Alors que les usines s'efforcent d'augmenter leur productivité et d'améliorer leurs coûts d'exploitation, la demande de fournir de nouveaux sans souci qui renforce l’intelligence à la périphérie est en augmentation. Pour ceux d'entre vous qui se demandent ce que signifie « le bord », à maximum, nous définissons «le bord» comme l'endroit où la machine rencontre ou interagit avec le monde réel.
Renforcer l'intelligence à la pointe de l'automatisation d'usine signifie réduire la quantité de perte de productivité qu'une usine subit en un an. Alors, que faut-il pour renforcer l'intelligence à la périphérie?
Il faut une nouvelle façon de penser.
As Semi-conducteurs fournisseurs, nous devons fournir des solutions qui permettent des capteurs et des actionneurs intelligents, prennent en charge les E / S configurables par logiciel et fournissent des diagnostics avancés. Passons en revue l'importance de ces quatre éléments critiques et les capacités clés qu'ils fournissent pour renforcer l'intelligence à la périphérie.
Intelligent capteur sans souci
Les capteurs se trouvent partout! Ils sont devenus omniprésents dans notre vie quotidienne. Dans l'environnement de fabrication, tous les produits manufacturés nécessitent un ensemble de capteurs qui fonctionnent à l'unisson pour aider les machines à détecter un objet, à déterminer la distance à un objet, à configurer les couleurs et la composition d'un objet et à surveiller la température et la pression d'un objet ou liquide.
La mise en service de nouveaux capteurs pour remplacer les capteurs endommagés ou l'adaptation d'un équipement pour permettre la fabrication d'un produit différent demande beaucoup de travail et représente une charge de coût importante en raison de la perte de productivité. Le coût d'envoi d'un technicien à l'usine pour changer un capteur, puis le recalibrer aux paramètres de fabrication corrects a un impact sur le débit de l'usine. Si nous multiplions ce même niveau de maintenance pour chaque capteur dans une usine, le changement ou la reconfiguration d'un capteur est la dépense la plus importante que toutes les lignes de fabrication encourent.
IO-Link est une nouvelle technologie passionnante qui permet une détection intelligente jusqu'aux machines de l'usine. Cette nouvelle technologie permet une fabrication flexible pour améliorer le débit de l'usine et l'efficacité opérationnelle. Cette technologie convertit les capteurs numériques ou analogiques traditionnels en un capteur intelligent en fournissant un échange d'informations bidirectionnel avec le capteur. Il ajoute un nouveau niveau d'intelligence et de capacité à mettre en service le capteur à distance, ainsi que la capacité de réagir en temps réel en effectuant des ajustements à la volée des paramètres du capteur.
Les machines d'automatisation industrielle disposent désormais d'une nouvelle intelligence pour répondre de manière dynamique aux conditions de fonctionnement en temps réel en fonction de la santé et de l'état d'un réseau de capteurs situé dans l'usine. En exploitant cette mer d'informations de bout en bout à travers un réseau de capteurs intelligents, une installation peut créer une cartographie de son atelier pour fournir de meilleures informations en temps réel à une solution globale de surveillance de l'intelligence artificielle capable d'identifier rapidement les goulots d'étranglement de fabrication. et les points de défaillance, ainsi que de fournir une nouvelle capacité d'optimisation de l'ensemble de l'usine pour une meilleure efficacité opérationnelle.
La technologie IO-Link simplifie le processus de mise en service et améliore le débit de l'usine en rendant les capteurs interchangeables via une interface physique commune qui utilise une pile de protocoles et un fichier IO Device Description (IODD). Cela permet aux techniciens de mettre en service rapidement un capteur, ce qui réduit les temps d'arrêt de l'usine et permet à la ligne de fabrication d'être reconfigurable à la volée.
Hub IO-Link et E / S configurables par logiciel
S'il est clair que la technologie IO-Link est le catalyseur derrière un ensemble de nouveaux capteurs intelligents, elle offre également de nouvelles opportunités qui apportent l'intelligence à la périphérie grâce aux solutions de hub IO-Link. Ces nouveaux concentrateurs IO-Link offrent un moyen simple d'ajouter des canaux d'extension d'E / S analogiques et numériques ainsi que l'intégration d'actionneurs intelligents tels que des entraînements à solénoïde et à moteur.
Le hub IO-Link offre un moyen simple d'étendre les types et le nombre de canaux nécessaires pour prendre en charge les reconfigurations inattendues de la ligne de fabrication. Ces concentrateurs d'extension d'E / S fournissent une solution qui exploite tous les avantages de la technologie IO-Link et simplifie la tâche d'ajout de ports d'E / S numériques et analogiques. Cette nouvelle classe de produits permet la mise en service des capteurs via le hub IO-Link, ce qui réduit les temps d'arrêt de l'usine. Des exemples de ces solutions comprennent Hub IO-Link NXR d'Omron gamme de produits, qui permet une réduction de 90% des temps de configuration et de mise en service.
Les solutions d'E / S numériques et analogiques configurables par logiciel permettent aux ingénieurs et techniciens en automatisation de fournir un port d'E / S universel pouvant être mis en service à distance. Comparable aux avantages qu'offre IO-Link, cette nouvelle classe de produits d'E / S numériques et analogiques configurables par logiciel simplifie la charge de rassemblement des câbles d'une usine et offre la flexibilité de connecter physiquement tous les capteurs ou actionneurs d'E / S numériques et analogiques à tout non attribué. port E / S numérique et analogique. Cette technologie configurable par logiciel est plus rentable et augmente la densité des canaux dans l'usine.
Contrôleur IO-Link de la série NXR d'Omron et concentrateur d'E / S IO-Link avec les MAX14918, MAX14827A et MAX14912 / 15 (Source: Maxim Integrated)
Actionneurs intelligents
Les actionneurs sont utilisés pour influencer et contrôler la direction et la vitesse de déplacement d'un produit dans l'usine. Étant donné que toutes les applications nécessitent un ensemble unique de caractéristiques de commande de mouvement et d'entraînement de moteur, ces actionneurs intelligents devront s'adapter de manière dynamique à leur environnement pour former ce système cyber-physique mécatronique parfait.
Actuellement, les actionneurs intelligents évoluent pour fournir une capacité d'auto-configuration qui ajuste de manière autonome ses paramètres de performance pour répondre aux exigences de son environnement opérationnel. Il s'agit de la première étape permettant à l'actionneur de prendre conscience de son environnement et de permettre au système d'optimiser ses performances pour un débit maximal ou de maximiser la fiabilité à long terme et les performances opérationnelles de l'actionneur. Dans les deux cas, le résultat se traduit par des coûts d'exploitation inférieurs et une plus grande efficacité.
Pour habiliter cette combinaison de mouvement intelligent, il faut l'intégration de deux éléments clés.
Le premier élément critique est la technologie d'entraînement analogique économe en énergie pour permettre uneTension fonctionnement tout en fournissant la santé et l'état de l'environnement local pour permettre l'optimisation des moteurs et pour atteindre un équilibre entre un rendement élevé et un débit plus rapide.
Le deuxième élément critique est la capacité de fournir des algorithmes de contrôle de mouvement pour permettre une plage de mouvement fluide. Cela consiste en la capacité de détecter les charges placées sur le moteur pendant le fonctionnement afin d'éviter les pannes de ligne et de minimiser la consommation d'énergie.
Les algorithmes de contrôle de mouvement fournissent un mouvement fluide et précis, tandis que les algorithmes de hachage se concentrent sur le fait de rendre le moteur plus économe en énergie. De plus, la détection de la position de l'armature est importante pour savoir si le moteur s'est déplacé dans la bonne position. Cela se fait avec une détection magnétique, généralement en utilisant des capteurs à effet Hall ou un certain type de solution de codage optique.
Pour démontrer la valeur de ces actionneurs intelligents de nouvelle génération, voici deux nouveaux exemples: PD42-1-1243-IOLINK et la conception de référence des pinces EOAT (End-of-Arm Tooling) récemment publiée, la TMCM-1617-GRIP-REF. Les deux solutions démontrent la puissance de la combinaison du mouvement intelligent, du pilote et de la technologie de communication IO-Link.
Ces actionneurs intelligents simplifient la mise en service et améliorent la productivité de l'usine en permettant à l'ingénieur en automatisation industrielle d'accéder à 50% de paramètres de configuration et de performances supplémentaires via l'interface de communication IO-Link. De plus, ces actionneurs intelligents peuvent être ajustés à la volée pour s'adapter aux changements d'environnement d'exploitation et pour mettre en œuvre des solutions de productivité avancées dérivées de l'IA. Cette capacité à façonner les performances de l'actionneur en fonction de son environnement opérationnel est l'avenir du contrôle de mouvement intelligent.
Conception de référence des pinces de l'outillage d'extrémité de bras (EOAT), le TMCM-1617-GRIP-REF (Source: Trinamic)
Diagnostics et prise de décision en temps réel
Des niveaux plus élevés de capacités de diagnostic continuent de fournir un ensemble de données plus riche qui améliore la prise de décision en temps réel et basée sur la périphérie pour améliorer la productivité et l'intégrité opérationnelle dans l'usine.
Ces puissantes plates-formes d'algorithmes d'IA basées sur la fabrication devraient passer de 1 milliard de dollars en 2018 à plus de 17 milliards de dollars d'ici 2025, ou à un taux de croissance annuel composé proche de 50%, selon un rapport de 2019 MarketsandMarkets intitulé `` Artificial Intelligence in Manufacturing Market ''. " Pendant ce temps, l'apprentissage automatique devrait être le segment de croissance le plus élevé de l'IA en raison des investissements rapides réalisés pour mettre en œuvre des usines intelligentes.
La force motrice de cette croissance provient de l'abondance d'informations sur la santé et l'état générées à partir d'un réseau d'appareils alimentés par l'IIoT, d'algorithmes fournissant des analyses prédictives et de caméras de vision industrielle surveillant la qualité des produits ainsi que l'évaluation de l'état et de la santé opérationnelle. des machines.
Au IC niveau, de plus en plus d'informations sont surveillées, collectées et communiquées via le bus SPI vers et depuis un microprocesseur. Le volume de ces datagrammes IC continue de se multiplier car ils contiennent des informations critiques telles que l'état de la température d'un appareil, la surtension, la surintensité, la détection de fil ouvert, la détection de court-circuit, les avertissements de surchauffe, l'arrêt thermique et le CRC.
Si nous prenons du recul maintenant et multiplions le nombre de semi-conducteurs fournissant des datagrammes sur toute l'étendue des équipements d'un atelier, il devient clair qu'une cartographie diagnostique de l'usine peut être réalisée pour anticiper, identifier et diagnostiquer les pannes de la ligne de fabrication. .
La prochaine grande chose
Une chose est claire: en renforçant cette «nouvelle façon de penser», les usines intelligentes peuvent tirer parti de ces nouvelles capacités pour améliorer le débit et augmenter la productivité. Alors que ces nouvelles technologies continuent de mûrir, la prochaine génération d'algorithmes d'IA deviendra les bénéficiaires en tirant parti de la meilleure qualité des données en temps réel générées à partir de ces solutions.
En conséquence, ces nouvelles machines capables de prendre conscience de soi mettront automatiquement en œuvre des solutions générées par l'IA pour maintenir une ligne de fabrication opérationnelle jusqu'à ce qu'elle soit réparée ou entretenue par un technicien. Cette ère de machines conscientes de soi inspirera la prochaine grande nouveauté de l'automatisation industrielle.
à propos de Maxim Integrated