راهکارهای اتوماسیون تولید

پس از آنکه یک تولیدکننده‌ی مدارشکن‌های مسکونی مستقر در تایلند درخواستی برای تولید ۲ میلیون واحد محصول دریافت کرد - که نشان دهنده‌ی تلاش تولیدی تقریباً دو برابر تولید سالانه‌ی معمول آنها بود - عملیات مونتاژ دستی آنها (که ده سال گذشته از آن استفاده می‌کردند) ناگهان محدودکننده شد. خط مونتاژ دستی دوازده اپراتور داشت که هر کدام یک کار تکراری را انجام می‌دادند و نمی‌توانست تقاضای افزایش یافته‌ی سفارش جدید را بدون هزینه‌های شدید اضافه کاری و نقص‌های مربوطه برآورده کند. این شرکت یک سیستم یکپارچه خریداری کرد. راهکار اتوماسیون تولید که شامل یک خط مونتاژ بود که به طور خودکار قطعات را برای ایجاد مکانیزم قطع کننده مونتاژ شده تغذیه می‌کرد، مکانیزم قطع کننده حرارتی را کالیبره می‌کرد، تمام قطع کننده‌ها را به طور کامل آزمایش می‌کرد و هر واحد را با رتبه‌بندی مربوطه با لیزر علامت‌گذاری می‌کرد. نتیجه این بود که خروجی شرکت سه برابر شد، در حالی که واحدهای معیوب آنها به میزان 80% کاهش یافت. آنها محصولات درخواستی مشتری خود را به موقع تحویل دادند و سرمایه‌گذاری خود را در اتوماسیون تولید ظرف 14 ماه به طور کامل جبران کردند. این همان کاری است که اتوماسیون به درستی انجام می‌دهد؛ ظرفیت تولید را با الزامات بازار هماهنگ می‌کند؛ و این کار را با سطحی از ثبات انجام می‌دهد که با روش‌های دستی قابل دستیابی نیست.

اتوماسیون تولید چیست؟

اتوماسیون تولید استفاده از فناوری (PLCها، ربات‌های صنعتی، سیستم‌های نوار نقاله، بینایی ماشین و نرم‌افزارهای کامپیوتری) برای فرآیندهای تولید با حداقل دخالت انسان، اتوماسیون نامیده می‌شود. اتوماسیون می‌تواند در مقیاس‌های مختلف، از یک منطقه آزمایش خودکار منفرد گرفته تا یک مرکز داده‌محور یکپارچه که در آن کل یک مرکز تولید با یک سیستم اجرایی تولید (MES) مرکزی ارتباط برقرار می‌کند، رخ دهد. هدف اتوماسیون جایگزینی انسان نیست، بلکه واگذاری وظایف تکراری، دقیق و خطرناک به ماشین‌ها است که انسان‌ها را برای نظارت، بهینه‌سازی و نگهداری فرآیند آزاد می‌کند. انجمن بین‌المللی اتوماسیون (ISA) اتوماسیون را به عنوان چیزی تعریف می‌کند که همه چیز را از کنترل ساده روشن-خاموش گرفته تا بهینه‌سازی پیشرفته فرآیند در بر می‌گیرد و استانداردهای آن زیربنای سیستم‌های کنترل صنعتی است که کارخانه‌های مدرن را اداره می‌کنند.

انواع راهکارهای اتوماسیون و جایگاه آنها

هر کارخانه‌ای به سطح یکسانی از ... نیاز ندارد. اتوماسیون تولید. راه حل مناسب به حجم تولید، تنوع محصول و نیازهای خاص کیفیت و قابلیت ردیابی صنعت بستگی دارد. طبقه‌بندی کلاسیک چهار نوع، چارچوبی برای درک گزینه‌ها ارائه می‌دهد.

یک کارخانه اغلب این سه دسته اتوماسیون را در کاربردهای واقعی ترکیب می‌کند. به عنوان مثال، شرکتی که بریکرهای مدار قالبی تولید می‌کند، از اتوماسیون ثابت در ایستگاه جوشکاری تماسی با حجم بالا، اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی برای کالیبراسیون و آزمایش آمپراژهای مختلف و از ربات‌های انعطاف‌پذیر برای انتقال قطعات بین سلول‌ها استفاده می‌کند. این فرآیندها به یک MES یکپارچه متصل هستند که تمام نتایج آزمایش را با شماره سریال مربوطه ذخیره می‌کند.

راهکارهای اتوماسیون در صنایع مختلف

فناوری‌های اساسی مورد استفاده برای ایجاد یک راهکار اتوماسیون تولید مانند رباتیک، بینایی، نوار نقاله‌ها و داده‌ها، همگی ابزارهای مناسبی برای اقلام مختلف تولید شده و محیط‌هایی هستند که این اقلام در آنها تولید می‌شوند.

تجهیزات الکتریکی و حفاظت مدار

قطع‌کننده‌های مدار مینیاتوری (MCB)، قطع‌کننده‌های مدار قالب‌گیری شده (MCCB)، کنتاکتورها و دستگاه‌های جریان نشتی (RCD) همگی یک وجه مشترک دارند - همه آنها باید به صورت جداگانه کالیبره و مطابق با استانداردهای ایمنی بین‌المللی آزمایش شوند. فرآیند کالیبراسیون دستی کند است، به قابلیت‌های اپراتور بستگی دارد و با گذشت زمان دچار افت می‌شود. خطوط کالیبراسیون و آزمایش خودکار، مانند خطوطی که توسط Benlong Automation ساخته و طراحی شده‌اند، یک جریان اضافه بار یا اتصال کوتاه مشخص را به هر قطع‌کننده اعمال می‌کنند، زمان قطع قطع‌کننده را اندازه‌گیری می‌کنند، مکانیسم کالیبراسیون را تنظیم می‌کنند و دستگاه را بدون لمس قطعه توسط اپراتور، تأیید یا رد می‌کنند. این رویکرد تضمین می‌کند که هر قطع‌کننده مداری که از کارخانه خارج می‌شود با منحنی زمان/جریان منتشر شده خود مطابقت دارد، که با استفاده از فرآیند کالیبراسیون دستی سنتی به دلیل هزینه‌های مرتبط با تولید در حجم بالا، از نظر مالی مقرون به صرفه نیست.

بنلونگ طیف وسیعی از خطوط مونتاژ و آزمایش کاملاً خودکار برای MCBها، MCCBها و کنتاکتورهای AC دارد. خط مونتاژ اتوماتیک MCB تغذیه قطعات، مونتاژ، کالیبراسیون، آزمایش، علامت‌گذاری و مرتب‌سازی را در یک جریان پیوسته ادغام می‌کند و هر چند ثانیه یک بریکر آزمایش شده و تأیید شده را تحویل می‌دهد. برای تولیدکنندگان دستگاه‌های محافظ سرج (SPD)، یک خط تولید اتوماتیک SPD مونتاژ، آزمایش ولتاژ بالا و قابلیت ردیابی را در یک ایستگاه واحد ترکیب می‌کند.

خودرو و وسایل نقلیه الکتریکی

صنعت خودرو سال‌هاست که اتوماسیون را به اشکال مختلف پیاده‌سازی کرده است؛ این کاربردها از ربات‌ها برای انجام کارهای پیچیده مانند جوشکاری، رنگ‌آمیزی و مونتاژ بدنه خودرو توسط ربات‌ها استفاده می‌کنند. در طول چند سال گذشته، تغییر به سمت خودروهای الکتریکی، چالش‌های جدیدی را برای تولیدکنندگان خودرو هنگام اعمال تغییر در فرآیندهای تولیدشان ایجاد کرده است. برخی از این چالش‌ها شامل مونتاژ ماژول‌های باتری، سیم‌پیچ استاتورهای پیچ‌درپیچ برای موتورهای الکتریکی و ساخت مهار کابل‌های ولتاژ بالا است. هر فرآیند نیاز به اندازه‌گیری دقیق و قابلیت ردیابی در کل فرآیند تولید دارد. FANUC و KUKA ربات‌هایی را تولید می‌کنند که به عنوان پایه و اساس این عملیات جدید اتوماسیون خودرو عمل می‌کنند.

تجهیزات پزشکی و داروسازی

تولید در حوزه تجهیزات پزشکی نیازمند تعدادی از اجزای حیاتی، از جمله فرآیندهای اعتبارسنجی شده، سازگاری با اتاق‌های تمیز و سوابق قابل ردیابی از تمام جنبه‌های فرآیند تولید است. خطوط تولید مونتاژ خودکار سرنگ، خطوط پر کردن و چین دادن اسپری استنشاقی و تجهیزات بسته‌بندی کیت تشخیصی برای ترکیب عملیات مکانیکی دقیق با قابلیت بازرسی بصری کامل توسعه داده شده‌اند تا نحوه پردازش هر پارامتر را برای هر مرحله از سابقه بیمار از طریق یک شماره سریال منحصر به فرد به طور دقیق مستند کنند. این اتوماسیون به اثبات اعتبارسنجی تبدیل می‌شود.

فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی

خطوط پر کردن، درب‌بندی، برچسب‌گذاری و پالت‌بندی خودکار با سرعت بالا و با حداقل مواجهه با انسان کار می‌کنند - که خطر آلودگی را به حداقل می‌رساند. ربات‌ها و نوار نقاله‌ها را می‌توان شستشو داد و امکان تمیز کردن خطوط در CIP را فراهم کرد؛ سیستم‌های بینایی، سطوح پر شدن، قرارگیری برچسب و یکپارچگی پلمپ را در سرعت‌های تولید کنترل می‌کنند.

مزایای قابل اندازه‌گیری اتوماسیون تولید

یک راهکار اتوماسیون در فضای تولید می‌تواند بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل توجیه شود. تجزیه و تحلیل تولید دیجیتال توسط مک‌کینزی و شرکا نشان می‌دهد که اتوماسیون و یکپارچه‌سازی باعث بهبود توان عملیاتی به میزان 25-50%، کاهش نقص بین 50-80% و کاهش هزینه‌های نگهداری (20-40%) می‌شود. این اعداد همچنین توسط تجربه تولیدکنندگان در صنایع مختلف پشتیبانی می‌شوند:

• توان عملیاتی ثابت. خطوط خودکار برای یک چرخه زمانی طراحی شده‌اند و صرف نظر از اینکه ساعت ۴ صبح باشد یا بعد از ناهار، به یک شکل کار می‌کنند.
• کیفیت داخلی. تمام ایستگاه‌های خودکار به عنوان ایستگاه‌های بازرسی عمل می‌کنند. وقتی اندازه‌گیری گشتاور خارج از محدوده قابل قبول قرار می‌گیرد، خط متوقف می‌شود؛ به همین ترتیب، اگر قطعه‌ای از قلم افتاده باشد، رد می‌شود. به طور خلاصه، کیفیت بررسی نمی‌شود؛ بلکه در آن نهادینه می‌شود.
• قابلیت ردیابی و داده‌ها. هر عملیاتی که توسط یک سیستم خودکار انجام می‌شود، یک رکورد الکترونیکی ایجاد می‌کند. در بخش برق، این شامل تمام منحنی‌های کالیبره شده برای بریکرها می‌شود که ممکن است بازیابی شده و برای ادعاهای گارانتی استفاده شوند.
• ثبات نیروی کار. اتوماسیون به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد که در مکان‌هایی که نیروی کار گران یا با کمبود مواجه است، وابستگی خود را به کارگران مونتاژ ماهر کاهش دهند. اپراتورهای استخدام‌شده در نظارت بر خط تولید و نگهداری آن مهارت دارند.
• ایمنی. سیستم‌های خودکار حمل مواد شامل نوار نقاله‌ها، ربات‌های متحرک خودران (AMR) و پالت‌سازهای رباتیک می‌شوند که نیاز به بلند کردن و حمل مکرر موادی را که در بروز بالای آسیب‌های WMS (اختلال اسکلتی-عضلانی در محل کار) نقش دارند، از بین می‌برند.

روندهای آینده که اتوماسیون تولید را شکل می‌دهند

پیشرفت‌های متعدد در فناوری، چگونگی ایجاد و تسهیل راهکارهای اتوماسیون تولید را تحت تأثیر قرار داده‌اند.

• هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی. الگوریتم‌های تعمیر و نگهداری پیش‌بینانه با استفاده از حسگرهای ارتعاش و جریان موتور می‌توانند با تجزیه و تحلیل داده‌های تولید شده از سیستم بینایی، چندین روز قبل از اینکه خرابی در یاتاقان بر تولید تأثیر بگذارد، آن را تشخیص دهند تا عیوبی را که توسط الگوریتم‌های مبتنی بر قانون قابل تشخیص نیستند، شناسایی کنند.
• دوقلوهای دیجیتال. یک نسخه دیجیتالی از خط تولید یا ساخت به تولیدکننده این امکان را می‌دهد که محصولات جدید را آزمایش کند، بهترین طرح‌بندی ممکن را ایجاد کند و اپراتورها را قبل از تکمیل مونتاژ اولین دستگاه فیزیکی آموزش دهد. نسخه دیجیتالی همچنین در طول تولید عادی به خط تولید واقعی یا فیزیکی متصل است تا یک داشبورد بلادرنگ از عملکرد تولید ارائه دهد.
• ربات‌های همکار (کوبات‌ها). ربات‌های همکار می‌توانند در کنار اپراتورها کار کنند و کارهایی را انجام دهند که نیاز به برداشتن و گذاشتن مکرر اقلام دارد. اپراتورهای ربات‌های همکار وظایف مونتاژ را انجام می‌دهند که نیاز به مهارت اضافی دارد. ربات‌های همکار با سلول‌های نیمه خودکار به خوبی کار می‌کنند.
• پایداری و پایش انرژی. خطوط تولید خودکار از حسگرهای بیشتری برای اندازه‌گیری انرژی مصرفی به ازای هر واحد تولید شده استفاده می‌کنند و این امر کاهش هزینه‌ها و گزارش عملکرد پایداری هر دو شرکت را به سهامداران آسان‌تر می‌کند.

چگونه شریک اتوماسیون مناسب را انتخاب کنیم

انتخاب یک تأمین‌کننده برای راهکارهای اتوماسیون تولید می‌تواند یک تصمیم استراتژیک باشد. عوامل زیر می‌توانند به تمایز بین یک شریک بلندمدت مناسب در مقابل یک سازنده ماشین که فقط کارهای قراردادی انجام می‌دهد، کمک کنند:

• تجربه دامنه. یک یکپارچه‌ساز ممکن است خطوط تولید را برای محصول یا صنعت شما طراحی نکرده باشد؛ اگر یک یکپارچه‌ساز قبلاً به مشکلات کالیبراسیون یک واحد تریپ مغناطیسی حرارتی یا جوشکاری یک کنتاکت نقره‌ای پرداخته باشد، در حالی که از پول شما برای رسیدن به آن نقطه استفاده نکرده باشد، در مسیر یادگیری این موضوع قرار گرفته است.
• قابلیت ادغام. آیا این شریک می‌تواند راه‌حل جامع (مکانیک، برق، کنترل و نرم‌افزار) ارائه دهد یا اینکه زیرمجموعه رشته‌های اصلی است؟ وقتی آنها برای همه رشته‌های مهندسی در داخل شرکت هستند، شریک در صورت بروز مشکل، انگشت اتهام را به سمت دیگری نشانه نمی‌گیرد.
• پشتیبانی پس از فروش. ماشین‌هایی که تمام روز و هر روز کار می‌کنند، به قطعات یدکی پشتیبان و سرویس به موقع نیاز دارند. قبل از ثبت سفارش، باید از شریک خود بخواهید که توانایی‌های تعمیر و تامین قطعات یدکی او را بررسی کند.
• آمادگی داده و صنعت ۴.۰. یک خط خودکار باید بتواند از طریق پروتکل‌های استاندارد با سیستم MES شما ارتباط برقرار کند و تمام داده‌های فرآیند آن را در یک پایگاه داده ذخیره کند. همچنین باید بتواند از طریق اتصال به اینترنت یا اینترانت، از راه دور تشخیص داده شود. اگر این موارد از طرف شریک یکپارچه‌سازی شما امکان‌پذیر نباشد، شما یک خط خودکار ایزوله بین سیستم‌های متصل و قدیمی/استنتاجی خواهید داشت.

سوالات متداول

اتوماسیون تولید چیست؟

اتوماسیون تولید “اتوماسیون” به معنای استفاده از ابزارهای تکنولوژیکی به جای انسان برای اجرای فرآیند تولید است. نمونه‌هایی از ابزارهای مورد استفاده برای اتوماسیون شامل PLCها، ربات‌های صنعتی، نوار نقاله‌ها، سیستم‌های بینایی و نرم‌افزارهایی هستند که همگی برای ساخت، آزمایش، بازرسی و بسته‌بندی محصولات استفاده می‌شوند.

4 نوع اتوماسیون چیست؟

چهار روش اتوماسیون رایج وجود دارد: اتوماسیون ثابت (سخت)، اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی، اتوماسیون انعطاف‌پذیر (نرم) و اتوماسیون یکپارچه. اتوماسیون ثابت (سخت) برای تولید انبوه یک محصول واحد است. اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی برای تولید دسته‌ای (یعنی فقط تولید دسته‌ای در صورت دریافت سفارش) است، در حالی که اتوماسیون انعطاف‌پذیر (نرم) و یکپارچه از محصولات ترکیبی در کل یک کارخانه پشتیبانی می‌کند (یعنی تأسیسات مختلف که چندین خط تولید تولید می‌کنند).

5 ابزار برتر اتوماسیون کدامند؟

کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC)، ربات‌های صنعتی، سیستم‌های بینایی ماشین، وسایل نقلیه هدایت خودکار (AGV) و ربات‌های سیار خودگردان (AMR) و همچنین سیستم‌های اجرای تولید (MES) که همه این قطعات را با داده‌ها به هم متصل می‌کنند، رایج‌ترین ابزارهای اتوماسیون مورد استفاده در تولید هستند.

نمونه‌ای از اتوماسیون در تولید چیست؟

یک سیستم کاملاً خودکار، نمونه‌ای از این موارد است: تغذیه قطعات، مونتاژ کلید قدرت، کالیبراسیون، تست تریپ حرارتی، تست تریپ مغناطیسی، چاپ برچسب‌های رتبه‌بندی و مرتب‌سازی بر اساس “قبول” یا “خراب” کلید قدرت، بدون دخالت اپراتور در هیچ نقطه‌ای از فرآیند انجام می‌شود. این امر تضمین می‌کند که بین محصولات تولید شده در این خط مونتاژ/تست، هماهنگی وجود دارد، همه محصولات دارای سابقه تولید قابل مستندسازی (قابلیت ردیابی) هستند و همه محصولات تولید شده با استانداردهای ایمنی بین‌المللی مطابقت دارند.

منابع

• انجمن بین‌المللی اتوماسیون (ISA) - استانداردها، آموزش و منابع برای سیستم‌های اتوماسیون و کنترل صنعتی.
• مک‌کینزی و شرکا - تولید دیجیتال و صنعت ۴.۰ - تحقیق در مورد تأثیر اتوماسیون بر بهره‌وری و کیفیت در تولید.
• شرکت فانوک - ربات‌های صنعتی و اتوماسیون کارخانه — تولیدکننده پیشرو جهانی ربات‌ها، سیستم‌های CNC و راهکارهای اتوماسیون.
• رباتیک کوکا - راهکارهای تولید خودکار — تولیدکننده آلمانی ربات‌های صنعتی و سلول‌های تولید خودکار.
• موسسه جابجایی مواد (MHI) - گزارش سالانه صنعت - داده‌ها و روندهای مربوط به پذیرش اتوماسیون در جابجایی مواد و لجستیک.

راهکارهای اتوماسیون تولید هدف، جایگزینی افراد با ماشین‌ها نیست. هدف، واگذاری وظایفی به ماشین‌ها است که ماشین‌ها به بهترین نحو انجام می‌دهند - تکرار، اندازه‌گیری، ثبت - تا افراد بتوانند کاری را که انسان‌ها به بهترین نحو انجام می‌دهند، انجام دهند: حل مشکلات، بهبود فرآیندها و ساخت محصول بعدی. چه یک خط کالیبراسیون خودکار برای قطع‌کننده‌های مدار مینیاتوری باشد، چه یک سلول جوشکاری رباتیک برای بدنه خودرو، یا یک ایستگاه جمع‌آوری با هدایت بینایی در یک اتاق تمیز دارویی، هدف یکسان است: کیفیت پایدار، خروجی قابل پیش‌بینی و داده‌هایی برای اثبات آن. Benlong Automation راهکارهای اتوماسیون یکپارچه را برای بخش تولید برق می‌سازد، زیرا یک دستگاه محافظ که هرگز نباید خراب شود، باید با دقتی ساخته شود که فقط یک فرآیند خودکار و تأیید شده می‌تواند ارائه دهد.