى ذلك. على العكس، سيكون من الصعب تشغيل خط تم تشغيله سابقًا إذا تم بناؤه في عزلة. تم تصميم خطوط Benlong الآلية، بما في ذلك خط تجميع قواطع الدائرة المصغرة الأوتوماتيكي and the AC contactor automatic assembly and testing production line, تم تصميم خطوط بنلون الأوتوماتيكية، بما في ذلك.

الأسئلة الشائعة

ما هي الأتمتة المتكاملة تمامًا؟

الأتمتة المتكاملة تمامًا (TIA) تدور حول وجود طريقة شائعة يتم من خلالها تصميم عناصر عملية الأتمتة الصناعية مثل PLCs، والمحركات، وأجهزة HMI، ومعدات السلامة، والاتصالات، والتحكم بها من خلال منصة برمجيات واحدة. على الرغم من أن هذا المفهوم مرتبط ارتباطًا وثيقًا بـ TIA Portal الذي طورته شركة سيمنز، إلا أن مفهوم بنية الأتمتة المتكاملة من البداية إلى النهاية ينطبق بنفس القدر على جميع الشركات المصنعة والأنظمة التي تلتزم بالمعايير الدولية.

ما هو بوابة الأتمتة المتكاملة تمامًا من سيمنز؟

تشير بوابة TIA من سيمنز إلى بوابة الأتمتة المتكاملة تمامًا، وهي إطار عمل هندسي برمجي يعتمد على منتجات أتمتة سيمنز. وهذا يعني أنه يمكن أن يعمل مع PLCs من SIMATIC، ومحركات SINAMICS، وأجهزة واجهة الإنسان والآلة SIMATIC، وسلامة SIMATIC. بفضل البرمجيات، يمكن للمهندس برمجة وتكوين وإطلاق جميع الأجهزة من مشروع واحد مع قاعدة بيانات العلامات وإعدادات الاتصال.

ما هي الأتمتة المتكاملة؟

الأتمتة المتكاملة فكرة واسعة النطاق تتضمن ربط جميع الأجهزة والأنظمة داخل المصنع. وهذا يعني أن الأجهزة تنقل المعلومات بينها، وتتواصل من خلال بروتوكولات موحدة، ويمكن التحكم بها من مكان واحد. الأتمتة المتكاملة تمامًا هي ما يتوافق مع هذا المفهوم وهي حل تقدمه بائع معين، لكنها لا تجعل هذا المفهوم يعتمد على أي بائع معين.

ما هو الفرق بين TIA من سيمنز و AX؟

بوابة TIA من سيمنز بوابة الأتمتة المتكاملة تمامًا (TIA Portal) هي منصة الهندسة التي تم تطويرها لعائلات PLC و HMI والمحركات من سيمنز. AX هي منصة هندسية جديدة قائمة على السحابة أنشأتها سيمنز تهدف إلى تقارب تكنولوجيا المعلومات - التشغيل، والوصول عبر الويب، وتنفيذ ممارسات تطوير البرمجيات الحديثة. لا تلغي AX بوابة TIA؛ بل تعمل كمنصة مكملة لتلك التطبيقات التي تحتاج إلى اتصال سحابي، وهندسة عن بُعد، وتطوير موجه لتكنولوجيا المعلومات.

مراجع

• سيمنز - بوابة الأتمتة المتكاملة تمامًا (TIA). الصفحة الرسمية للمنتج لمنصة الهندسة TIA Portal من سيمنز، تصف هيكلها، والمكونات المتكاملة، وتطبيقها عبر الصناعات.
• شركة ماكينزي وشركاه - التصنيع الرقمي والصناعة 4.0. بحث حول أهمية تكامل البيانات والبيئات الهندسية الموحدة في تحقيق فوائد الإنتاجية والجودة في التصنيع الرقمي.
• الجمعية الدولية للأتمتة (ISA) - ISA‑95 ومعايير تكامل الأتمتة. المعايير الدولية لتكامل أنظمة المؤسسات والتحكم، التي تحدد نماذج البيانات وواجهات الاتصال التي تدعم بنى الأتمتة المتكاملة.
• روكويل أتمتة - البنية المتكاملة والمؤسسة المتصلة. المعادل لشركة روكويل أوتوميشن لمفهوم الأتمتة المتكاملة، مما يوفر نقطة مقارنة لتنفيذات محددة للبائع لمبدأ الهندسة الموحد.

الأتمتة المتكاملة تمامًا ليست منتجًا يشتريه المصنع من الرف. إنها تخصص هندسي - قرار لتصميم نظام الإنتاج بحيث يعمل كل جهاز، وكل وحدة تحكم، وكل أداة برمجية معًا ككل واحد متماسك وشفاف للبيانات. بالنسبة لمدير المصنع، فهذا يعني أنه عندما يتم وضع أمر إنتاج في نظام ERP، يمكن أن ينتقل مباشرة إلى أرض المصنع دون أي انقطاعات أو تأخيرات. وهذا يعني أن العطل في جودة منتج في خط الإنتاج يمكن تتبعه إلى دفعة معينة من المواد الخام. بالنسبة للمهندس، فهذا يعني أن التعديلات التي تم إجراؤها في التصميم سيكون لها تأثير متسلسل، مما يعني أن التصميم المعدل سيتم تنفيذه في كل مكان. وبالنسبة لفني الصيانة، فهذا يعني أن مشغلًا قديمًا سيصدر تحذيرات بشأن فشله قبل أن ينهار مرة أخرى ويحتاج إلى صيانة مرة أخرى. تم تطوير خطوط التجميع والاختبار في شركة بنلونغ أوتوميشن بناءً على هذا المبدأ المتكامل المفتوح، المتصل، والمصمم أصلاً ليكون جزءًا من نظام مصنع أكبر وليس مجرد أنظمة معزولة.