กระบวนการทำงานในอุตสาหกรรมได้รับการพัฒนาอย่างมากเมื่อบริษัทเปลี่ยนจากการทำงานด้วยแรงงานคนมาเป็นระบบอัตโนมัติด้วยคอนโทรลเลอร์ตรรกะแบบโปรแกรมได้ หรือที่เรียกว่า PLC ซึ่งควบคุมงานซ้ำๆ ได้ตลอด 24 ชั่วโมงโดยแทบไม่เกิดข้อผิดพลาดเลย โดยทั่วไปมีอัตราความผิดพลาดต่ำกว่า 1% ในกระบวนการผลิตต่างๆ เช่น สายบรรจุภัณฑ์และการตรวจสอบผลิตภัณฑ์ ส่งผลให้ลดปัญหาความล่าช้าที่เกิดขึ้นเมื่อพนักงานล้าจากการทำงานเป็นเวลานาน ยกตัวอย่างเช่น การจัดการวัสดุ เมื่อ PLC ควบคุมแขนหุ่นยนต์บนสายการประกอบ โรงงานจะเห็นระยะเวลาในการผลิตแต่ละรอบลดลงประมาณ 22 เปอร์เซ็นต์ โดยไม่สูญเสียคุณภาพของผลผลิตที่สม่ำเสมอตลอดทั้งวัน
โรงงานยานยนต์รายใหญ่แห่งหนึ่งลดเวลาหยุดทำงานของสถานีเชื่อมโลหะได้ 65% หลังจากการผสานระบบควบคุมลอจิกแบบโปรแกรมได้ (PLC) เข้ากับระบบที่วินิจฉัยแบบเรียลไทม์ ตัวควบคุมปรับความเร็วของแอคทูเอเตอร์ตามข้อมูลตอบกลับจากเซ็นเซอร์ระหว่างกระบวนการประกอบแผงประตู ทำให้สามารถผลิตได้เร็วขึ้น 18% ระบบสามารถเขียนโปรแกรมใหม่ได้นี้ยังรองรับการเปลี่ยนรุ่นรถได้เร็วกว่าชุดรีเลย์แบบดั้งเดิมถึง 4 เท่า
ตามข้อมูลจากสมาคมระบบอัตโนมัติระหว่างประเทศ (International Society of Automation: ISA) บริษัทที่นำเทคโนโลยี PLC มาใช้งานสามารถเพิ่มความเร็วในการดำเนินงานได้สูงขึ้นถึง 25% ถึง 55% ใน 12 ภาคอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมการแปรรูปอาหารที่ได้ผลลัพธ์อย่างโดดเด่น ตัวอย่างเช่น สายการบรรจุขวด เมื่อควบคุมด้วยระบบ PLC สามารถผลิตได้มากกว่า 1,200 หน่วยต่อชั่วโมง เทียบกับการดำเนินงานแบบแมนนวลซึ่งทำได้เพียงประมาณ 860 หน่วย ซึ่งหมายถึงประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นราว 40% และมักทำให้ธุรกิจเริ่มเห็นผลตอบแทนจากการลงทุนภายในระยะเวลาประมาณสิบเดือน สิ่งใดที่ทำให้เกิดการปรับปรุงดังกล่าว? ระบบ PLC สามารถจัดการจุดเชื่อมต่อขาเข้าและขาออกได้พร้อมกันมากกว่า 200 จุด และตอบสนองได้ภายในไม่กี่มิลลิวินาที ความเร็วและประสิทธิภาพในระดับนี้เองที่ช่วยให้กระบวนการผลิตดำเนินไปอย่างราบรื่นทุกวัน
PLCs หรือโปรแกรมมิ่งลอจิกคอนโทรลเลอร์ มาพร้อมกับเซนเซอร์ในตัวที่คอยตรวจสอบประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักร โดยจะติดตามข้อมูลต่างๆ เช่น ระดับความร้อน การสั่นสะเทือน และการใช้พลังงานตลอดทั้งวัน หากมีสิ่งใดเริ่มแสดงพฤติกรรมผิดปกติเมื่อเทียบกับพารามิเตอร์การดำเนินงานปกติ คอนโทรลเลอร์เหล่านี้จะส่งคำเตือนไปยังเจ้าหน้าที่บำรุงรักษาล่วงหน้าระหว่าง 12 ถึง 72 ชั่วโมง ซึ่งทำให้ช่างเทคนิคมีสัญญาณเตือนเพียงพอที่จะเข้าดำเนินการก่อนที่ปัญหาที่แท้จริงจะเกิดขึ้น โรงงานที่นำระบบวินิจฉัยประเภทนี้มาใช้รายงานว่าสามารถลดเวลาตอบสนองลงได้ประมาณ 35 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์เมื่อเกิดเหตุการณ์ขัดข้อง ซึ่งแตกต่างอย่างมากเมื่อเทียบกับการตรวจสอบแบบแมนนวลดั้งเดิมที่มักจะไม่สังเกตเห็นปัญหาจนกว่าจะสายเกินไป
ผู้ผลิตสารเคมีรายหนึ่งในยุโรปสามารถลดการหยุดทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ที่ไม่ได้วางแผนไว้ได้ถึง 68% หลังจากนำระบบตรวจสอบสภาพอุปกรณ์โดยใช้ PLC มาใช้ อัลกอริธึมวิเคราะห์การสั่นสะเทือนสามารถระบุรูปแบบการสึกหรอของแบริ่งล่วงหน้าได้ 19 วัน ก่อนที่จะเกิดความเสียหายอย่างรุนแรง ทำให้สามารถซ่อมบำรุงได้ในช่วงเวลาบำรุงรักษาตามแผน การลงทุนจำนวน 850,000 ดอลลาร์สหรัฐในการปรับปรุงระบบ PLC ช่วยป้องกันการสูญเสียการผลิตที่อาจเกิดขึ้นได้ประมาณ 2.1 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี
แม้ว่าระบบวินิจฉัยข้อผิดพลาดขั้นสูงของ PLC จะมีค่าใช้จ่ายเบื้องต้นสูงกว่าระบบที่ใช้อัตโนมัติพื้นฐาน 10-20% แต่ก็สามารถคืนทุนภายใน 14-22 เดือนสำหรับผู้ผลิตส่วนใหญ่ สำหรับอุตสาหกรรมกระบวนการผลิตต่อเนื่อง การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งาน (uptime) เพียง 1% จะช่วยประหยัดเงินได้ 120,000 ถึง 450,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อปี ขึ้นอยู่กับขนาดของการผลิต ทำให้การนำระบบ PLC มาใช้กลายเป็นข้อได้เปรียบเชิงกลยุทธ์
คอนโทรลเลอร์ตรรกะแบบตั้งโปรแกรมได้ (PLCs) ช่วยลดการสัมผัสของมนุษย์กับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่เป็นอันตราย โดยใช้กลไกความปลอดภัยอัตโนมัติที่มีประสิทธิภาพเหนือกว่าการควบคุมด้วยมนุษย์ การรวมระบบตรวจสอบแบบเรียลไทม์เข้ากับตรรกะที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ทำให้ระบบเหล่านี้สามารถตอบสนองต่อเหตุฉุกเฉินได้อย่างรวดเร็ว และรับประกันความสอดคล้องตามมาตรฐานความปลอดภัยในการทำงาน
PLCs จะหยุดการทำงานทันทีเมื่อตรวจพบความผิดปกติ เช่น รั่วของก๊าซ หรือข้อผิดพลาดของอุปกรณ์ ซึ่งถือเป็นการปรับปรุงอย่างสำคัญเมื่อเทียบกับการแทรกแซงด้วยมือที่อาจเกิดข้อผิดพลาด โมเดลที่ได้รับการรับรองด้านความปลอดภัยสามารถดำเนินการหยุดระบบภายในไม่กี่มิลลิวินาที แยกอุปกรณ์ที่มีปัญหาออกก่อนที่เหตุการณ์จะลุกลาม
PLC รุ่นใหม่บังคับใช้ข้อกำหนดของ OSHA ผ่านระบบล็อกโปรแกรมที่ป้องกันไม่ให้เกิดสภาพการทำงานที่ไม่ปลอดภัย ระบบควบคุมเหล่านี้จะปิดการทำงานของเครื่องจักรโดยอัตโนมัติในช่วงเวลาที่มีการบำรุงรักษาหรือเมื่อเซ็นเซอร์ขัดข้อง ซึ่งสอดคล้องโดยตรงกับข้อบังคับ 29 CFR 1910 ด้านความปลอดภัยของอุปกรณ์อุตสาหกรรม
ระบบ PLC ในปัจจุบันช่วยให้ผู้ผลิตสามารถเปลี่ยนแปลงแผนการผลิตได้ภายใน 48 ชั่วโมง ซึ่งต่างจากในอดีตที่เคยใช้เวลาหลายสัปดาห์กับการเดินสายไฟใหม่แบบยุ่งยาก ตัวอย่างเช่น โรงงานอุตสาหกรรมยานยนต์ ที่ได้รับประโยชน์อย่างมากจากระบบการผลิตแบบยืดหยุ่น (Flexible Manufacturing Systems) โดยบางโรงงานสามารถลดระยะเวลาในการเปลี่ยนสายการผลิตรถยนต์จากรุ่นหนึ่งไปอีกรุ่นหนึ่งได้ถึงประมาณ 72% เคล็ดลับคือ ตัวควบคุมอัจฉริยะเหล่านี้สามารถปรับเส้นทางการเชื่อมด้วยหุ่นยนต์ และปรับความเร็วของสายพานลำเลียงโดยอัตโนมัติผ่านอัลกอริทึม ความยืดหยุ่นในลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในตลาดที่เปลี่ยนแปลงรวดเร็ว เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ซึ่งสินค้าแต่ละรุ่นมักมีอายุการใช้งานเพียง 9 ถึง 14 เดือน ก่อนจะถูกแทนที่ด้วยรุ่นใหม่
| สาเหตุ | รีเลย์แบบเดินสายถาวร | ระบบ PLC |
|---|---|---|
| เวลาในการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ | 3-6 สัปดาห์ (การเดินสายไฟใหม่) | 8-24 ชั่วโมง (อัปเดตซอฟต์แวร์) |
| การตรวจจับข้อผิดพลาด | การตรวจสอบข้อผิดพลาดด้วยตนเอง | การบันทึกข้อผิดพลาดโดยอัตโนมัติ |
| ค่าใช้จ่ายในการขยายระบบ | $18k-$35k ต่อสายการผลิตใหม่ | $2,000-$5,000 สำหรับโมดูล I/O |
PLC ช่วยกำจัด "คอขวดงานเดี่ยว" ของระบบแบบรีเลย์ ทำให้สามารถผสานรวมเซนเซอร์หรือแอคทูเอเตอร์ใหม่ได้อย่างราบรื่นโดยไม่ต้องหยุดการผลิต
ผู้ผลิตน้ำดื่มในอเมริกาเหนือลดของเสียจากวัสดุได้ 31% หลังจากการนำระบบเปลี่ยนรูปแบบที่ขับเคลื่อนด้วย PLC มาใช้ ตัวควบคุมจะปรับหัวจ่าย ตำแหน่งฉลาก และแรงบิดของฝาปิดขวดโดยอัตโนมัติสำหรับขวด 12 ขนาด ซึ่งกระบวนการนี้ก่อนหน้านี้ต้องมีการปรับเทียบด้วยมือถึง 14 ครั้งต่อกะการทำงาน พลังงานลดลง 19% เนื่องจากความเร็วของมอเตอร์ถูกปรับให้เหมาะสมในช่วงที่ความต้องการต่ำ
PLC ระดับอุตสาหกรรมทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิเกิน 158°F (70°C) และระดับเสียงรบกวนสูงกว่า 85 dB—สภาวะที่ทำให้ระบบควบคุมทั่วไปไม่สามารถทำงานได้ การออกแบบแบบโซลิดสเตตช่วยขจัดจุดอ่อนของรีเลย์กลไกต่อฝุ่น ความชื้น และการสั่นสะเทือน โดยงานศึกษาทางอุตสาหกรรมแสดงให้เห็นถึงการลดลง 92% ของความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับการสั่นสะเทือน เมื่อเทียบกับระบบแบบใช้รีเลย์
การติดตั้งล่าสุดในภาคอุตสาหกรรมเหมืองแร่แสดงให้เห็นถึงความทนทานในการดำเนินงานของ PLC ซึ่งการทำงานตลอด 24 ชั่วโมงในสภาพใต้ดินที่มีอากาศเต็มไปด้วยอนุภาคฝุ่น ยังคงให้อัตราการใช้งานได้ถึง 98% เป็นระยะเวลา 18 เดือน ซึ่งแตกต่างอย่างชัดเจนจากทางเลือกที่ไม่ใช่ PLC ที่มีอัตราการใช้งานเพียง 63% ในสภาวะเดียวกัน ส่งผลให้ต้นทุนการบำรุงรักษาฉุกเฉินลดลง 18.2 ดอลลาร์ต่อตันของวัสดุที่ผ่านกระบวนการ
การดำเนินงานในอุตสาหกรรมการผลิตแบบแยกส่วนจำนวนมากเริ่มเห็นผลตอบแทนจากการลงทุนภายในระยะเวลาประมาณ 18 เดือน เมื่อนำกลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานโดยใช้ PLC มาประยุกต์ใช้ และลดช่วงเวลาที่เครื่องจักรหยุดทำงาน ตามผลการวิจัยเมื่อปีที่แล้วที่ศึกษาจากโรงงานผลิตเกือบ 50 แห่งในหลากหลายอุตสาหกรรม บริษัทต่างๆ พบว่าสามารถลดการสูญเสียพลังงานได้ประมาณร้อยละ 30 ด้วยระบบการจัดการวงจรการทำงานของอุปกรณ์อย่างชาญฉลาดที่ควบคุมโดยระบบนี้ ในขณะเดียวกัน ฟีเจอร์การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ยังช่วยประหยัดค่าซ่อมแซมได้ประมาณเจ็ดแสนสี่หมื่นดอลลาร์สหรัฐต่อปีในโรงงานส่วนใหญ่ แต่ข้อได้เปรียบที่แท้จริงจะปรากฏออกมาในระยะยาว เนื่องจากคอนโทรลเลอร์ตรรกะโปรแกรมได้ (PLC) เหล่านี้มักมีอายุการใช้งานระหว่าง 10 ถึง 15 ปีในสภาพแวดล้อมจริง เมื่อพิจารณาประโยชน์ในระยะยาวเมื่อเทียบกับวิธีการควบคุมแบบเดิม บริษัทหลายแห่งจึงสามารถบรรลุผลตอบแทนจากการลงทุนครั้งแรกได้ถึงสามถึงห้าเท่าตลอดอายุการใช้งานของระบบ แม้ว่าต้นทุนเบื้องต้นอาจดูสูงในช่วงแรก
ข้อได้เปรียบหลัก : ตัวเรือนของ PLC ที่ได้รับการจัดอันดับ IP67 และวงจรเคลือบคอนฟอร์มัลโค้ท (conformal-coated circuitry) ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานอย่างต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเกิน 120°F ต่อวัน—ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการผลิตโลหะและโรงงานเคมี
PLC หรือ Programmable Logic Controllers เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในการทำให้กระบวนการอุตสาหกรรมเป็นระบบอัตโนมัติ โดยควบคุมการทำงานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ
PLC ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยการดำเนินงานซ้ำๆ แบบอัตโนมัติ ทำให้ความเร็วและความแม่นยำของการทำงานดีขึ้น ลดข้อผิดพลาดจากมนุษย์ และเร่งรอบการผลิต
อุตสาหกรรมเช่น การผลิตรถยนต์ การแปรรูปอาหาร และการผลิตสารเคมี ได้รับประโยชน์อย่างมากจากการใช้ PLC ซึ่งส่งผลให้เกิดการเพิ่มผลผลิต เพิ่มความปลอดภัย และลดเวลาการหยุดทำงาน
ใช่ แม้ต้นทุนเริ่มต้นจะสูงกว่าระบบทั่วไป แต่ระบบ PLC มักให้ผลตอบแทนการลงทุน (ROI) ที่คุ้มค่าจากการลดเวลาหยุดทำงาน เพิ่มผลผลิต และลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
ลิขสิทธิ์ © 2024 โดย Shenzhen QIDA electronic CO.,ltd
EN