چگونه Robot Arms از اتوماسیون کارخانه هوشمند پشتیبانی می کند

انتقال از اتوماسیون قدیمی به یک 'کارخانه هوشمند' واقعی به سیستم‌های حرکتی قوی نیاز دارد. این سیستم ها باید خیلی بیشتر از اجرای کارهای تکراری انجام دهند. اتوماسیون مدرن نیاز به اتصال یکپارچه داده دارد. به سازگاری بالا و بازده عملیاتی قابل اندازه گیری نیاز دارد. انتخاب سخت‌افزار روباتیک مناسب دیگر فقط مربوط به بار و دسترسی فیزیکی نیست. شما باید به طور فعال قابلیت همکاری نرم افزار را ارزیابی کنید. شما باید اکوسیستم های ابزار پیچیده را بررسی کنید. این مقاله به رهبران تولید و مهندسان اتوماسیون یک چارچوب بسیار کاربردی ارائه می دهد. ما یک رویکرد خنثی از فروشنده برای ارزیابی گزینه های سخت افزاری شما ارائه می دهیم. شما یاد خواهید گرفت که چگونه سیستم های رباتیک مناسب را فهرست کوتاه کنید. ما به شما نشان خواهیم داد که چگونه آنها را با موفقیت در محیط های پر تقاضا Industry 4.0 پیاده سازی کنید. در نهایت می توانید بر گلوگاه های یکپارچه سازی رایج غلبه کنید. ما شما را به سمت ساخت طبقات تولیدی چابک و مقاوم در برابر آینده راهنمایی می کنیم.

خوراکی های کلیدی

• ادغام کارخانه هوشمند مستلزم ارزیابی بازوهای رباتیک بر اساس اتصال اینترنت اشیا و پروتکل های ارتباطی منبع باز (به عنوان مثال، OPC UA) است، نه فقط مشخصات مکانیکی.

• انتخاب بین ربات‌های صنعتی سنتی و ربات‌های مشارکتی (cobots) به یک معاوضه شدید ایمنی به سرعت و در دسترس بودن فضای کف بستگی دارد.

• قابلیت اطمینان درازمدت به شدت به ابزار پایان بازو (EOAT) و اکوسیستم‌های جزء بستگی دارد - بررسی شما بازوی ربات، تامین کننده اجزای سر لیزری و یکپارچه کننده نرم افزار به اندازه انتخاب پایه رباتیک حیاتی است.

• محاسبات واقعی TCO باید شامل هزینه‌های اجرایی پنهان باشد: حفاظت ایمنی، ارتقاء امنیت شبکه و ارتقاء مهارت نیروی کار.

نقش بازوی ربات در محیط های صنعت 4.0

تولید مدرن به شدت به کنترل حرکت مبتنی بر داده متکی است. دیگر نمی‌توانید سخت‌افزار را به‌عنوان دستگاه‌های مکانیکی مجزا در نظر بگیرید. امروزه این سیستم ها به عنوان گره های محاسبات لبه قدرتمند عمل می کنند. آنها به طور مداوم مقادیر زیادی از داده های عملیاتی را به صورت محلی پردازش می کنند. کنترل‌کننده‌ها تله‌متری بلادرنگ را مستقیماً به سیستم‌های MES و ERP شما برمی‌گردانند. آنها معیارهای حیاتی را به طور مداوم نظارت می کنند. یک مدرن Robot Arm گشتاور مفصل، دمای موتور و زمان چرخه دقیق را ردیابی می کند. دید بی سابقه ای را در طبقه تولید خود به دست می آورید. مهندسان می توانند این داده ها را برای بهینه سازی جریان تولید تجزیه و تحلیل کنند. آنها می توانند پارامترها را در پرواز تنظیم کنند. این حلقه بازخورد بلادرنگ، اتصال واقعی Industry 4.0 را تعریف می کند.

تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌شده به‌طور چشمگیری از زمان خرابی واکنشی بهتر می‌شود. سنسورهای داخلی به طور مداوم سلامت مکانیکی داخل واحد را کنترل می کنند. آنها ریز ارتعاشات در سروو موتورها را زود تشخیص می دهند. آنها به طور خودکار افزایش جزئی در اصطکاک دنده را شناسایی می کنند. این سیستم ها سایش قطعات را مدت ها قبل از وقوع یک خرابی فاجعه بار پیش بینی می کنند. می توانید تعمیر و نگهداری را در طول شیفت های برنامه ریزی شده برنامه ریزی کنید. این استراتژی پیشگیرانه توقف های گران قیمت و برنامه ریزی نشده تولید را حذف می کند. ما می بینیم که تولید کنندگان هزاران دلار در ساعت صرفه جویی می کنند. آنها به سادگی با نظارت بر داده های تله متری به این امر دست می یابند. شما از هرج و مرج ناشی از خرابی ناگهانی خطوط جلوگیری می کنید.

تولید چابک نشان دهنده یک تغییر پارادایم عظیم است. شما باید از خطوط مونتاژ سفت و سخت و تک محصولی فاصله بگیرید. تقاضای مصرف‌کننده مدرن نیازمند استراتژی‌های تولید با ترکیب بالا و حجم کم است. سیستم‌های پیشرفته امکان برنامه‌ریزی مجدد سریع بین دسته‌های محصولات کاملاً متفاوت را فراهم می‌کنند. شما می توانید ماشین بینایی پیچیده دو بعدی و سه بعدی را به راحتی ادغام کنید. دوربین‌ها اثر پایانی را به صورت پویا در سراسر فضای کاری هدایت می‌کنند. سیستم به راحتی با جهت گیری های مختلف قطعه سازگار می شود. آنها تغییرات هندسی غیرمنتظره را بدون زحمت کنترل می کنند. دیگر نیازی به وسایل کاملاً سفت و سخت برای ارائه قطعات ندارید. این انعطاف‌پذیری به شما امکان می‌دهد محصولات جدید را سریع‌تر عرضه کنید.

ارزیابی بازوهای ربات سنتی در مقابل بازوهای مشارکتی (کوبات)

شما باید به دقت عملکرد را در مقابل مبادله نزدیکی پیمایش کنید. اسلحه های سنتی ظرفیت بارگیری عظیمی را ارائه می دهند. آنها به طور مداوم با سرعت های فوق العاده بالا کار می کنند. آنها دقت زیر میلی متری را برای کارهای سخت ارائه می دهند. با این حال، آنها به مراقبت های ایمنی شدید نیاز دارند. شما باید قفس های فولادی سنگین و پرده های سبک الکترونیکی را نصب کنید. آنها برای جابجایی مواد سنگین بهترین عملکرد را دارند. ما آنها را برای برنامه های کاربردی با سرعت بالا توصیه می کنیم. آنها بر جوشکاری خودرو و پالت سازی سنگین غالب هستند.

کوبات ها بر اساس اصول مکانیکی کاملا متفاوت عمل می کنند. آنها دارای اتصالات با نیروی محدود هستند که برای ایمنی طراحی شده اند. آنها با سرعت عملیاتی عمداً کندتر کار می کنند. مهندسان آنها را به طور خاص برای تعامل ایمن انسان و ماشین طراحی کردند. آنها به طور کامل با استانداردهای ایمنی ISO/TS 15066 مطابقت دارند. آنها را برای فضاهای کاری پویا ایده آل خواهید یافت. آنها امکان استقرار مجدد سریع را در چندین سلول کاری فراهم می کنند. اپراتورها می توانند درست در کنار آنها با خیال راحت کار کنند. آنها وظایف تکراری را انجام می دهند در حالی که انسان ها کارهای شناختی پیچیده را انجام می دهند.

ردپای استقرار به طور قابل توجهی بر چیدمان تأسیسات شما تأثیر می گذارد. فضای کف در همه جا دارای حق بیمه بالایی است. راه‌اندازی‌های سنتی به سلول‌های کار ثابت و ایزوله دائماً نیاز دارند. آنها مقادیر زیادی متر مربع مصرف می کنند. Cobot ها انعطاف پذیری بیشتری را برای استقرار ارائه می دهند. می توانید آنها را روی پلتفرم های موبایل نصب کنید. ربات های متحرک خودمختار (AMR) آنها را بین ایستگاه ها حمل می کنند. این مسیریابی انعطاف پذیر استفاده از کف شما را به حداکثر می رساند. می توانید اتوماسیون را دقیقاً در جایی که امروز به آن نیاز دارید منتقل کنید.

منطق فهرست کوتاه مستلزم نظم و انضباط مهندسی دقیق است. شما باید تصمیم خود را بر اساس الزامات برنامه خاص قرار دهید. ابتدا محدودیت های چرخه-زمان دقیق خود را تجزیه و تحلیل کنید. ضرورت مطلق دخالت انسان در سلول را تعیین کنید. اگر فرآیند شما به سرعت زیاد نیاز دارد، از cobot اجتناب کنید. اگر فرآیند شما به اپراتورهای نزدیک نیاز دارد، مدل‌های مشارکتی را اولویت‌بندی کنید. همیشه مشخصات سخت افزاری را با کار فیزیکی واقعی مطابقت دهید.

ابزار پایان بازو (EOAT) و پیکربندی های خاص برنامه

کل سیستم رباتیک فقط به خوبی ابزار آن است. یک واحد پایه بسیار دقیق در صورت عدم تطابق نهایی با کار، کاملاً از کار می افتد. شما باید نقطه تماس را با دقت مهندسی کنید. گریپرها، جوشکارها و آرایه های مکش موفقیت واقعی برنامه را مشخص می کنند. شما نمی توانید EOAT را به عنوان یک فکر بعدی در طول تدارکات در نظر بگیرید. ابزار دقیقاً نشان می دهد که بازو چه کاری را می تواند انجام دهد. ابزار ضعیف باعث ریزش قطعات و رد شدن مجموعه ها می شود.

ارزیابی هم افزایی اجزا از کابوس های یکپارچه سازی جلوگیری می کند. یکپارچه سازی زنجیره تامین، مرحله استقرار شما را بسیار ساده می کند. مشکلات سازگاری اغلب راه اندازی پروژه را برای هفته ها به تاخیر می اندازد. پیکربندی یک سلول برای برش خودکار پیچیده را در نظر بگیرید. همکاری نزدیک با یکپارچه تامین کننده قطعات بازوی ربات، سرهای لیزری مزایای زیادی را به همراه دارد. این مشارکت ارتباط بومی بین سیستم های متفاوت را تضمین می کند. کنترل کننده حرکت مستقیماً با دنباله شلیک لیزر صحبت می کند. شما عملاً تأخیر ماشه را به طور کامل حذف می کنید. شما زمان ادغام کلی خود را به میزان قابل توجهی کاهش می دهید. شما یک سیستم یکپارچه را بلافاصله از جعبه دریافت می کنید.

استانداردسازی در مقابل سفارشی‌سازی یک معضل مهندسی رایج است. استاندارد پلاگین و بازی EOAT استقرار بسیار سریعتر را ارائه می دهد. شما به سادگی جعبه ابزار را باز کنید، آن را پیچ کنید و افزونه نرم افزار را بارگذاری کنید. با این حال، افکتورهای مهندسی شده سفارشی عملکرد برتر را برای هندسه محصول اختصاصی ارائه می دهند. توصیه می کنیم هنگام انتخاب ابزار خود از یک فرآیند ارزیابی ساختاریافته پیروی کنید.

1. شکل دقیق بار، وزن و خواص مواد را دقیقاً تعریف کنید.

2. نیروی چنگ زدن مورد نیاز و تحمل دقت را برای کار ارزیابی کنید.

3. تعیین کنید که آیا به آداپتورهای تغییر سریع برای چندین خط محصول نیاز دارید یا خیر.

4. در دسترس بودن درایورهای نرم افزار بومی برای کنترل کننده اصلی خود را ارزیابی کنید.

واقعیت های پیاده سازی: غلبه بر تنگناهای استقرار

قابلیت همکاری نرم افزاری اغلب ارتقای اتوماسیون عمده را متوقف می کند. شما باید فعالانه از قفل کردن محدودکننده فروشنده اجتناب کنید. سخت افزار را بر اساس استانداردهای سازگاری باز ارزیابی کنید. به دنبال پشتیبانی بومی ROS استاندارد (سیستم عامل ربات) باشید. از ادغام یکپارچه با زیرساخت PLC موجود خود از طریق Profinet یا EtherCAT اطمینان حاصل کنید. معماری‌های باز به شما امکان می‌دهند سریع‌تر تطبیق دهید. آنها به شما اجازه می دهند بهترین اجزای کلاس را به راحتی ترکیب و مطابقت دهید. باغ های دیواری اختصاصی مسیرهای ارتقای آینده شما را به شدت محدود می کند.

ممیزی ایمنی و انطباق کاملاً اجباری است. بسیاری از امکانات، کلمه مشارکتی را به طور کامل اشتباه تفسیر می کنند. برجسته کردن ارزیابی‌های ریسک مورد نیاز قبل از هر استقرار بسیار مهم است. یک کوبات فقط تا زمانی که به ابزار تیز مجهز نشده باشد، همکاری می کند. اگر مشعل جوشکاری را در دست بگیرد، به یک خطر جدی تبدیل می شود. اگر محموله سنگین را به سرعت جابجا کند، خطرات له شدن را به همراه خواهد داشت. شما باید ارزیابی ریسک جامعی را برای کل برنامه انجام دهید. فقط بازوی مکانیکی برهنه را ارزیابی نکنید.

خطر همگرایی IT/OT کارخانه های هوشمند مدرن را به طور مداوم تهدید می کند. ایمن سازی تاسیسات شما نیازمند سخت کوشی شدید فناوری اطلاعات است. اتصال سخت افزار به یک شبکه تسهیلات گسترده تر، آسیب پذیری های امنیت سایبری جدی را معرفی می کند. هکرها می توانند به راحتی از کنترل کننده های حرکتی ناامن سوء استفاده کنند. آنها می توانند تولید را متوقف کنند یا پارامترهای تولید اختصاصی را بدزدند. شما باید این خطرات را به شدت کاهش دهید تا از شرکت خود محافظت کنید.

• تقسیم بندی دقیق شبکه را بین لایه های IT شرکت و OT کارخانه اجرا کنید.

• اجرای پروتکل‌های اعتماد صفر برای همه دستگاه‌های تولیدی متصل.

• پورت های ارتباطی استفاده نشده را به صورت فیزیکی و مجازی روی واحد کنترل غیرفعال کنید.

• برای وصله کردن اکسپلویت های شناخته شده در صنعت، سیستم عامل دستگاه را به طور منظم به روز کنید.

ساختن مورد تجاری: معیارهای موفقیت در پیاده سازی

شما باید معیارهای موفقیت پیاده سازی را مشخص کنید. اهداف کارایی مبهم ارزیابی پروژه شما را خراب می کند. ما از رهبران می‌خواهیم تا مدت‌ها قبل از شروع استقرار، شاخص‌های کلیدی عملکرد (KPI) را مشخص کنند. شما به معیارهایی نیاز دارید که ریشه در واقعیت عملیاتی روزانه داشته باشند. این معیارها تصویری واقعی از موفقیت استقرار ارائه می دهند. آنها به شما کمک می کنند تا گسترش اتوماسیون آینده را برای ذینفعان توجیه کنید.

اثربخشی کلی تجهیزات (OEE) را به دقت اندازه گیری کنید. OEE دید جامعی از بهره وری تولید ارائه می دهد. در دسترس بودن، عملکرد، و کیفیت کلی تاثیرگذار است. یک استقرار موفقیت آمیز اتوماسیون باید به وضوح خط پایه OEE شما را تقویت کند. شما دقیقاً تعداد دفعات اجرای بهینه خط را پیگیری می کنید. اتوماسیون باید زمان کارکرد تجهیزات را افزایش دهد. باید سرعت فرآیند را تثبیت کند.

نرخ کاهش ضایعات خود را به دقت پیگیری کنید. سیستم های خودکار در تکرارپذیری فرآیند عالی هستند. آنها خطای انسانی را از وظایف پیچیده مونتاژ حذف می کنند. نرخ ضایعات کمتر به معنای استفاده بیشتر از مواد است. این به طور مستقیم به عملکرد بهتر و ضایعات فیزیکی کمتر ترجمه می شود. پول کمتری برای خرید مواد اولیه خرج می کنید. شما زمان کمتری را صرف بازسازی محصولات معیوب می کنید.

کاهش زمان چرخه را به طور دقیق تجزیه و تحلیل کنید. تراشیدن چند ثانیه بعد از یک مرحله مونتاژ، توان روزانه شما را افزایش می دهد. ابتدا باید زمان‌های چرخه دستی فعلی خود را محک بزنید. آنها را با زمان های چرخه خودکار شبیه سازی شده به دقت مقایسه کنید. تیم ادغام خود را برای رسیدن به این اهداف خاص مسئول نگه دارید. بهبود سرعت در طول یک سال تولید کامل به طور گسترده انجام می شود.

نتیجه گیری

اتوماسیون کارخانه هوشمند موفق نیاز به یک ذهنیت استراتژیک و جامع دارد. شما باید از مشاهده سخت افزار صرفاً به عنوان یک ابزار جدا شده خودداری کنید. این به عنوان یک گره حیاتی در یک اکوسیستم تولیدی بسیار متصل عمل می کند. دنیای فیزیکی را مستقیماً با شبکه سازمانی دیجیتال شما پیوند می دهد. انتخاب های شما در ابزار، نرم افزار و ایمنی، موفقیت نهایی شما را مشخص می کند.

برای آماده سازی امکانات خود اقدام فوری انجام دهید. ابتدا، زیرساخت شبکه موجود خود را برای آمادگی واقعی اینترنت اشیا بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که پهنای باند شما می تواند جریان های تله متری مداوم را کنترل کند. دوم، الزامات دقیق زمان چرخه و محموله خود را دقیقاً تعریف کنید. قبل از صحبت با فروشندگان، این پارامترها را مستند کنید. در نهایت، نمایش های اثبات مفهوم (PoC) دقیق را درخواست کنید. از فروشندگان لیست کوتاه بخواهید تا با استفاده از قطعات تولید واقعی شما آزمایشاتی را انجام دهند. سپس می توانید تصمیمات یکپارچه سازی مطمئن و مبتنی بر داده را بگیرید.

سوالات متداول

س: جدول زمانی ادغام واقع بینانه برای بازوی ربات صنعتی در یک کارخانه هوشمند چیست؟

A: معمولاً 12 تا 24 هفته از PO تا راه اندازی، بسته به پیچیدگی EOAT، حفاظت ایمنی، و یکپارچه سازی نرم افزار با پلت فرم های موجود MES/ERP.

س: آیا روبات های مشارکتی نیاز به محافظ ایمنی دارند؟

A: این کاملاً به ارزیابی ریسک برنامه بستگی دارد. در حالی که خود بازو دارای محدودیت نیرو است، اگر بازو از ابزار خطرناکی (مانند مشعل جوشکاری یا جزء تیز) استفاده می کند یا با سرعتی حرکت می کند که می تواند باعث آسیب شود، اقدامات ایمنی خارجی از نظر قانونی لازم است.

س: اتصال اینترنت اشیا در بازوی ربات چگونه ROI را بهبود می بخشد؟

A: با فعال کردن تعمیر و نگهداری پیش بینی و تشخیص از راه دور. گرفتن سروو موتور تخریب شده از طریق تجزیه و تحلیل ارتعاش قبل از از کار افتادن از توقف های گران قیمت و برنامه ریزی نشده خط تولید جلوگیری می کند.