اتوماسیون هوشمند در تولید شیمیایی: بهینه‌سازی تخصیص نیروی انسانی و کارایی کارخانه

نقش خودکارسازی هوشمند در تولید شیمیایی

بهینه‌سازی تولید شیمیایی مورد نیاز بالا

سیستم‌های خودکار هوشمند در حال تغییر نحوه عملکرد کارخانه‌های شیمیایی هستند، به‌ویژه در تولید مواد شیمیایی مورد تقاضای کنونی. دلیل ارزشمند بودن این فناوری چیست؟ خب، کارخانه‌ها می‌توانند محصولاتشان را سریع‌تر تولید کنند و در عین حال استانداردهای کیفی خوبی را حفظ کنند. مزایا واقعاً واضح هستند: واکنش‌ها سریع‌تر اتفاق می‌افتند، اشتباهات به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابند و محصولات هر بار ظاهری تقریباً یکسان دارند. بیشتر این موارد به خاطر ربات‌هایی هستند که کارهای تکراری را انجام می‌دهند و ماشین‌های کنترل‌شده توسط کامپیوتر که عملیات پیچیده را مدیریت می‌کنند. این ماشین‌ها وظایفی را برعهده می‌گیرند که قبلاً نیازمند اپراتورهای انسانی بودند که تمام روز در محل کار حضور داشتند، بنابراین کارگران دیگر نیازی به انجام کارهای دستی زیاد ندارند. برخی از شرکت‌ها گزارش داده‌اند که پس از اجرای این راهکارهای خودکار، نرخ خطاها را تا نصف کاهش داده‌اند.

رباتیک و سایر اشکال فناوری اتوماسیون به شدت به تولیدکنندگان کمک کرده‌اند تا با انجام کارهای خسته‌کننده و تکراری و نیز حفظ کنترل دقیق در سراسر خطوط تولید، بهره‌وری خود را افزایش دهند. ماشین‌هایی که برای این گونه وظایف برنامه‌ریزی شده‌اند، بدون وقفه و با دقت شگفت‌انگیزی کار خود را ادامه می‌دهند، که این امر باعث کاهش اشتباهاتی می‌شود که انسان‌ها معمولاً هنگام انجام یک کار تکراری زیاد مرتکب می‌شوند. بررسی اعداد واقعی از مطالعات اخیر نشان می‌دهد که چقدر بهبودها در روند تولید زمانی رخ می‌دهد که شرکت‌ها راه‌حل‌های هوشمند اتوماسیون را اجرا می‌کنند. برخی از کسب‌وکارها طبق گزارش‌های منتشر شده در سال 2022 در نشریه بین‌المللی تحقیقات تولید (International Journal of Production Research)، پس از به کارگیری سیستم‌های اتوماتیک، افزایشی حدود 20 درصدی در خروجی تولید خود مشاهده کردند. البته نتایج بسته به ویژگی‌های صنعت متفاوت است، اما روند کلی به اندازه کافی روشن است تا بیشتر تولیدکنندگانی که در حال بررسی گزینه‌های نوآوری هستند، متوجه شوند.

بینایی ماشین برای تضمین کیفیت پلیمر

در تولید پلیمر، فناوری بینایی ماشین نقش کلیدی در حفظ کیفیت محصول ایفا می‌کند، به‌ویژه ازطریق بازرسی‌های زنده و در زمان واقعی. این سیستم در واقع با دوربین‌های پیشرفته و نرم‌افزارهای هوشمندی کار می‌کند که قادر به شناسایی نقص‌ها به‌محض وقوع آن‌ها روی خط تولید هستند. این چشمان خودکار می‌توانند مواردی را شناسایی کنند که گاهی حتی کارگران با تجربه نیز از قلم می‌اندازند و این امر به‌طور کلی منجر به بهبود قابل‌توجه تشخیص نقص‌ها می‌شود. به این اعداد واقعی از صنعت توجه کنید: در زمانی که شرکت‌ها هنوز بیشتر به بازرسی‌های دستی متکی بودند، بیشتر کارخانه‌ها تنها حدود 70 درصد از نقص‌ها را شناسایی می‌کردند. اما پس از نصب سیستم‌های بینایی ماشین، همان واحدها شاهد افزایش نرخ تشخیص خود تا بیش از 95 درصد بودند. چنین بهبودی در کنترل کیفیت تولیدکنندگان تأثیر بسزایی دارد و به آن‌ها کمک می‌کند تا در بازار امروزی رقابت‌پذیر باقی بمانند.

ضمن اطمینان از کیفیت، به معیارهای رعایت شده در صنعت شیمیایی کمک می‌کند. حفظ چک‌های کیفیت سختگیرانه تضمین می‌کند که محصولات هم به معیارهای صنعتی و هم به استانداردهای ایمنی برسد. با بهبود قابل توجه نرخ‌های تشخیص عیوب، دید ماشینی به حفظ این استانداردها کمک می‌کند، بنابرین خطر جرایم ناشی از عدم رعایت قوانین و افزایش قابلیت اعتماد محصول را کاهش می‌دهد.

کاهش خطای انسانی در پردازش گلیکول اتیلن

در واحدهای فرآورش گلیسول اتیلنی در سراسر آمریکای شمالی، خطاهای انسانی همچنان یکی از بزرگترین دغدغه‌ها در حفظ نرخ‌های ثابت تولید محسوب می‌شوند. این نوع از فرآورش شیمیایی دقت بسیار بالایی در هر مرحله از فرآیند می‌طلبد. در همینجا است که سیستم‌های اتوماسیون مدرن واقعاً درخشش می‌کنند؛ آنها باعث کاهش اشتباهات وارداتی داده‌ها شده و پارامترهای کنترل پیچیده را با قابلیت اطمینان بسیار بیشتری نسبت به اپراتورهای دستی مدیریت می‌کنند. چیزی که این سیستم‌ها را ارزشمند می‌کند، تنها سازگاری آنها نیست، بلکه این امر نیز هست که از تبدیل شدن اشتباهات کوچک به مشکلات بزرگ جلوگیری می‌کنند. ما شاهد وقایعی بوده‌ایم که یک کاربر در خواندن یک دستگاه اندازه‌گیری اشتباه کرده یا غلظت اشتباهی از فرمول را وارد کرده است؛ حتی اشتباهات جزئی نیز می‌توانند خطوط تولید را متوقف کرده و گاهی باعث بروز حوادث ایمنی نیز شوند.

تحقیقات در مورد سیستم‌های خودکار نشان می‌دهد که این سیستم‌ها تأثیر واقعی در ایمنی در محیط کار دارند و بسیاری از واحدها پس از اتوماسیون، گزارش کمتر شدن تصادفات را داده‌اند. به چند نمونه از کارخانه‌های شیمیایی که این فناوری‌ها را به کار گرفته‌اند نگاهی بیندازید - در چند مورد، تعداد تصادفات حدود 30 درصد کاهش یافته است. سوابق ایمنی نیز بهتر شده‌اند، زیرا کارگران در فرآیندهای دستکاری مواد شیمیایی پروتکل‌ها را سازگارتر دنبال کردند. وقتی شرکت‌ها اتوماسیون را در خطوط تولید گلیسول اتیلنی به کار می‌برند، کارمندان را در برابر شرایط خطرناک حفاظت می‌کنند و در عین حال کیفیت یکنواخت‌تری از محصولات تولید می‌کنند. ماشین‌ها به سادگی اشتباهات انسانی که می‌تواند منجر به توقف‌های گران‌قیمت یا حتی حوادث بدتر شود را مرتکب نمی‌شوند.

فرهنگ‌های کلیدی بهبود کارایی در کارخانه‌های شیمیایی

نگهداری و تعمیرات پیش‌بینی‌پذیر مجهز به هوش مصنوعی برای راکتورهای فورمالدهید

نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه مبتنی بر هوش مصنوعی نقش مهمی در جلوگیری از خاموشی‌های غیرمنتظره در راکتورهای فرمالدئید ایفا می‌کند. این سیستم با اجرای داده‌های تجهیزات از طریق مدل‌های یادگیری ماشینی که مشکلات احتمالی را قبل از وقوع آنها شناسایی می‌کنند، کار می‌کند و به مدیران کارخانه زمان می‌دهد تا قبل از وقوع بلایا، مشکلات را رفع کنند. برخی شرکت‌ها پس از اجرای این سیستم‌ها، کاهشی حدود ۳۰ درصدی در هزینه‌های نگهداری و تعمیرات گزارش کرده‌اند. علاوه بر این، ماشین‌آلات آنها طولانی‌تر دوام می‌آورند و به طور مداوم‌تری کار می‌کنند، مطابق تحقیقات دلویت. وقتی کارخانه‌ها مشکلات را در مراحل اولیه شناسایی کنند بجای اینکه صبر کنند تا خرابی رخ دهد، عملیات به صورت روان و پایدار ادامه می‌یابد. این موضوع به معنای جریان بی‌وقفه فرمالدئید است که باعث کارایی بهتر در کلیه بخش‌ها و در نهایت افزایش سودآوری برای تولیدکنندگان می‌شود.

حسگرهای IoT در نظارت بر دسته‌های پلی‌پروپیلن

استفاده از سنسورهای اینترنت اشیا در تولید پلی‌پروپیلن واقعاً نحوه نظارت بر فرآیندهای تولید را تغییر داده است. این دستگاه‌های کوچک داده‌ها را در زمان وقوع رویدادها جمع‌آوری می‌کنند، چیزی که اطلاعات بهتری به مدیران کارخانه می‌دهد تا تصمیمات بهتری در مورد عملیات خود اتخاذ کنند. هنگامی که چیزی در فرآیند تولید از مسیر خارج می‌شود، کارخانه‌ها اکنون می‌توانند سریع آن را شناسایی کنند و از بدتر شدن مشکلات جلوگیری کنند، به این ترتیب کیفیت محصول حفظ می‌شود و هزینه‌ها نیز کنترل می‌شوند. یک کارخانه واقعی در جایی دید که پس از نصب این سنسورهای هوشمند برای ردیابی دسته‌های پلی‌پروپیلن، بهره‌وری آنها حدود 15 درصد افزایش یافت. این نوع بهبود نشان می‌دهد که فناوری متصل چقدر می‌تواند در محیط‌های تولیدی مدرن ارزشمند باشد.

اتوماسیون فرآیند رباتیک برای سنتز پلی‌وینیل آسیت

استفاده از خودکارسازی فرآیند رباتیک (RPA) در سنتز پلی‌وینیل استات، نحوه مدیریت کارهای تکراری و روزمره‌ای را که قبلاً نیاز به نظارت مداوم انسان داشتند، در حال تغییر دادن است. مواردی مانند فرآیند اختلاط، حفظ دمای مناسب در طول واکنش‌ها و انتقال مواد بین مراحل مختلف تولید، همگی اکنون می‌توانند به صورت خودکار انجام شوند. این موضوع چه معنایی دارد؟ برای شروع، منجر به دقت بسیار بهتری در طول کل فرآیند تولید می‌شود. برخی از کارخانه‌هایی که سیستم‌های RPA را اجرا کرده‌اند، گزارش داده‌اند که سرعت تولید آن‌ها حدوداً ۲۰٪ افزایش یافته و در عین حال، تعداد کمتری از معایب در محصولات نهایی مشاهده شده است. فراتر از اینکه تنها فرآیندها را سریع‌تر و تمیزتر کند، این سیستم‌های خودکار به کارخانه‌های شیمیایی چیزی واقعاً ارزشمند نیز می‌دهند و آن انعطاف‌پذیری است. وقتی شرایط بازار به طور ناگهانی تغییر کند یا سفارشات مشتری در آخرین لحظه دچار تغییر شوند، واحدهایی که سیستم‌های خوب RPA دارند می‌توانند عملیات خود را نسبتاً سریع‌تر از واحدهای قدیمی‌تر که هنوز به فرآیندهای دستی متکل هستند، تطبیق دهند.

بهینه‌سازی تخصیص نیروی کار از طریق فرآیندهای کاری اتوماتیک

اعاده دوباره شخصnelها به نقش‌های تحلیلی با ارزش بیشتر

وقتی خودکارسازی کارهای تکراری را به عهده می‌گیرد، افراد از انجام این گونه کارها آزاد می‌شوند و می‌توانند به کارهایی بپردازند که نیازمند تفکر و استدلال هستند، نه فقط دنبال کردن دستورالعمل‌ها. به کارهایی فکر کنید که در آنها نیاز است فرد داده‌ها را تفسیر کند، تصمیمی را بر اساس تجربه بگیرد، یا پروژه‌هایی را مدیریت کند که متغیرهای غیرقابل پیش‌بینی دارند؛ این حوزه‌هایی هستند که انسان‌ها هنوز هم به‌راحتی از ماشین‌ها پیشی می‌گیرند. بر اساس برخی تحقیقات مکینزی (اگرچه اعداد و ارقام بسته به کسی که آمار می‌گیرد متفاوت است)، حدود 60 درصد از شغل‌ها احتمالاً دارای حدود 30 درصد کارهایی هستند که می‌توان با ربات‌ها یا نرم‌افزارها انجام داد. این موضوع برای محیط‌های کاری معنای روشنی دارد؛ ما شاهد آن هستیم که بیشتر کارکنان به سمت نقش‌هایی که نیازمند تفکر تحلیلی هستند حرکت می‌کنند، نه فقط به موقع به کار آمدن. شرکت‌ها از این موضوع سود می‌برند، چون وقتی کارکنان روی کارهایی که در آنها قوی هستند تمرکز می‌کنند، عملیات بهتر انجام می‌شود، در عین حال کارکنان مهارت‌هایی را توسعه می‌دهند که آنها را در برابر پیشرفت فناوری مرتبط نگه می‌دارد.

پروتوقل‌های خودکار برای مدیریت مواد خطرناک

رای مواجهه با مواد خطرناک بسیار مهم است. قوانین ایمنی مربوط به مواد خطرناک را نمی‌توان نادیده گرفت. در اینجا است که خودکارسازی نقش بزرگی ایفا می‌کند. این سیستم‌ها باعث کاهش اشتباهات انسانی شده و اطمینان می‌دهند که مواد شیمیایی خطرناک مانند فرمالدئید یا اتیلن گلیکول در طول فرآیند تولید به درستی مدیریت می‌شوند. بررسی داده‌های ارائه‌شده از سازمان OSHA نشان می‌دهد که کارخانه‌هایی که از اقدامات ایمنی خودکار استفاده می‌کنند، تعداد بسیار کمتری حادثه را تجربه می‌کنند، زیرا این راهکارهای فناورانه به‌طور مداوم وضعیت را نظارت می‌کنند و هنگام بروز مشکل به سرعت واکنش نشان می‌دهند. برای کسب‌وکارها، این موضوع به معنای عملیاتی ایمن‌تر و همچنین صرفه‌جویی در هزینه‌های مربوط به رعایت مقررات و جلوگیری از شکایت‌های گرانقیمت ناشی از مدیریت نادرست مواد شیمیایی است.

توسعه مهارت برای عملیات ترکیبی انسان-ماشین

اتوماسیون به تدریج وارد بخش‌های تولیدی سراسر کشور می‌شود، که این موضوع به این معنی است که کارگران نیاز به مهارت‌هایی دارند که چند سال پیش وجود نداشتند. اکنون بسیاری از کارخانه‌ها جلسات آموزشی را برگزار می‌کنند که به طور خاص برای افرادی طراحی شده‌اند که در کنار ماشین‌ها کار می‌کنند، و به کارکنان کمک می‌کند تا زمانی که شغل‌هایشان کاملاً تغییر کند، خود را با شرایط جدید تطبیق دهند. شرکت‌ها وقت خود را صرف آموزش کارکنان در مورد نحوه کار با انواع تجهیزات دیجیتال و ربات‌های کوچک و مفیدی که می‌توانند وظایف خطرناک را انجام دهند، می‌کنند. برخی از شرکت‌ها کارگاه‌های منظمی برگزار می‌کنند، در حالی که برخی دیگر با کالج‌های محلی همکاری می‌کنند تا همه افراد از تغییرات فناوری به خوبی مطلع شوند. هدف تنها حفظ کارکنان خوب نیست، بلکه جذب ایده‌های تازه به محیط کار نیز هست. بررسی نتایج واقعی از شرکت‌هایی که این تغییرات را اعمال کرده‌اند، نشان می‌دهد چرا سرمایه‌گذاری در توسعه کارکنان امری منطقی و ضروری برای موفقیت در بازار رقابتی امروز است.

افزایش کارایی کارخانه با استراتژی‌های مبتنی بر داده

تحلیل مصرف انرژی در تولید پلیمر

تحلیل انرژی به‌تدریج اهمیت بیشتری در مدیریت مصرف انرژی در واحدهای تولیدی پلیمر پیدا کرده است. وقتی کارخانه‌ها داده‌های دقیق جمع‌آوری کرده و الگوهای مصرف انرژی خود را تحلیل می‌کنند، اغلب ناکارآمدی‌های پنهانی را کشف می‌کنند که منجر به هدررفت پول و منابع می‌شود. برخی از تولیدکنندگان، صرفه‌جویی حدود 15 درصدی در قبوض انرژی خود را پس از به‌کارگیری این روش‌های تحلیلی گزارش داده‌اند، هرچند نتایج بسته به اندازه کارخانه و سن تجهیزات متفاوت است. مزایای مالی این کار آشکار است، اما زاویه دیگری نیز وجود دارد: کاهش ردپای کربنی به شرکت‌ها کمک می‌کند تا ضمن کاهش هزینه‌ها، مقررات زیست‌محیطی را نیز رعایت کنند. امروزه بسیاری از تولیدکنندگان مواد شیمیایی داستان‌هایی را به اشتراک می‌گذارند که چگونه از این اطلاعات برای تنظیم دقیق‌تر عملیات خود استفاده کرده‌اند، گاهی اوقات تنها با انجام تغییرات کوچک، بهبودهای بزرگی در بهره‌وری در طول زمان به دست آورده‌اند.

بهینه‌سازی عملکرد در حالت واقعی برای شیمیایی‌های ویژه

در تولید مواد شیمیایی خاص، دسترسی به داده‌های زنده و دریافت آنها به‌صورت مستقیم توسط اپراتورهای کارخانه، تفاوت بزرگی در بهینه‌سازی بازده ایجاد می‌کند. واحدهایی که به جریان داده‌های زنده متصل می‌شوند، قادرند تنظیمات تولید خود را به‌صورت آنی اصلاح کنند و در نتیجه، محصول بیشتری تولید کنند و ضایعات کمتری داشته باشند. به عنوان مثال، یک کارخانه شیمیایی در منطقه‌ای در جنوب، پس از اعمال الگوریتم‌های هوشمند در سیستم خود، شاهد افزایش ۱۰ درصدی بازده خود بودند. این ابزارهای پیش‌بینی‌کننده در واقع شرایط بهینه را شناسایی کرده و به هماهنگی آنچه در کارخانه اتفاق می‌افتد با آنچه مشتریان در حال حاضر می‌خواهند کمک می‌کنند. در سراسر صنعت، شاهد گزارش‌های زیادی از بهبود عملکرد در واحدهایی هستیم که شروع به استفاده از داده به جای حدس و گمان کرده‌اند. هرچند هیچکس این را یک راه حل جادویی نمی‌داند، اما بیشتر تولیدکنندگان با این امر موافقند که این راهکارهای فناورانه به‌وضوح به آنها در راهبری عملیات شیمیایی پاک‌تر و کارآمدتر کمک می‌کند.

کاهش ضایعات با استفاده از هوش مصنوعی در کارخانجات گلیколь اتیلن

کاربرد هوش مصنوعی در کاهش ضایعات در فرآیندهای تولید اتیلن گلایکول پیشرفت‌های واقعیای را به وجود آورده است. این سیستم‌های هوشمند داده‌های زیادی را بررسی می‌کنند تا نقاطی که اغلب ضایعات رخ می‌دهد را شناسایی کنند و سپس راه‌حل‌هایی پیشنهاد دهند که عملکرد بهتری نسبت به روش‌های سنتی دارند. به عنوان مثال، یک کارخانه مشکلات جدی ضایعات را تجربه می‌کرد تا اینکه سال گذشته راه‌حل‌های هوش مصنوعی را اعمال کرد. سطح ضایعات پس از اجرای این ابزارهای جدید طبق گزارش‌های منتشر شده حدود ۲۰ درصد کاهش یافت. بیشتر افراد صنعتی معتقدند که این نوع فناوری امروزه اهمیت زیادی دارد، زیرا شیوه‌های سبز در بخش‌های تولیدی شیمیایی دیگر گزینه‌ای اختیاری نیستند. فراتر از کاهش ضایعات، شرکت‌ها همچنین هزینه‌های خود را کاهش می‌دهند که این امر به آن‌ها لطف رقابتی می‌دهد و در عین حال مسئولیت‌های محیط زیستی خود را نیز رعایت می‌کنند.