يسعى مصنعو المعدات الأصلية والمستخدمون النهائيون لأنظمة التصنيع اليوم باستمرار إلى تحقيق تقدم تكنولوجي للمساعدة في جعل حياتهم أسهل. لقد حفزت ابتكارات الصناعة 4.0 فئة جديدة من التقنيات الذكية التي تجمع بين الإلكترونيات الرقمية وواجهات الاتصال لمزيد من التطور والوظائف وسهولة الاستخدام.

مع تبني المزيد من شركات التصنيع للتكنولوجيا الجاهزة للصناعة 4.0، فإن تقنيات الميكاترونكس الذكية الناشئة تمنح الآلات قدرًا أكبر من الذكاء والتنوع. كما أن تحديد هذه الأنظمة المتقدمة وترتيبها ونشرها أسهل من الخيارات السابقة، مما يعزز قيمتها لمصنعي المعدات الأصلية والمستخدمين النهائيين.

إن فهم قدرات الميكاترونكس الذكية يمكن أن يساعد مهندسي تصميم النظام على تقييم أفضل السبل للاستفادة من هذه الميكاترونكس لجعل حلول التصنيع الخاصة بهم ذات قدرة تنافسية عالية.

الميكاترونكس الحديثة متكاملة ومتعددة الاستخدامات

الميكاترونكس هي أنظمة وتجميعات فرعية تجمع بين المكونات الميكانيكية والإلكترونية المتباينة في حلول مخصصة لمهام محددة. في عالم الحركة، هناك مثالان هما تجميع المنتجات ونقلها عن طريق أنظمة الحركة الخطية الميكاترونية والروبوتات الديكارتية. جوهر الميكاترونكس هو التكامل المحكم للمحركات الإلكترونية، وأجهزة التحكم، وأجهزة الاستشعار، والمكونات الخطية. يمكن اعتبار الميكاترونكس رائدة لتقنيات الصناعة 4.0.

تأخذ الميكاترونكس الذكية هذا المفهوم إلى أبعد من ذلك - حيث تتخذ شكل حلول كاملة تتضمن أجهزة استشعار متقدمة ومنصات تحكم سهلة التشغيل. تنتج هذه الأنظمة:

• بيانات في الوقت الحقيقي عن أداء الجهاز
• بيانات في الوقت الحقيقي عن جودة التصنيع حسب الاقتضاء
• التحكم الدقيق وتنفيذ تسلسل الحركة
• التتبع الآلي لبيانات الإنتاج والإنتاجية
• سهولة الاتصال بأنظمة الإدارة على مستوى الماكينة وعلى مستوى المصنع

الميكاترونكس الذكية الخطوة الأولى: التكوين عبر الإنترنت

تعد الميكاترونكس الذكية أسرع وأسهل في التصميم والتشغيل من أنظمة الميكاترونكس السابقة. وهذا مفيد لأن الميكاترونكس بطبيعتها معقدة للغاية - وتتطلب دراسة متزامنة وتحديد حجم المكونات الخطية المتعددة، ومحركات الأقراص، ووحدات التحكم، وواجهات المشغل... ومن ثم الجمع بينها بعناية.

تتمثل الخطوة الأولى في تحديد جهاز ميكاترونكس ذكي وشرائه وتشغيله في الاستفادة من الأدوات عبر الإنترنت التي يمكن الوصول إليها عبر بوابات الموردين. تتيح أدوات التكوين هذه للمهندسين بناء أنظمة ذكية جاهزة للعمل "خارج الصندوق" مع الحد الأدنى من البرمجة... لذا ربما تكون مفيدة جدًا للمهندسين الذين لديهم فهم أساسي لتشغيل الطاقة الكهربائية والسوائل (بما في ذلك الحركة الخطية) وأدوات التحكم في الحركة. يقوم المستخدمون بإدخال معلمات مثل السكتة الدماغية، ووزن قطعة العمل، ووقت الدورة، والتي تقوم بعد ذلك بإنشاء مخرجات يمكن التحقق منها في بيئة CAD الخاصة بالأداة عبر الإنترنت. يمكن تحديد الحجم والمشكلات التالية، جميع مكونات حل الميكاترونيك الكامل - مثل الروبوت الديكارتي، أو آلة الضغط، أو آلة الانضمام - دفعة واحدة. إنه خيار يتيح للمهندسين الحصول على حل كامل من مورد واحد — تلقي نظام متكامل مزود بتسلسلات حركة مبرمجة مسبقًا وجاهزة لتنفيذ التوصيل والإنتاج.

تحكم تشغيلي أكثر ذكاءً وبساطة

يمكن للميكاترونكس الذكية أن تعزز الإنتاجية والمرونة عادة من خلال عمليات إنتاج "شفافة" - مع أجهزة استشعار لمراقبة الحالة في الوقت الفعلي.

ما عليك سوى التفكير في كيفية تقديم بعض الشركات المصنعة لمجموعات وظائف الميكاترونيك الخاصة بالعمليات لدعم مثل هذه المراقبة. على سبيل المثال، قد تتضمن مجموعة وظائف واحدة لآلة الضغط أسطوانة كهروميكانيكية، ومحرك مؤازر، ومحرك، ووحدة تحكم، وأجهزة استشعار، وبرنامج مشغل لدعم عمليات الضغط والانضمام إلى التجميع. من السهل تنفيذ الآلات التي تم تصميمها باستخدام مجموعة الوظائف هذه، حيث تأتي المكونات مع برنامج تشغيل مثبت مسبقًا... ومعلمات تلقائية جاهزة للتشغيل على محرك المؤازرة - لذلك لا توجد حاجة إلى معرفة برمجة التحكم في الحركة لتوصيل الجهاز بالإنترنت. ويتميز البرنامج بواجهة مستخدم رسومية تعمل بالسحب والإفلات (GUI) تتيح للمشغلين إنشاء تسلسلات الإنتاج بشكل بديهي - مثل الضغط على المحامل الكروية داخل الهيكل، على سبيل المثال.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للآلة أن تأتي مع مستشعر قوة متكامل لقياس وتتبع العمليات. على سبيل المثال، قد تقوم هذه المستشعرات في تطبيق ضغط المحامل بتتبع المشغل الخطي للتأكد من أنه يطبق القوة الصحيحة الدقيقة لإدخال الكرات في مبيت المحمل الخاص بها. وفي الوقت نفسه، يمكن لضوابط النظام أيضًا تنفيذ مراقبة الجودة من خلال ضمان تشغيل المحركات بشكل صحيح من خلال تسلسلاتها التي يتم التحكم فيها بدقة. نظرًا لأن مثل هذه التسلسلات على آلة الضغط تتكرر عادةً مئات أو حتى آلاف المرات في الساعة، فإن وحدة التحكم في النظام تسجل ثم تعيد توجيهها لتخزين قياسات كل دورة حركة. يمكن للمشغلين بعد ذلك استخدام الأدوات الموجودة في حزمة وحدة التحكم لإنشاء تصورات لنتائج العملية. قد تحدد هذه ما إذا كانت قوى الضغط قد تجاوزت أو فشلت في تلبية عتبات العملية ... وتسمح للمشغلين بتحليل منحنيات إزاحة القوة في الوقت الفعلي في محطات العمل الخاصة بهم. تتيح هذه البيانات لمشغلي الآلات ذوي الخبرة الحفاظ على أعلى جودة تصنيع وإنتاجية دون أي برمجة متخصصة أو تطوير تحليلات الجودة بواسطة مهندسي البرمجيات الخبراء.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا تصدير البيانات عبر واجهات النظام إلى أنظمة تحليلات التصنيع على مستوى المصنع أو القائمة على السحابة... مما يجعل نظام الميكاترونكس الذكي جزءًا لا يتجزأ من منصة Industry 4.0 الخاصة بالشركة.

ويتم أيضًا نشر إمكانات مماثلة لسيناريوهات أتمتة المصانع الأخرى، بما في ذلك أنظمة الحركة الخطية مثل روبوتات المناولة الديكارتية لعمليات الانتقاء والمكان أو النقل. يستخدمون أدوات تكوين مماثلة عبر الإنترنت لتحديد حجم جميع الوحدات الخطية، والمحركات، والمؤثرات النهائية، والكابلات، وأجهزة الاستشعار، والمحركات الكهربائية، ووحدات التحكم اللازمة لأنظمة المعالجة الكاملة وتحديدها.

تطبيقات الميكاترونكس الذكية في العمل

توضح الميكاترونكس الذكية كيف يمكن للتكنولوجيا المتطورة حل المشكلات الهندسية المعقدة بطريقة أبسط. في سيناريو الصناعة الشائع، يحاول صانعو الآلات عادةً تطوير مجموعات الميكاترونكس الخاصة بهم عن طريق طلب مكونات منفصلة ودمجها - المحركات الخطية، ووحدات التحكم، وإمدادات الطاقة، والمؤثرات النهائية، والمزيد. هذه العملية غالبا ما تكون مرهقة وتستغرق وقتا طويلا.

في العديد من الشركات أو شركات تكامل الأنظمة، من الشائع أن تكون مجموعة الهندسة الميكانيكية مسؤولة عن تحديد وطلب مجموعة واحدة من المكونات بينما تقوم المجموعة الكهربائية بطلب مكوناتها. تشكل مثل هذه الترتيبات تحديًا أكبر لقسم المشتريات، ويتم تكليف الموظفين الهندسيين بجعلها متوافقة معًا ماديًا وبرمجتها للتأكد من أنها تعمل على النحو المحدد.

يغير مفهوم الميكاترونكس الذكية هذا النموذج، وفي هذه العملية، يحرر المهندسين حتى يتمكنوا من تخصيص الوقت والموارد لقضايا التصميم الأكثر تعقيدًا وتحديًا. لا شك أن الفوائد والمزايا التي توفرها تكنولوجيا الميكاترونكس الذكية ستساعد الشركات المصنعة على بناء المزيد من الأنظمة الجاهزة للإنتاج باستخدام تكنولوجيا الذكاء وأجهزة الاستشعار المدمجة لدعم متطلبات الصناعة 4.0.

على الرغم من أن مفهوم الميكاترونكس الذكي بديهي للغاية، إلا أنه لا يزال من المهم العمل مع موردي الميكاترونكس الذين تشتمل محافظهم الاستثمارية وخبراتهم الهندسية على مجموعة كاملة من المكونات - منتجات الحركة الخطية، وأجهزة التحكم، ومحركات الأقراص المؤازرة، وبرامج التشغيل - اللازمة لبناء ميكاترونكس كاملة وعالية الأداء الحلول. ومن المهم أيضًا تقييم جودة أدوات التكوين الخاصة بها وسهولة استخدامها، للتأكد من أن سهولة الاستخدام التي وعدت بها حركات الميكاترونكس الذكية - من البداية إلى النهاية - يتم توفيرها بالكامل. ويساعد ذلك على ضمان قدرة صانعي الآلات والمستخدمين النهائيين على الاستفادة بشكل كامل من فوائد التوصيل والإنتاج للميكاترونكس الذكية في عملياتهم.