ما هي هندسة التحكم الصناعي؟
هندسة التحكم الصناعي تمثل أحد التخصصات الهندسية التي تركز على تطبيق مبادئ نظرية التحكم بغرض تصميم الأنظمة التي تحقق الأداء المطلوب، من خلال التحكم في بعض المتغيرات داخل النظام.
يعتمد قياس أداء المخرجات في الأنظمة التي يتم التحكم فيها على استخدام المجسات، حيث تُستخدم هذه القياسات لإرسال إشارات التغذية الراجعة (التغذية المرتدة) لتعديل مؤثرات المدخلات بما يتناسب مع التحسين المرغوب في الأداء.
مجالات العمل لمهندسي التحكم الصناعي
يمكن لمهندس التحكم الصناعي أن يشغل مجموعة متنوعة من الأدوار في المجالات الهندسية أو الإدارية في عدد من الصناعات، ومنها:
- التحكم في العمليات (Process Control)
- إدارة الإنتاج
- أتمتة المصانع والمباني
- أنظمة التحكم الموزعة (Distributed Control Systems)
- المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)
- التحكم الإشرافي وتحصيل البيانات (SCADA)
- التصميم الصناعي واستشارات
- المبيعات الهندسية وضمان الجودة
- العمليات والصيانة والدعم الفني
- التحكم والروبوتات الصناعية وأجهزة القياس
هذه المجالات لها تطبيقات في مجموعة من القطاعات الصناعية، بما في ذلك:
- قطاع النفط والغاز الطبيعي
- البتروكيماويات
- الهندسة الكيميائية
- التصنيع
- البحث العلمي
- النقل والمواصلات
- البنية التحتية
المسميات الوظيفية لمهندسي التحكم الصناعي
بإمكان مهندس التحكم الصناعي أن يشغل أحد المسميات الوظيفية التالية:
- مهندس تحكم
- مهندس نظم
- مهندس ميكاترونكس
- مستشار في البحث العلمي
- مهندس إدارة هندسية
- مهندس أجهزة قياس
- مهندس تحكم في العمليات
المقررات الدراسية في هندسة التحكم الصناعي
يدرس طلاب هندسة التحكم الصناعي مجموعة من المقررات التي تشمل مجالات نظرية وعملية تتعلق بمعرفة ومهارات وتقنيات هندسة التحكم، إلى جانب أجهزة القياس والإلكترونيات.
تتضمن هذه الدراسة تقنيات التحكم التقليدي، التحكم المثالي، التحكم الذكي، والتحكم التكيفي. كما يدرس الطلاب المواد الأساسية في الفيزياء، الرياضيات، والهندسة الكهربائية.
المهارات اللازمة لمهندسي التحكم الصناعي
يمتلك مهندسو التحكم الصناعي مجموعة من المهارات المهمة، بما في ذلك القدرة على اتخاذ قرارات فعالة في مجالات معقدة وصعبة تتعلق بأجهزة القياس وهندسة التحكم.
كما يتمتع هؤلاء المهندسون بقدرة على التفكير الفعّال لفهم كيفية عمل العناصر المختلفة، وتفاعلها مع بعضها البعض، وارتباطها بالعالم الخارجي في الوقت الفعلي.
تاريخ هندسة التحكم الصناعي
لقد كانت هندسة التحكم الصناعي جزءاً لا يتجزأ من العمليات الصناعية منذ منتصف القرن التاسع عشر، حيث اعتمدت في الغالب على أنظمة التحكم المفتوحة (open loop control) من خلال الفتح والإغلاق، أو من خلال تقديم إشارات معينة للعاملين لاتخاذ الإجراءات الملائمة.
في عام 1932، تم إدراك واستخدام مفهوم التغذية الراجعة السلبية (negative feedback) في نظرية التحكم، مما أدى إلى تطبيقه في تصميم أنظمة التحكم، الذي يعد أساسناً لتطوير أنظمة التحكم المغلقة (closed loop system).
تعتبر الفترة بين 1935 و1950 فترة كلاسيكية في تطور التحكم الصناعي. بينما يعود بداية التحكم الحديث إلى أوائل الخمسينات، عندما بدأ الباحثون في النظر إلى العوامل غير الخطية وأخطاء النظام.
في عام 1956، تم تطبيق أول أنظمة التحكم الرقمي. وفي عام 1968، ظهر أول متحكمات منطقية قابلة للبرمجة (PLCs)، مما أدى إلى تقدم كبير في مجال التحكم الصناعي، حيث بدأت اليوم الحديث عن تطبيقاته في مجالات الأمن السيبراني والأنظمة السحابية وابتكارات الجيل الرابع للصناعة.