ابزارهای مهندسی چگونه زمان طراحی کنترل حرکت را کاهش میدهند
ابزارهای مهندسی دیجیتال با کاهش زمان محاسبات، سادهسازی انتخاب قطعات و بهبود تعاملپذیری، طراحی کنترل حرکت را متحول میکنند. سازندگان ماشینآلات بیشازپیش برای تسریع پروژههای اتوماسیون به شبیهساز...
سازندگان ماشین برای تحویل سریعتر تحت فشار هستند
سازندگان مدرن ماشین در رقابتی دائمی با ضربالاجلها فعالیت میکنند. تیمهای مهندسی اغلب در حالی برای پروژههای آینده قیمتگذاری میکنند که همزمان در حال نهاییسازی سیستمهایی هستند که از پیش برای تولید برنامهریزی شدهاند.
همزمان، مهندسان باید سختافزارهای جدید را ارزیابی کنند، با تیمهای تولید هماهنگ شوند، بازنگریها را بهروزرسانی کنند و مشکلات یکپارچهسازی را در پلتفرمهای اتوماسیون هرچه پیچیدهتر عیبیابی کنند.
در طراحی کنترل حرکت، حتی یک کاربرد نسبتاً ساده نیز میتواند ساعتهای ارزشمند مهندسی را مصرف کند. طراحی سیستمهای جابهجایی خلأ، محورهای موقعیتیابی سروومحرک یا ابزارهای انتهای بازو، پیش از آغاز خرید، به محاسبات، بررسیهای سازگاری و انتخاب قطعات نیاز دارد.
با ماژولارتر و بههمپیوستهتر شدن پروژههای اتوماسیون، ابزارهای مهندسی دیجیتال بهجای گزینهای اختیاری، به ضرورتی اساسی تبدیل میشوند.
چرا طراحی سنتی سیستمهای حرکتی پروژهها را کند میکند
یکپارچهسازی پیچیده گلوگاههای مهندسی ایجاد میکند
برخلاف رباتهای صنعتی کاملاً یکپارچه، بسیاری از سیستمهای کنترل حرکت به مهندسان نیاز دارند قطعات سازگار را از دستههای مختلف مونتاژ کنند. موتورهای سروو، عملگرهای خطی، درایوها، حسگرها، کوپلینگها، تجهیزات پنوماتیک و تجهیزات ایمنی باید بدون تعارض سازگاری در کنار یکدیگر کار کنند.
یک تغییر در طراحی میتواند مهندسان را مجبور کند محاسبات را در سراسر زنجیره حرکت از نو بررسی کنند. این چالش زمانی شدیدتر میشود که چندین تیم مهندسی بهطور همزمان روی بازنگریهای در حال تکامل ماشین کار کنند.
سازندگان صنعتی که سیستمهای موقعیتیابی پیشرفته را بهکار میگیرند، اغلب پلتفرمهای حرکتی را با درایوهای سروو و تجهیزات کنترل حرکت ترکیب میکنند تا از کاربردهای بستهبندی، مونتاژ و جابهجایی مواد پشتیبانی کنند.
محاسبات دستی همچنان زمان ارزشمند را مصرف میکنند
سایزبندی سیستمهای پنوماتیک، محاسبه جریان خلأ یا انتخاب ضربهگیرها بهطور سنتی به تلاش مهندسی دستی گستردهای نیاز داشت. مهندسان اغلب به صفحات گسترده، کاتالوگها و مستندات پراکنده تأمینکنندگان متکی بودند.
اگرچه طراحان باتجربه میتوانند این وظایف را با دقت انجام دهند، این فرایند زمانی را مصرف میکند که میتوانست صرف نوآوری یا فعالیتهای راهاندازی شود.
پلتفرمهای مهندسی دیجیتال اکنون بسیاری از این محاسبات را خودکار میکنند و همزمان قابلیت همکاری بین قطعات را اعتبارسنجی میکنند.
نرمافزارهای مهندسی بهطور فزایندهای شبیهسازی، سایزبندی و پیکربندی قطعات را در جریانهای کاری یکپارچه طراحی و اتوماسیون ترکیب میکنند.
مهندسی دیجیتال در حال تغییر توسعه کنترل حرکت است
ابزارهای شبیهسازی، خطر طراحی را پیش از تولید کاهش میدهند
پلتفرمهای مدرن CAD و شبیهسازی به مهندسان اجازه میدهند پیش از ساخت سختافزار فیزیکی، تنش مکانیکی، دقت موقعیتیابی، پروفایلهای حرکت و عملکرد چرخه عمر را ارزیابی کنند.
این رویکرد، غافلگیریهای مرحله راهاندازی را کاهش میدهد و همزمان چرخههای نمونهسازی را کوتاه میکند. شبیهسازی همچنین به سازندگان ماشین کمک میکند اندازهگذاری عملگرها و بهرهوری انرژی را در مراحل ابتدایی فرایند توسعه بهینه کنند.
بسیاری از تولیدکنندگان صنعتی اکنون مهندسی مبتنی بر شبیهسازی را در راهبردهای گستردهتر تحول دیجیتال، شامل معماریهای PLC، شبکهسازی صنعتی و عیبیابی لبهای، یکپارچه میکنند.
طراحی ماژولار، یکپارچهسازی و تعمیر و نگهداری را سرعت میبخشد
مهندسی ماژولار به راهبردی حیاتی برای کاهش پیچیدگی طراحی تبدیل شده است. تولیدکنندگان بهجای ایجاد مجموعههای کاملاً سفارشی برای هر گونه از ماشین، بهطور فزایندهای زیرسیستمهای قابلاستفاده مجدد را استاندارد میکنند.
این رویکرد ماژولار، مدیریت قطعات یدکی را ساده میکند، ارتقاها را سرعت میبخشد و خطر یکپارچهسازی را در سراسر خطوط محصول کاهش میدهد.
پلتفرمهای اتوماسیونی که بر پایه ماژولهای حرکتی قابلتعویض ساخته شدهاند، از تعمیر و نگهداری سریعتر و مقیاسپذیری آینده نیز پشتیبانی میکنند؛ بهویژه در کاربردهای بستهبندی و نوار نقاله.
پلتفرمهای مهندسی آنلاین، چرخههای طراحی را کوتاه میکنند
نرمافزار اندازهگذاری حرکت، انتخاب قطعات را خودکار میکند
تأمینکنندگان اتوماسیون بهطور فزایندهای ابزارهای مهندسی مبتنی بر مرورگر ارائه میکنند که به مهندسان اجازه میدهد سیستمها را در عرض چند دقیقه اندازهگذاری، پیکربندی و اعتبارسنجی کنند.
پلتفرمهایی مانند Festo’s Electric Motion Sizing and Handling Guide Online، محاسبات مربوط به محورها، بارها، شتاب، جابهجایی خلأ و سیستمهای پنوماتیک را خودکار میکنند و همزمان قطعات سازگار را پیشنهاد میدهند.
مهندسان بهجای جستوجوی دستی در کاتالوگها، پیکربندیهای اعتبارسنجیشدهای دریافت میکنند که با نیازمندیهای کاربرد و اهداف عملکردی مطابقت دارند.
این امر بار کاری مهندسی را در مراحل قیمتگذاری و طراحی اولیه بهطور چشمگیری کاهش میدهد.
گردشکارهای یکپارچه، کارایی تأمین را بهبود میدهند
یکی از مزیتهای نادیدهگرفتهشده ابزارهای مهندسی دیجیتال، تسریع فرایند تأمین است. پس از تولید یک طراحی اعتبارسنجیشده، فهرست قطعات، فایلهای CAD و اطلاعات سفارش بلافاصله در دسترس قرار میگیرند.
این یکپارچهسازی، گذار از مهندسی به خرید را کوتاهتر میکند و همزمان خطر سفارش سختافزار ناسازگار را کاهش میدهد.
تولیدکنندگانی که معماریهای پیشرفته اتوماسیون را یکپارچه میکنند، اغلب گردشکارهای حرکت دیجیتال را با پلتفرمهایی مانند سیستمهای Allen-Bradley ControlLogix برای کنترل هماهنگ ماشین و کاربردهای حرکت هماهنگ ترکیب میکنند.
پشتیبانی مهندسی مبتنی بر ویدئو بهسرعت در حال گسترش است
روند دیگری که مهندسی صنعتی را دگرگون میکند، رشد محتوای آموزشی فنی است. ویدئوهای گامبهگام اکنون به مهندسان کمک میکنند سامانههای حرکتی، کاربردهای جابهجایی خلأ و ابزارهای رباتیک را کارآمدتر پیکربندی کنند.
مهندسان بهجای اتکای کامل به مستندات چاپی، میتوانند روشهای واقعی انتخاب اندازه، گردشکارهای پیکربندی و نمونههای عیبیابی را مستقیماً از متخصصان کاربرد مشاهده کنند.
این تغییر، زمان ورود مهندسان تازهکار به کار را کاهش میدهد و همزمان استانداردسازی را در تیمهای مهندسی پراکنده بهبود میبخشد.
مزیت رقابتی اکنون از سرعت مهندسی ناشی میشود
چرخههای سریعتر طراحی، چابکی سازندگان ماشینآلات را افزایش میدهند
سازندگان ماشینآلات با فشار فزایندهای برای تحویل سامانههای اتوماسیون سفارشی در زمانهای تحویل کوتاهتر روبهرو هستند. ابزارهای مهندسی دیجیتال با فشردهسازی مراحل طراحی، اعتبارسنجی و تأمین، مستقیماً از این هدف پشتیبانی میکنند.
شرکتهایی که این گردشکارها را به کار میگیرند، در واکنشپذیری مزیتی قابلاندازهگیری به دست میآورند؛ بهویژه در بخشهای پرشتابی مانند بستهبندی، لجستیک، تولید باتری و اتوماسیون انبار.
نرمافزار مهندسی به بخشی از پشته اتوماسیون تبدیل میشود
ابزارهای مهندسی دیگر برنامههای کاربردی مستقلی نیستند که فقط گاهی هنگام انتخاب محصول استفاده شوند. آنها به لایههایی یکپارچه در اکوسیستم بزرگتر اتوماسیون صنعتی تبدیل میشوند.
نرمافزارهای انتخاب اندازه، پلتفرمهای شبیهسازی و ابزارهای پیکربندی، بیشازپیش به محیطهای CAD، مجموعههای برنامهنویسی PLC و پلتفرمهای دوقلوی دیجیتال متصل میشوند.
همزمان با ادامه نوسازی کارخانهها در راستای راهبردهای Industry 4.0، خودِ بهرهوری مهندسی بهعنوان شاخصی رقابتی در تولید مطرح میشود.
مهندسی اتوماسیون بهسوی طراحی پیشبینانه حرکت میکند
مرحله بعدی توسعه کنترل حرکت احتمالاً ترکیبی از انتخاب اندازه به کمک هوش مصنوعی، شبیهسازی پیشبینانه و پایگاههای داده مهندسی متصل به فضای ابری خواهد بود.
محیطهای مهندسی آینده ممکن است بهطور خودکار اجزای بهینه را بر اساس سابقه ماشین، سوابق تعمیر و نگهداری، مصرف انرژی و عملکرد عملیاتی در سراسر ناوگان تجهیزات پیشنهاد دهند.
از بسیاری جهات، خودِ گردشکار مهندسی در حال خودکار شدن است.
برای سازندگان ماشینآلاتی که تحت فشار دائمی تحویل قرار دارند، این تحول ممکن است بهاندازه سامانههای حرکتی که طراحی میکنند اهمیت داشته باشد.
نویسنده: ایتن کالدول | تحلیلگر ارشد سامانههای حرکت
ایتن کالدول بیش از ۱۱ سال تجربه در زمینه کنترل حرکت صنعتی، یکپارچهسازی سروو و سامانههای اتوماسیون کارخانه دارد. پیشینه او شامل همکاری مهندسی با ارائهدهندگان راهکارهای Rockwell Automation، Siemens، Beckhoff Automation و Festo در بخشهای بستهبندی، جابهجایی مواد و تولید پرسرعت است.