Memandangkan kilang berusaha untuk meningkatkan produktiviti dan meningkatkan kos operasi, permintaan untuk menyampaikan yang baharu teknologi yang memperkasakan kecerdasan di pinggir semakin meningkat. Bagi anda yang bertanya kepada diri sendiri apa maksud "tepi", di Maxim, kita mendefinisikan "tepi" sebagai tempat mesin bertemu atau berinteraksi dengan dunia nyata.
Memperkasa kepintaran dalam automasi kilang bermaksud mengurangkan jumlah produktiviti yang hilang yang dialami kilang dalam setahun. Oleh itu, apa yang diperlukan untuk memperkasakan kepintaran?
Ia memerlukan cara berfikir yang baru.
As Semikonduktor pembekal, kita perlu memberikan penyelesaian yang membolehkan sensor dan penggerak pintar, menyokong I / O yang boleh dikonfigurasi perisian, dan menyediakan diagnostik lanjutan. Mari kita kaji pentingnya keempat-empat elemen kritikal ini dan keupayaan utama yang mereka berikan dalam memperkasakan kecerdasan di pinggir.
Pintar sensor teknologi
Sensor terdapat di mana-mana! Mereka telah ada di mana-mana dalam kehidupan seharian kita. Dalam persekitaran pembuatan, semua produk pembuatan memerlukan pelbagai sensor yang berfungsi secara serentak untuk membantu mesin mengesan objek, menentukan jarak ke objek, mengkonfigurasi warna dan komposisi objek, dan memantau suhu dan tekanan objek atau cecair.
Melantik sensor baru untuk menggantikan sensor yang rosak atau menyesuaikan sekeping peralatan untuk membolehkan pembuatan produk yang berbeza memerlukan tenaga kerja dan menyumbang beban kos yang besar kerana kehilangan produktiviti. Kos menghantar juruteknik ke lantai kilang untuk menukar sensor dan kemudian mengkalibrasinya semula ke parameter pembuatan yang betul akan mempengaruhi pengeluaran kilang. Sekiranya kita menggandakan tahap penyelenggaraan yang sama untuk setiap sensor di sebuah kilang, menukar atau mengkonfigurasi ulang sensor adalah satu-satu perbelanjaan paling banyak yang dikenakan oleh semua barisan pembuatan.
Pautan IO adalah teknologi baru yang menarik yang membolehkan penginderaan pintar hingga ke mesin di tingkat kilang. Teknologi baru ini membolehkan pembuatan yang fleksibel untuk meningkatkan pengeluaran kilang dan kecekapan operasi. Teknologi ini menukar sensor digital atau analog tradisional menjadi sensor pintar dengan menyediakan pertukaran maklumat dua arah dengan sensor. Ini menambahkan tahap kecerdasan dan kemampuan baru untuk menugaskan sensor dari jarak jauh serta kemampuan untuk bereaksi secara real time dengan melakukan penyesuaian langsung pada parameter sensor.
Jentera automasi industri kini mempunyai kecerdasan baru untuk bertindak balas secara dinamik terhadap keadaan operasi masa nyata berdasarkan tahap kesihatan dan status rangkaian sensor yang terletak di seberang tingkat kilang. Dengan memanfaatkan maklumat end-to-end di seberang rangkaian sensor pintar, kemudahan dapat membuat pemetaan lantai kilangnya untuk memberikan maklumat masa nyata yang lebih baik kepada penyelesaian pemantauan kecerdasan buatan yang dapat dengan cepat mengenal pasti kemacetan pembuatan dan titik-titik kegagalan serta memberikan keupayaan baru untuk mengoptimumkan keseluruhan lantai kilang untuk kecekapan operasi yang lebih baik.
Cara teknologi IO-Link mempermudah proses pentauliahan dan meningkatkan throughput kilang adalah dengan membuat sensor dapat ditukar melalui antara muka fizikal biasa yang menggunakan tumpukan protokol dan fail Penerangan Peranti IO (IODD). Ini memungkinkan para juruteknik membuat sensor dengan cepat, yang mengakibatkan pengurangan waktu henti kilang dan membiarkan barisan pembuatan dapat dikonfigurasi kembali dengan cepat.
Hab IO-Link dan I / O yang boleh dikonfigurasi perisian
Walaupun jelas bahawa teknologi IO-Link adalah pemangkin di sebalik sekumpulan sensor pintar baru, ia juga memberikan peluang baru yang membawa kecerdasan ke tahap termaju melalui penyelesaian hub IO-Link. Hab IO-Link baru ini menyediakan kaedah mudah untuk menambah saluran pengembangan I / O analog dan digital serta penyatuan penggerak pintar seperti solenoid dan pemacu motor.
Hab IO-Link menyediakan cara mudah untuk memperluas jenis dan bilangan saluran yang diperlukan untuk menyokong penyusunan semula barisan pembuatan yang tidak dijangka. Hab pengembangan IO ini menyediakan penyelesaian yang memanfaatkan semua kelebihan teknologi IO-Link dan memudahkan tugas untuk menambah port I / O digital dan analog. Kelas produk baru ini membolehkan pentauliahan sensor melalui hub IO-Link, yang mengurangkan waktu henti kilang. Contoh penyelesaian ini merangkumi Hub IO-Link NXR Omron keluarga produk, yang mencapai pengurangan 90% pada masa penyediaan dan pentauliahan.
Penyelesaian I / O digital dan analog yang boleh dikonfigurasikan oleh perisian membolehkan kemudahan jurutera automatik dan juruteknik menyediakan port I / O universal yang dapat ditugaskan dari jarak jauh. Sebanding dengan faedah yang diberikan oleh IO-Link, kelas baru produk digital / analog yang boleh dikonfigurasi perisian I / O ini menyederhanakan beban pemasangan kabel kilang dan memberikan fleksibiliti untuk menyambungkan sebarang sensor atau penggerak I / O digital dan analog ke mana-mana yang tidak ditugaskan port I / O digital dan analog. Teknologi yang boleh dikonfigurasi perisian ini lebih menjimatkan dan meningkatkan ketumpatan saluran di lantai kilang.
Pengawal Omron NXR-Series IO-Link dan hub IO-Link I / O dengan MAX14918, MAX14827A, dan MAX14912 / 15 (Sumber: Maxim Integrated)
Penggerak pintar
Penggerak digunakan untuk mempengaruhi dan mengawal arah dan kelajuan produk bergerak melintasi lantai kilang. Kerana semua aplikasi memerlukan satu set kawalan pergerakan dan ciri pemacu motor yang unik, penggerak pintar ini perlu menyesuaikan diri secara dinamik dengan persekitarannya untuk membentuk sistem siber-fizikal mekatronik yang sempurna.
Pada masa ini, penggerak pintar sedang berkembang untuk memberikan kemampuan konfigurasi automatik yang secara automatik menyesuaikan parameter kinerjanya untuk memenuhi tuntutan persekitaran operasinya. Ini adalah langkah pertama untuk menjadikan penggerak menyedari persekitarannya dan membolehkan sistem mengoptimumkan kinerjanya untuk mendapatkan hasil maksimum atau memaksimumkan kebolehpercayaan jangka panjang dan prestasi operasi penggerak. Dalam kedua-dua kes, hasilnya menghasilkan kos operasi yang lebih rendah dan kecekapan yang lebih tinggi.
Untuk memperkasakan gabungan gerakan cerdas ini, ia memerlukan penyatuan dua elemen penting.
Elemen kritikal pertama ialah teknologi pemacu analog cekap kuasa untuk membolehkanvoltan operasi sambil memberikan kesihatan dan status persekitaran tempatan untuk membolehkan pengoptimuman motor dan mencapai keseimbangan antara kecekapan tinggi dan hasil yang lebih cepat.
Elemen kritikal kedua adalah keupayaan untuk menyediakan algoritma kawalan gerakan untuk membolehkan jarak pergerakan yang lancar. Ini terdiri dari kemampuan untuk mengesan beban yang ditempatkan pada motor semasa operasi untuk mengelakkan kegagalan saluran dan untuk meminimumkan penggunaan tenaga.
Algoritma kawalan gerakan memberikan pergerakan yang lancar dan tepat, sementara algoritma pemotongan memberi tumpuan untuk menjadikan motor lebih cekap kuasa. Di samping itu, merasakan kedudukan angker adalah penting untuk mengetahui sama ada motor telah bergerak ke kedudukan yang betul. Ini dilakukan dengan penginderaan magnetik, biasanya menggunakan sensor Hall atau beberapa jenis penyelesaian pengekodan optik.
Untuk menunjukkan nilai penggerak pintar generasi akan datang ini, berikut adalah dua contoh baru: PD42-1-1243-IOLINK dan reka bentuk rujukan gripper End-of-Arm Tooling (EOAT) yang baru dikeluarkan, TMCM-1617-GRIP-REF. Kedua-dua penyelesaian menunjukkan kekuatan menggabungkan gerakan pintar, pemacu, dan teknologi komunikasi IO-Link.
Penggerak pintar ini mempermudah pentauliahan dan meningkatkan produktiviti kilang dengan memberikan akses kepada jurutera automasi industri kepada 50% lebih banyak konfigurasi dan parameter prestasi melalui antara muka komunikasi IO-Link. Sebagai tambahan, penggerak pintar ini dapat disesuaikan dengan cepat untuk menampung perubahan dalam persekitaran operasi dan untuk melaksanakan penyelesaian produktiviti yang dihasilkan oleh AI yang canggih. Keupayaan ini untuk membentuk prestasi penggerak berdasarkan persekitaran operasinya adalah masa depan kawalan gerakan pintar.
Reka bentuk rujukan gripper End-of-Arm Tooling (EOAT), TMCM-1617-GRIP-REF (Sumber: Trinamic)
Diagnostik dan membuat keputusan masa nyata
Tahap keupayaan diagnostik yang lebih tinggi terus memberikan kumpulan data yang lebih kaya yang meningkatkan pembuatan keputusan berasaskan masa nyata dan terkini untuk meningkatkan produktiviti dan integriti operasi di tingkat kilang.
Platform algoritma AI berasaskan pembuatan yang hebat ini dijangka meningkat dari $ 1 bilion pada tahun 2018 menjadi lebih dari $ 17 bilion pada tahun 2025, atau pada kadar pertumbuhan tahunan hampir 50%, menurut laporan MarketsandMarkets 2019 yang bertajuk “Artificial Intelligence in Manufacturing Market. " Selama ini, pembelajaran mesin diharapkan menjadi segmen pertumbuhan tertinggi di AI kerana pelaburan pesat yang dilakukan untuk melaksanakan kilang pintar.
Penggerak di sebalik pertumbuhan ini berpunca dari banyaknya maklumat kesihatan dan status yang dihasilkan dari rangkaian peranti berkuasa IIoT, algoritma yang menyediakan analisis ramalan, dan kamera penglihatan mesin yang memantau kualiti produk serta menilai status dan kesihatan operasi mesin.
Pada IC tahap, semakin banyak maklumat sedang dipantau, dikumpulkan, dan disampaikan melalui bas SPI ke dan dari mikropemproses. Jumlah data dat IC ini terus berlipat ganda ketika membawa maklumat kritikal seperti status suhu peranti, voltan berlebihan, arus lebihan, pengesanan wayar terbuka, pengesanan litar pintas, amaran suhu berlebihan, pemadaman haba, dan CRC.
Sekiranya kita mengambil langkah mundur sekarang dan melipatgandakan bilangan semikonduktor yang menyediakan datagrams di seluruh keluasan peralatan di lantai kilang, menjadi jelas bahawa pemetaan diagnostik lantai kilang dapat dicapai untuk mengantisipasi, mengenal pasti, dan mendiagnosis kegagalan garis pembuatan .
Perkara besar seterusnya
Satu perkara yang jelas: Dengan memperkasakan "cara berfikir baru" ini, kilang pintar dapat memanfaatkan keupayaan baru ini untuk meningkatkan throughput dan meningkatkan produktiviti. Oleh kerana teknologi baru ini terus matang, generasi berikutnya algoritma AI akan menjadi penerima manfaat dengan memanfaatkan kualiti data masa nyata yang lebih tinggi yang dihasilkan dari penyelesaian ini.
Hasilnya, mesin baru yang mampu menyedari diri ini secara automatik akan melaksanakan penyelesaian yang dihasilkan AI untuk memastikan barisan pembuatan tetap beroperasi sehingga diperbaiki atau diservis oleh juruteknik. Era mesin sedar diri ini akan memberi inspirasi kepada perkara besar seterusnya dalam automasi industri.
mengenai Maxim Integrated