پیشرفت در تکنولوژی های سنسور برای نظارت بر تولید در زمان واقعی

پیشرفت های کلیدی در تکنولوژی های سنسور

در طول دهه گذشته، تکنولوژی سنسور به طور چشمگیری تکامل یافته است. پنج حوزه اصلی پیشرفت برای تاثیر آنها بر نظارت بر تولید در زمان واقعی است.

مینیاتوراسیون

سنسورهای کوچکتر را می توان در فضاهای تنگ بدون دخالت در حرکت مکانیکی یا جریان محصول قرار داد (سیستم های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) یک مثال اول هستند - آنها عناصر مکانیکی کوچک را با الکترونیک در یک تراشه واحد ترکیب می کنند. MEMS accelerometers، ژیروسکوپ ها و سنسورهای فشار در حال حاضر در بسیاری از دستگاه های صنعتی استاندارد هستند.این مینیاتور کاهش وزن، و مصرف مواد را قادر می سازد تا به طور مستقیم به روبات های تعمیر و حتی برای سنسورهای MST تعبیه شده استفاده شود.

Wireless Connectivity

سنسورهای سیم کشی سنتی نیاز به کابل کشی پیچیده دارند که برای نصب و نگهداری سنسورهای بی سیم از Wi-Fi، بلوتوث کم انرژی، Zigbee یا LoRaWAN برای انتقال داده بدون اتصالات فیزیکی گران است، این نصب را ساده می کند، خرابی برای مقاوم سازی مجدد را کاهش می دهد و اجازه می دهد تا سنسورها در چرخش یا شبکه های سنسور بی سیم (WSNs) قرار بگیرند و با این حال تغییر دادن تکنیک های پیشرفته انرژی و گسترش سیستم های سیگنال عمر.

بهبود دقت و قابلیت اطمینان

سنسورهای مدرن با استفاده از مواد بهبود یافته، پردازش سیگنال و کالیبراسیون دیجیتال به دقت بالاتری دست می یابند.برای مثال، سنسورهای جابجایی مبتنی بر لیزر می توانند تغییرات سطح میکرون را اندازه گیری کنند، در حالی که سنسورهای فیبر نوری در برابر مداخله الکترومغناطیسی مقاومت می کنند و در محیط های انفجاری کار می کنند، دقت بالاتر به معنی هشدارهای کاذب کمتر و داده های قابل اعتماد تر برای کنترل کیفیت است.در صنایع مانند هوافضا، جایی که تحمل در هزاران اینچ اندازه گیری می شود، دقت بالا و به طور مستقیم کاهش می یابد.

قابلیت دور بودن و عملیات محیط زیست هارش

محیط های تولیدی اغلب شامل دمای شدید، مواد شیمیایی فاسد، فشار بالا و ارتعاشات سنگین است.(بندهای سنسور جدید از فولاد ضد زنگ، سرامیک و پلیمرهای تخصصی استفاده می کنند. طرح های جامد-دولت قطعات متحرک را که می توانند از آن استفاده کنند، حذف می کنند. سنسورهای الکترونیکی رتبه بندی شده برای IP67 یا IP68 می توانند در برابر گرد و غبار و غوطه وری آب مقاومت کنند.

ادغام با IoT و Edge Computing

اتصال سنسور به IoT شاید تحول پذیرترین پیشرفت باشد. پلتفرم های IoT داده ها را از هزاران سنسور در سراسر گیاهان متعدد جمع آوری می کنند و یک دیدگاه یکپارچه از تولید را ارائه می دهند. Edge Computing داده ها را به صورت محلی در نزدیکی سنسور پردازش می کند، و باعث کاهش تأخیر و استفاده از پهنای باند می شود - به عنوان مثال، بستن نوار نقاله اگر یک انفجار دما با تجزیه و تحلیل ابری تشخیص داده شود، مدل های پیش بینی شده می توانند پیش بینی کنند و خرابی برنامه ریزی کنند.

real-Time Data Analytics و تصمیم گیری

جمع آوری داده های سنسور تنها ارزشمند است اگر منجر به بینش های عملی شود. تجزیه و تحلیل پیشرفته - از جمله الگوریتم های یادگیری ماشین - جریان داده هایanalyze برای تشخیص الگوهای انسانی از دست می رود.

• تشخیص ناهنجاری: انحراف ناگهانی در ارتعاشات یا هشدارهای ناشی از دما برای تحقیقات فوری.
• نگهداری پیش بینی کننده: الگوریتم ها تخمین می زنند که زندگی مفید اجزای بر اساس داده های روند تاریخی باقی مانده است.
• ] پیش بینی کیفیت: خواندن سنسور در طول تولید می تواند نقص محصول نهایی را پیش بینی کند، اجازه می دهد تغییرات در فرایند متوسط.
• بهینه سازی انرژی: نظارت بر مصرف انرژی در هر دستگاه تعادل بار پویا و کاهش هزینه های برق را فعال می کند.

تولید کنندگان به طور فزاینده ای فناوری دوقلو دیجیتال را اتخاذ می کنند، جایی که یک نسخه مجازی از خط تولید به طور مداوم با داده های سنسور به روز می شود. مهندسین تغییرات، سناریوهای تست و بهینه سازی عملکرد بدون مختل کردن عملیات واقعی، این رویکرد باعث کاهش خرابی و سرعت زمان به بازار برای محصولات جدید مانند شرکت ها می شود.

تاثیر بر فعالیت های نظارت بر تولید

تغییر به نظارت بر زمان واقعی مبتنی بر سنسور، چگونگی عملکرد طبقه های تولیدی را تغییر داده است. نظارت سنتی بر چک های دستی دوره ای و برگه های ورود متکی است.در حال حاضر، داشبورد ها معیارهای زنده مانند اثربخشی کلی تجهیزات (OEE)، از طریقput و نرخ کیفیت را نشان می دهند.

نظارت در زمان واقعی، اقدامات فوری اصلاحی را امکان پذیر می سازد، به عنوان مثال، اگر سنسور ارتعاشی عدم تعادل در خط مونتاژ موتور خودرو را تشخیص دهد، سیستم می تواند آن ایستگاه را متوقف کند و یک اعلان برای تعمیر و نگهداری ارسال کند، این مانع از حرکت قطعات معیوب می شود، کاهش ضایعات و هزینه های کار مجدد.در صنعت مواد غذایی، سنسورهای دما در ذخیره سازی یخچال با مقررات ایمنی اطمینان حاصل می کنند؛ یک اقدام هشدار در صورتی که محدودیت های ایمنی بالا افزایش می یابد.

یکی دیگر از اثرات قابل توجه قابل ردیابی است. سنسورها می توانند هر مرحله از سفر محصول را ثبت کنند - اعداد مواد دسته ای، پارامترهای فرآیند، زمان بندی - ایجاد یک رکورد دیجیتال ارزشمند برای یادآوری، حسابرسی و گواهینامه های کیفیت. شرکت های داروسازی از داده های سنسور برای انطباق با الزامات FDA برای رکورد های دسته ای و نظارت زیست محیطی استفاده می کنند.

بررسی موردی: خطوط مونتاژ خودرو

در تولید خودرو، ادغام سنسور برای تولید ضعیف حیاتی است. ربات های مجهز به سنسورهای گشتاور اطمینان از سفت شدن مداوم سیستم های بینایی کیفیت جوش و سطح را بررسی می کنند. سنسورهای فشار در سیستم های پنوماتیک نیروهای دقیق را حفظ می کنند. داده های زمان واقعی از این سنسورها به یک اتاق کنترل مرکزی جریان می یابد، جایی که مهندسان کل خط را قبل از سنسورهای پیشرفته نظارت می کنند، یک پیچ شل ممکن است تا زمانی که یک نقص نهایی را متوقف کند، از شناسایی دقیق، جلوگیری از شناسایی دقیق، جلوگیری از شناسایی دقیق، از شناسایی دقیق، از شناسایی دقیق، جلوگیری از اتصال مشخصات خط لوله خط لوله.

آینده روند و پایداری

نسل بعدی سنسورها حتی هوشمندتر و آگاه تر از محیط زیست هستند. هوش مصنوعی (AI) به طور مستقیم به سنسورها تعبیه شده است – به اصطلاح سنسورهای "عالی AI" که داده ها را به صورت محلی پردازش می کنند و بدون ارسال همه چیز به ابر تصمیم می گیرند، این باعث کاهش تاخیر و بارگذاری شبکه می شود.

پایداری همچنین نوآوری را در پیش می گیرد. سنسورهای زیست شناختی ساخته شده از مواد آلی برای نظارت موقت در زنجیره های تامین مواد غذایی توسعه یافته اند. سنسورهای مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای انرژی محیط زیست خود را از نور، گرما یا لرزش، حذف باتری ها، این کاهش زباله های الکترونیکی و هزینه های تعمیر و نگهداری، علاوه بر این، سنسورهایی که نظارت بر مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای به تولید کنندگان کمک می کند تا ردپای زیست محیطی خود را ردیابی کنند، حمایت از اهداف پایداری شرکت ها.

یکی دیگر از روند امیدوار کننده استفاده از همجوشی سنسور است – ترکیب داده ها از انواع مختلف سنسور ها برای ایجاد یک تصویر غنی تر.به عنوان مثال، ترکیب دما، فشار و داده های صوتی می تواند به طور دقیق پیش بینی شکست پمپ از هر سنسور به تنهایی. مدل های یادگیری ماشین آموزش دیده در مجموعه داده های تزریق شده می تواند حالت های شکست پیچیده را شناسایی کند، زیرا هزینه های سنسور کاهش و قدرت محاسباتی افزایش می یابد، ترکیب در سیستم های نظارت پیشرفته استاندارد می شود.

نتیجه گیری

پیشرفت در فن آوری های سنسور اساسا نظارت بر تولید زمان واقعی را تغییر داده است. Miniaturization، اتصال بی سیم، دقت بالا، دوام، و ادغام IoT تولید کنندگان را قادر می سازد تا سریع تر از همیشه بر روی داده ها جمع آوری و عمل کنند، این منجر به بهره وری بالاتر، کیفیت بهتر، کاهش زباله و بهبود ایمنی کارکنان می شود.