Factory Automation คืออะไร สำคัญอย่างไรกับอุตสาหกรรม

Factory Automation คืออะไร

Factory Automation (FA) หรือ ระบบโรงงานอัตโนมัติ คือการใช้เทคโนโลยีและเครื่องจักรควบคุมการทำงานในสายการผลิต แทนแรงงานคน ไม่ว่าจะเป็นการผลิต การตรวจสอบคุณภาพ การขนส่งภายใน และการควบคุมกระบวนการทั้งหมดผ่านระบบอัตโนมัติโรงงานเป็นการนำเทคโนโลยีสมัยใหม่มาปรับใช้ เพื่อสนับสนุนการทำงานของพนักงานในโรงงาน โดยใช้โปรแกรมควบคุมการทำงานในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ซึ่งสามารถเลือกระบบการใช้งานได้ มีทั้งแบบ Fully Automated Solutions และ Semi Automated Solutions ซึ่งการนำระบบโรงงานอัตโนมัติเข้ามาใช้ในโรงงานจะช่วยให้ได้ผลผลิตที่มีคุณภาพมากขึ้น มีการทำงานที่รวดเร็วกว่าเดิม 

ประเภทของระบบ Automation

ระบบอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรมนั้นมีหลายประเภท แต่ก่อนที่จะนำระบบ Automation มาใช้กับโรงงานจะต้องมองภาพรวมและเตรียมโรงงานให้พร้อมรองรับระบบใหม่ และเลือกใช้ประเภทของระบบให้เหมาะสมกับโรงงาน ซึ่งขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการนำไปใช้ที่แตกต่างกันตามผลิตภัณฑ์และปริมาณการผลิต ประเภทของระบบ Automation มีด้วยกัน 4 ประเภท

ระบบอัตโนมัติคงที่ (Fixed Automation)

สำหรับประเภทของระบบ Automation แรกที่จะมาแนะนำให้รู้จักเรียกว่า Fixed Automation หรือระบบอัตโนมัติคงที่ บางคนอาจเรียกว่า Hard Automation หรือ Single automated Machines เป็นระบบการทำงานที่เครื่องจักรจะทำงานแบบเฉพาะเจาะจง ผลิตงานในรูปแบบเดิมซ้ำๆ โดยจะใช้สำหรับการผลิตสินค้าจำนวนมากแบบแยกส่วน เช่น การบรรจุสินค้า งามเชื่อม การติดฉลาก รวมถึงระบบการไหลแบบต่อเนื่อง เช่น โรงสี กระบวนการกลั่น และสายพานลำเลียง แต่ระบบ Fixed Automation อาจจะมีข้อจำกัดตรงที่ไม่สามารถแก้ไขและเปลี่ยนแปลงรูปแบบการผลิตได้ แต่ว่าระบบนี้จะมีความเร็วในการผลิตที่สูงมาก แถมยังมีความแม่นยำ และปลอดภัย ที่สำคัญยังเป็นระบบอัตโนมัติที่ค่าใช้จ่ายต่ำเมื่อเทียบกับระบบอื่นๆ

ระบบอัตโนมัติที่ตั้งโปรแกรมได้ (Programmable Automation)

ระบบ automation โรงงานแบบ Programmable Automation เป็นกระบวนการอัตโนมัติที่การผลิตถูกควบคุมด้วยชุดคำสั่งที่เขียนขึ้น โดยจะต้องเข้ารหัสเพื่อป้อนคำสั่ง ซึ่งระบบ Automation ประเภท Programmable นั้นสามารถเปลี่ยนแปลงชุดคำสั่งได้ตามความต้องการ และสามารถกำหนดการตั้งค่าใหม่ได้เสมอ ทำให้การทำงานมีความยืดหยุ่น อีกทั้งยังปรับสามารถปรับได้ทั้งซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ให้เหมาะสมกับโรงงานได้อีกด้วย จึงเหมาะสำหรับโรงงานอุสหกรรมต่างๆ ที่มีกระบวนการผลิตที่หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็น โรงงานอุตสาหกรรมการผลิตอาหาร ยา และเครื่องดื่ม และอื่นๆ อีกมากมายตามความต้องการในการผลิตของโรงงานอุตสาหกรรมนั้นๆ

ระบบอัตโนมัติที่ยืดหยุ่น (Flexible Automation)

ระบบ Automation โรงงานแบบ Flexible Automation หรือหลายๆ คนอาจรู้จักในชื่อ Soft Automation เป็นรูปแบบของระบบอัตโนมัติที่มีความยืดหยุ่นสูง ทำให้สามารถปรับตั้งค่าการทำงาน หรือการผลิตใหม่ได้ในระยะเวลาที่สั้น แต่หากต้องการเปลี่ยนแปลงการผลิตจำเป็นจะต้องเปลี่ยนแปลงโดยเจ้าหน้าที่ผ่านการใช้รหัส จึงจะสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ที่สำคัญระบบนี้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ได้หลากหลายรูปแบบ หากโรงงานมีการเปลี่ยนแปลงการผลิตบ่อยๆ ก็จะไม่เสียเวลาไปกับการตั้งโปรแกรมใหม่ หรือกำหนดการตั้งค่าของเครื่องจักร ทำให้เครื่องจักรสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง ไม่ขาดตอน

ระบบอัตโนมัติแบบบูรณาการ (Integrated Automation)

สำหรับระบบอัตโนมัติแบบ Integrated Automation เป็นรูปแบบการทำงานที่ใช้หลายระบบประกอบเข้าด้วยกัน โดยจะออกแบบมาอย่างเฉพาะเพื่อวงจรการผลิตนั้นๆ ทำให้ระบบอัตโนมัติรูปแบบมีการกำหนดลำดับอย่างชัดเจน ซึ่งกระบวนการทำงานต่างๆ ภายในโรงงานจะประมวลผลด้วยระบบดิจิตอลและถูกควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ โดยจำเป็นจะต้องมีผู้ที่ควบคุมดูแล ตรวจสอบ และบำรุงรักษาอุปกรณ์ ซึ่งระบบที่นำมาใช้ด้วยกันนั้นมีหลายตัว เช่น

●        Computer-aided process planning

●        Computer-supported design and manufacturing

●        Flexible machine systems

●        Computer numerical control machine tools

●        Automated material handling systems

●        Automatic storage and retrieval systems

●        Computerized production and scheduling control

●        Automated conveyors and cranes

ทำไม Factory Automation ถึงสำคัญ?

1. เพิ่มประสิทธิภาพการผลิต

• ทำงานได้ 24 ชั่วโมงโดยไม่หยุดพัก
• ลดข้อผิดพลาดจากมนุษย์

2. ลดต้นทุนระยะยาว

• แม้ต้นทุนเริ่มต้นสูง แต่ช่วยลดค่าแรงและลดของเสียในการผลิต

3. ยกระดับคุณภาพสินค้า

• ควบคุมมาตรฐานการผลิตให้คงที่ตลอดเวลา

4. ตอบสนองต่อความต้องการที่เปลี่ยนเร็ว

• ระบบอัตโนมัติแบบโปรแกรมสามารถปรับเปลี่ยนสูตร/ขั้นตอนผลิตได้ทันที

5. รองรับการขาดแคลนแรงงาน

• ปัจจุบันหลายประเทศรวมถึงไทยเผชิญปัญหาแรงงานภาคการผลิตลดลง

แนวทางการออกแบบระบบ Factory Automation ให้เหมาะกับโรงงาน

1. วิเคราะห์กระบวนการผลิตปัจจุบัน (Process Analysis)

• ตรวจสอบ ขั้นตอนที่ใช้แรงงานซ้ำๆ หรือง่ายต่อการอัตโนมัติ
• วิเคราะห์ จุดที่ทำให้เกิดความล่าช้า หรือข้อผิดพลาดบ่อยครั้ง
• ระบุ Pain Point เช่น ขาดแรงงาน ค่าแรงสูง หรือคุณภาพไม่สม่ำเสมอ

2. กำหนดเป้าหมายที่ชัดเจน

• ต้องการเพิ่มกำลังการผลิต?
• ต้องการลดแรงงาน?
• หรือเน้นคุณภาพและความแม่นยำ?

เป้าหมายเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดระดับของระบบอัตโนมัติที่ต้องใช้ (Semi-automation / Full automation)

3. เลือกเทคโนโลยีและอุปกรณ์ที่เหมาะสม

• PLC / SCADA สำหรับการควบคุมกระบวนการ
• Robot Arm ในสายการประกอบหรือบรรจุสินค้า
• AGV / Conveyor สำหรับระบบลำเลียง
• Sensor / Vision System ตรวจจับคุณภาพและควบคุมแบบ Real-time

4. วางระบบสื่อสารและการควบคุม

• ใช้ระบบ Industrial Ethernet / Fieldbus ที่เหมาะกับงาน
• ออกแบบให้มีความปลอดภัยและสามารถขยายระบบได้ในอนาคต

5. คำนึงถึงพื้นที่และความยืดหยุ่น

• เครื่องจักรควรจัดวางอย่างเหมาะสมกับ Layout เดิม
• เผื่อพื้นที่สำหรับการบำรุงรักษาและอัปเกรดในอนาคต

6. ประเมิน ROI และความคุ้มค่าการลงทุน

• คำนวณ ต้นทุนรวม (TCO) และผลตอบแทนระยะยาว
• เปรียบเทียบกับวิธีการผลิตแบบเดิม

7. เตรียมฝึกอบรมบุคลากร

• อบรมพนักงานให้ใช้งานระบบใหม่ได้อย่างปลอดภัย
• ปรับทักษะแรงงานให้สามารถดูแลระบบอัตโนมัติ

ระบบ Factory Automation มีประโยชน์กับอุตสาหกรรมอย่างไรบ้าง

การนำระบบ Factory Automation มาใช้ในอุตสาหกรรม เป็นการนำเทคโนโลยีที่มีความทันสมัยเข้ามาช่วยในการควบคุม สั่งงาน รวมถึงช่วยให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ยังมีข้อดีอื่นๆ อีกมากมาย ดังนี้

ลดต้นทุนการผลิต

ระบบอัตโนมัติเป็นกระบวนการผลิตที่จะทำงานตามการป้อนคำสั่งของผู้ควบคุม จึงสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องนาน 24 ชั่วโมง ที่สำคัญยังสามารถผลิตงานได้อย่างสม่ำเสมอ ทำให้ได้ผลผลิตในจำนวนที่มากขึ้น ช่วยลดเวลาในการประกอบชิ้นส่วน ช่วยลดต้นทุนทางด้านเวลา อีกทั้งยังช่วยลดต้นทุนในการวิเคราะห์ข้อมูลอีกด้วย แต่ในขณะเดียวกันโรงงานก็จำเป็นจะต้องมีระบบการบำรุงรักษาที่เหมาะสมควบคู่กันไปด้วย เช่น Preventive Maintenance หรือ Proactive Maintenance เพราะระบบการซ่อมที่ดีจะยิ่งช่วยให้โรงงานสามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

ช่วยเพิ่มผลผลิตที่มีคุณภาพ

อีกหนึ่งประโยชน์ของระบบ Automation คือสามารถควบคุมการผลิตให้สินค้ามีคุณภาพเหมือนกันทุกชิ้นได้ ทำให้ผลิตภัณฑ์มีความสม่ำเสมอ ช่วยลดข้อผิดพลาดในการผลิตได้เป็นอย่างดี แม้จะมีการผลิตต่อเนื่องกันเป็นเวลานาน คุณภาพสินค้า และประสิทธิภาพในการผลิตก็ยังไม่ลดลง

วางแผนการผลิตง่ายขึ้น

การใช้ระบบอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรมสามารถช่วยให้การผลิตมีความเสถียรและมีความมั่นคงมากขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยให้การเก็บข้อมูลมีความแม่นยำอีกด้วย ซึ่งช่วยให้ผู้ประกอบการมีการบริหารจัดการการผลิตได้ดีขึ้น โดยเฉพาะการวางแผนการผลิตที่ทำได้ง่ายขึ้นว่าเดิม เพราะทำให้รู้ว่าในแต่ละวันสามารถผลิตสินค้าได้จำนวนเท่าไร เมื่อมีลูกค้ารายใหม่ หรือลูกค้าต้องการออเดอร์เพิ่มผู้ประกอบการก็จะจัดการและตัดสินใจได้ดีขึ้น

ป้องกันความปลอดภัยให้แรงงาน

การใช้หุ่นยนต์มาช่วยอำนวยความสะดวกให้กับแรงงานในสายพานการผลิต โดยเฉพาะในส่วนของงานที่เสี่ยงต่อการเกิดอันตราย สามารถช่วยลดอัตราการเกิดอุบัติเหตุ และช่วยปรับปรุงให้มีความปลอดภัยในการทำงานได้มากขึ้น ทำให้โรงงานเป็นพื้นที่ที่มีความปลอดภัยมากขึ้น

สรุป การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของ ระบบ factory automation ในยุคอุตสาหกรรม 4.0

ปัจจุบันมีการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีเป็นอย่างมาก ทำให้ ระบบ automation ต้องมีการปรับตัวให้เข้ากับการผลิตที่อย่างมีประสิทธิภาพ โดยในยุคอุตสาหกรรม 4.0 จะมุ่งเน้นไปทางด้านการใช้งานข้อมูลในการตัดสินใจและการจัดการกระบวนการผลิต ผ่านการใช้เทคโนโลยีอัจฉริยะ เช่น การประมวลผลแบบ real-time การใช้งานจากระบบเซ็นเซอร์ต่างๆ ทำให้ตอบโจทย์ของตลาดได้เป้นอย่างดี หรือมุ่งเน้นไปทางด้านอื่นๆ เช่น robotics, Machine learning เพิ่มเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตให้มากขึ้น 

สรุปได้ว่า การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของ ระบบ factory automation เน้นไปที่การนำเทคโนโลยีที่เป้นนวัตกรรมมาใช้ในการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต เพื่อตอบสนอกต่อการเปลี่ยนแปลงของนวัตกรรมที่เป็นไปอย่างรวดเร็ว