יצרני OEM של מערכות הייצור של ימינו ומשתמשי קצה של אוטומציה מחפשים כל הזמן התקדמות טכנולוגית כדי להקל על חייהם. חידושי Industry 4.0 דרבנו מעמד חדש של טכנולוגיות חכמות המשלבות אלקטרוניקה דיגיטלית וממשקי תקשורת ליותר תחכום, פונקציונליות וקלות שימוש.

ככל שיותר חברות יצרניות מאמצות את הטכנולוגיה המוכנה ל-Industry 4.0, טכנולוגיות מכטרוניקה חכמות המתפתחות מעניקות למכונות אינטליגנציה ורבגוניות רבה יותר. מערכות מתקדמות אלו קלות יותר להגדרה, לסדר ולפריסה מאשר אפשרויות קודמות - מה שמשפר את הערך שלהן ליצרני OEM ומשתמשי קצה.

הבנת היכולות של מכטרוניקה חכמה יכולה לעזור למהנדסי תכנון מערכות להעריך כיצד למנף את המכטרוניקה הזו בצורה הטובה ביותר כדי להפוך את פתרונות הייצור שלהם לתחרותיים ביותר.

מכטרוניקה מודרנית משולבת ורב-תכליתית

מכטרוניקה הן מערכות ותת-מכלולים המשלבים רכיבים מכניים ואלקטרוניים שונים לכדי פתרונות ייעודיים למשימות ספציפיות. בעולם התנועה, שתי דוגמאות הן הרכבה והובלה של מוצרים המסופקים על ידי מערכות תנועה ליניאריות מכטרוניות ורובוטים קרטזיים. הליבה של מכטרוניקה היא אינטגרציה הדוקה של מנועים אלקטרוניים, בקרות, חיישנים ורכיבים ליניאריים. מכטרוניקה יכולה להיחשב כמבשרת של טכנולוגיות Industry 4.0.

מכטרוניקה חכמה לוקחת את הרעיון הלאה - בצורת פתרונות מלאים המשלבים חיישנים מתקדמים ופלטפורמות בקרים ידידותיות למפעיל. מערכות אלו מניבות:

• נתונים בזמן אמת על ביצועי המכונה
• נתונים בזמן אמת על איכות הייצור לפי העניין
• שליטה וביצוע מדויקים של רצפי תנועה
• מעקב אוטומטי אחר נתוני ייצור ותפוקה
• קישוריות קלה עם מערכות ניהול ברמת המכונה וכלל המפעל

מכטרוניקה חכמה שלב ראשון: תצורה מקוונת

מכטרוניקה חכמה מהירה וקלה יותר לתכנון והפעלה מאשר מערכות מכטרוניקה קודמות. זה מועיל מכיוון שהמכטרוניקה מעצם טבעה מורכבת למדי - דורשת התחשבות וגודל בו-זמנית של מספר רכיבים ליניאריים, כוננים, בקרים וממשקי מפעיל... ולאחר מכן שילוב זהיר שלהם.

הצעד הראשון במפרט, רכישה והזמנת מכונת מכטרוניקה חכמה הוא מינוף כלים מקוונים הנגישים דרך פורטלי ספקים. כלי התצורה הללו מאפשרים למהנדסים לבנות מערכות חכמות המוכנות לפעול "מחוץ לקופסה" עם תכנות מינימלית... לכן הם אולי מועילים ביותר למהנדסים שיש להם רק הבנה בסיסית של הפעלה חשמלית ונוזל (כולל תנועה ליניארית) ובקרות תנועה. משתמשים מכניסים פרמטרים כגון מהלך, משקל חלק וזמן מחזור, אשר לאחר מכן מייצר פלט שניתן לאמת בסביבת ה-CAD של הכלי המקוון. ההנחיות הבאות לשינוי גודל וקונפיגורטור, ניתן לציין את כל הרכיבים עבור הפתרון המכטרוני המלא - כגון רובוט קרטזיאני, מכונת לחיצה או מכונת חיבור - במכה אחת. זוהי אופציה המאפשרת למהנדסים להשיג פתרון שלם מספק יחיד - קבלת מערכת משולבת שנשלחת עם רצפי תנועה מתוכנתים מראש המוכנים ליישום תקע-והפק.

בקרה תפעולית חכמה ופשוטה יותר

מכטרוניקה חכמה יכולה לשפר את הפרודוקטיביות והגמישות בדרך כלל עם תהליכי ייצור "שקופים" - עם חיישנים לניטור מצב בזמן אמת.

רק שקול כיצד חלק מהיצרנים מציעים ערכות פונקציות מכטרוניות ספציפיות להפעלה כדי לתמוך בניטור כזה. לדוגמה, ערכת פונקציות אחת למכונת לחיצה עשויה לכלול צילינדר אלקטרומכני, כונן סרוו, מנוע, בקר, חיישנים ותוכנת מפעיל לתמיכה בפעולות לחיצה וחיבור. מכונות שנבנו באמצעות ערכת פונקציות כזו קלות ליישום, מכיוון שהרכיבים מגיעים עם תוכנת הפעלה מותקנת מראש... ופרמטרים אוטומטיים מוכנים להפעלה על כונן הסרוו - כך שאין צורך בידע בתכנות בקרת תנועה כדי להביא את המכונה לאינטרנט. התוכנה כוללת ממשק משתמש גרפי (GUI) המאפשר למפעילים לבנות באופן אינטואיטיבי רצפי ייצור - כמו לחיצת מיסבים כדוריים לתוך בית, למשל.

בנוסף, המכונה יכולה להגיע עם חיישן כוח משולב למדידה ומעקב אחר פעולות. לדוגמה, חיישנים כאלה ביישום לחיצת מיסבים עשויים לעקוב אחר המפעיל הליניארי כדי להבטיח שהוא מפעיל את הכוח הנכון בדיוק כדי להכניס את הכדורים לבית המיסב שלהם. בינתיים, בקרות המערכת יכולות גם לבצע בקרת איכות על ידי הבטחת שהמפעילים פועלים כראוי ברצפים המבוקרים שלהם במדויק. מכיוון שרצפים כאלה במכונת לחיצה חוזרים בדרך כלל מאות או אפילו אלפי פעמים בשעה, בקר המערכת מתעד ולאחר מכן מעביר לאחסון את המדידות של כל מחזור תנועה. לאחר מכן, המפעילים יכולים להשתמש בכלים בחבילת הבקר כדי ליצור הדמיות של תוצאות התהליך. אלה עשויים למפות אם כוחות הלחיצה עברו או לא עמדו בספי התהליך... ולאפשר למפעילים לנתח עקומות תזוזה של כוח בזמן אמת בתחנות העבודה שלהם. נתונים כאלה מאפשרים למפעילי מכונות מנוסים לשמור על איכות ופרודוקטיביות ייצור מובילים ללא כל פיתוח תכנות מיוחד או ניתוח איכות על ידי מהנדסי תוכנה מומחים.

בנוסף, ניתן לייצא נתונים גם באמצעות ממשקי מערכת למערכות ניתוח ייצור מבוססות-מפעל או ענן... מה שהופך את מערכת המכטרוניקה החכמה למרכיב אינטגרלי מפלטפורמת Industry 4.0 של החברה.

יכולות דומות נפרסות גם עבור תרחישים אחרים של אוטומציה של מפעלים, כולל מערכות תנועה ליניאריות כגון רובוטים לטיפול קרטזי לפעולות איסוף או הובלה. הם משתמשים בכלי תצורה מקוונים דומים לגודל ולציין את כל המודולים הליניאריים, המפעילים ואפקטורי הקצה, הכבלים, החיישנים, הכוננים החשמליים והבקר הדרושים למערכות טיפול מלאות.

יישומי מכטרוניקה חכמות בפעולה

מכטרוניקה חכמה מדגימה כיצד טכנולוגיה מתוחכמת יכולה לפתור בעיות הנדסיות מורכבות בצורה פשוטה יותר. בתרחיש נפוץ בתעשייה, בוני מכונות ניסו בדרך כלל לפתח מכלולי מכטרוניקה משלהם על ידי הזמנה ושילוב של רכיבים נפרדים - מפעילים ליניאריים, בקרים, ספקי כוח, אפקטורי קצה ועוד. תהליך זה הוא לרוב מסורבל וגוזל זמן.

בחברות רבות או באינטגרציית מערכות, מקובל שקבוצת הנדסת מכונות אחראית על ציון והזמנת סט אחד של רכיבים בזמן שקבוצת החשמל מזמינה את הרכיבים שלה. הסדרים כאלה מאתגרים יותר עבור מחלקת הרכש, ועל צוות ההנדסה מוטלת המשימה להתאים את הכל זה לזה פיזית ולתכנת אותו כך שיעבוד כמפורט.

תפיסת המכטרוניקה החכמה משנה את הפרדיגמה הזו, ובתוך כך משחררת את המהנדסים כדי שיוכלו להקדיש זמן ומשאבים לבעיות עיצוב מורכבות ומאתגרות יותר. אין ספק - היתרונות והיתרונות שמציעה טכנולוגיית המכטרוניקה החכמה יסייעו ליצרנים לבנות מערכות מוכנות יותר לייצור עם טכנולוגיית המודיעין והחיישנים המובנית כדי לתמוך בדרישות Industry 4.0.

למרות שתפיסת המכטרוניקה החכמה היא מאוד אינטואיטיבית, עדיין חשוב לעבוד עם ספקי מכטרוניקה שתיק העבודות והמומחיות ההנדסית שלהם מקיפים את כל מגוון הרכיבים - מוצרי תנועה ליניארית, בקרים, כונני סרוו ותוכנת מפעיל - הנחוצים לבניית מכטרוניקה מלאה עם ביצועים גבוהים. פתרונות. חשוב גם להעריך את האיכות וקלות השימוש בכלי התצורה שלהם, כדי לוודא שקלות השימוש המובטחת על ידי תנועות המכטרוניקה החכמות - מההתחלה ועד הסוף - מסופקת במלואה. זה עוזר להבטיח שבוני מכונות ומשתמשי קצה יוכלו למנף באופן מלא את היתרונות של תקע-והפק של מכטרוניקה חכמה בפעילותם.