Mitä OEM -laitteiden ja suunnittelijoiden on tiedettävä moottoreista, ajosta ja ohjaimista.

Parantaako suunnittelijat liikekeskeistä konetta tai rakentaako uutta, on välttämätöntä, että ne alkavat liikkeen hallinnan mielessä. Sitten he voivat kehittää suunnittelun parhaan tavan ympärillä saadakseen tehokkaan ja tehokkaan automaation.

Liikepohjaiset koneet tulisi suunnitella ja rakentaa niiden ydintoimintojen ympärille. Esimerkiksi suunnittelijat keskittyisivät kriittisiin osiin tulostuskoneelle, joka perustuu tiettyyn käämityssovelluksiin, ja kehittää loput konetta ydintoimintojen tukemiseksi.

Tämä kuulostaa Design Engineering 101: ltä, mutta kun markkinoille saattavat paineet ja ryhmät perinteisesti vaeltavat mekaanisiin, sähkö- ja ohjelmistoosastoihin, suunnittelun on helppo palata suurelta osin lineaariseen prosessiin. Suunnittelu liikkeen hallintaan mielessä vaatii kuitenkin mekatroniikkamenetelmän, joka sisältää alkuperäisten käsitteiden kehittämisen, järjestelmän topologian ja koneen lähestymistavan määrittämisen sekä yhteysrajapinnan ja ohjelmistoarkkitehtuurin valitsemisen.

Tässä on joitain moottorien, asemien, ohjaimien ja ohjelmistojen olennaisia ​​näkökohtia, joita insinöörien tulisi harkita jokaisen konesuunnitteluprojektin alusta alkaen vähentämään tehottomuutta, virheitä ja kustannuksia, samalla kun OEM: ien on mahdollista ratkaista asiakasongelmat vähemmän aikaa.

【Suunnitteluprosessi】

Kuinka ja missä osat liikkuvat, on tyypillisesti siellä, missä insinöörit viettävät suurimman osan tekniikan ponnisteluistaan, etenkin kehitettäessä innovatiivisia koneita. Vaikka innovatiiviset rakennukset ovat ylivoimaisesti aikaa vieviä, ne tarjoavat usein suurimman sijoitetun pääoman tuottoprosentin, varsinkin jos joukkueet hyödyntävät viimeisintä virtuaalitekniikka- ja modulaarisia malleja.

Ensimmäinen askel konetta kehitettäessä tyhjästä on kysyä: mitkä ovat tämän koneen kriittiset toiminnot? Voi olla tehdä helppo puhdistaa, heikko ylläpito tai erittäin tarkka. Tunnista tekniikka, joka tuottaa vaaditun toiminnon, suorituskyvyn tai ylläpitotason.

Mitä monimutkaisempi ongelma on ratkaistava, sitä vaikeampaa on tärkeimmät toiminnot. Harkitse työskentelyä liikekeskeisen automaatiotoimittajan kanssa, joka voi auttaa määrittelemään kriittiset yksityiskohdat ja määrittämään oikean lähestymistavan.

Kysy sitten: Mitkä ovat koneen vakiotoiminnot? Aikaisemman tulostuskoneesimerkin kanssa pysyminen jännitys- ja anturin säätimet, joita käytetään tulostavan materiaalin rentoutumiseen, ovat melko vakiona. Itse asiassa noin 80% uuden koneen tehtävistä on muunnelmia aikaisempien koneiden tehtävissä.

Modulaaristen laitteistojen ja koodiohjelmoinnin käyttäminen vakiotoimintojen suunnitteluvaatimusten käsittelemiseksi vähentää merkittävästi projektin loppuun saattamiseen tarvittavien suunnitteluvarojen määrää. Se käyttää myös aikaa todistettuja toimintoja, mikä lisää luotettavuutta ja antaa sinun keskittyä suunnittelun monimutkaisempiin osiin.

Työskentely liikkeenohjauspartnerin kanssa, joka voi toimittaa vakiotoimintoja modulaarisilla laitteistoilla ja ohjelmistoilla, tarkoittaa, että voit keskittyä lisäarvoon liittyviin ominaisuuksiin, jotka erottavat tuotteesi kilpailusta.

Tyypillisessä suunnitteluprojektissa mekaaniset insinöörit rakentavat koneen rakenteen ja sen mekaaniset komponentit; Sähköinsinöörit lisäävät elektroniikkaa, mukaan lukien asemat, johdot ja hallintalaitteet; Ja sitten ohjelmistosuunnittelijat kirjoittavat koodin. Joka kerta kun on virhe tai ongelma, projektiryhmän on palautettava ja korjattava se. Niin paljon aikaa ja energiaa suunnitteluprosessissa käytetään suunnittelun tekemiseen muutosten tai virheiden perusteella. Onneksi mekaniikan suunnittelu CAD -ohjelmistoilla ja hiilellä suunnittelulla ja suunnittelulla ovat melkein menneisyyttä.

Nykyään virtuaalitekniikka antaa joukkueille suunnitella, kuinka koneet toimivat useilla rinnakkaisilla polkuilla, lyhentäen siten dramaattisesti kehitysjaksoa ja markkinoiden aikaa. Luomalla digitaalisen kaksosen (koneen virtuaalinen esitys), jokainen osasto voi työskennellä yksinään ja kehittää osia ja hallinta samanaikaisesti muun joukkueen kanssa.

Digitaalinen kaksois antaa insinöörien testata nopeasti erilaisia ​​malleja koneelle sekä koneteknologiallesi. Esimerkiksi, ehkä prosessi vaatii materiaalia syötetään koneen syötteeseen, kunnes haluttu määrä kerätään ja sitten materiaali leikataan; Tämä tarkoittaa, että sinun on selvitettävä tapa pysäyttää syöttö aina, kun materiaali on leikattava. Haasteen käsittelemiseen on useita tapoja, ja ne kaikki voivat vaikuttaa koneen toiminnan toimintaan. Erilaisten lääkkeiden kokeileminen tai komponenttien siirtäminen nähdäksesi, miten se vaikuttaa toimintaan, on yksinkertaista digitaalisen kaksosen kanssa ja johtaa tehokkaampaan (ja vähemmän) prototyyppiin.

Virtuaalitekniikka antaa suunnitteluryhmien kaikkien nähdä, kuinka koko kone ja sen päällekkäiset käsitteet toimivat yhdessä tietyn tavoitteen saavuttamiseksi.

【Topologian valitseminen】

Monimutkaiset mallit, joissa on useita toimintoja, useampi kuin yksi liike- ja moniulotteinen liike, ja nopeampi lähtö ja läpimenoakseli tekevät järjestelmän topologiasta yhtä monimutkaisia. Keskitetyn, ohjainpohjaisen automaation tai hajautetun, käyttöpohjaisen automaation välillä on suunniteltu kone. Se, mitä kone tekee, sekä sen yleiset että paikalliset toiminnot, vaikuttaa siihen, valitsetko keskitetyn vai hajautetun topologian. Kaapin tila, koneen koko, ympäristön olosuhteet ja jopa asennusaika vaikuttavat myös tähän päätökseen.

Keskitetty automaatio. Paras tapa saada koordinoitu liikkeenohjaus monimutkaisille koneille on ohjainpohjainen automaatio. Liiketoiminnan komennot välitetään yleensä tietyille servo-inverttereille standardisoidun reaaliaikaisen väylän, kuten Ethercat, ja invertterit ajavat kaikkia moottoreita.

Ohjainpohjaisella automaatiolla useita liikeakseleita voidaan koordinoida monimutkaisen tehtävän suorittamiseksi. Se on ihanteellinen topologia, jos liike on koneen ytimessä ja kaikki osat on synkronoitava. Esimerkiksi, jos jokainen liike-akseli on kriittistä, että se on tietyssä paikassa päästäkseen robottivarren kunnolla, valitset todennäköisesti ohjainpohjaisen automaation.

Hajautettu automaatio. Kompakteilla kone- ja konemoduuleilla hajautettu liikkeenohjaus vähensi tai eliminoi koneohjaimien kuorman. Sen sijaan pienemmissä invertterien asemissa oletetaan hajautettujen valvontavastuut, I/O

Hajautettu automaatio on ihanteellinen, kun yksi osa koneesta voi ottaa vastuun tehtävän suorittamisesta, eikä sen tarvitse jatkuvasti ilmoittaa takaisin keskushallinnassa. Sen sijaan jokainen koneen osa toimii nopeasti ja itsenäisesti, vain raportointi, kun sen tehtävä on valmis. Koska jokainen laite käsittelee omaa kuormitustaan ​​tällaisessa järjestelyssä, kokonaiskone voi hyödyntää hajautettumpaa prosessointitehoa.

Keskitetty ja hajautettu kontrolli. Vaikka keskitetty automaatio tarjoaa koordinaation ja hajautetut tarjoavat tehokkaamman hajautetun prosessointitehon, molempien yhdistelmä on joskus paras valinta. Lopullinen päätös riippuu kattavasta vaatimuksista, mukaan lukien tavoitteet, jotka liittyvät: kustannus/arvo, läpäisy, tehokkuus, luotettavuus ajan myötä, turvallisuusmäärityksiin.

Mitä monimutkaisempi projekti on, sitä tärkeämpää on, että liikkeenohjaustekniikan kumppani on, joka voi antaa neuvoja eri näkökohdista. Kun koneenrakentaja tuo vision ja automaatiokumppani tuo työkalut, silloin saat parhaan ratkaisun.

【Koneverkko】

Puhtaan, tulevaisuuden kestävän yhteyden luominen on myös keskeinen vaihe suunnitellessaan liikkeen hallintaa ajatellen. Viestintäprotokolla on yhtä välttämätöntä kuin missä moottorit ja asemat sijaitsevat, koska kyse ei ole vain siitä, mitä komponentit tekevät - se on myös kuinka yhdistät kaiken.

Hyvä muotoilu vähentää johtimien määrää ja etäisyyttä, jonka heidän on mentävä. Esimerkiksi 10-15 etäliittimeen menevien 10 johdon sarja voitaisiin korvata Ethernet -kaapelilla käyttämällä teollista viestintäprotokollaa, kuten Ethercat. Ethernet ei ole ainoa valinta, mutta minkä tahansa käyttämäsi, varmista, että sinulla on oikeat viestintätyökalut tai väylät, jotta voit käyttää yleisiä protokollia. Hyvän viestintäbussin valitseminen ja suunnitelma siitä, miten kaikki asetetaan, tekee tulevaisuuden laajennuksista paljon helpompaa.

Keskity hyvän suunnittelun rakentamiseen kaappiin alusta alkaen. Älä esimerkiksi laita virtalähteitä lähelle elektronisia komponentteja, joihin magneettiset häiriöt voivat vaikuttaa. Komponentti, jolla on korkeat virrat tai taajuudet, voi tuottaa johtimissa sähkömelua. Joten pidä korkeajännitekomponentit poissa matalan jännitteen komponenteista parhaan toiminnan saavuttamiseksi. Lisäksi selvitä, onko verkon turvallisuusarviointi. Jos ei, tarvitset todennäköisesti kiinteät redundantit turvallisuusyhteydet, joten jos yksi osa epäonnistuu, se havaitsee oman epäonnistumisensa ja reagoi.

Kun teollinen esineiden Internet (IIOT) tarttuu, harkitse edistyneiden toimintojen lisäämistä, jota sinä tai asiakkaasi eivät ehkä ole aivan käyttövalmiita. Koneen rakentaminen tarkoittaa, että koneen päivittäminen on helpompaa myöhemmin.

【Ohjelmisto】

Teollisuusarvioiden mukaan ei ole kauan ennen kuin OEM-valmistajat on vietettävä 50–60% koneen kehittämisajastaan ​​keskittyen ohjelmistovaatimuksiin. Evoluutio keskittymisestä mekaniikkaan keskittymiseen käyttöliittymään asettaa pienempiä koneenrakentajia kilpailukykyiseen haitaan, mutta voi myös tasoittaa toimintaedellytykset yrityksille, jotka haluavat ottaa käyttöön modulaariset ohjelmistot ja standardisoituja, avoimia protokollia.

Kuinka ohjelmisto on järjestetty, voi laajentaa tai rajoittaa, mitä kone voi tehdä nyt ja tulevaisuuteen. Kuten modulaarinen laitteisto, modulaariset ohjelmistot parantaavat koneen rakentamisen nopeutta ja tehokkuutta.

Sano esimerkiksi, että suunnittelet koneen ja haluat lisätä ylimääräisen askeleen kahden vaiheen väliin. Jos käytät modulaarista ohjelmistoa, voit lisätä komponentin ilman uudelleen ohjelmointia tai uudelleenkoodausta. Ja jos sinulla on kuusi osaa, jotka kaikki tekevät saman asian, voit kirjoittaa koodin kerran ja käyttää sitä kaikissa kuudessa osassa.

Modulaarisen ohjelmiston avulla ei ole vain tehokkaampaa, se antaa myös insinöörien toimittaa joustavuusasiakkaiden kaipauksen. Sano esimerkiksi, että asiakas haluaa koneen, jolla on erikokoisia tuotteita, ja suurin koko edellyttää muutosta yhden osan toiminnassa. Modulaarisella ohjelmistolla suunnittelijat voivat yksinkertaisesti muuttaa osion vaikuttamatta muihin koneen toimintoihin. Tämä muutos voitaisiin automatisoida, jotta OEM tai jopa asiakas vaihtaisi nopeasti konfunktioiden välillä. Ei ole mitään uudelleen ohjelmoida, koska moduuli on jo koneessa.

Koneiden rakentajat voivat tarjota vakiona peruskoneen, jolla on valinnaiset ominaisuudet jokaisen asiakkaan ainutlaatuisten vaatimusten täyttämiseksi. Mekaanisten, sähkö- ja ohjelmistomoduulien portfolion kehittäminen helpottaa konfiguroitavien koneiden nopeasti koottamista.

Saadaksesi eniten tehokkuutta modulaariselta ohjelmistolta, on kuitenkin välttämätöntä noudattaa alan standardeja, varsinkin jos käytät useampaa kuin yhtä toimittajaa. Jos aseman ja anturin toimittaja eivät noudata alan standardeja, nämä komponentit eivät voi puhua toistensa kanssa ja kaikki modulaarisuuden tehokkuudet menetetään selvittäessään, kuinka osat kytketään.

Lisäksi, jos asiakkaasi aikoo yhdistää tietovirran pilviverkkoon, on välttämätöntä, että kaikki ohjelmistot luodaan alan standardiprotokollien avulla, jotta kone voi toimia muiden koneiden ja rajapinnan kanssa pilvipalveluiden kanssa.

OPC UA ja MQTT ovat yleisimmät standardiohjelmistoarkkitehtuurit. OPC UA mahdollistaa koneiden, ohjaimien, pilven ja muiden IT-laitteiden välisen melkein todellisen ajan viestinnän, ja se on todennäköisesti lähinnä kokonaisvaltaista viestintäinfrastruktuuria, jonka voit saada. MQTT on kevyempi IIOT-Mielenosoitusprotokolla, jonka avulla kaksi sovellusta voidaan puhua keskenään. Sitä käytetään usein yhdessä tuotteessa - esimerkiksi anturin tai aseman vetämistiedot tuotteesta ja lähettävät ne pilveen.

【Pilviyhteys】

Yhdistetyt, suljetun silmukan koneet ovat edelleen enemmistöä, mutta pilveen täysin verkottuneiden tehtaiden suosio kasvaa. Tämä suuntaus voisi nostaa ennustavan ylläpito- ja tietopohjaisen tuotannon tasoa ja on seuraava merkittävä muutos tehdasohjelmistoissa; Se alkaa etäyhteydellä.

Pilviverkkoteolliset kasvit analysoivat tietoja eri prosesseista, erilaisista tuotantolinjoista ja muusta tuotantoprosessin täydellisempien esitysten luomiseksi. Tämän avulla he voivat verrata eri tuotantolaitosten yleistä laitteiden tehokkuutta (OEE). Huippuluokan OEM-valmistajat työskentelevät luotettavien automaatiokumppaneiden kanssa tarjotakseen pilvivalmiita koneita, joissa on modulaarinen teollisuus 4.0 -ominaisuudet, jotka voivat lähettää tiedon loppukäyttäjät.

Koneiden rakentajille liikkeenhallinnan automatisoinnin käyttäminen ja kokonaisvaltaisen prosessin kokonaislähestymistavan käyttäminen asiakkaiden kasvien tai yritysten tehokkaammaksi voittavan enemmän liiketoimintaa.