تشكل أنظمة التحكم في الحركة التي تستخدم طاقة أقل ويمكن تشغيلها باستخدام الموارد المتجددة عنصراً أساسياً في المعدات الموفرة للطاقة وتشكل جزءاً من استراتيجية الشركة المستدامة.

التحول الرقمي

يتفاعل المصنّعون اليوم مع الأتمتة الرقمية وواجهات المستخدم المُفصّلة في حياتهم اليومية، ويتوقعون نفس الإمكانيات الرقمية من الأنظمة الصناعية. ومع قيام الشركات بتحويل عملياتها رقميًا، فإنها تشهد فوائد حقيقية وموثوقة.

تتتبع المستشعرات المدمجة في الأجهزة درجة الحرارة والموقع والحمل والتآكل باستمرار وبشكل آني. وتوفر المراقبة والتكوين والتشخيص التلقائي، بالإضافة إلى بيانات العمليات المجمعة والمعروضة في لوحات المعلومات، للمشغلين المعلومات اللازمة لاتخاذ قرارات مدروسة وواثقة. كما تُمكّن أنظمة التحكم في الحركة المتصلة المشغلين من تحليل أداء الإنتاج واستهلاك الطاقة والموثوقية.

إن الوصول إلى هذه المعلومات عبر لوحات المعلومات يمكّن الشركات المصنعة من التحكم بشكل أفضل في عملياتها وتحسينها بشكل مستمر، وفي نهاية المطاف، إنتاجها.

المنافسة في السوق

بين نقص العمالة ومشاكل سلسلة التوريد، لم يكن الحفاظ على ميزة تنافسية أمرًا صعبًا على الشركات أكثر من أي وقت مضى. إضافةً إلى ذلك، مكّن التحول الرقمي للتصنيع الصناعي والتقنيات المتقدمة التي تُحركه الشركات التي تستثمر فيه من تحسين عملياتها بشكل كبير.

هناك حاجة ماسة أكثر من أي وقت مضى إلى الحفاظ على المرونة عند الاستجابة لاحتياجات السوق المتغيرة وتلبية طلبات العملاء بكفاءة لضمان البقاء في طليعة السوق. يجب على المصنّعين تقليل فترات توقف الآلات وزيادة الإنتاج إلى أقصى حد، ويمكن أن يُسهم دمج حلول الأتمتة الهجينة المتصلة في تحسين موثوقية الآلات ومدة تشغيلها.

لتحسين استخدام الطاقة، وتحسين العمليات، والبقاء في صدارة قطاعاتها، تبحث الشركات عن حزمة متكاملة للتحكم في الحركة. يدرك موردو التكنولوجيا الرائدون هذا الأمر، وقد طوروا مجموعة من الحلول المتقدمة والمتكاملة التي تجمع بين محركات السيرفو، والمحركات، والمشغلات الكهربائية، بالإضافة إلى الأنظمة الهوائية.

لدى الشركات المصنعة للمعدات الأصلية فرصة كبيرة لدمج أنظمة الأتمتة الهجينة في تصميمات الآلات التي تتوافق بشكل أفضل مع احتياجات عملائها ومخاوفهم الكبرى وتلبيها.

الأتمتة وتصميم الآلات المعاصرة

إحدى الطرق التي تستخدمها الشركات للتغلب على التحديات وزيادة إنتاجها هي دمج آلات أصغر وأكثر تطورًا في خطوط إنتاجها. فالمساحات الأصغر تسمح بتركيب المزيد من الآلات في مساحة الإنتاج نفسها، كما أن تقنية التحكم في الحركة المتقدمة تُمكّن من أتمتة المهام عالية الدقة، بدءًا من التجميع وحتى فحص المنتج النهائي.

يسعى المصنعون أيضًا إلى تطوير تقنيات تحكم في الحركة تتميز بدقة أعلى لمنع الهدر، وأوقات دورات أقصر لزيادة الإنتاج، ومرونة أكبر في وضعية التشغيل، مما يسمح للمشغلين بتغيير برامج الآلات بضغطة زر. يؤدي استخدام الآلات المزوّدة بهذه الميزات إلى زيادة الإنتاج في وقت أقل، وتحسين الاستدامة، وخفض التكاليف.

كيفية اختيار التحكم في الحركة الهوائية أو الكهربائية أو الهجينة

تتوفر العديد من خيارات التحكم في الحركة، وقد يكون من الصعب معرفة كيفية الاختيار بينها. متى تستخدم الشركات المصنعة للمعدات الأصلية الأنظمة الكهربائية، ومتى تستخدم الأنظمة الهوائية، ومتى تستخدم كليهما؟

هناك العديد من العوامل والمخاوف التي يجب مراعاتها عند اختيار حلول الحركة:

1. هل تلبي متطلبات الأداء والمرونة والدقة للتطبيق؟
2. ما هي تكاليف التشغيل الأولية وتكاليف الصيانة المستمرة؟
3. كيف تؤثر على كفاءة الطاقة للجهاز؟
4. كيف سيتم دمج منتجات الحركة مع الأجهزة الأخرى؟
5. هل يمكنهم جمع البيانات وتحليل صحة الجهاز؟
6. هل سيجعلون تصميم الآلة أسهل وأسرع؟
7. ما هو منحنى التعلم للتكنولوجيا الجديدة؟

لكلٍّ من التحكم الهوائي والكهربائي في الحركة مزاياه الخاصة، وذلك حسب احتياجات التطبيق، وقد يستفيد التطبيق من أحدهما أو كليهما. في بعض التطبيقات، من الواضح تمامًا أيّهما الأنسب. لآلية بسيطة لدفع الصناديق من على ناقل، تُعدّ الأسطوانة الهوائية الخيار الأمثل. ومع ذلك، إذا كان من الضروري فرز هذه الصناديق إلى خطوط أو مواضع مختلفة على الناقل، يلزم استخدام مُشغّل كهربائي متعدد المواضع.

في التطبيقات الأكثر تعقيدًا، قد يكون الاختيار غير واضح. وهذا مؤشر على أن التطبيقات قد تستفيد بشكل أكبر من استخدام كليهما. يمكن للأسطوانات الكهروميكانيكية استخدام الهواء المضغوط عبر موصل هوائي لإغلاق الهواء في تطبيقات التعبئة. في أنظمة التجميع، يمكن لنظام كهربائي خطي متعدد المحاور استخدام ماسك هوائي. ويمكن لمحور كهربائي خطي يعمل في اتجاه رأسي استخدام أسطوانة هوائية لتعويض الوزن.

تتيح الأتمتة عبر التكنولوجيا لمصنعي المعدات الأصلية الاستفادة من نقاط القوة التكميلية لكل من تكنولوجيا التحكم في الحركة الهوائية والكهربائية في نفس التطبيق ونقل الفوائد إلى عملائهم.

دعونا نلقي نظرة على نقاط القوة لكل تقنية لفهم كيفية عملها معًا بشكل أفضل:

التحكم في الحركة الهوائية

يتم تحقيق الحركة الهوائية باستخدام غاز مضغوط يعمل فعليًا على آلية لإنتاج الحركة المطلوبة. وقد أثبتت الحلول الهوائية فعاليتها في توفير تشغيل متين للأجهزة والتصميم والتركيب، وعادةً ما يكون هناك عدد أقل من المكونات التي يجب تغييرها أو استبدالها عند ترقية نظام هوائي مقارنةً بنظام سيرفو.

من أشهر الأمثلة على التحكم بالحركة الهوائية أسطوانة ذات مكبس داخلي، تُنتج حركة خطية. ولعل هذا هو سبب اعتبار التحكم بالحركة الهوائية تقنية حركة منفصلة، ​​صالحة فقط لتمديد أو انكماش آلية بالكامل.

ومع ذلك، فقد وسّع الابتكار المستمر، الذي يقوده موردو تقنيات التحكم في الحركة، نطاق الإمكانيات. على سبيل المثال، يمكن تحقيق الحركة الدورانية المستمرة باستخدام مشغلات ربع دورة.

تتوفر أيضًا أجهزة استشعار وأنظمة تحكم في التدفق لمراقبة وتحسين التشغيل، بينما يُمكّن التحكم في الضغط التفاضلي المعدات من تحقيق وضع هوائي مستمر. باستخدام صمامات كهرومغناطيسية صغيرة نسبيًا تعمل بالتشغيل/الإيقاف أو صمامات تعديل الوضع، يُطبّق ضغط مُتحكّم به مقابل ضغط خلفي ثابت.

يمكن للمشغلين التحكم في الموضع يدويًا باستخدام الأزرار والمفاتيح أو تلقائيًا باستخدام وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) أو وحدة تحكم حلقية.

التحكم في الحركة الكهربائية

تتميز المحركات الكهربائية المدمجة مع محركات السيرفو بسرعتها العالية ودقتها الفائقة وكفاءتها، وتُحقق الحركة بتحويل الكهرباء إلى حركة دورانية أو خطية. عادةً ما تتضمن أنظمة الحلقة المغلقة هذه مكونات أكثر تعقيدًا، مثل وحدة تحكم الحركة، ومحرك السيرفو، والمحرك، ومستشعر التغذية الراجعة، وممارسات تصميم أكثر تعقيدًا من حلول الحركة الهوائية.

يرتبط كل محرك سيرفو بمحرك واحد يتبع إشارات موجهة تُؤدي الوظيفة المطلوبة، ويمكنه توفير تحديد دقيق للمواضع، وسرعات زاوية دقيقة، وأنماط تسارع متغيرة. بفضل هذا النطاق، يمكن لأنظمة السيرفو توفير تحكم موضعي في الحركة لتطبيقات متنوعة، من ذراع الروبوت إلى الناقلات الدوارة باستمرار.

نظرًا لأن محركات التحكم والمحركات المؤازرة عبارة عن أجهزة معالجات دقيقة، فإنها تتمتع بمستوى عالٍ من الوظائف الداخلية ويمكنها تقديم ميزات التشخيص وتسجيل البيانات المحلية والبعيدة مباشرة للوحات المعلومات.

يمكن أن يساعد ربط وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) ووحدات التحكم الأخرى بأنظمة حركة المؤازرة (servo) مُصنّعي المعدات الأصلية (OEMs) على تحقيق تحكم ومزامنة حركة أكثر تطورًا. تشمل الوظائف المتخصصة تحديد المواقع بدقة عالية مع إمكانية تكرار أقل من الميكرون، والتوجيه الإلكتروني، والتروس الإلكترونية، ويمكن أن تُفيد أكثر التطبيقات تعقيدًا، مثل التشغيل الآلي، والروبوتات، ومعدات التصنيع.

على سبيل المثال، يمكن لخطوط التعبئة والتغليف الترقية من أقراص الكامات الميكانيكية إلى نظام حركة مؤازر بأقراص الكامات الكهربائية. في حين أن تغيير التنسيق باستخدام الأقراص الميكانيكية أمر معقد ويستغرق وقتًا طويلاً ويحتمل الخطأ، فإن تحويل الآلة باستخدام أقراص الكامات الكهربائية يتم بلمسة زر. هذا يوفر الوقت، ويحسن الدقة، ويقلل من النفايات، ويخفض التكاليف.

التحكم في الحركة الهجينة

يمكن لنظام الأتمتة الهجين الكهروهوائي أن يساعد المصنّعين على تطبيق التقنيات المناسبة لكل وظيفة محددة. عندما تكون الاستدامة، ومرونة الوضع، والدقة، والاستقرار، والتشغيل الهادئ، والاتصال، والمراقبة بالغة الأهمية، فإن للحركة الكهربائية مزايا عظيمة. عندما تكون التطبيقات محدودة المساحة، أو تتطلب تشغيلًا قويًا، أو تتطلب تصميمًا وتركيبًا وتشغيلًا سريعًا، فإن التحكم في الحركة الهوائية هو الخيار الأمثل.

تتضمن خطوط الإنتاج في معظم منشآت التصنيع أنواعًا مختلفة من معدات مُصنِّعي المعدات الأصلية (OEM)، حيث يتم نقل المنتجات بين الآلات على طول ناقلات النقل والتجميع. توفر هذه الخطوط فرصًا عديدة لدمج الحركة الخطية الهوائية والكهربائية.

على سبيل المثال، يشمل خط إنتاج عبوات المشروبات النموذجي الوظائف التالية: نفخ الزجاجات، تعبئة الزجاجات وتغطيتها، النقل والتجميع، وضع العلامات على الزجاجات، فحص التعبئة ووضع العلامات، تعبئة الزجاجات في علب، وضع الصناديق على المنصات وتغليفها بالانكماش. تستفيد عمليات نفخ الزجاجات، وطي الصناديق، ووضع الغراء من الحركة الهوائية، بينما يستفيد نقل الزجاجات ووضعها داخل معدات التعبئة والوسم من الحركة المؤازرة.

تستفيد ناقلات النقل البسيطة وأنظمة التكديس من كلا نوعي الحركة: يمكن تشغيل الناقلات بمحركات كهربائية، ويمكن تشغيل بوابات ومحطات المنتجات باستخدام نظام التشغيل الهوائي. ويمكن مناولة الصناديق السائبة باستخدام نظام التشغيل الهوائي، بينما يمكن التحكم في التداخل وتعديلات المواضع الدقيقة باستخدام نظام الحركة المؤازرة.

مزايا أنظمة الأتمتة الهجينة

يقدم موردو تقنيات التحكم في الحركة الرائدون الآن باقات حلول متكاملة تشمل التحكم الكهربائي والهوائي والهجين في الحركة. تتميز هذه الحلول الشاملة بأجهزة ذكية ميدانية، وتحكم في الحركة، وتحكم في الآلات، وتحليلات.

تتضمن الخيارات الهوائية أسطوانة هوائية، ونظام صمام، ووحدة تحكم، وتحليلات، ولوحة تحكم عبر بوابة، بينما تشمل الخيارات الكهربائية مشغلًا خطيًا كهربائيًا، ومحرك سيرفو، ووحدة تحكم، ولوحة تحكم عبر بوابة. وبينما توفر كلتا التقنيتين لوحات تحكم، تتوفر البيانات مباشرةً من محرك السيرفو، وتتطلب الأنظمة الهوائية إضافة أجهزة استشعار.

تُقدم هذه الحلول المتكاملة والشاملة فوائد جمة لكل من مصنعي المعدات الأصلية وعملائهم. فبفضل تصميمها وتجميعها مسبقًا، تُبسط أنظمة الأتمتة الهجينة عمليات الشراء والتطوير والتشغيل. وإلا، سيتوجب على مصنعي المعدات الأصلية الحصول على المكونات بشكل منفصل ومطابقتها وهندستها بأنفسهم. وهذا لا يستغرق وقتًا أطول ويزيد من تعقيد سلسلة التوريد فحسب، بل قد يُسبب أيضًا مشاكل في تحديد الأحجام.

توفر أنظمة الأتمتة الهجينة أيضًا مرونة تُمكّن مُصنّعي المعدات الأصلية من تصميم آلات قادرة على إنتاج مجموعة متنوعة من أنواع المنتجات، وتقليل زمن التغيير، وتلبية المتطلبات المتغيرة باستمرار. ونظرًا لأن العديد من الشركات تواجه ضغوطًا مستمرة لزيادة الإنتاجية مع خفض تكاليف التشغيل، فإن هذا قد يُقلل من دورات الإنتاج، ويزيد من استخدام الآلات، ويطيل عمرها الافتراضي.

بفضل إعادة تهيئة التحكم الإلكتروني في الحركة، يمكن للمشغلين تغيير أنماط الحركة تلقائيًا، وتوفر بعض الأنظمة تصميمًا متطورًا ومجهزًا بميزات يمكن تطبيقها الآن أو في الأجيال القادمة من الآلات. ولتوفير أعلى مستوى من المرونة للعملاء، ابحثوا عن أنظمة مزودة بمحركات كهربائية متعددة الاستخدامات تغطي مجموعة واسعة من متطلبات التطبيقات.

بالإضافة إلى الحفاظ على القدرة التنافسية، تُحسّن أنظمة الأتمتة الهجينة استدامة المُصنّعين. تُحسّن هذه الأنظمة كفاءة الآلات وتُقلل من النفايات، مما يُقلل بدوره من استهلاك الموارد والتكاليف. تُمكّن كفاءة الطاقة من تحقيق أهداف الاستدامة بشكل أفضل، بينما تُقلل وفورات التكلفة التكلفة الإجمالية للملكية. لتحقيق قدر أكبر من التكرار والاتساق، من المهم البحث عن نظام ذي حركة خطية كهربائية يوفر أعلى مستويات الموثوقية والدقة.

مرونة وكفاءة وأداء أكبر

يمكن لمصنعي المعدات الأصلية تحديد ما إذا كان نظام الأتمتة الهجين سيفيد تطبيقًا ما من خلال تقييم عوامل التطبيق الرئيسية، بما في ذلك:

1. استهلاك الطاقة،
2. تكاليف التشغيل،
3. مرونة الموضع،
4. الدقة،
5. الاهتزاز والضوضاء،
6. رأس المال الرأسمالي،
7. الاتصال،
8. الحجم،
9. التثبيت و
10. وقت التشغيل والمتانة.

لاختيار الحلول الأنسب التي تحقق النتائج المرجوة، من الضروري التعاون مع شريك متخصص في التحكم بالحركة والتحول الرقمي، يمتلك محفظة شاملة من التقنيات وخيارات الأحجام. شريك كهذا قادر على مساعدة مصنعي المعدات الأصلية على تطوير الحلول وتقديم دعم طويل الأمد.

مع أنظمة الأتمتة الهجينة، لا تضطر الشركات للاختيار بين الأداء والمرونة والاستدامة والاتصال والتكلفة. يمكنها الحصول على كل شيء: حركة خطية دقيقة وقوية، ومرونة لتلبية متطلبات الإنتاج المتغيرة، وبيانات ورؤى لتحقيق أقصى إنتاج، واستهلاك مثالي للطاقة، وتكلفة إجمالية أقل للملكية.