Mentre le fabbriche si sforzano di aumentare la produttività e migliorare i costi operativi, aumenta la domanda di fornire nuovi prodotti la tecnologia che potenzia l’intelligence all’edge è in aumento. Per quelli di voi che si chiedono cosa significhi "il limite", a Massima, definiamo "il bordo" come il punto in cui la macchina incontra o interagisce con il mondo reale.
Potenziare l'intelligenza all'edge nell'automazione di fabbrica significa ridurre la quantità di perdita di produttività che una fabbrica subisce in un anno. Quindi cosa serve per potenziare l'intelligenza ai margini?
Ci vuole un nuovo modo di pensare.
As Semiconduttore fornitori, dobbiamo fornire soluzioni che abilitino sensori e attuatori intelligenti, supportino I / O configurabili tramite software e forniscano diagnostica avanzata. Rivediamo l'importanza di questi quattro elementi critici e le capacità chiave che forniscono per potenziare l'intelligenza ai margini.
Intelligente sensore la tecnologia
I sensori si trovano ovunque! Sono diventati onnipresenti nella nostra vita quotidiana. Nell'ambiente di produzione, tutti i prodotti fabbricati richiedono una serie di sensori che lavorano all'unisono per aiutare le macchine a rilevare un oggetto, determinare la distanza da un oggetto, configurare i colori e la composizione di un oggetto e monitorare la temperatura e la pressione di un oggetto o liquido.
La messa in servizio di nuovi sensori per sostituire i sensori danneggiati o l'adattamento di un'apparecchiatura per consentire la produzione di un prodotto diverso richiede molta manodopera e contribuisce a un notevole onere dei costi a causa della perdita di produttività. Il costo di inviare un tecnico in fabbrica per cambiare un sensore e quindi ricalibrarlo ai parametri di produzione corretti influisce sulla produttività della fabbrica. Se moltiplichiamo questo stesso livello di manutenzione per ogni sensore in una fabbrica, la modifica o la riconfigurazione di un sensore è la spesa più singola che tutte le linee di produzione devono sostenere.
IO-Link è una nuova entusiasmante tecnologia che consente il rilevamento intelligente fino alle macchine in fabbrica. Questa nuova tecnologia consente una produzione flessibile per migliorare la produttività della fabbrica e l'efficienza operativa. Questa tecnologia converte i sensori digitali o analogici tradizionali in un sensore intelligente fornendo uno scambio di informazioni bidirezionale con il sensore. Aggiunge un nuovo livello di intelligenza e capacità di mettere in servizio in remoto il sensore, nonché la capacità di reagire in tempo reale apportando regolazioni al volo ai parametri del sensore.
I macchinari per l'automazione industriale dispongono ora di una nuova intelligenza per rispondere dinamicamente alle condizioni operative in tempo reale in base allo stato di salute e allo stato di una rete di sensori situati in tutta la fabbrica. Attingendo a questo mare di informazioni end-to-end attraverso una rete di sensori intelligenti, una struttura può creare una mappatura del proprio stabilimento per fornire migliori informazioni in tempo reale a una soluzione globale di monitoraggio dell'intelligenza artificiale in grado di identificare rapidamente i colli di bottiglia della produzione e punti di guasto, oltre a fornire una nuova capacità di ottimizzare l'intero stabilimento per una migliore efficienza operativa.
Il modo in cui la tecnologia IO-Link semplifica il processo di messa in servizio e migliora il rendimento della fabbrica consiste nel rendere i sensori intercambiabili tramite un'interfaccia fisica comune che utilizza uno stack di protocollo e un file IODD (IO Device Description). Ciò consente ai tecnici di mettere in servizio rapidamente un sensore, riducendo i tempi di fermo della fabbrica e consentendo di riconfigurare al volo la linea di produzione.
Hub IO-Link e I / O configurabili tramite software
Sebbene sia chiaro che la tecnologia IO-Link è il catalizzatore dietro una serie di nuovi sensori intelligenti, offre anche nuove opportunità che portano l'intelligenza al limite attraverso le soluzioni hub IO-Link. Questi nuovi hub IO-Link forniscono un modo semplice per aggiungere canali di espansione I / O analogici e digitali, nonché l'integrazione di attuatori intelligenti come azionamenti a solenoide e motore.
L'hub IO-Link fornisce un modo semplice per espandere i tipi e il numero di canali necessari per supportare riconfigurazioni impreviste della linea di produzione. Questi hub di espansione IO forniscono una soluzione che sfrutta tutti i vantaggi della tecnologia IO-Link e semplifica il compito di aggiungere porte I / O digitali e analogiche. Questa nuova classe di prodotti consente la messa in servizio dei sensori tramite l'hub IO-Link, riducendo i tempi di fermo della fabbrica. Esempi di queste soluzioni includono Hub IO-Link NXR di Omron famiglia di prodotti, che consente di ridurre del 90% i tempi di configurazione e messa in servizio.
Le soluzioni I / O digitali e analogiche configurabili tramite software consentono agli ingegneri e ai tecnici dell'automazione la comodità di fornire una porta I / O universale che può essere messa in servizio in remoto. Paragonabile ai vantaggi offerti da IO-Link, questa nuova classe di prodotti I / O digitali e analogici configurabili tramite software semplifica il carico di smistamento dei cavi di una fabbrica e offre flessibilità per collegare fisicamente qualsiasi sensore o attuatore I / O digitale e analogico a qualsiasi porta I / O digitale e analogica. Questa tecnologia configurabile tramite software è più conveniente e aumenta la densità dei canali in fabbrica.
Controller IO-Link serie NXR di Omron e hub I / O IO-Link con MAX14918, MAX14827A e MAX14912 / 15 (Fonte: Maxim Integrated)
Attuatori intelligenti
Gli attuatori vengono utilizzati per influenzare e controllare la direzione e la velocità con cui un prodotto si muove attraverso la fabbrica. Poiché tutte le applicazioni richiedono un set unico di caratteristiche di controllo del movimento e azionamento del motore, questi attuatori intelligenti dovranno adattarsi dinamicamente al loro ambiente per formare quel perfetto sistema cyber-fisico meccatronico.
Attualmente, gli attuatori intelligenti si stanno evolvendo per fornire una capacità di configurazione automatica che regola autonomamente i suoi parametri di prestazione per soddisfare le esigenze del proprio ambiente operativo. Questo è il primo passo per rendere l'attuatore consapevole del suo ambiente e consentire al sistema di ottimizzare le sue prestazioni per la massima produttività o per massimizzare l'affidabilità a lungo termine e le prestazioni operative dell'attuatore. In entrambi i casi, il risultato produce costi operativi inferiori e maggiore efficienza.
Per potenziare questa combinazione di movimento intelligente, è necessaria l'integrazione di due elementi chiave.
Il primo elemento critico è la tecnologia di azionamento analogico efficiente dal punto di vistavoltaggio funzionamento fornendo allo stesso tempo la salute e lo stato dell'ambiente locale per consentire l'ottimizzazione dei motori e per raggiungere un equilibrio tra alta efficienza e produttività più rapida.
Il secondo elemento critico è la capacità di fornire algoritmi di controllo del movimento per consentire una gamma regolare di movimento. Consiste nella capacità di rilevare i carichi posti sul motore durante il funzionamento per evitare guasti alla linea e per ridurre al minimo il consumo di energia.
Gli algoritmi di controllo del movimento forniscono un movimento fluido e preciso, mentre gli algoritmi di taglio si concentrano sul rendere il motore più efficiente dal punto di vista energetico. Inoltre, rilevare la posizione dell'armatura è importante per sapere se il motore si è spostato nella posizione corretta. Questo viene fatto con il rilevamento magnetico, in genere utilizzando sensori Hall o qualche tipo di soluzione di codifica ottica.
Per dimostrare il valore di questi attuatori intelligenti di nuova generazione, ecco due nuovi esempi: il PD42-1-1243-IOLINK e il progetto di riferimento della pinza End-of-Arm Tooling (EOAT) recentemente rilasciato, il TMCM-1617-GRIP-REF. Entrambe le soluzioni dimostrano la potenza della combinazione di movimento intelligente, driver e tecnologia di comunicazione IO-Link.
Questi attuatori intelligenti semplificano la messa in servizio e aumentano la produttività della fabbrica fornendo all'ingegnere dell'automazione industriale l'accesso al 50% in più di parametri di configurazione e prestazioni tramite l'interfaccia di comunicazione IO-Link. Inoltre, questi attuatori intelligenti possono essere regolati al volo per adattarsi ai cambiamenti nell'ambiente operativo e per implementare soluzioni di produttività avanzate derivate dall'intelligenza artificiale. Questa capacità di modellare le prestazioni dell'attuatore in base al suo ambiente operativo è il futuro del controllo del movimento intelligente.
Progetto di riferimento della pinza End-of-Arm Tooling (EOAT), TMCM-1617-GRIP-REF (Fonte: Trinamic)
Diagnostica e processo decisionale in tempo reale
Livelli più elevati di capacità diagnostiche continuano a fornire un set di dati più ricco che migliora il processo decisionale edge-based in tempo reale per migliorare la produttività e l'integrità operativa in fabbrica.
Si prevede che queste potenti piattaforme di algoritmo AI basate sulla produzione cresceranno da 1 miliardo di dollari nel 2018 a oltre 17 miliardi di dollari entro il 2025, o con un tasso di crescita annuale composto vicino al 50%, secondo un rapporto di MarketsandMarkets del 2019 intitolato "Artificial Intelligence in Manufacturing Market. " Durante questo periodo, si prevede che l'apprendimento automatico sarà il segmento in più alta crescita nell'intelligenza artificiale a causa dei rapidi investimenti effettuati per implementare fabbriche intelligenti.
La forza trainante alla base di questa crescita deriva dall'abbondanza di informazioni sulla salute e sullo stato generate da una rete di dispositivi alimentati da IIoT, algoritmi che forniscono analisi predittive e telecamere di visione artificiale che monitorano la qualità dei prodotti, nonché lo stato e la salute operativa delle macchine.
Al IC livello, sempre più informazioni vengono monitorate, raccolte e comunicate tramite il bus SPI da e verso un microprocessore. Il volume di questi datagrammi IC continua a moltiplicarsi poiché trasportano informazioni critiche come lo stato della temperatura di un dispositivo, sovratensione, sovracorrente, rilevamento di fili aperti, rilevamento di cortocircuiti, avvisi di sovratemperatura, arresto termico e CRC.
Se ora facciamo un passo indietro e moltiplichiamo il numero di semiconduttori che forniscono datagrammi sull'intera gamma di apparecchiature in una fabbrica, diventa chiaro che è possibile ottenere una mappatura diagnostica della fabbrica per anticipare, identificare e diagnosticare i guasti della linea di produzione .
La prossima cosa grande
Una cosa è chiara: potenziando questo "nuovo modo di pensare", le fabbriche intelligenti possono trarre vantaggio da queste nuove capacità per migliorare la produttività e aumentare la produttività. Man mano che queste nuove tecnologie continuano a maturare, la prossima generazione di algoritmi di intelligenza artificiale ne diventerà i beneficiari sfruttando la maggiore qualità dei dati in tempo reale generati da queste soluzioni.
Di conseguenza, queste nuove macchine capaci di autocoscienza implementeranno automaticamente soluzioni generate dall'intelligenza artificiale per mantenere operativa una linea di produzione fino a quando non verrà riparata o riparata da un tecnico. Questa era di macchine autocoscienti ispirerà la prossima grande novità nell'automazione industriale.
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