Ketika pabrik berusaha untuk meningkatkan produktivitas dan meningkatkan biaya operasional, permintaan untuk menghasilkan produk baru teknologi yang memberdayakan intelijen di edge semakin meningkat. Bagi Anda yang bertanya pada diri sendiri apa arti “tepi”, di pepatah, kami mendefinisikan "tepi" sebagai tempat mesin bertemu atau berinteraksi dengan dunia nyata.
Memberdayakan kecerdasan di ujung tombak dalam otomatisasi pabrik berarti mengurangi jumlah produktivitas yang hilang yang dialami pabrik dalam setahun. Jadi, apa yang diperlukan untuk memberdayakan intelijen di ujung tombak?
Dibutuhkan cara berpikir yang baru.
As Semikonduktor pemasok, kami perlu memberikan solusi yang memungkinkan sensor dan aktuator cerdas, mendukung I / O yang dapat dikonfigurasi perangkat lunak, dan menyediakan diagnostik tingkat lanjut. Mari kita tinjau pentingnya empat elemen kritis ini dan kapabilitas utama yang mereka berikan dalam memberdayakan kecerdasan di edge.
Cerdas Sensor teknologi
Sensor ditemukan di mana-mana! Mereka telah ada di mana-mana dalam kehidupan kita sehari-hari. Dalam lingkungan manufaktur, semua produk manufaktur memerlukan serangkaian sensor yang bekerja secara serempak untuk membantu mesin mendeteksi suatu objek, menentukan jarak suatu objek, mengkonfigurasi warna dan komposisi suatu objek, serta memantau suhu dan tekanan suatu objek atau cair.
Menugaskan sensor baru untuk mengganti sensor yang rusak atau mengadaptasi peralatan untuk memungkinkan pembuatan produk yang berbeda membutuhkan banyak tenaga dan berkontribusi pada beban biaya yang signifikan karena hilangnya produktivitas. Biaya pengiriman teknisi ke lantai pabrik untuk mengubah sensor dan kemudian mengkalibrasi ulang ke parameter produksi yang benar memengaruhi hasil produksi pabrik. Jika kita mengalikan tingkat pemeliharaan yang sama ini untuk setiap sensor di seluruh pabrik, mengubah atau mengonfigurasi ulang sensor adalah satu-satunya biaya yang dikeluarkan oleh semua lini produksi.
tautan IO adalah teknologi baru yang menarik yang memungkinkan penginderaan cerdas hingga ke alat berat di lantai pabrik. Teknologi baru ini memungkinkan manufaktur yang fleksibel untuk meningkatkan keluaran pabrik dan efisiensi operasional. Teknologi ini mengubah sensor digital atau analog tradisional menjadi sensor cerdas dengan menyediakan pertukaran informasi dua arah dengan sensor tersebut. Ini menambah tingkat kecerdasan dan kemampuan baru untuk menugaskan sensor dari jarak jauh serta kemampuan untuk bereaksi secara real time dengan membuat penyesuaian on-the-fly ke parameter sensor.
Mesin otomasi industri sekarang memiliki kecerdasan yang baru ditemukan untuk secara dinamis merespons kondisi operasi waktu nyata berdasarkan kesehatan dan status jaringan sensor yang terletak di seluruh lantai pabrik. Dengan memanfaatkan lautan informasi ujung-ke-ujung ini di seluruh jaringan sensor cerdas, sebuah fasilitas dapat membuat pemetaan lantai pabriknya untuk memberikan informasi waktu nyata yang lebih baik ke solusi pemantauan kecerdasan buatan menyeluruh yang dapat dengan cepat mengidentifikasi kemacetan manufaktur. dan titik kegagalan serta memberikan kemampuan baru untuk mengoptimalkan seluruh lantai pabrik untuk efisiensi operasional yang lebih baik.
Cara teknologi IO-Link menyederhanakan proses commissioning dan meningkatkan throughput pabrik adalah dengan membuat sensor dapat dipertukarkan melalui antarmuka fisik umum yang menggunakan tumpukan protokol dan file IO Device Description (IODD). Hal ini memungkinkan teknisi untuk dengan cepat menugaskan sensor, yang menghasilkan pengurangan waktu henti pabrik dan memungkinkan jalur produksi dapat dikonfigurasi ulang dengan cepat.
Hub IO-Link dan I / O yang dapat dikonfigurasi perangkat lunak
Meskipun jelas bahwa teknologi IO-Link adalah katalisator di balik serangkaian sensor cerdas baru, teknologi ini juga memberikan peluang baru yang membawa kecerdasan ke tepi melalui solusi hub IO-Link. Hub IO-Link baru ini menyediakan cara sederhana untuk menambahkan saluran ekspansi I / O analog dan digital serta integrasi aktuator cerdas seperti solenoida dan penggerak motor.
Hub IO-Link menyediakan cara sederhana untuk memperluas jenis dan jumlah saluran yang diperlukan untuk mendukung konfigurasi ulang jalur produksi yang tidak terduga. Hub ekspansi IO ini memberikan solusi yang memanfaatkan semua manfaat teknologi IO-Link dan menyederhanakan tugas untuk menambahkan port I / O digital dan analog. Kelas produk baru ini memungkinkan commissioning sensor melalui hub IO-Link, yang mengurangi waktu henti pabrik. Contoh solusi ini termasuk IO-Link Hub NXR Omron keluarga produk, yang mencapai pengurangan 90% dalam waktu penyiapan dan persiapan.
Solusi I / O digital dan analog yang dapat dikonfigurasi perangkat lunak memungkinkan teknisi dan teknisi otomasi memberikan kemudahan dalam menyediakan port I / O universal yang dapat digunakan dari jarak jauh. Sebanding dengan manfaat yang diberikan IO-Link, kelas baru produk I / O digital dan analog yang dapat dikonfigurasi perangkat lunak ini menyederhanakan beban wire-marshalling pabrik dan memberikan fleksibilitas untuk secara fisik menghubungkan setiap sensor atau aktuator I / O digital dan analog ke yang belum ditetapkan. port I / O digital dan analog. Teknologi yang dapat dikonfigurasi perangkat lunak ini lebih hemat biaya dan meningkatkan kepadatan saluran di lantai pabrik.
Pengontrol IO-Link Seri NXR Omron dan hub IO-Link I / O dengan MAX14918, MAX14827A, dan MAX14912 / 15 (Sumber: Maxim Terintegrasi)
Aktuator cerdas
Aktuator digunakan untuk memengaruhi dan mengontrol arah dan kecepatan pergerakan produk melintasi lantai pabrik. Karena semua aplikasi memerlukan seperangkat kontrol gerak dan karakteristik penggerak motor yang unik, aktuator pintar ini perlu menyesuaikan secara dinamis dengan lingkungannya untuk membentuk sistem fisik siber mekatronik yang sempurna.
Saat ini, aktuator cerdas sedang berkembang untuk menyediakan kemampuan konfigurasi otomatis yang secara otonom menyesuaikan parameter kinerjanya untuk memenuhi tuntutan lingkungan operasionalnya. Ini adalah langkah pertama dalam membuat aktuator menjadi sadar diri akan lingkungannya dan memungkinkan sistem untuk mengoptimalkan kinerjanya untuk keluaran maksimum atau untuk memaksimalkan keandalan jangka panjang dan kinerja operasional aktuator. Dalam kedua kasus tersebut, hasilnya menghasilkan biaya operasional yang lebih rendah dan efisiensi yang lebih tinggi.
Untuk memberdayakan kombinasi gerakan cerdas ini, diperlukan integrasi dua elemen kunci.
Elemen kritis pertama adalah teknologi penggerak analog hemat daya untuk memungkinkantegangan operasi sambil memberikan kesehatan dan status lingkungan lokal untuk memungkinkan pengoptimalan motor dan untuk mencapai keseimbangan antara efisiensi tinggi dan hasil yang lebih cepat.
Elemen penting kedua adalah kemampuan untuk menyediakan algoritme kontrol gerakan untuk memungkinkan rentang gerakan yang mulus. Ini terdiri dari kemampuan untuk mendeteksi beban yang ditempatkan pada motor selama operasi untuk menghindari kegagalan saluran dan untuk meminimalkan konsumsi daya.
Algoritme kontrol gerakan memberikan gerakan yang halus dan presisi, sedangkan algoritme pencacahan fokus pada pembuatan motor yang lebih hemat daya. Selain itu, merasakan posisi armature penting untuk mengetahui apakah motor telah bergerak ke posisi yang benar. Ini dilakukan dengan penginderaan magnetis, biasanya menggunakan sensor Hall atau beberapa jenis larutan pengkodean optik.
Untuk mendemonstrasikan nilai dari aktuator cerdas generasi mendatang ini, berikut adalah dua contoh baru: the PD42-1-1243-IOLINK dan desain referensi gripper End-of-Arm Tooling (EOAT) yang baru-baru ini dirilis, TMCM-1617-GRIP-REF. Kedua solusi tersebut mendemonstrasikan kekuatan kombinasi gerakan cerdas, pengemudi, dan teknologi komunikasi IO-Link.
Aktuator cerdas ini menyederhanakan commissioning dan meningkatkan produktivitas pabrik dengan memberikan akses insinyur otomasi industri ke konfigurasi dan parameter kinerja 50% lebih banyak melalui antarmuka komunikasi IO-Link. Selain itu, aktuator cerdas ini dapat disesuaikan dengan cepat untuk mengakomodasi perubahan dalam lingkungan operasi dan untuk mengimplementasikan solusi produktivitas turunan AI tingkat lanjut. Kemampuan untuk membentuk kinerja aktuator berdasarkan lingkungan operasionalnya adalah masa depan kontrol gerak cerdas.
Desain referensi gripper End-of-Arm Tooling (EOAT), TMCM-1617-GRIP-REF (Sumber: Trinamic)
Diagnostik dan pengambilan keputusan secara real-time
Tingkat kemampuan diagnostik yang lebih tinggi terus menyediakan kumpulan data yang lebih kaya yang meningkatkan pengambilan keputusan berbasis edge secara waktu nyata untuk meningkatkan produktivitas dan integritas operasional di lantai pabrik.
Platform algoritma AI berbasis manufaktur yang kuat ini diharapkan tumbuh dari $ 1 miliar pada tahun 2018 menjadi lebih dari $ 17 miliar pada tahun 2025, atau pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan yang mendekati 50%, menurut laporan MarketsandMarkets 2019 yang berjudul “Kecerdasan Buatan di Pasar Manufaktur. ” Selama waktu ini, pembelajaran mesin diharapkan menjadi segmen dengan pertumbuhan tertinggi di AI karena investasi cepat yang dilakukan untuk mengimplementasikan pabrik pintar.
Kekuatan pendorong di balik pertumbuhan ini berasal dari banyaknya informasi kesehatan dan status yang dihasilkan dari jaringan perangkat yang didukung IIoT, algoritme yang menyediakan analitik prediktif, dan kamera visi mesin yang memantau kualitas produk serta mengevaluasi status dan kesehatan operasional. dari mesin.
Pada IC level, semakin banyak informasi yang dipantau, dikumpulkan, dan dikomunikasikan melalui bus SPI ke dan dari mikroprosesor. Volume datagram IC ini terus berlipat ganda karena membawa informasi penting seperti status suhu perangkat, tegangan lebih, arus lebih, deteksi kabel terbuka, deteksi hubung singkat, peringatan suhu berlebih, penghentian termal, dan CRC.
Jika kita mundur selangkah sekarang dan mengalikan jumlah semikonduktor yang menyediakan datagram di seluruh luas peralatan di lantai pabrik, menjadi jelas bahwa pemetaan diagnostik lantai pabrik dapat dicapai untuk mengantisipasi, mengidentifikasi, dan mendiagnosis kegagalan lini produksi .
Hal besar berikutnya
Satu hal yang jelas: Dengan memberdayakan "cara berpikir baru" ini, pabrik pintar dapat memanfaatkan kemampuan baru ini untuk meningkatkan hasil dan produktivitas. Karena teknologi baru ini terus berkembang, algoritme AI generasi berikutnya akan menjadi penerima manfaat dengan memanfaatkan kualitas data real-time yang lebih tinggi yang dihasilkan dari solusi ini.
Hasilnya, alat berat baru yang memiliki kemampuan sadar diri ini akan secara otomatis menerapkan solusi yang dihasilkan AI untuk menjaga jalur produksi tetap beroperasi hingga diperbaiki atau diservis oleh teknisi. Era mesin yang sadar diri ini akan menginspirasi hal besar berikutnya dalam otomasi industri.
tentang Maxim Integrated