আধুনিক শিল্প ব্যবস্থার মূলে রয়েছে স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ সরঞ্জাম, যা সংবেদক, নিয়ন্ত্রক এবং অ্যাকচুয়েটরের মতো বিভিন্ন উপাদানকে একত্রিত করে উৎপাদন লাইনগুলি মসৃণভাবে চালাতে সাহায্য করে। পরিসংখ্যানগুলি এটিকে সমর্থন করে—গত বছর ARC Advisory-এর গবেষণা অনুযায়ী, অনেক কারখানা হাতে-কলমে কাজ থেকে স্বয়ংক্রিয় ব্যবস্থাতে রূপান্তরিত হওয়ার পর প্রায় 40% ভুল হ্রাস করেছে। বড় রাসায়নিক রিঅ্যাক্টরগুলিতে তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করা হোক বা রোবটিক বাহুগুলিকে নিখুঁতভাবে সমন্বয় করা হোক—এই ব্যবস্থাগুলি মিলিমিটারের এক হাজার ভাগের এক ভাগ পর্যন্ত সঠিক মানদণ্ড বজায় রাখতে পারে। আর এখন জিনিসগুলি আরও বুদ্ধিমান হয়ে উঠছে—শীর্ষ উৎপাদকরা তাদের নিয়ন্ত্রণ ইউনিটগুলিতে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ভিত্তিক ভবিষ্যদ্বাণীমূলক সরঞ্জাম যুক্ত করতে শুরু করেছেন, যাতে কারখানাগুলি তাৎক্ষণিকভাবে তথ্য প্রক্রিয়া করতে পারে এবং বাহ্যিক বিশ্লেষণের জন্য অপেক্ষা না করেই চলমান কাজে সমন্বয় করতে পারে।
শিল্প স্বয়ংক্রিয়করণের যাত্রা আসলে ১৯৬০-এর দশকে শুরু হয়েছিল যখন ঐতিহ্যবাহী ইলেকট্রোমেকানিক্যাল রিলেগুলি কেবল জিনিসগুলি চালু এবং বন্ধ করার বাইরে আর কিছুই করছিল না। ৯০-এর দশকে এসে আমরা দেখতে পাই প্রোগ্রামেবল লজিক কন্ট্রোলার, বা সংক্ষেপে PLC, কারখানাগুলিতে বিচ্ছিন্ন পণ্য উৎপাদনে প্রায় সর্বব্যাপী হয়ে উঠেছে। এই ছোট কর্মী যন্ত্রগুলি প্রতি সেকেন্ডে প্রায় ১,০০০টি ইনপুট/আউটপুট পয়েন্ট পর্যন্ত পরিচালনা করতে পারে। এখন, আধুনিক স্মার্ট কন্ট্রোলারগুলি অনেক দূর এগিয়ে গেছে। এগুলি শিল্প ইন্টারনেট অফ থিংসের সাথে কথা বলতে পারে এবং প্রতি সেকেন্ডে ১.৫ কোটি নির্দেশনা প্রক্রিয়া করতে পারে, একইসাথে তাদের পুরানো সংস্করণের তুলনায় ৩০% কম শক্তি ব্যবহার করে। আর গত বছরের ডেলয়েট প্রতিবেদন অনুযায়ী, সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনের মতো গুরুত্বপূর্ণ কাজে দূরবর্তী ক্লাউড সার্ভারের উপর নির্ভরতা প্রায় অর্ধেক কমিয়ে দেওয়ার জন্য এজ কম্পিউটিং মডিউলগুলিকেও ভুলে যাওয়া উচিত নয়।
আধুনিক সিস্টেম তিনটি অপরিহার্য কাজ সম্পাদন করে:
এই সমন্বিত পদ্ধতি অটোমোটিভ ওয়েল্ডিং লাইনে 99.95% আপটাইম এবং ফার্মাসিউটিক্যাল প্যাকেজিং-এ 0.1%-এর নিচে ত্রুটির হারকে সমর্থন করে (ম্যাকিনসি 2023 ম্যানুফ্যাকচারিং বেঞ্চমার্ক স্টাডি)। প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ যন্ত্রপাতি উন্নত হওয়ার সাথে সাথে, এই সিস্টেমগুলি ক্রমাগত নিজেদের রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা নির্ণয় করছে, মোটরের ব্যর্থতা ঘটার 800 ঘন্টা আগেই তা ভবিষ্যদ্বাণী করছে।
সঠিক কন্ট্রোলার বাছাই করতে হলে প্রথমে একাধিক বিষয় দেখা দরকার। উচ্চ-গতির পিক এবং প্লেস অপারেশনের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ±10ms পার্থক্য তৈরি করতে পারে এমন প্রতিক্রিয়ার সময় খুবই গুরুত্বপূর্ণ। তারপর আছে নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তা। অর্ধপরিবাহী কাজের ক্ষেত্রে প্রায়শই এক মিলিমিটারের নিচে সহনশীলতা প্রয়োজন হয়। আর বৃদ্ধির কথা মাথায় রেখে স্কেলযোগ্যতা ভুলবেন না। বেশিরভাগ বিশেষজ্ঞরা ব্যবসার বৃদ্ধির সময় ব্যবহারের জন্য 30 থেকে 50 শতাংশ অতিরিক্ত ক্ষমতা রাখার পরামর্শ দেন। গত বছরের শিল্পের সদ্য প্রাপ্ত তথ্য অনুযায়ী, মিশ্র উৎপাদন পরিবেশে উৎপাদন বন্ধের অর্ধেকেরও বেশি ক্ষেত্রে আসলে এর কারণ হল এমন কন্ট্রোলার ব্যবহার করা যা মেশিনগুলির প্রয়োজনের সাথে মেলে না। এটি আসলে এটাই তুলে ধরে যে অপ্রত্যাশিত বিরতি ছাড়াই কার্যক্রম মসৃণভাবে চালানোর জন্য কেন ফ্যাক্টরি ফ্লোরে যা ঘটে তার সাথে প্রযুক্তিগত স্পেসগুলি মেলানো এতটা গুরুত্বপূর্ণ।
প্রোগ্রামেবল লজিক কন্ট্রোলার (PLC) মূলত সেখানে সেখানে ব্যবহৃত হয় যেখানে মিলিসেকেন্ডের মধ্যে সিদ্ধান্ত গুরুত্বপূর্ণ, এমন অ্যাসেম্বলি লাইনের কথা ভাবুন যেগুলি মিলিসেকেন্ডের মধ্যে প্রতিক্রিয়া জানাতে হয়। এই কন্ট্রোলারগুলি 400টি বোতল প্রতি মিনিটে পরিচালনা করতে পারে এমন বোতল ক্যাপিং মেশিনগুলিতে মসৃণভাবে চলতে সাহায্য করে, আর কথাই নেই সেই অত্যন্ত নির্ভুল রোবটিক ওয়েল্ডারগুলির যা প্রতিবার 0.05mm নির্ভুলতা অর্জন করে। এদের জনপ্রিয়তার কারণ কী? খুব সহজ, এদের ল্যাডার লজিক প্রোগ্রামিং কনভেয়ার বেল্টগুলিকে একসঙ্গে কাজ করার জন্য সেট আপ করা এবং কারখানার মেঝে জুড়ে সেই গুরুত্বপূর্ণ নিরাপত্তা লকগুলি ইনস্টল করা অনেক সহজ করে তোলে। শিল্প বিশেষজ্ঞদের মতে, সাম্প্রতিক 'প্রসেস কন্ট্রোল হ্যান্ডবুক'-এর পরিসংখ্যান থেকে একটি আকর্ষক তথ্য পাওয়া গেছে - সাধারণ কম্পিউটার সিস্টেমের সাথে তুলনা করলে, গাড়ি উৎপাদন কারখানাগুলিতে PLC-গুলি প্রায় 40% সেটআপ সময় কমিয়ে দেয়। এই ধরনের দক্ষতাই ব্যাখ্যা করে যে নতুন কতগুলি উন্নত প্রযুক্তি এলেও কেন এগুলি এখনও পছন্দের পছন্দ হিসাবে রয়ে গেছে।
বিতরণকৃত নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা (ডিসিএস) সেখানে আসলেই উজ্জ্বল হয়ে ওঠে যেখানে গোটা সুবিধাটি জুড়ে সবকিছুর একসাথে কাজ করার প্রয়োজন হয়। পেট্রোলিয়াম রিফাইনারির উদাহরণ নিন—এমন ক্ষেত্রে উদ্ভাবনী ক্র্যাকিং-এর মতো জটিল প্রক্রিয়াগুলি পরিচালনা করার সময়ও এই ব্যবস্থাগুলি কারখানার মধ্যে 5,000 এর বেশি ইনপুট/আউটপুট পয়েন্ট পরিচালনা করার সময়ও তাপমাত্রাকে অর্ধ ডিগ্রি সেলসিয়াসের মধ্যে স্থিতিশীল রাখতে পারে। এই ব্যবস্থাগুলি প্রায় নিখুঁত আপটাইম বজায় রাখে, যা ধারাবাহিক অপারেশনের সময় প্রায় 99.8% এর কাছাকাছি থাকে। ডিসিএস-এর সর্বশেষ সংস্করণগুলিতে স্মার্ট রক্ষণাবেক্ষণ বৈশিষ্ট্য থাকে যা আসলে যন্ত্রপাতির বিকলন ঘটার আগেই তা ভবিষ্যদ্বাণী করে। এই আধুনিক ব্যবস্থাগুলি ব্যবহার করা কারখানাগুলি পুরানো ব্যবস্থার তুলনায় প্রায় 57% কম অপ্রত্যাশিত বন্ধ হওয়ার কথা জানায়, যা নিরাপত্তা এবং উৎপাদন দক্ষতা উভয় ক্ষেত্রেই বিশাল পার্থক্য তৈরি করে।
প্রোগ্রামযোগ্য অটোমেশন কন্ট্রোলারগুলি ঐতিহ্যবাহী পিএলসি-এর নির্ভরযোগ্য নিয়ন্ত্রণ বৈশিষ্ট্যগুলিকে সাধারণ পিসি-এর শক্তিশালী কম্পিউটিং ক্ষমতার সাথে একত্রিত করে, যা জটিল কাজ পরিচালনার জন্য এদের খুব উপযুক্ত করে তোলে। এমন অ্যাডাপটিভ প্যাকেজিং লাইনগুলির কথা ভাবুন যেগুলি একই সঙ্গে 15 টির বেশি পণ্যের ধরন পরিচালনা করতে হয়। এই সিস্টেমগুলি ল্যাডার লজিক প্রোগ্রামিং-এর পাশাপাশি C++-এর মতো উন্নত কোডিং ভাষাও চালাতে পারে। এই দ্বৈত ক্ষমতার ফলে উৎপাদকরা এগুলিকে যুক্ত করতে পারেন উন্নত মেশিন ভিশন সেটআপের সাথে যা প্রতি সেকেন্ডে 120 টি ছবির হারে ত্রুটি ধরা পড়ে। গত বছরের কিছু গবেষণা থেকে দেখা গেছে যে খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ কার্যক্রমে PAC প্রযুক্তি প্রয়োগ করলে কোম্পানিগুলি সাধারণত সময়ানুবর্তী মান নিরীক্ষণের ফলে সামগ্রিক সরঞ্জাম দক্ষতায় প্রায় 22 শতাংশ বৃদ্ধি দেখতে পায়।
একটি বিশেষ রাসায়নিক কোম্পানি তাদের ব্যাচ উৎপাদন চক্র প্রায় এক-তৃতীয়াংশ হ্রাস করেছে যখন তারা কারখানায় তৈরি হওয়া অন্তর্নির্মিত SQL ডাটাবেস সহ আধুনিক PAC-এর জন্য পুরানো রিলে সিস্টেম প্রতিস্থাপন করে। এই পরিবর্তনের ফলে 18টি ঝামেলাপূর্ণ হাতে করা ডেটা প্রবেশ কাজ বাতিল হয়ে যায় এবং পরে পরিবর্তন করা যাবে না এমন নিরাপদ ডিজিটাল রেকর্ডের মাধ্যমে FDA-এর কঠোর নিয়ম (বিশেষ করে অংশ 11) মেনে চলা নিশ্চিত হয়। এদিকে, গ্যালভানাইজিংয়ের অবিরাম কার্যক্রম চালানো একটি ইস্পাত কারখানায়, প্রতিদিন বিশাল পরিমাণ উৎপাদন করা সত্ত্বেও প্রকৌশলীরা জিনিসগুলি 99.95% সময় মসৃণভাবে চালানো বজায় রাখেন। তারা এটি করেন বিশেষ ইনপুট/আউটপুট মডিউল সহ ব্যাকআপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা স্থাপন করে, যা উৎপাদন বন্ধ না করেই চলমান অবস্থায় প্রতিস্থাপন করা যায়, যা বিশেষভাবে প্রশংসনীয় যেহেতু তারা প্রতিদিন প্রায় 1,200 টন প্রক্রিয়া করে।
গতিশীল পরিবেশে সেন্সর, অ্যাকচুয়েটর এবং নিয়ন্ত্রকগুলির মধ্যে নিরবচ্ছিন্ন মিথস্ক্রিয়া নিশ্চিত করার জন্য সঠিকভাবে কনফিগার করা ইনপুট/আউটপুট (I/O) সিস্টেম এবং দৃঢ় যোগাযোগ প্রোটোকলের উপর কার্যকর স্বয়ংক্রিয়করণ নির্ভর করে।
শিল্প সিস্টেম নিয়ে কাজ করার সময়, ডিজাইনারদের অবশ্যই জানা উচিত যে বাইনারি ডিভাইসগুলির মধ্যে পার্থক্য কী, যেগুলি শুধুমাত্র জিনিসগুলিকে চালু এবং বন্ধ করে, আর যেগুলি চলমান ডেটা স্ট্রিম পরিচালনা করে। উদাহরণস্বরূপ ডিসক্রিট I/O-এর কথা বলা যাক, এটি মূলত লিমিট সুইচ বা পুশ বোতামের মতো জিনিস থেকে আসা সহজ হ্যাঁ/না সংকেত নিয়ে কাজ করে। অন্যদিকে, অ্যানালগ I/O সময়ের সাথে সাথে তাপমাত্রা পরিমাপ বা চাপের মাত্রা সহ চলমান পরিমাপের সাথে কাজ করে। গুরুত্বপূর্ণ বিস্তারিত তথ্য নষ্ট না করে আসল সংকেতটি অক্ষুণ্ণ রাখতে এগুলির অনেক বেশি নির্ভুল নমুনা হারের প্রয়োজন। বেশিরভাগ অভিজ্ঞ প্রকৌশলী সিস্টেম ডিজাইনে প্রায় 25টি অতিরিক্ত I/O পয়েন্ট রাখার পরামর্শ দেন। কেন? কারণ প্রক্রিয়াগুলি পরে আপডেট বা সম্প্রসারিত হওয়ার সময় ঠিক কী ধরনের পরিবর্তন আসতে পারে তা কেউ আগাম বলতে পারে না।
নিয়ন্ত্রণ কক্ষের ঠিক পাশে আই/ও ক্যাবিনেট স্থাপন করলে তড়িৎ ব্যাঘাত কমে যায়, যদিও এই সেটআপ-এর অর্থ হল সর্বত্র অসংখ্য দীর্ঘ তার চলাচল করা। যখন উৎপাদনকারীরা প্রকৃত সরঞ্জামগুলির কাছাকাছি বিতরণকৃত আই/ও মডিউল স্থাপন করেন, তখন তারা কেবলিংয়ের প্রচুর জায়গা বাঁচাতে পারেন। কিছু প্রতিবেদনে বড় শিল্প প্রতিষ্ঠানগুলিতে ষাট থেকে আশি শতাংশ পর্যন্ত সাশ্রয়ের কথা উল্লেখ করা হয়েছে। অনেক কোম্পানি এখন IP67 রেটযুক্ত রিমোট আই/ও স্টেশনগুলির দিকে ঝুঁকছে যা সরাসরি উৎপাদন মেশিনে লাগানো যেতে পারে। কারখানার মেঝেতে যখন পরিস্থিতি খুব খারাপ হয়ে যায়, তখনও সেন্সর থেকে বাস্তব সময়ের ডেটা ধরে রাখার জন্য এই সেটআপগুলি খুব ভালভাবে কাজ করে।
ইথারনেট/আইপি 100 এমবিপিএস ব্যান্ডউইথ এবং আইআইওটি প্ল্যাটফর্মগুলির সাথে নেটিভ সামঞ্জস্যতা নিয়ে আধুনিক ইনস্টলেশনগুলির নেতৃত্ব দেয়। নতুন নেটওয়ার্কগুলিতে পুরানো ডিভাইসগুলি একীভূত করার জন্য মডবাস টিসিপি এখনও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। স্ক্যাডা এবং মেস-এর মতো তদারকি সিস্টেমগুলির সাথে তাদের সহজ সংযোগের জন্য শিল্প নির্দেশিকা এই প্রোটোকলগুলির উপর জোর দেয়।
অনেক কারখানা দশক ধরে বিভিন্ন ভেন্ডরের মিশ্র সরঞ্জাম চালায়। প্রোটোকল রূপান্তরকারীগুলি পুরানো আরএস-485/মডবাস আরটিইউ ডিভাইসগুলিকে ইথারনেট-ভিত্তিক নেটওয়ার্কের সাথে সংযুক্ত করে। পরিকল্পনার সময় বিদ্যমান ফিল্ডবাস টপোলজি ম্যাপ করা ব্যয়বহুল পুনঃকনফিগারেশন প্রতিরোধ করে, যেখানে বহু-প্রোটোকল পরিবেশগুলি একীভূত করার জন্য ওপিসি ইউএ পছনীয় সমাধান হিসাবে উঠে এসেছে।
যখন IIoT সিস্টেমগুলি এজ কম্পিউটিং ক্ষমতার সাথে যুক্ত হয়, তখন এটি পনেমন ইনস্টিটিউটের গবেষণা অনুযায়ী প্রায় 70% হারে ডেটা বিলম্ব কমিয়ে দেয়। এর মানে হল যন্ত্রগুলি আসলে ক্লাউড প্রতিক্রিয়ার জন্য অপেক্ষা না করেই স্থানীয়ভাবে তথ্য প্রক্রিয়া করতে পারে। যত দ্রুত এই নেটওয়ার্কগুলি উৎপাদন লাইনের মাধ্যমে বিস্তৃত হচ্ছে, স্কেলেবল IIoT ফ্রেমওয়ার্কগুলি ISO-এর 55000 ফ্রেমওয়ার্কের মতো মান সংস্থাগুলি দ্বারা নির্ধারিত নিয়ন্ত্রণমূলক সীমার মধ্যে থেকে সেই বৃদ্ধি চাপ ছাড়াই পরিচালনা করে। উদাহরণস্বরূপ WoT ইন্টারঅপারেবিলিটি লেয়ার নিন। স্মার্ট কারখানাগুলিতে বাস্তব পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এটি প্রায় 98% সময় বিভিন্ন প্রোটোকলকে সফলভাবে সংযুক্ত করে, যদিও শেষ কয়েকটি শতাংশ অর্জন করতে প্রায়শই নির্দিষ্ট কারখানার অবস্থা এবং পুরাতন সরঞ্জামের সামঞ্জস্যতা সমস্যার উপর ভিত্তি করে কিছু সূক্ষ্ম সমন্বয় প্রয়োজন হয়।
মডিউলার ডিজাইন 2024 এর উৎপাদন মানদণ্ড অনুযায়ী স্থির স্থাপত্যের তুলনায় 30% দ্রুত সিস্টেম আপগ্রেড করার অনুমতি দেয়। ডিজিটাল টুইন প্রযুক্তি প্রকৃত পরিবর্তনের আগে উৎপাদন সম্প্রসারণের অনুকরণ করতে প্রকৌশলীদের সক্ষম করে। কম্পোনেন্ট-ভিত্তিক সিস্টেম ব্যবহার করলে, যা ধাপে ধাপে IIoT আপগ্রেডকে সমর্থন করে, টায়ার-ওয়ান সরবরাহকারীরা 40% কম রিট্রোফিট খরচের প্রতিবেদন করে।
সর্বজনীন যোগাযোগ ড্রাইভারের মাধ্যমে আধুনিক প্রোগ্রামিং প্ল্যাটফর্মগুলি পুরাতন সিস্টেমের সাথে 99% সামঞ্জস্য অর্জন করে—মিশ্র-বিক্রেতা কারখানাগুলিতে এটি গুরুত্বপূর্ণ। সর্বশেষ সফটওয়্যার স্যুটগুলি স্বাভাবিকভাবে HMI এবং MES-এর সাথে একীভূত হয়, যা গাড়ি প্রয়োগে একীভূতকরণের সময় 50% কমায় (Ponemon 2023)।
ভবিষ্যৎ-মুখী উত্পাদনকারীরা প্রতি 3–5 বছরে যোগাযোগের মান পরিবর্তন হওয়ার স্বীকৃতি হিসাবে তাদের স্বয়ংক্রিয়করণ বাজেটের 25% প্রোটোকল-অজ্ঞেয়বাদী অবস্থার জন্য বরাদ্দ করে (পনম্যান 2024)। WoT ইন্টারঅপারেবিলিটি লেয়ার আনুষঙ্গিক মানকীকরণের মাধ্যমে ডিভাইস অনবোর্ডিংকে 85% দ্রুত করে তুলেছে, যা নতুন IIoT সেন্সর এবং অ্যাকচুয়েটর গ্রহণের সময় পিছনের সামঞ্জস্য বজায় রাখার জন্য অপরিহার্য প্রমাণিত হয়েছে।
স্বয়ংক্রিয়করণ নিয়ন্ত্রণ সরঞ্জাম প্রক্রিয়া নিরীক্ষণ, সিদ্ধান্ত গ্রহণ এবং সিস্টেম সমন্বয় করে, যা উৎপাদনের গুণমান এবং দক্ষতা নিশ্চিত করে।
PLC গুলি বিচ্ছিন্ন, উচ্চ-গতির কাজের জন্য আদর্শ, যেখানে DCS সুবিধার প্রান্তিক সমন্বয়ের প্রয়োজন হয় এমন বড় পরিসরের, ধারাবাহিক প্রক্রিয়ার জন্য উপযুক্ত।
মিশ্র-উৎপাদক সরঞ্জামগুলির মধ্যে সামঞ্জস্য এবং একীভূতকরণ নিশ্চিত করা দুর্ভাগ্যজনক পুনঃকনফিগারেশন প্রতিরোধ করে এবং আদান-প্রদানকে মসৃণ করে তোলে।
IIoT একীভূতকরণ সাইটে ডেটা প্রক্রিয়াকরণের গতি বৃদ্ধি করে, বিলম্ব কমায় এবং নেটওয়ার্ক বৃদ্ধি পরিচালনার জন্য স্কেলযোগ্য ফ্রেমওয়ার্কগুলি প্রসারিত করে।
কপিরাইট © 2024 শেঞ্জেন কিডা ইলেকট্রনিক্স কো., লিমিটেড