Kontrol Sistemleri ve Otomasyon
Küçük ve Orta Şirketler için Maliyet-tamama Çözümleri Tasarlamak
Table of Contents
KOBİ'ler için Benzersiz Meydanları ve Fırsatlarını Anlayın
Büyük şirketler tamamen entegre edilmiş, açıklanmış otomasyonlar komisyona karşı çıkabilirler. SMEler banachatronics'e farklı bir şekilde yaklaşmalıdır: Tekrarlanabilir, iş yoğun veya kaliteli kritik süreçlerde ne olabilir? şişen bir makine, bir manuel denetim adımı veya malzeme işleme?
KOBİ'ler genellikle gizli bir avantaja sahiptir: derin bir tacit kendi süreçleri hakkında bilgi sahibi olabilir, ancak 7/24 çalışır, tasarımcılar alışveriş amaçlı operatörleriyle birlikte konsantre olabilirler, özellikle de mekanik düşünmeden kaynaklanan nüansları ele geçirebilirler - basit mekaniklere, düşük maliyetli sensörlere ve en büyük marjlara ihtiyaç duyabilirler.
Bütçe kısıtlamaları, mevcut bir konveyöre sahip olmak yerine, tasarım sürecini en kısa sürede şekillendiren bir tercih ve en az maliyetli sonuçlar için tercih eder.Başarılı bir proje, bu gerçekleri bir günden itibaren, tüm fabrika otomasyonuna odaklanmak yerine, tek bir sensör bile mevcut bir konveyöre ve güvenlik ortamına eklenebilir; maliyetle etkili bir risk değerlendirmeleri genellikle daha sonra pahalı bir şekilde yeniden tasarlanabilir.
Uygun fiyatlı Mechatronics için temel tasarım ilkeleri
Uygun fiyatlı mechatronic sistemleri sadece yüksek uçlu endüstriyel hücrelerin daha ucuz kopyalarıdır; bunlar, farklı önceliklerin etrafında tasarlanmıştır. Dört ilke, ölçeklenebilirliği ve bakımı destekleyen temel özellikleri azaltır.Her ilke doğrudan maliyet aşırılıkları ve karmaşıklığı azaltır.In practice, bu ilkeler iç içe geçmiş -modular donanım standart arayüzler sunar.
Modülerity: Interchangeable Blocks ile Yapı
Modüler tasarım, ayrı ayrı işlevsel birimlerden bir sistem inşa etmek anlamına gelir - bir kavrama modülü, bir vizyon modülü, bir konveyör modülü - iyi tanımlanmış mekanik ve elektrik arabirimleri ile ilgili.Şu anda bir ambalaj formatı olduğunda, sadece son derece etkili modüller değiştirmeniz gerekir; robot kolu ve kontrolörü hem de uyarılır.Bu hem de obsolescence'nin maliyetini azaltır. SMEler bugün şişen çözdüğü tek bir modülle başlayabilir.
Fiziksel modülerlik, yazılım modülerliği ile eşlenmelidir. Sistem mimarisi bağımsız olarak inşa edilmiş bir kontrol mimarisi, iletişim işlevleri (kullanıcı mühendislikte mikro hizmet olarak adlandırılır) Donanımları tanımlamak için.Eğer işletme daha sonra otomatik etiketleme eklemek gerekir, herhangi bir modül inşa edilmiş, bu modül fişleri için yazılımlar. Birçok açık kaynak platformu, daha sonra tartışılan bir şekilde, daha sonra tartışılan 50-pin bağlantı ayarlarının şifrelerini tanımlamak için gerekli olan hataların ve iletişim protokolleri – herhangi bir modül inşa edilmiş.Bu yüzden, herhangi bir değişiklik için ödeme yapılır.
Standartlaştırma: Off-the-Shelf ve Open components
Sızma maliyetinin en hızlı yollarından biri, özel olarak makineli parçalar ve özel iletişim protokolleri aracılığıyladır.Her yerde, başarılı Direct ÜRÜNLER veya Misumi, tüm sürümler için alüminyum profiller, yaygın olarak mevcut adımlar veya servo motorlar, Modbus TCP veya EtherCAT gibi endüstriyel Ethernet protokolleri ve ana akım kataloglardan gelen vakumlamalar:0AutomationDirect veya Misumi, her şeyi şeffaf fiyatlarla ve acil kullanılabilirlik ile sunar, dramatik olarak kısa sürede.
Standartlaştırma ayrıca belge ve eğitim için de geçerlidir. Bir tesisteki her eylemci aynı 24V DC mantığını kullanır ve standartlaştırılmış I/O, bakım teknisyenleri sadece bir referans kılavuzu ve tek bir yedek parça kümesini gerektirir. Bu, özel bir para biriminin kaçınılmaz olduğunda, gelecekteki donanım projelerinden yoksun kalan tüm mülklerin mülklerini geliştirmesini sağlar.
Scalability: Business ile büyümek
Bugünün transkriptiyle mükemmel bir şekilde bir araya gelen bir sistem yarın bariyer haline gelebilir. Scalable tasarım, izlenebilirlik gereksinimlerine sahipken gelecekteki 2D kamerayı ağırlamak anlamına gelmez; bu, küçük bir paleti takmak, başlangıçta kontrol paneli ile kutuları saymak ve kontrol etmek olmadan genişletilebilir.
Scalability veriye genişletilebilir. Temel bir mechatronic sistemi bile tam bir sistem yeniden inşa edebilir. Finansal planlama aynı zamanda ölçeklenebilir bir veri hattı – MQTT brokerleri veya Node-RED akışlarını kullanarak –allows SMEs ile birlikte, daha sonra tahmin etmek için basit bir izlemeden evrimleşebilir, ölçeklenebilirliği yansıtacak şekilde: bir modüler yatırım planı, üç yıl boyunca yapılan düzeltmeler için üç yıl boyunca (öneticisel sensörler ve veri girişi) ve faz 3 (tam olarak ERP ile entegrasyon) ve faz 3 (her adımdan daha kolay bir şekilde tasarruf etmeyi gerektirir.
Enerji Verimliliği ve Sürdürülebilir Operasyonlar
Enerji doğrudan bir işletim maliyetidir ve akıllı tasarım, düşük marjlarla kıyaslanabilir, kendi elektrik faturasının bir parçası için doğal olarak daha adil bir şekilde çalıştırıldığında, hafif malzemeler kullanımı tüm katkıları azaltılabilir.In SMEs with brute-force approach. Rejeneratif sürücüler, kendi elektrik faturasının bir parçası için doğal olarak daha adil bir şekilde daha güvenli olmayan tasarımları.
Doğrudan enerji tasarrufunın ötesinde, sürdürülebilir tasarım müşteri beklentileri ve düzenleyici eğilimlerle uyumludur. Birçok büyük alıcı şimdi tedarikçilerin düşük enerji tüketimi için tasarlanmış ve kolay recyclability için tasarlanmış bir mechatronic sistemi, bir satış noktası haline gelebilir. Basit seçimler - AC motorlarını kullanarak, otomatik VFD'ler yerine entegre sürücüleri kullanarak - kiloları azaltın, kablolama ve enerji kayıplarının azaltılması gerekir. Birçok küçük verimlilik artışının teorik etkisi sistem ömrü boyunca önemli olabilir.
Stratejik Kompiyon Seçimi ve Sourcing
Hesaplama bileşenleri, teorinin mağazadaki gerçeklikle buluştuğu yerdir. Ortak hata aşırılıkta aşırılık sağlar: 10 kg ücretlendirme robotunu, 0,5 kg tasarruf etmeden veya mikron seviyesindeki hassaslığı belirterek, ±0.5 mm'nin gerekli tekrarlanabilirlik, görev döngüsü ve çevresel koşullara (sanayi, yıkamak, sıcaklık) uygun olduğunu ortaya çıkarabilir.
Refurbished endüstriyel robotlar ve sürücüler başka bir güçlü bir avantaj sağlar. sertifikalı rezleler, 10.000 $ altında bir kez maliyeti olan altı eksenli kollar sağlar, fiyatla tam olarak yeni ekipmana sahip olur.
Yerel distribütörler aracılığıyla satın almak da işaret ekleyebilir, ancak anahtar, güvenilir veri tablolarını ve 3D CAD modellerini sağlamadan önce, her bir kategori için tercih edilen bir satıcı listesi oluşturmak için çok sayıdaki test için standartlaşmıştır.
Open-Kaynak Donanımı ve Yazılımları
Açık kaynak hareketi düşük maliyetli mechatronics. Raspberry Pi 4 ve endüstriyel sınıf alternatifleri BeagleBone Black tam Linux dağıtımları gibi ve 100 $ Micronetler platformuna veritabanı giriş yapmak için görevlerinizi yönetebiliyor. (Arduino, ESP32, STM32 Nucleo) daha az maliyetli ve gerçek zamanlı motor kontrol için mükemmel bir şekilde uygun, okuma sensör dizileri veya basit HMI ekranları için, yüksek düzeydeki küçük bir ekip yazmaksızın karmaşık işlevleri uygulamaktadır.
Yazılım tarafında, Robot İşletim Sistemi (ROS) ve onun ardıl ROS 2, modüler, dağıtılmış kontrol sistemleri için güçlü bir orta dikkat sağlar. ROS bir öğrenme eğrisi vardır, Raspberry- Pi ve diğer tahtalarda çalışan bir hidroksitt cihazını yazmadan bir robot koluna bağlar ve çıktı.For PLC-style logic,ETHD:0)Templement|Dönetici)|NFONT=FONT3|STRNT=FONT3|STRNTSTRNTSQUSTRNT=FONT=FONT=FONT=FONT3|STRNT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FO
Açık kaynak araçları kullanarak tekrarlanan lisans ücretleri ve satıcı kilitleri ortadan kaldırır.In-house ekibi kodbase'i anladığında, sistemi ürün geliştikçe değiştirebilirler - yüksek ücretli, kilitli endüstriyel kontrolörler nadiren izin verir. trade-off, bazı yazılım okuryazarlığı için ihtiyaçtır, ancak birçok sistem bütünlemeleri artık açık kaynak endüstriyel otomasyonda özelleşir, Use and kapsayıcılık ile sürüm kontrolü yapabilir.Docker ile sürüm kontrolü doğrudan profesyonelleşebilir.
Vaka Çalışmaları: Real-World Cost-Effective Mechatronic Solutions
Kuzey İtalya'daki bir gıda ambalajı modüler, standartlaştırılmış bir tasarım etkisini gösteriyor. Şirket, yerel bir tedarikçiden sık sık sık değişiklik gerektiren bir SCARA robotu etrafında inşa edilen yarı otomatik bir çantalama sistemi ile ambalajlama işlemine izin verdi ve düşük maliyetli bir görüntü kütüphanesine dayanan bir Raspberry Pi.
Robot, konveyör ve vizyon modülleri fiziksel olarak ayrıydı ve standart Ethernet üzerinden iletişim kurdu, KOBİ, otomatik etiketlendirmek istediği zaman, sadece standart bir etiket uygulamalayıcısı için yeni bir ürün için bir vakum fincan serisine sahip olabilir ve bir yazılım modülü olarak kontrol mantığını ekledi - geri ödeme süresi beş aydan daha azdı.
Bir kontrast örneği küçük bir hassas mühendislik firmasından geliyor. Elli optik inceleme parçaları £2,000'dan daha az maliyetle kontrol edildi ve işlem için üç boyutlu trendleri de ekledi. çerçevede stabilite, adımlı bir motor, düşük maliyetli USB endüstriyel kamera ve bir Python tabanlı denetim senaryosu ile ilgili bir inceleme süresine sahipti.
Bir mobilya montaj firmasından üçüncü bir örnek, düşük maliyetli DC ton kontrollü ve bir Raspberry Pi çalışan yorgunluk ve tutarsız tork satın alan bir istasyona sahip.Ücretsiz bir vidalama robotu satın almak yerine, kullanılan bir kartezyen (gantry) çerçevesini düşük maliyetli bir DC ton kontrollüdür ve bir Raspberry Pi, %15'lik bir vidalama işlemine yol açtı.
Finansal Justification and ROI Metrics
Her KOBİ otomasyon projesi, titiz bir finansal teste geçmelidir. Basit bir geri ödeme dönemi ötesinde, yatırımın net mevcut değerini (NPV) dikkate almak, bakımda faktörleme, enerji ve eğitim maliyetleri, ilk yıl boyunca yüzde 95 oranında bir artış sağlamak için bir sistem inşa etmek, o zaman operatörler güven kazanırsa hala değerli olabilir.
ROI hesaplamasında yumuşak faydalar ekleyin: yaralanma riski, kaliteli tutarlılık, daha kısa liderlik süreleri ve acele siparişlerini kabul etme yeteneği. Bu somut uygulamalar genellikle doğrudan iş tasarruflarını sağlar. Projektif performansla karşılaştırmak için basit bir yay modeli (işman, kazı, yeniden iş, aşırı zaman) ve daha fazla iyileştirme için alanları tanımlamaya yardımcı olur.
Örneğin, haftada tek bir yeniden işlenmeyi ortadan kaldırmak zor olan bir vizyona dayalı bir montaj sistemi, yıllık tasarruflarda binlerce dolar ekleyebilir.Bu tasarrufları tahmin etmek için kendi tarihsel hatalarınızı kullanın.Birçok KOBİ için, bu değerlerin büyük ölçüde ölçülmesi zor olduğu bir rekabetçi avantaj haline gelir, ancak bu işlerden gelen ek marjla ilgili olarak ilgili olarak.
Bir Bütçede Prototipleme ve Iterative Development
Metali kesmeden önce bir tasarım mükemmel bir şekilde bekleyelim, tasarım ekibini pahalı makine parçaları sipariş etmeden önce test etmek için uygun bir gelişme.3D-printed fikstürler, el elektrler ve kartonlar, yüksek çözünürlükte bir kontrol cihazı olarak hizmet edebilir - o zaman moda kontrol parçalarına daha sağlam bir şekilde giriş yapın.
Simülasyon araçları dramatik bir şekilde daha erişilebilir hale geldi. Bir robotun tüm pozisyonlarına ulaşacağını ve bir dijital ikizin içinde Gazebo ve hatta CAD tarafından yapılan basit bir hareket analizi ile başlayın.In Fusion 360'ta sanal komisyonlama. Bir KOBİ'lerin tüm pozisyonlarına erişeceğini, bir kameradan kaçındığını ve bir dijital ikizin tüm hesaplarını karşılamak için bir dijital ölçümde başarısız olursa, yüklemeden sonra pahalı bir yeniden çalışma süresi başarısız olur.
Bu durum iş durumunda da geçerlidir. Minimum olarak uygulanabilir bir otomasyon hücresi ile başlayın - sadece en tekrarlanan görevi otomatikleştirmek - bu aşamayı finanse edebilecek acil tasarruflar 2. Bu adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım atma ve benim için organizasyonel güven oluşturmak.Her biri fotoğrafla birlikte fotoğraf, dersler öğrenilir ve güncel maliyet tahminleri.Bu kayıt daha büyük projeler için temel haline gelir ve gelecekteki yatırımın paydaşlarına doğru yardımcı olur.
Retrofit Çözümleri ile mevcut olan tüm makineleri
Yeşil alan zihnini – eski makineleri dışarı çıkarır ve parlak yeni hücreleri yükler - nadiren KOBİ'ler için uygulanabilir. Şimdiye kadar daha pratik bir yol mechatronic retrofitting: Akıllı sensörler, aksiyoncular ve kontrolcüler, bir 40 yaşındaki lathe anahtar, iyi mekanik bütünlüğü olmayan makinelere dönüşebilir, ancak LinuxCNC gibi açık bir kontrolcü.
Retrofit projeleri genellikle üç aşamalı bir model takip eder. İlk olarak, makineyi verileri yakalamaya (vrasyon, sıcaklık, döngü sayma) İkinci olarak, tekrarlayan bir hareketin operatörünü geri yüklemeye yönelik (reformasyonda güçlü, beslemede güçlendirici bir şekilde), doğru zamanda geri bildirim kontrolüne sahip olan döngüyü takip eder.Bu katmanlı yaklaşım yatırıma yayılabilir ve her aşamasının değerini kanıtlamak için eklenebilir.For example, add a simple-cost line feedback to a press brake gives an current location, enable operator to achieve consistent virajs with feedback control to the CNC upgrade the correct time. later, a servo-d approach.
Aynı endüstriyel IoT (IIoT) ilkeleri uygulanır. Low-cost kablosuz sensörler mevcut motorlara monte edilebilir, bu nedenle Grafana gibi ücretsiz araçlar üzerinde inşa edilen merkezi bir paniğe veri gönderme. Bu görünürlük genellikle atıkları tanımlar - hava kompresörü bir gecede çalıştırıyor - haftalar boyunca düzeltmeler yaparken, standart endüstriyel arayüzlerle ödeme yapan kişiler için ödeme yapın.
Bakım, Eğitim ve Uzun Süreli Destek
Sürekli olarak kırılan maliyetle mechatronic çözümü, operatörlerin net bir şekilde tükenmesi anlamına gelir.Başlangıçtan korunmak için tasarım, hızlı bağlantılı bağlantı elektrik bağlantılarını, cömert boyutlandırma kablolarını ve kolayca bileşenleri. Dokümantasyon, şemaların ötesine geçmelidir: basit, fotoğraf çekme kılavuzları ve video prosedürleri, orijinal bütünleme kablolara bağımlılığı azaltır ve standart bir programa göre her sonlandırma noktası etiketini etiketleyin.
Operatör eğitimi, en başarılı KOBİ uygulamaları içinde, operatörler sistemin% 80'ini çağıran ve en etkili korumacıları haline getirmelidir. Eğitim seansları, operatörlüğü büyük bir hatayla takas etmek, temel kalibrasyonu, bir modül ortaya çıkarmak - bu soyut teoriye sahip bir operatör.
Uzaktan destek yetenekleri şimdi inşa etmek daha kolaydır. Temel 4G yönlendiricisi ve VPN, kontrole giriş yapmak için bir bütünlemeye izin verir, canlı kamera beslemeleri ve her bir modül için küçük bir yedek kitini azaltır - birkaç mol, bir yedek sensör, bir kablo seti - o küçük hataların günden satın alınması için durdurulamaz.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Küçük ve orta işletmeler için maliyete uygun maliyetli mekatronik çözümler tasarlamak, bütçeyle tanışmak için şeritli özellikler hakkında değildir.Bu elementler bir araya geldiğinde, gerçekten de rekabetçi bir avantaj kaynağına geçiş yapabilir. Bilinçli mimariler; küresel olarak mevcut donanıma sahip olan açık kaynak yazılımların stratejik bir karışımı; ve her adım daha güçlü bir şekilde güçlendirilir ve bir sonraki tüm güçlere olan bir sonraki aşamaya kadar, ancak bir sonraki tüm akıllı bir yatırımın mümkün olduğunca çabuk geçiş yapmasına izin verir.