چگونه ابزارهای مهندسی زمان طراحی کنترل حرکت را کاهش میدهند
ابزارهای مهندسی دیجیتال در حال بازتعریف طراحی کنترل حرکت هستند با کاهش زمان محاسبه، سادهسازی انتخاب قطعات و بهبود تعاملپذیری. سازندگان ماشین به طور فزایندهای به شبیهسازی، سیستمهای مدولار و پلت...
سازندگان ماشین تحت فشار هستند تا سریعتر تحویل دهند
سازندگان ماشینهای مدرن در مسابقهای مداوم با ضربالاجلها فعالیت میکنند. تیمهای مهندسی اغلب پروژههای آینده را همزمان با نهایی کردن سیستمهایی که برای تولید برنامهریزی شدهاند، قیمتگذاری میکنند.
در عین حال، مهندسان باید سختافزار جدید را ارزیابی کنند، با تیمهای تولید هماهنگ شوند، نسخهها را بهروزرسانی کنند و مشکلات یکپارچهسازی را در پلتفرمهای اتوماسیون پیچیدهتر عیبیابی کنند.
در طراحی کنترل حرکت، حتی یک کاربرد نسبتاً ساده میتواند ساعتهای ارزشمند مهندسی را مصرف کند. طراحی سیستمهای جابجایی خلأ، محورهای موقعیتیابی سروو و ابزارهای انتهای بازو نیازمند محاسبات، بررسی سازگاری و انتخاب قطعات قبل از شروع تأمین است.
با رشد پروژههای اتوماسیون به سمت ماژولار و به هم پیوسته شدن، ابزارهای مهندسی دیجیتال به جای اختیاری، ضروری شدهاند.
چرا طراحی سنتی سیستم حرکت پروژهها را کند میکند
یکپارچهسازی پیچیده باعث ایجاد گلوگاههای مهندسی میشود
برخلاف رباتهای صنعتی کاملاً بستهبندی شده، بسیاری از سیستمهای کنترل حرکت نیاز دارند مهندسان قطعات قابل همکاری از دستههای مختلف را مونتاژ کنند. موتورهای سروو، محرکهای خطی، درایوها، حسگرها، کوپلینگها، دستگاههای پنوماتیک و سختافزار ایمنی باید بدون تعارض سازگاری با هم کار کنند.
یک تغییر طراحی واحد میتواند مهندسان را مجبور کند محاسبات را در سراسر زنجیره حرکت دوباره بررسی کنند. این چالش زمانی شدیدتر میشود که چندین تیم مهندسی به طور همزمان روی نسخههای در حال توسعه ماشین کار میکنند.
سازندگان صنعتی که سیستمهای موقعیتیابی پیشرفته را پیادهسازی میکنند، اغلب پلتفرمهای حرکتی را با درایوهای سروو و سختافزار کنترل حرکت ترکیب میکنند تا از برنامههای بستهبندی، مونتاژ و جابجایی مواد پشتیبانی کنند.
محاسبات دستی هنوز زمان ارزشمندی را مصرف میکند
اندازهگیری سیستمهای پنوماتیک، محاسبه جریان خلأ یا انتخاب کمکفنرها به طور سنتی نیازمند تلاش مهندسی دستی گسترده بود. مهندسان اغلب به صفحات گسترده، کاتالوگها و مستندات پراکنده تأمینکنندگان تکیه میکردند.
در حالی که طراحان باتجربه میتوانند این وظایف را با دقت انجام دهند، این فرایند زمان زیادی میطلبد که میتوانست صرف نوآوری یا فعالیتهای راهاندازی شود.
پلتفرمهای مهندسی دیجیتال اکنون بسیاری از این محاسبات را بهصورت خودکار انجام میدهند و همزمان قابلیت همکاری بین قطعات را اعتبارسنجی میکنند.
نرمافزار مهندسی به طور فزایندهای شبیهسازی، اندازهگیری و پیکربندی قطعات را در جریانهای کاری طراحی اتوماسیون یکپارچه ترکیب میکند.
مهندسی دیجیتال در حال تغییر توسعه کنترل حرکت است
ابزارهای شبیهسازی ریسک طراحی را قبل از تولید کاهش میدهند
پلتفرمهای مدرن CAD و شبیهسازی به مهندسان اجازه میدهند تنش مکانیکی، دقت موقعیتیابی، پروفیلهای حرکت و عملکرد چرخه عمر را قبل از ساخت سختافزار فیزیکی ارزیابی کنند.
این رویکرد از شگفتیهای راهاندازی میکاهد و چرخههای نمونهسازی را کوتاهتر میکند. شبیهسازی همچنین به سازندگان ماشین کمک میکند اندازهگیری محرک و بهرهوری انرژی را در اوایل فرآیند توسعه بهینه کنند.
بسیاری از تولیدکنندگان صنعتی اکنون مهندسی مبتنی بر شبیهسازی را در استراتژیهای بزرگتر تحول دیجیتال شامل معماریهای PLC، شبکههای صنعتی و تشخیص لبه ادغام میکنند.
طراحی مدولار سرعت ادغام و نگهداری را افزایش میدهد
مهندسی مدولار به یک استراتژی حیاتی برای کاهش پیچیدگی طراحی تبدیل شده است. به جای ایجاد مجموعههای بسیار سفارشی برای هر نوع ماشین، تولیدکنندگان به طور فزایندهای زیرسیستمهای قابل استفاده مجدد را استاندارد میکنند.
این رویکرد مدولار مدیریت قطعات یدکی را ساده میکند، ارتقاءها را تسریع میبخشد و ریسک ادغام را در خطوط تولید کاهش میدهد.
پلتفرمهای اتوماسیون ساخته شده بر اساس ماژولهای حرکت قابل تعویض همچنین از نگهداری سریعتر و مقیاسپذیری آینده پشتیبانی میکنند، به ویژه در برنامههای بستهبندی و نقاله.
پلتفرمهای مهندسی آنلاین چرخههای طراحی را فشرده میکنند
نرمافزار اندازهگیری حرکت انتخاب قطعات را خودکار میکند
تأمینکنندگان اتوماسیون به طور فزایندهای ابزارهای مهندسی مبتنی بر مرورگر ارائه میدهند که به مهندسان اجازه میدهد سیستمها را در عرض چند دقیقه اندازهگیری، پیکربندی و تأیید کنند.
پلتفرمهایی مانند راهنمای اندازهگیری و جابجایی الکتریکی آنلاین Festo محاسبات مربوط به محورها، بارهای حمل، شتاب، جابجایی وکیوم و سیستمهای پنوماتیک را خودکار میکنند و همزمان قطعات سازگار را پیشنهاد میدهند.
به جای جستجوی دستی در کاتالوگها، مهندسان پیکربندیهای تأیید شده متناسب با نیازهای کاربرد و اهداف عملکرد دریافت میکنند.
این به طور چشمگیری بار کاری مهندسی را در مراحل پیشفاکتور و پیشطراحی کاهش میدهد.
گردشکارهای یکپارچه بهرهوری تأمین را بهبود میبخشند
یکی از مزایای نادیده گرفته شده ابزارهای مهندسی دیجیتال، تسریع در تأمین است. پس از تولید یک طراحی تأیید شده، فهرست قطعات، فایلهای CAD و اطلاعات سفارش بلافاصله در دسترس قرار میگیرند.
این ادغام انتقال از مهندسی به خرید را کوتاهتر کرده و خطر سفارش سختافزار ناسازگار را کاهش میدهد.
تولیدکنندگانی که معماریهای پیشرفته اتوماسیون را ادغام میکنند، اغلب گردشکارهای حرکت دیجیتال را با پلتفرمهایی مانند سیستمهای Allen-Bradley ControlLogix برای کنترل هماهنگ ماشین و برنامههای حرکت هماهنگ ترکیب میکنند.
پشتیبانی مهندسی مبتنی بر ویدئو به سرعت در حال گسترش است
روند دیگری که مهندسی صنعتی را شکل میدهد، رشد محتوای آموزشی فنی است. راهنماییهای ویدیویی اکنون به مهندسان کمک میکند تا سیستمهای حرکت، برنامههای جابجایی خلأ و ابزارهای رباتیک را به طور مؤثرتری پیکربندی کنند.
به جای تکیه کامل بر مستندات چاپی، مهندسان میتوانند روندهای اندازهگیری واقعی، جریانهای کاری پیکربندی و نمونههای عیبیابی را مستقیماً از متخصصان کاربرد مشاهده کنند.
این تغییر زمان آموزش مهندسان جدید را کاهش میدهد و در عین حال استانداردسازی را در تیمهای مهندسی توزیعشده بهبود میبخشد.
مزیت رقابتی اکنون از سرعت مهندسی ناشی میشود
چرخههای طراحی سریعتر چابکی سازندگان ماشین را بهبود میبخشد
سازندگان ماشینآلات با فشار فزایندهای برای ارائه سیستمهای اتوماسیون سفارشی با زمان تحویل کوتاهتر مواجه هستند. ابزارهای مهندسی دیجیتال به طور مستقیم از این هدف پشتیبانی میکنند و مراحل طراحی، اعتبارسنجی و تأمین را فشرده میکنند.
شرکتهایی که این روندهای کاری را اتخاذ میکنند، در پاسخگویی مزیت قابل اندازهگیری به دست میآورند، به ویژه در بخشهای پرسرعت مانند بستهبندی، لجستیک، تولید باتری و اتوماسیون انبار.
نرمافزار مهندسی بخشی از ساختار اتوماسیون میشود
ابزارهای مهندسی دیگر ابزارهای جداگانهای نیستند که گهگاه در انتخاب محصول استفاده شوند؛ بلکه به لایههای یکپارچه در اکوسیستم بزرگتر اتوماسیون صنعتی تبدیل شدهاند.
نرمافزارهای اندازهگیری، پلتفرمهای شبیهسازی و ابزارهای پیکربندی به طور فزایندهای با محیطهای CAD، مجموعههای برنامهنویسی PLC و پلتفرمهای دوقلوی دیجیتال متصل میشوند.
با ادامه مدرنسازی کارخانهها به سمت استراتژیهای صنعت ۴.۰، کارایی مهندسی خود به عنوان یک معیار رقابتی تولید ظاهر میشود.
مهندسی اتوماسیون به سمت طراحی پیشبینیکننده حرکت میکند
مرحله بعدی توسعه کنترل حرکت احتمالاً ترکیبی از اندازهگیری با کمک هوش مصنوعی، شبیهسازی پیشبینی و پایگاههای داده مهندسی متصل به ابر خواهد بود.
محیطهای مهندسی آینده ممکن است به طور خودکار اجزای بهینه را بر اساس تاریخچه ماشین، سوابق نگهداری، مصرف انرژی و عملکرد عملیاتی در سراسر ناوگان تجهیزات پیشنهاد دهند.
به طرق مختلف، روند کاری مهندسی خود به خود در حال خودکار شدن است.
برای سازندگان ماشینآلات که تحت فشار مداوم تحویل کار میکنند، این تحول ممکن است به اندازه سیستمهای حرکتی که طراحی میکنند اهمیت پیدا کند.
نویسنده: ایتان کالدول | تحلیلگر ارشد سیستمهای حرکت
ایتان کالدول بیش از ۱۱ سال تجربه در زمینه پوشش کنترل حرکت صنعتی، یکپارچهسازی سروو و سیستمهای اتوماسیون کارخانه دارد. سابقه او شامل همکاری مهندسی با شرکتهای Rockwell Automation، Siemens، Beckhoff Automation و تأمینکنندگان راهحل Festo در بخشهای بستهبندی، جابجایی مواد و تولید با سرعت بالا است.