وبينما تسعى المصانع إلى تعزيز الإنتاجية وتحسين تكاليف التشغيل، يزداد الطلب على تقديم منتجات جديدة التكنلوجيا الذي يمكّن الذكاء على الحافة آخذ في الازدياد. لأولئك منكم الذين يسألون أنفسهم ماذا تعني "الحافة"، في حكمة، نحدد "الحافة" حيث تلتقي الآلة بالعالم الحقيقي أو تتفاعل معه.
إن تمكين الذكاء في طليعة أتمتة المصنع يعني تقليل مقدار الإنتاجية المفقودة التي يتعرض لها المصنع في عام واحد. إذن ما الذي يتطلبه الأمر لتمكين الذكاء على الحافة؟
يأخذ طريقة جديدة في التفكير.
As أشباه الموصلات الموردين ، نحن بحاجة إلى تقديم حلول تمكن أجهزة الاستشعار والمشغلات الذكية ، ودعم الإدخال / الإخراج القابل للتكوين بالبرمجيات ، وتوفير التشخيصات المتقدمة. دعونا نراجع أهمية هذه العناصر الأربعة الحاسمة والقدرات الأساسية التي توفرها في تمكين الذكاء على الحافة.
ذكي مدخل بطاقة الذاكرة : نعم التكنلوجيا
تم العثور على أجهزة الاستشعار في كل مكان! لقد أصبحت موجودة في كل مكان في حياتنا اليومية. في بيئة التصنيع ، تتطلب جميع المنتجات المصنعة مجموعة من المستشعرات التي تعمل في انسجام لمساعدة الآلات على اكتشاف كائن ، وتحديد المسافة إلى كائن ، وتكوين ألوان وتكوين كائن ، ومراقبة درجة حرارة وضغط كائن أو سائل.
يعد تشغيل أجهزة استشعار جديدة لاستبدال أجهزة الاستشعار التالفة أو تكييف قطعة من المعدات لتمكين تصنيع منتج مختلف أمرًا كثيفًا للعمالة ويساهم في عبء تكلفة كبير بسبب فقدان الإنتاجية. تؤثر تكلفة إرسال فني إلى أرضية المصنع لتغيير جهاز الاستشعار ثم إعادة معايرته وفقًا لمعايير التصنيع الصحيحة على إنتاجية المصنع. إذا ضاعفنا هذا المستوى نفسه من الصيانة لكل جهاز استشعار عبر المصنع ، فإن تغيير أو إعادة تكوين المستشعر هو أكثر النفقات التي تتحملها جميع خطوط التصنيع.
IO لينك هي تقنية جديدة ومثيرة تتيح الاستشعار الذكي وصولاً إلى الآلات الموجودة في أرض المصنع. تتيح هذه التقنية الجديدة التصنيع المرن لتحسين إنتاجية المصنع والكفاءة التشغيلية. تقوم هذه التقنية بتحويل المستشعرات الرقمية أو التناظرية التقليدية إلى مستشعر ذكي من خلال توفير تبادل المعلومات ثنائي الاتجاه مع المستشعر. إنه يضيف مستوى جديدًا من الذكاء والقدرة على تشغيل المستشعر عن بُعد بالإضافة إلى القدرة على الاستجابة في الوقت الفعلي من خلال إجراء تعديلات سريعة على معلمات المستشعر.
تمتلك آلات الأتمتة الصناعية الآن ذكاءً جديدًا للاستجابة ديناميكيًا لظروف التشغيل في الوقت الفعلي بناءً على حالة وحالة شبكة من أجهزة الاستشعار الموجودة في أرض المصنع. من خلال الاستفادة من هذا البحر من المعلومات الشاملة عبر شبكة من أجهزة الاستشعار الذكية ، يمكن للمنشأة إنشاء خريطة لأرضية المصنع لتوفير معلومات أفضل في الوقت الفعلي إلى حل شامل لمراقبة الذكاء الاصطناعي يمكنه تحديد اختناقات التصنيع بسرعة ونقاط الفشل بالإضافة إلى توفير قدرة جديدة لتحسين أرضية المصنع بالكامل لتحسين الكفاءة التشغيلية.
الطريقة التي تعمل بها تقنية IO-Link على تبسيط عملية التكليف وتحسين إنتاجية المصنع هي من خلال جعل المستشعرات قابلة للتبديل من خلال واجهة فعلية شائعة تستخدم مكدس بروتوكول وملف IO Device Description (IODD). يتيح ذلك للفنيين تشغيل جهاز الاستشعار بسرعة ، مما يؤدي إلى تقليل وقت تعطل المصنع والسماح بإعادة تشكيل خط التصنيع أثناء الطيران.
محور IO-Link و I / O القابل للتكوين بالبرمجيات
في حين أنه من الواضح أن تقنية IO-Link هي المحفز وراء مجموعة من أجهزة الاستشعار الذكية الجديدة ، فإنها توفر أيضًا فرصًا جديدة تجلب الذكاء إلى الحافة من خلال حلول محور IO-Link. توفر محاور IO-Link الجديدة هذه طريقة بسيطة لإضافة قنوات توسيع الإدخال / الإخراج التناظرية والرقمية بالإضافة إلى تكامل المشغلات الذكية مثل الملف اللولبي ومحركات المحركات.
يوفر محور IO-Link طريقة بسيطة لتوسيع أنواع وعدد القنوات اللازمة لدعم عمليات إعادة التكوين غير المتوقعة لخط التصنيع. توفر محاور توسعة الإدخال / الإخراج هذه حلاً يستفيد من جميع مزايا تقنية IO-Link وتبسيط المهمة لإضافة منافذ إدخال / إخراج رقمية وتناظرية. تتيح هذه الفئة الجديدة من المنتجات تشغيل المستشعرات عبر محور IO-Link ، مما يقلل من وقت تعطل المصنع. تتضمن أمثلة هذه الحلول Omron's IO-Link Hub NXR مجموعة المنتجات ، والتي تحقق انخفاضًا بنسبة 90٪ في أوقات الإعداد والتشغيل.
تسمح حلول الإدخال / الإخراج الرقمية والتناظرية القابلة للتكوين بالبرمجيات لمهندسي وفنيي الأتمتة بالراحة من خلال توفير منفذ إدخال / إخراج عالمي يمكن تشغيله عن بُعد. مقارنة بالمزايا التي توفرها IO-Link ، فإن هذه الفئة الجديدة من منتجات الإدخال / الإخراج الرقمية والتناظرية القابلة للتكوين بالبرمجيات تبسط عبء تنظيم الأسلاك في المصنع وتوفر المرونة لتوصيل أي مستشعرات أو مشغلات إدخال / إخراج رقمية وتناظرية بأي شكل غير مخصص منفذ الإدخال / الإخراج الرقمي والتناظري. تعد هذه التقنية القابلة للتكوين بواسطة البرامج أكثر فعالية من حيث التكلفة وتزيد من كثافة القناة على أرضية المصنع.
وحدة تحكم Omron's NXR-Series IO-Link ومحور IO-Link I / O مع MAX14918 و MAX14827A و MAX14912 / 15 (المصدر: Maxim Integrated)
مشغلات ذكية
تُستخدم المحركات للتأثير والتحكم في الاتجاه والسرعة التي يتحرك بها المنتج عبر أرضية المصنع. نظرًا لأن جميع التطبيقات تتطلب مجموعة فريدة من خصائص التحكم في الحركة ومحرك المحرك ، فستحتاج هذه المشغلات الذكية إلى التكيف ديناميكيًا مع بيئتها لتشكيل هذا النظام الفيزيائي السيبراني المثالي.
في الوقت الحالي ، تتطور المشغلات الذكية لتوفير إمكانية التكوين التلقائي التي تعدل بشكل مستقل معلمات الأداء الخاصة بها لتلبية متطلبات بيئتها التشغيلية. هذه هي الخطوة الأولى في جعل المشغل مدركًا ذاتيًا لبيئته والسماح للنظام بتحسين أدائه لتحقيق أقصى قدر من الإنتاجية أو لزيادة الموثوقية طويلة المدى والأداء التشغيلي للمشغل. في كلتا الحالتين ، تؤدي النتيجة إلى انخفاض تكاليف التشغيل وزيادة الكفاءة.
لتمكين هذا المزيج من الحركة الذكية ، يتطلب دمج عنصرين رئيسيين.
أول عنصر حاسم هو تقنية محرك الأقراص التناظرية الموفرة للطاقة للسماح بقدرات عاليةالجهد االكهربى التشغيل مع توفير صحة وحالة البيئة المحلية لتمكين تحسين المحركات وتحقيق التوازن بين الكفاءة العالية والإنتاجية الأسرع.
العنصر الثاني الحاسم هو القدرة على توفير خوارزميات التحكم في الحركة لتمكين نطاق سلس للحركة. يتكون هذا من القدرة على اكتشاف الأحمال الموضوعة على المحرك أثناء التشغيل لتجنب أعطال الخط وتقليل استهلاك الطاقة.
توفر خوارزميات التحكم في الحركة حركة سلسة ودقيقة ، بينما تركز خوارزميات التقطيع على جعل المحرك أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، من المهم استشعار موضع المحرك لمعرفة ما إذا كان المحرك قد انتقل إلى الموضع الصحيح. يتم ذلك باستخدام الاستشعار المغناطيسي ، عادةً باستخدام مستشعرات القاعة أو بعض أنواع حلول التشفير البصري.
لإثبات قيمة هذه المحركات الذكية من الجيل التالي ، إليك مثالين جديدين: PD42-1-1243-إيولينك والتصميم المرجعي لمقبض أدوات نهاية الذراع (EOAT) الذي تم إصداره مؤخرًا ، TMCM-1617-GRIP-REF. يوضح كلا الحلين قوة الجمع بين الحركة الذكية والسائق وتقنية اتصال IO-Link.
تعمل هذه المشغلات الذكية على تبسيط عملية التشغيل وزيادة إنتاجية المصنع من خلال توفير وصول مهندس الأتمتة الصناعية إلى معلمات التكوين والأداء أكثر بنسبة 50٪ عبر واجهة اتصال IO-Link. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن ضبط هذه المشغلات الذكية أثناء التنقل لاستيعاب التغييرات في بيئة التشغيل ولتنفيذ حلول إنتاجية متقدمة مشتقة من الذكاء الاصطناعي. هذه القدرة على تشكيل أداء المشغل بناءً على بيئته التشغيلية هي مستقبل التحكم الذكي في الحركة.
التصميم المرجعي لمقبض أدوات نهاية الذراع (EOAT) ، TMCM-1617-GRIP-REF (المصدر: Trinamic)
التشخيص واتخاذ القرار في الوقت الحقيقي
تستمر المستويات الأعلى من القدرات التشخيصية في توفير مجموعة بيانات أكثر ثراءً تعمل على تحسين عملية صنع القرار في الوقت الفعلي والمستندة إلى الحافة لتحسين الإنتاجية والتكامل التشغيلي في أرض المصنع.
من المتوقع أن تنمو منصات خوارزمية الذكاء الاصطناعي القوية هذه القائمة على التصنيع من 1 مليار دولار في 2018 إلى أكثر من 17 مليار دولار بحلول عام 2025 ، أو بمعدل نمو سنوي مركب يقترب من 50٪ ، وفقًا لتقرير MarketsandMarkets لعام 2019 بعنوان "الذكاء الاصطناعي في سوق التصنيع. " خلال هذا الوقت ، من المتوقع أن يكون التعلم الآلي هو أعلى شريحة نمو في الذكاء الاصطناعي بسبب الاستثمارات السريعة التي يتم إجراؤها لتنفيذ المصانع الذكية.
تنبع القوة الدافعة وراء هذا النمو من وفرة معلومات الصحة والحالة التي يتم إنشاؤها من شبكة من الأجهزة التي تعمل بإنترنت الأشياء والخوارزميات التي توفر التحليلات التنبؤية وكاميرات الرؤية الآلية التي تراقب جودة المنتجات بالإضافة إلى تقييم الحالة والصحة التشغيلية من الآلات.
في IC المستوى ، يتم مراقبة المزيد والمزيد من المعلومات وجمعها ونقلها عبر ناقل SPI من وإلى المعالج الدقيق. يستمر حجم مخططات بيانات IC في التضاعف لأنها تحمل معلومات مهمة مثل حالة درجة حرارة الجهاز ، والجهد الزائد ، والتيار الزائد ، واكتشاف الأسلاك المفتوحة ، واكتشاف الدائرة القصيرة ، وتحذيرات درجة الحرارة الزائدة ، والإغلاق الحراري ، و CRC.
إذا اتخذنا خطوة إلى الوراء الآن وضربنا عدد أشباه الموصلات التي توفر مخططات البيانات عبر النطاق الكامل للمعدات على أرضية المصنع ، يصبح من الواضح أنه يمكن تحقيق رسم خرائط تشخيصي لأرضية المصنع لتوقع ، وتحديد ، وتشخيص أعطال خط التصنيع .
الشيء الكبير المقبل
هناك شيء واحد واضح: من خلال تمكين "طريقة التفكير الجديدة" هذه ، يمكن للمصانع الذكية الاستفادة من هذه الإمكانات الجديدة لتحسين الإنتاجية وزيادة الإنتاجية. مع استمرار نضج هذه التقنيات الجديدة ، سيصبح الجيل التالي من خوارزميات الذكاء الاصطناعي هو المستفيد من خلال الاستفادة من الجودة العالية لبيانات الوقت الفعلي التي يتم إنشاؤها من هذه الحلول.
نتيجة لذلك ، ستنفذ هذه الأجهزة الجديدة ذات الإدراك الذاتي الحلول التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي تلقائيًا للحفاظ على تشغيل خط التصنيع حتى يتم إصلاحه أو صيانته بواسطة فني. سوف يلهم هذا العصر من الآلات التي تدرك الذات الشيء الكبير التالي في الأتمتة الصناعية.
حول مكسيم المتكاملة