تطور الأتمتة

على مدار تاريخ الأتمتة، مهّد ظهور تقنيات وعمليات وآلات أحدث الطريق أمام الأتمتة لتلعب دورًا أكبر في مجتمعنا. كانت الأهداف الرئيسية لتطور الأتمتة في حياتنا اليومية هي تحسين الكفاءة والإنتاجية والسلامة والراحة. في هذه المقالة، سنستعرض تاريخ الأتمتة الصناعية لنفهم بشكل أفضل كيف تطوّرت المراحل المختلفة لمسار الأتمتة وتقدمت لتصبح التقنيات التي نستخدمها اليوم.

History of Automation in Manufacturing

 

منذ البداية، كان الناس وأصحاب الأعمال يبحثون دائمًا عن طرق مختلفة لتحسين الكفاءة في المهام اليومية. في العصور القديمة، أنجز أسلافنا معظم أعمالهم يدويًا بمساعدة آلات بسيطة، وبكرات، وعتلات، وأدوات يدوية، وأحيانًا حيوانات عاملة. من منظور التصنيع، تُصنَّف عمليات الإنتاج عادةً على أنها:

• يدوي بالكامل
• شبه مؤتمت
• مؤتمت بالكامل

من خلال تقليل مقدار التدخل البشري اللازم لأداء مهمة ما، تصبح العمليات مثل التصنيع أكثر كفاءة بكثير عبر الأتمتة. يستعرض التسلسل الزمني لتاريخ الأتمتة كيف تقدمت التكنولوجيا عبر مسار تطور الأتمتة.

1^st Century BC: Water Wheels

يصعب تأكيد التاريخ الحقيقي لظهور عجلات الماء، إلا أنها أصبحت أكثر شيوعًا لدى الإغريق والرومان لطحن الحبوب إلى دقيق في حوالي القرن 1^st قبل الميلاد. كانت الآلات الأبسط الأخرى، التي تعود إلى عصور أقدم بكثير، لا تزال تتطلب قدرًا لا بأس به من التدخل البشري أو عمل الحيوانات لتعمل. يمكن اعتبار الاستفادة من الماء الساقط من الطواحين المائية لتشغيل عملية ميكانيكية بداية “شبه الأتمتة” والمراحل الأولى من تطور الأتمتة.

عجلات الماء المبكرة

 

9^th Century: Mill Machinery Advancements

الطواحين المائية وطواحين الهواء كلاهما نوع من معدات الطواحين التي تستخدم الطاقة المتجددة لتشغيل عملية ميكانيكية. يعود أقدم تصميم مسجل لطاحونة هواء للاستخدام العملي تقريبًا إلى القرنين 7-9^th، وقد صنعها الفرس. استُخدمت هذه الطواحين الهوائية أيضًا لطحن الحبوب ثم طُوِّرت لاحقًا للعديد من العمليات الميكانيكية الأخرى.

وعلى الرغم من أن الطواحين المائية يمكن أن توفر قدرة أكبر بالنسبة لحجمها، فإن طواحين الهواء كانت قابلة للاستخدام في المناطق التي لا يتوفر فيها ماء جارٍ. واصلَت التقنيتان التحسن وشاع اعتمادهما حول العالم لتقليل العمل اليدوي المطلوب في:

• مطاحن المطرقة
• مطاحن نشر الخشب
• مصانع الورق
• مطاحن سحق الخام
• مطاحن شحذ الأدوات

طواحين الهواء المبكرة

 

17^th to 18^th Century: Industrial Revolution

بدأت في أوروبا الغربية، وكانت الثورة الصناعية في القرن 17^th نقطة تحول رئيسية في تطور الأتمتة الصناعية. خلال هذه الحقبة، استبدلت اختراعات محركات البخار والطواحين البخارية ومحركات الاحتراق الداخلي إلى حد كبير الحاجة إلى الطواحين المائية وطواحين الهواء. في عام 1785، طوّر أوليفر إيفانز أيضًا مطحنة دقيق أوتوماتيكية كانت أول عملية صناعية مؤتمتة بالكامل في التاريخ بفضل قدرتها على الإنتاج المستمر دون أي تدخل بشري.

مصانع التصنيع المبكرة

في عام 1867، نشر جيمس كليرك ماكسويل ورقة بحثية أرست بدايات أساس نظري لفهم نظرية التحكم. استمر اعتماد المصانع المؤدلجة للإنتاج الكمي لمواد مثل القطن والورق والبلاستيك والزجاج والمعادن بكميات أعلى بكثير وبكفاءة أكبر. ومع انتشار تقنيات وعمليات الثورة الصناعية حول العالم، شهد الاقتصاد ووسائل النقل والصحة والطب نموًا هائلًا.

محركات بخارية للقاطرات

 

1900 to 1950s: Electrification & Industrial Controllers

حوالي عشرينيات القرن الماضي، تسارع تطور الأتمتة الصناعية بسرعة مع بدء المصانع في استخدام منطق المرحلات والخضوع لعملية الكهربة - أي تزويد الأجهزة بالطاقة الكهربائية. أدّى التوسع في استخدام محطات الطاقة الكهربائية المركزية جنبًا إلى جنب مع تشغيل غلايات الضغط العالي الجديدة ومحطات التحويل الكهربائية والتوربينات البخارية إلى زيادة الطلب على الأجهزة وأدوات التحكم.

توزيع الطاقة الكهربائية

بدأت مصانع التصنيع بالتحول إلى المحركات الكهربائية، وتقلّص عدد المنشآت التي تواصل الاعتماد على أعمدة الإدارة الأمامية والسيور مع محركات البخار. خلال هذا الانتقال، شهدت مرافق التصنيع زيادات في الإنتاج بنحو 30%. ويعود ذلك إلى أن المحركات الكهربائية كانت أكثر كفاءة بكثير مقارنة بمحركات البخار، وتتطلب صيانة أقل، ولا تعاني خسائر احتكاك مرتفعة من الأعمدة والسيور.

محركات كهربائية مبكرة

كانت هناك حاجة إلى أضواء ملوّنة من غرف التحكم لإرسال إشارات إلى عمال المصنع لإجراء تغييرات يدوية مثل فتح أو إغلاق الصمامات وتشغيل أو إيقاف المفاتيح. هذا نوع من التحكم بالعمليات يُعرف باسم “تشغيل/إيقاف”. في ثلاثينيات القرن العشرين، أُدخلت وحدات التحكم إلى الصناعة لتمكين تغييرات محسوبة استجابةً للانحرافات عن نقطة الضبط. بدأت أنظمة التحكم الصناعية في عام 1958 باعتماد وحدات منطق رقمي بحالة صلبة لوحدات التحكم المنطقية المبرمجة الموصولة بأسلاك ثابتة للتحكم في العمليات والأتمتة. وبوصفها أسلاف وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) المستخدمة اليوم، استبدلت تدريجيًا معظم احتياجاتنا إلى منطق المرحلات الكهروميكانيكية.

محطات تحكم مبكرة

 

20^th to 21^st Century: Computers & Robotics

في عام 1971، أدّى اختراع المعالجات الدقيقة إلى انخفاضات كبيرة في أسعار عتاد الحواسيب، ما سمح بالنمو السريع لأنظمة التحكم الرقمية في صناعة التصنيع. تستمر تطوراتنا المستمرة في تكنولوجيا الحاسوب حتى يومنا هذا في دفع تطور الأتمتة الصناعية. ومع الحواسيب الرقمية، باتت مرافق التصنيع قادرة على امتلاك وحدات تحكم تنجز مهام أكثر تعقيدًا بسرعات أعلى وكفاءة أكبر.

مقدمة الحواسيب

ومع استمرار تقدم التكنولوجيا، أصبحت أتمتة العمليات الروبوتية أكثر بروزًا في مرافق التصنيع. اخترع فيكتور شاينمان، الرائد الأمريكي في مجال الروبوتات، “ذراع ستانفورد” في عام 1969. وقد صُمّم ليقدّم حل ذراع روبوتي كهربائي بالكامل بمفاصل بستة محاور. هذا مهّد الطريق لامتلاك الروبوتات القدرة على أداء مهام أكثر تعقيدًا مثل اللحام والتجميع. في عام 1973، حققت أوروبا تقدمًا هائلًا في الروبوتات الصناعية عبر طرح الروبوتات في السوق من خلال ABB Robotics وKUKA Robotics.

تُستخدم الروبوتات في مصانع اليوم الآن في شبه كل عمليات التجميع والتصنيع القائمة. فهي لا تُبعد البشر عن البيئات الخطرة فحسب، بل تساعد أيضًا أصحاب الأعمال على خفض التكاليف للبقاء تنافسيين عبر زيادة كفاءة الطاقة والإنتاجية والدقة والضبط لتحسين جودة الإنتاج. يمكننا الآن رؤية تطور أتمتة العمليات الروبوتية في عمليات مثل:

• تصنيع الزجاج
• مصانع اللب والورق
• تصنيع الأغذية والمشروبات
• تجميع السيارات
• فصل الغاز الطبيعي
• توليد الطاقة الكهربائية
• تصنيع الإلكترونيات
• التعليب والتعبئة بالزجاجات

الروبوتات في مصانع التصنيع

Evolution of Home Automation

 

يكون تطور الأتمتة في حياتنا اليومية أكثر وضوحًا عندما نختبره في منازلنا يوميًا. ومع بدء انتشار الكهربة في القرن 19^th، قُدّر أن 70% من المنازل في الولايات المتحدة كانت مكهربة حوالي عام 1930. أدى توزيع الطاقة الكهربائية إلى تمكين أصحاب المنازل من تشغيل أولى الأجهزة المنزلية مثل:

• سخانات المياه
• مجففات الملابس
• غسالات الأطباق
• الثلاجات
• مكانس كهربائية
• غسالات الملابس
• ماكينات الخياطة

تسخين المياه في المنزل

على الرغم من أن الكثير من هذه الأجهزة المنزلية كانت في البداية باهظة الثمن بالنسبة لمعظم الأسر، إلا أن إدخالها التدريجي إلى السوق مع تحسّن التقنيات جعلها في نهاية المطاف أكثر قابلية للتحمل.

في السبعينيات، أدى الانخفاض الكبير في أسعار عتاد الحواسيب إلى تراجع ملحوظ في أسعار الإلكترونيات. أتاح ذلك وصول الأجهزة المنزلية إلى الاستخدام المنزلي بسهولة أكبر. وفي التسعينيات والألفينيات، تطورت تقنية الإنترنت بشكل كبير، ما جعل المنازل الذكية أكثر قابلية للتحمل وزاد من شعبية أتمتة المنازل. يمكن العثور بسهولة على أتمتة المنزل اليوم في المنازل الحديثة عبر تقنيات ذكية مثل الإضاءة التلقائية، ووحدات تحكم HVAC، وأنظمة السلامة والأمن، ومصاعد التلفاز والتحكم بالترفيه. يمكننا الآن الوصول إلى كل هذه التقنيات الذكية بسهولة عبر هاتف ذكي مع تطبيقات منزل ذكي متوافقة. ومع تزايد العمل من المنزل، شهدنا أيضًا ارتفاعًا في الطلب على مكاتب الوقوف الكهربائية.

منزل ذكي - التحكم في الإضاءة والترفيه

In Summary

لقد استمر تطور الأتمتة في حياتنا اليومية عبر التاريخ، وسيواصل شق طريقه في الأجيال القادمة. ومع تقدم تقنياتنا مستقبلًا، يمكننا توقّع أن نشهد لأتمتة العمليات الروبوتية تأثيرًا أكبر في صناعتنا.

نأمل أن تكونوا وجدتم هذا مفيدًا وممتعًا مثلنا، خاصةً إن كنتم مهتمين بتاريخ الأتمتة الصناعية. إذا كانت لديكم أي استفسارات أو رغبتم في مناقشة منتجاتنا بمزيد من التفصيل، فلا تترددوا في التواصل معنا! نحن خبراء في ما نقوم به وسنكون سعداء بمساعدتكم بكل ما نستطيع.

sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123