Da Fabriken bestrebt sind, die Produktivität zu steigern und die Betriebskosten zu senken, steigt die Nachfrage nach der Lieferung neuer Produkte Technologie die Intelligenz am Rande ermöglicht, nimmt zu. Für diejenigen unter Ihnen, die sich fragen, was „der Rand“ bedeutet, bei MaximeWir definieren „die Kante“ als den Ort, an dem die Maschine auf die reale Welt trifft oder mit ihr interagiert.
Um die Intelligenz in der Fabrikautomation am Rande zu stärken, muss der Produktivitätsverlust einer Fabrik in einem Jahr verringert werden. Was braucht es also, um die Intelligenz am Rande zu stärken?
Es braucht eine neue Denkweise.
As Halbleiter Lieferanten müssen wir Lösungen liefern, die intelligente Sensoren und Aktoren ermöglichen, softwarekonfigurierbare E / A unterstützen und erweiterte Diagnosen bereitstellen. Lassen Sie uns die Bedeutung dieser vier kritischen Elemente und die Schlüsselfunktionen überprüfen, die sie für die Stärkung der Intelligenz am Rande bieten.
Intelligent Sensor Technologie
Sensoren sind überall zu finden! Sie sind in unserem täglichen Leben allgegenwärtig geworden. In der Fertigungsumgebung erfordern alle hergestellten Produkte eine Reihe von Sensoren, die zusammenarbeiten, um Maschinen dabei zu helfen, ein Objekt zu erkennen, den Abstand zu einem Objekt zu bestimmen, die Farben und die Zusammensetzung eines Objekts zu konfigurieren und die Temperatur und den Druck eines Objekts oder eines Objekts zu überwachen Flüssigkeit.
Die Inbetriebnahme neuer Sensoren als Ersatz für beschädigte Sensoren oder die Anpassung eines Geräts an die Herstellung eines anderen Produkts ist arbeitsintensiv und trägt aufgrund von Produktivitätsverlusten zu einer erheblichen Kostenbelastung bei. Die Kosten für die Entsendung eines Technikers in die Fabrik, um einen Sensor zu wechseln und ihn dann auf die richtigen Herstellungsparameter neu zu kalibrieren, wirken sich auf den Fabrikdurchsatz aus. Wenn wir den gleichen Wartungsgrad für jeden Sensor in einer Fabrik multiplizieren, ist das Ändern oder Neukonfigurieren eines Sensors der größte Einzelaufwand, der allen Fertigungslinien entstehen.
IO-Link ist eine aufregende neue Technologie, die eine intelligente Erfassung bis hin zu den Maschinen in der Fabrik ermöglicht. Diese neue Technologie ermöglicht eine flexible Fertigung, um den Fabrikdurchsatz und die Betriebseffizienz zu verbessern. Diese Technologie wandelt herkömmliche digitale oder analoge Sensoren in einen intelligenten Sensor um, indem sie einen bidirektionalen Informationsaustausch mit dem Sensor ermöglicht. Es bietet ein neues Maß an Intelligenz und die Möglichkeit, den Sensor aus der Ferne in Betrieb zu nehmen, sowie die Fähigkeit, in Echtzeit zu reagieren, indem die Sensorparameter im laufenden Betrieb angepasst werden.
Industrielle Automatisierungsmaschinen verfügen jetzt über eine neu entdeckte Intelligenz, um dynamisch auf Echtzeit-Betriebsbedingungen zu reagieren, basierend auf dem Zustand und dem Status eines Netzwerks von Sensoren in der gesamten Fabrikhalle. Durch die Nutzung dieses Meeres von End-to-End-Informationen über ein Netzwerk intelligenter Sensoren kann eine Einrichtung eine Zuordnung ihrer Fabrikhalle erstellen, um einer übergreifenden Überwachungslösung für künstliche Intelligenz, die Fertigungsengpässe schnell erkennen kann, bessere Echtzeitinformationen bereitzustellen und Fehlerquellen sowie eine neue Funktion zur Optimierung der gesamten Fabrikhalle für eine bessere Betriebseffizienz.
Die IO-Link-Technologie vereinfacht den Inbetriebnahmevorgang und verbessert den Werksdurchsatz, indem Sensoren über eine gemeinsame physische Schnittstelle austauschbar gemacht werden, die einen Protokollstapel und eine IODD-Datei (IO Device Description) verwendet. Auf diese Weise können Techniker schnell einen Sensor in Betrieb nehmen, wodurch Ausfallzeiten im Werk reduziert werden und die Fertigungslinie im laufenden Betrieb neu konfiguriert werden kann.
IO-Link-Hub und per Software konfigurierbare E / A.
Es ist klar, dass die IO-Link-Technologie der Katalysator für eine Reihe neuer intelligenter Sensoren ist, aber sie bietet auch neue Möglichkeiten, die durch IO-Link-Hub-Lösungen die Intelligenz auf den neuesten Stand bringen. Diese neuen IO-Link-Hubs bieten eine einfache Möglichkeit, analoge und digitale E / A-Erweiterungskanäle hinzuzufügen sowie intelligente Aktuatoren wie Magnet- und Motorantriebe zu integrieren.
Der IO-Link-Hub bietet eine einfache Möglichkeit, die Typen und die Anzahl der Kanäle zu erweitern, die zur Unterstützung unerwarteter Neukonfigurationen von Fertigungslinien erforderlich sind. Diese IO-Erweiterungs-Hubs bieten eine Lösung, die alle Vorteile der IO-Link-Technologie nutzt und das Hinzufügen digitaler und analoger E / A-Ports vereinfacht. Diese neue Produktklasse ermöglicht die Inbetriebnahme der Sensoren über den IO-Link-Hub, wodurch Ausfallzeiten im Werk reduziert werden. Beispiele für diese Lösungen umfassen Omrons IO-Link Hub NXR Produktfamilie, mit der sich die Rüst- und Inbetriebnahmezeiten um 90% reduzieren lassen.
Mit Software konfigurierbare digitale und analoge E / A-Lösungen bieten Automatisierungsingenieuren und -technikern die Möglichkeit, einen universellen E / A-Anschluss bereitzustellen, der remote in Betrieb genommen werden kann. Vergleichbar mit den Vorteilen, die IO-Link bietet, vereinfacht diese neue Klasse digitaler und analoger, per Software konfigurierbarer E / A-Produkte die Wire-Marshalling-Belastung einer Fabrik und bietet Flexibilität beim physischen Anschluss aller digitalen und analogen E / A-Sensoren oder -Aktuatoren an nicht zugewiesene digitaler und analoger E / A-Anschluss. Diese per Software konfigurierbare Technologie ist kostengünstiger und erhöht die Kanaldichte in der Fabrik.
Omrons IO-Link-Controller der NXR-Serie und IO-Link-E / A-Hub mit MAX14918, MAX14827A und MAX14912 / 15 (Quelle: Maxim Integrated)
Intelligente Aktuatoren
Aktuatoren werden verwendet, um die Richtung und Geschwindigkeit zu beeinflussen und zu steuern, in der sich ein Produkt über die Fabrik bewegt. Da für alle Anwendungen ein einzigartiger Satz von Bewegungssteuerungs- und Motorantriebseigenschaften erforderlich ist, müssen sich diese intelligenten Aktuatoren dynamisch an ihre Umgebung anpassen, um das perfekte mechatronische cyber-physikalische System zu bilden.
Derzeit werden intelligente Aktuatoren weiterentwickelt, um eine automatische Konfigurationsfunktion bereitzustellen, mit der die Leistungsparameter autonom an die Anforderungen der Betriebsumgebung angepasst werden können. Dies ist der erste Schritt, um den Aktuator auf seine Umgebung aufmerksam zu machen und es dem System zu ermöglichen, seine Leistung für maximalen Durchsatz zu optimieren oder die langfristige Zuverlässigkeit und Betriebsleistung des Aktuators zu maximieren. In beiden Fällen führt das Ergebnis zu niedrigeren Betriebskosten und höherer Effizienz.
Um diese Kombination intelligenter Bewegung zu ermöglichen, müssen zwei Schlüsselelemente integriert werden.
Das erste kritische Element ist die energieeffiziente Analogantriebstechnologie, die eine hohe Leistung ermöglicht.Spannung Betrieb bei gleichzeitiger Bereitstellung des Zustands und des Zustands der lokalen Umgebung, um die Optimierung der Motoren zu ermöglichen und ein Gleichgewicht zwischen hohem Wirkungsgrad und schnellerem Durchsatz zu erreichen.
Das zweite kritische Element ist die Fähigkeit, Bewegungssteuerungsalgorithmen bereitzustellen, um einen reibungslosen Bewegungsbereich zu ermöglichen. Dies besteht in der Fähigkeit, während des Betriebs auf den Motor ausgeübte Lasten zu erkennen, um Leitungsausfälle zu vermeiden und den Stromverbrauch zu minimieren.
Bewegungssteuerungsalgorithmen sorgen für eine reibungslose und präzise Bewegung, während sich die Zerhackungsalgorithmen darauf konzentrieren, den Motor energieeffizienter zu machen. Darüber hinaus ist es wichtig, die Position des Ankers zu erfassen, um festzustellen, ob sich der Motor in die richtige Position bewegt hat. Dies erfolgt mit magnetischer Abtastung, typischerweise unter Verwendung von Hallsensoren oder einer Art optischer Codierungslösung.
Um den Wert dieser intelligenten Aktuatoren der nächsten Generation zu demonstrieren, sind hier zwei neue Beispiele: die PD42-1-1243-IOLINK und das kürzlich veröffentlichte Referenzdesign für Greifer mit End-of-Arm-Werkzeugen (EOAT), das TMCM-1617-GRIP-REF. Beide Lösungen demonstrieren die Fähigkeit, intelligente Bewegung, Treiber und IO-Link-Kommunikationstechnologie zu kombinieren.
Diese intelligenten Aktuatoren vereinfachen die Inbetriebnahme und steigern die Produktivität im Werk, indem sie dem Industrieautomationsingenieur über die IO-Link-Kommunikationsschnittstelle Zugriff auf 50% mehr Konfigurations- und Leistungsparameter bieten. Darüber hinaus können diese intelligenten Aktuatoren im laufenden Betrieb angepasst werden, um Änderungen in der Betriebsumgebung Rechnung zu tragen und fortschrittliche, von KI abgeleitete Produktivitätslösungen zu implementieren. Diese Fähigkeit, die Leistung des Stellantriebs basierend auf seiner Betriebsumgebung zu gestalten, ist die Zukunft der intelligenten Bewegungssteuerung.
Referenzdesign für Greifer mit End-of-Arm-Werkzeugen (EOAT), TMCM-1617-GRIP-REF (Quelle: Trinamic)
Diagnose und Entscheidungsfindung in Echtzeit
Höhere Diagnosefunktionen bieten weiterhin ein umfangreicheres Dataset, das die randbasierte Entscheidungsfindung in Echtzeit verbessert, um die Produktivität und die Betriebsintegrität in der Fabrik zu verbessern.
Laut einem MarketsandMarkets-Bericht von 1 mit dem Titel „Künstliche Intelligenz im Fertigungsmarkt“ werden diese leistungsstarken, auf der Fertigung basierenden KI-Algorithmus-Plattformen voraussichtlich von 2018 Mrd. USD im Jahr 17 auf über 2025 Mrd. USD im Jahr 50 oder mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von nahezu 2019% wachsen. ” In dieser Zeit wird erwartet, dass maschinelles Lernen aufgrund der raschen Investitionen in die Implementierung intelligenter Fabriken das wachstumsstärkste Segment in der KI darstellt.
Die treibende Kraft hinter diesem Wachstum ist die Fülle an Gesundheits- und Statusinformationen, die aus einem Netzwerk von IIoT-basierten Geräten, Algorithmen für prädiktive Analysen und Bildverarbeitungskameras generiert werden, die die Qualität der Produkte überwachen sowie den Status und den Betriebszustand bewerten der Maschinen.
Bei der IC Auf dieser Ebene werden immer mehr Informationen überwacht, gesammelt und über den SPI-Bus zu und von einem Mikroprozessor übertragen. Das Volumen dieser IC-Datagramme vervielfacht sich weiter, da sie wichtige Informationen wie den Temperaturstatus eines Geräts, Überspannung, Überstrom, Unterbrechungserkennung, Kurzschlusserkennung, Übertemperaturwarnungen, thermische Abschaltung und CRC enthalten.
Wenn wir jetzt einen Schritt zurücktreten und die Anzahl der Halbleiter, die Datagramme bereitstellen, über die gesamte Breite der Geräte in einer Fabrikhalle multiplizieren, wird klar, dass eine diagnostische Zuordnung der Fabrikhalle erstellt werden kann, um Fertigungslinienfehler zu antizipieren, zu identifizieren und zu diagnostizieren .
Das nächste große ding
Eines ist klar: Durch die Stärkung dieser „neuen Denkweise“ können intelligente Fabriken diese neuen Funktionen nutzen, um den Durchsatz zu verbessern und die Produktivität zu steigern. Da diese neuen Technologien weiter ausgereift sind, wird die nächste Generation von KI-Algorithmen zu den Nutznießern, indem die höhere Qualität der aus diesen Lösungen generierten Echtzeitdaten genutzt wird.
Infolgedessen implementieren diese neuen selbstbewussten Maschinen automatisch AI-generierte Lösungen, um eine Fertigungslinie betriebsbereit zu halten, bis sie von einem Techniker repariert oder gewartet wird. Diese Ära selbstbewusster Maschinen wird die nächste große Sache in der industriellen Automatisierung inspirieren.
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