مانیتورینگ صنعتی و کنترل خط تولید

آشنایی با مانیتورینگ صنعتی و کنترل خطوط تولید

_________________________________________________

مانیتورینگ صنعتی یکی از الزامات خطوط تولید به‌شمار میرود. در بسیاری از کارخانه‌ها و کارگاه‌ ها از دوربین‌های مدار بسته‌برای پایش و بررسی محیط کار استفاده‌می‌شود. در واقع این بررسی و کنترل بخش مهمی از بهینه کردن عملکرد افراد در محیط کار می‌باشد. اما در خصوص ماشین آلات و تجهیزات به‌کار رفته در خط تولید نیز این نیاز احساس می‌شود. باید از طریقی شرایط تولید محصول و نیز وضعیت و شرایط ماشین آلات را مورد مشاهده قرار داد و این اطلاعات را ثبت نمود. این امر به بهتر انجام شدن هر چه بیشتر فرایند تولید کمک کرده و از ایجاد ضایعات تا اندازه زیادی جلوگیری می‌کند.

امروزه در بسیاری از عرصه‌های صنعتی و تولیدی بدون استفاده از این سیستم‌های کنترل کننده امکان انجام درست فعالیت کاری وجود ندارد. در این مقاله تلاش کرده‌ایم تا با مقوله‌ی مانیتورینگ و کنترل صنعتی که در خطوط تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد آشنا شويم :

 

مانیتورینگ صنعتی به چه معنا است؟

در پروسه‌ های تولید همواره چالش‌هایی دست و پا گیر تولید کنندگان بوده است که موجب کند شدن روند کار و یا بروز مشکلاتی در کار می‌شوند. این چالش‌های مهم در تولید شامل موارد زير مي باشد :

• بالا بودن میزان ضایعات در تولید
• خراب شدن زود هنگام تجهیزات و ماشین آلات بکار رفته‌در خط تولید
• سوختن و خرابی ناگهانی موتورهای الکتریکی
• بالا بودن میزان هدر رفت انرژی
• خسارت‌های ناشی از سهل انگاری کردن پرسنل

اما بیشتر این چالش‌ها قابل شناسایی و ردیابی کردن هستند. از طریق سیستم مانیتورینگ صنعتی می‌توان این موراد را شناسایی و پیشگیری نمود. در واقع با بهره‌گیری از این سیستم یک مدیر قادر خواهد بود تا از فواصل مکانی دور از بروز مشکلات مربوط به ماشین آلات خط تولید آگاه شده و از بروز آن نیز پیشگیری کند ، زیرا این سیستم امکان کنترل و بررسی لحظه‌به‌لحظه را برای او فراهم می‌کند. از دیگر خدمات که این سیستم برای خط تولید و بهینه سازی عملکرد آن در پی دارد میتوان به ثبت داده‌ها و تحلیل پذیر نمودن آن‌ها اشاره کرد. از این طریق این امکان فراهم می‌شود تا بتوان روند هر فرایند را مورد تحلیل و نتیجه‌گیری قرار داد و بر مبنای آن تصمیمات لازم را اتخاذ کرد.

تاریخچه مانیتورینگ صنعتی:

از حدود سال 1950 و با توجه به پیشرفت‌های روز افزون تکنولوژي‌ های به کار رفته در خطوط تولید و نیز تجهیزات مورد استفاده در آن این نیاز به کنترل نمودن تجهیزات و فرایندهای تولید احساس شد. اما سیستم‌های کنترل کننده در آن دوران مشکلات و نواقص زیادی داشتند که نویزهای فراوان و خطاهای زیادی را با خود همراه داشت. صنایع با این دشواری‌ها درگیر بودند تا سرانجام در سال 1960 میلادی کنترل کننده‌های منطقی طراحی و ساخته شدند.

این سیستم‌ها مشکلات نویز و حجم بالای تابلوهای کنترل را که در سیستم‌های قدیمی وجود داشت ، نداشتند. اما مشکلات مربوط به خطاها همچنان باقی بود. همین موضوع سبب شد تا مهندسین این عرصه بازبینی‌های اساسی در خصوص این سیستم انجام داده و نتیجه‌ی آن در سال1975 میلادی با نام سیستم‌های مانیتورینگ صنعتی به بازار عرضه گردید. این سیستم تا حدی پیشرفت نمود که امروزه به عنوان بخش جدایی ناپذیر از هر خط تولید محسوب می‌شود. صنایع بزرگی مانند خودروسازی و پتروشیمی و صنایع غذایی بدون بهره‌گیری از این سیستم کنترل کننده ، دیگر قادر به ادامه فعالیت‌های خود نمی‌باشند.

مزیت‌های استفاده از مانیتورینگ و سیستم کنترل چیست؟

سیستم‌های کنترل و مانیتورینگ موجب می‌شوند تا بهره‌ وری در فرایندهای تولید به میزان قابل توجهی بالاتر رود و این بهینه‌شدن در جنبه‌های گوناگون نشان داده‌می‌شود. بنابراین هر سیستم تولید به دلایل ذیر ، نياز به مانیتورینگ صنعتی نیاز دارد:

1. در نتيجه استفاده از سخت افزارهای شرکت به کمک سيستم هاي کنترل، عملکرد سيستم بهبود چشمگیری پیدا می‌کنند و این بدان معنی است که اگر یک رایانه دچار مشکل شده و به درستي عمل نمی‌کند توسط سیستم مانیتورینگ وکنترل­ تشخیص ­داده ­شده­ و­ اطلاع­رسانی­ خواهد ­شد.
2. از بروز حوادث پیشگیری می‌کند. با نظارت دائم و لحظه ‌به ‌لحظه مشکلات و ایرادات در کوتاه‌ترین زمان ممکن شناسایی شده‌ و گزارش داده‌می‌شود. با این روش از گسترش مشکل بوجود آمده ‌پیشگیری خواهد کرد. فرض کنید در یکی از انبارهای شرکت حریقی به ‌وقوع پیوسته ‌است. سیستم کنترل و مانیتورینگ صنعتی این حریق را به‌سرعت شناسایی کرده و با اعلام خطر و اطلاع­رسانی سریع به‌آتش نشانی از گسترش یافتن آن جلوگیری می‌نماید.
3. از قطع شدن و بروز اختلال در سرورهای شرکت جلوگیری کرده و موجب می‌شود تا ارائه خدمات به مشتریان متوقف نشود. این ویژگی در خصوص شرکت‌هایی که فروش آنلاین برای محصولات خود دارند از اهمیت بیشتری برخوردار است. از این طریق از ضرر و زیان‌های مالی نیز کاسته خواهد شد.
4. مدت زمان لازم برای کنترل نمودن عملکرد سایر سیستم‌ها و بخش‌ها کمتر می‌شود. چراکه به وسیله سیستم مانیتورینگ مورد مراقب قرار می‌گیرد. این ویژگی و مزیت موجب می‌شود تا زمان کارکنان شرکت برای پرداختن و وظایف دیگر بیشتر شده و در نتیجه میزان بهره‌وری کار نیز افزایش می‌یابد. تمام هشدارهای لازم از طریق سیستم کنترل ارائه می‌گردد.

 

سیستم کنترل و مانیتورینگ صنعتی چه قابلیت‌هایی دارد؟

سیستم‌های کنترل دارای تنوع بسیار بالایی هستند و می‌توان به جرات گفت که به تعداد مشاغل و صنایع مختلف سیستم‌های کنترل متناسب وجود دارد. این موضوع انعطاف­پذیری بالا و سازگاری این سیستم را نشان می‌دهد. این مانیتورینگ از منابع مختلفي به دست خواهد آمد و اطلاعات بسیار مفید تجاری را در اختیار صاحبان کسب و کار و خطوط تولید قرار می‌دهد. برای استفاده از قابلیت‌های حداکثری از این سیستم در ابتدا باید بطور دقیق مشخص کرد که چه چیزی باید مورد بررسی و مانیتورینگ قرار گیرد.

در واقع تمام سرویس‌های حساس و مهم در خطوط تولید باید شناسایی شده و مورد کنترل واقع شوند. برای اینکه این هدف به خوبی پیاده‌سازی شود عموما یکی از بهترین شیوه‌ها بهره گرفتن از نقشه‌ی توپولوژی است. در این نقشه تمام تجهیزات و شبکه‌ها و بسترهای ارتباطی مهمی که در مجموعه هستند. همچنین درک درستی از اندازه و موضوع مورد نیاز به بررسی پیدا خواهید کرد.

سیستم مانیتورینگ و کنترل خطوط تولید چه قابلیت‌هایی دارد؟

از آن جایی که نظارت و کنترل یک فعالیت گسترده‌ و پیچیده‌ به‌ شمار می‌رود متناسب با هر خط تولید و فعالیت نیاز به قابلیت‌های ویژه‌ای نیز دارد. در واقع مفهوم کنترل و مانیتورینگ، یک مفهوم بسته نمی‌باشد. با این وجود بیشتر سیستم‌های نظارتی یک سری ویژگی‌ها و قابلیت‌های مشابه دارند که در این بخش به چند مورد از قابلیت‌های مانیتورینگ صنعتی اشاره می‌کنیم.

انجام تجزیه و تحلیل‌های لازم در زمان واقعی:

هر سیستم کنترل و مانیتورینگ که مطلوب و کارآمد باشد باید نظارت­ها و بررسی‌­های لازم را به طور مستمر و دائم انجام دهد. در واقع تاخیری در کار سیستم نظارت نباید وجود داشته باشد یا در کمترین زمان ممکن باشد.

 

سیستم هشدار:

اعلام خطر یکی دیگر از ویژگی‌های این نوع سیستم نظارتی می‌باشد. بر اساس پروتکل‌هایی که از قبل برای سیستم تعریف کرده‌اید در زمان وقوع خطر ، هشدارهای لازم را به مراکز مشخص شده از طرف شما اعلام خواهد کرد.

قابلیت ارسال کردن نوتیفیکشن:

در حین پایش سیستم‌های تحت نظارت مانیتورینگ صنعتی اعلان‌هایی را در قالب پیامک و ایمیل و… را از اتفاق‌های رخ داده‌ برای اپراتور ارسال خواهد کرد.

تهیه نمودن گزارش:

قابلیت جمع آوری و تهیه گزارش از کلیه داده‌ها را دارد. گزارشات به دست آمده از این داده‌ها می‌تواند در بسیاری تصمیم گیری‌ها مورد استفاده و استناد قرار گیرد از این رو حائز اهمیت است. موارد گفته‌ شده‌ تنها بخشی از قابلیت‌ها و توانایی‌های سیستم کنترل و مانیتورینگ بشمار می‌روند.

 

 

اتاق مانیتورینگ صنعتی چه ویژگی‌هایی دارد؟

اتاق مانیتورینگ در روند پروسه و نتیجه نهایی تاثیر زیادی دارد. به همین جهت از اهمیت زیاد و ویژه‌ای نیز برخوردار است. برای یک اتاق مانیتورینگ خوب شرایطی تعریف شده است همچون:

• درای بودن تهویه مناسب
• دمای مناسب
• کاهش دادن نویزها بعلت دریافت کردن اطلاعات درست
• رطوبت متناسب
• تمیز بودن هوا
• مهندسی بودن طراحي اتاق
• سلامت اپراتورها از نظر جسمی
• امنیت

این اتاق از امن­ترین بخش‌های هر کارخانه‌ای بشمار می‌رود و دسترسی عمومی برای آن وجود نخواهد داشت. تنها   پرسنل­های مجاز قادر هستند تا تحت شرایط خاصی به‌آن رفت و آمد نمایند. کلیه‌ی تجهیزات و سیستم‌های نظارتی در این اتاق واقع شده‌اند و به بخش گسترده‌ای از تکنولوژي‌های مورد استفاده در کارخانه متصل هستند.

اجزای سیستم مانیتورینگ صنعتی:

برای اینکه نظارت و کنترل به درستی انجام شود نیاز به بخش‌های مختلفی در این سیستم نظارتی داریم اعم از:

سیستم کنترل:

این بخش از PLC و DSC به‌همراه سخت افزارهای مرتبط با آن‌ها تشکیل شده‌است. این اجزاء بطور مستقیم با I/O های درون فیلد مرتبط هستند.

 

سیستم مانیتورینگ و پردازش:

این بخش در اتاق کنترل نصب می‌شود و اپراتورهای بخش به کمک این تجهیزات ، نظارت‌های لازم را انجام می‌دهند. در واقع این سیستم‌ها ارتباط بین بخش ماشینی و انسانی کار بشمار می‌روند. در اختصار به‌آن HMI نیز گفته‌می‌شود.        Human Machine Interface))

وسعت این تجهیزات به ‌بزرگی و گستردگی فعالیت و فضای کار و تعداد ماشین­آلات وابسته ‌است. اطلاعات دریافتی به‌وسیله رایانه‌های بسیار قدرتمندی که سرور نامیده می‌شوند مورد پردازش قرار می‌گیرند. اطلاعات بعد از آن که در سرور دسته‌بندی و ساده شدند به رایانه‌های دیگری انتقال خواهند یافت. لازم به ذکر است که اپراتورها امکان دسترسی به سرورها را ندارند. بلکه سرورها در اختیار فرد خاصی با توانایی‌های ویژه‌ای بنام ادمینستاتور می‌باشد.

 

 

پردازش و کنترل رطوبت و دما با مانیتورینگ صنعتی:

شرایط محیطی حاکم در فضاهای صنعتی تاثیر زیادی در کارکرد و پروسه‌های تولیدی دارد. این شرایط اعم از دما و تابش مستقیم نور خورشيد و رطوبت، باید مورد بررسی و پالایش قرار گیرند. سیستم‌های مانیتورینگ در صنعت به گونه‌ای طراحی و ساخته شده‌اند که قادر به کنترل دما و رطوبت بوده و می‌توانند میزان این عوامل را تعیین کنند. برخی دیگر از انواع این سیستم‌ها حتی قادر هستند که میزان چگالی و مقدار برودت محیط را نیز کنترل کرده و تعیین نمایند. سطح رادیواکتیو در محیط نیز توسط این سیستم کنترل­کننده قابل پایش است. بهره‌گیری از این سیستم کمک می‌کند تا شرایط محیطی مناسبی برای فعالیت تولید مورد نظر ایجاد شده‌و در نتیجه راندمان کاری و نتیجه در سطح ایده‌آلی قرار گیرد.

جمع بندي نهائي :

سیستم‌های نظارتی و مانیتورینگ صنعتی یک از الزامات هر بخش تولیدی برای داشتن عملکردی ایده‌آل و بهینه است. این سیستم‌ها توانایی زیادی در راستای نظارت و کنترل و ارائه گزارشات از داده‌های دریافتی را دارند. در بسیاری از صنایع کار و فعالیت بدون سیستم‌های نظارتی میسر نخواهد بود. این تجهیزات دارای بخش‌های مختلفی است تا بتواند به تمام وظایف محوله بپردازد. اما از قدرت سازگاری و انعطاف بالایی نیز برخوردار است.

در واقع برای هر سیستم و خط تولید با توجه به گستردگی و ماشین آلات مورد استفاده یک سیستم مانیتورینگ و کنترل جداگانه‌ای طراحی و ساخته می‌شود که برآورده کننده تمام نیازهای آن باشد.

_______________________________________________________

گرد آوري و تدوين توسط :

كميته صنعت ، معدن و تجارت

كانون مهندسين دانشكده فني دانشگاه تهران

شهريور ١٤٠٣