Քանի որ Industry 4.0-ի և խելացի արտադրության ալիքները շրջում են աշխարհը, շարժման կառավարման համակարգերը, որպես մեխանիկայի, էլեկտրոնիկան և տեղեկատվական տեխնոլոգիաների միացնող կարևոր հանգույց, աննախադեպ խորությամբ վերափոխում են ժամանակակից արդյունաբերության դեմքը: Չիպերի տեղադրման գլխիկներից՝ միկրոն-մակարդակով, ճշգրիտ էլեկտրոնային փաթեթավորման սարքավորումներում մինչև ճկուն եռակցող ռոբոտներ, որոնք կարող են րոպեում վեց ամբողջական մեքենա պտտել նոր էներգետիկ մեքենաների արտադրության գծերում. հինգ առանցքային CNC հաստոցներից՝ 0,01 մմ-ից պակաս ճշգրտությամբ բարձր-արագընթաց գնացքների բեռնախցիկների մեքենայացումից մինչև ավտոմատացված կառավարվող մեքենաներ (AGV), որոնք աշխատում են 24/7 լոգիստիկ և պահեստային կենտրոններում-այս թվացյալ անհամապատասխան սցենարներ. Շարժման կառավարման համակարգերը ոչ միայն բարձրակարգ սարքավորումների «նյարդային կենտրոնն» են, այլև երկրի արտադրության մրցունակության կարևոր չափանիշ:
Արդյունաբերության նախապատմություն. Էվոլյուցիոն ուղին մեխանիկական փոխանցումից մինչև խելացի համագործակցություն
Շարժման կառավարման համակարգի էությունն այն է, որ ճշգրտորեն վերահսկի շարժիչների արագությունը, դիրքը կամ ոլորող մոմենտը (ինչպիսիք են շարժիչները և հիդրավլիկ բալոնները)՝ ապահովելու համար կառավարվող առարկաների շարժումը կանխորոշված հետագծի կամ օրինաչափության երկայնքով: Նրա զարգացման պատմությունը արդյունաբերական տեխնոլոգիական հեղափոխության խտացված պատմություն է. Մինչև 1950-ական թվականները մեխանիկական խցիկները և հիդրավլիկ սերվո մեխանիզմները հիմնական հոսքն էին: Այնուամենայնիվ, կոշտ կապերի և ձեռքով վրիպազերծման պատճառով համակարգերը դանդաղ էին արձագանքում և ունեին ցածր ճշգրտություն՝ բավարարելով միայն պարզ ծրագրերի կարիքները, ինչպիսիք են տեքստիլ մեքենաները և տպագրական մեքենաները: 1960-ականներին և 1970-ականներին, հաստատուն սերվո շարժիչների և անալոգային միացումների կարգավորիչների առաջացման հետ մեկտեղ, շարժման կառավարումը սկսեց շարժվել դեպի էլեկտրաֆիկացում, և թվային կառավարվող հաստոցների (CNC) հայտնվելը հետագայում նպաստեց դրա ներթափանցմանը ճշգրիտ արտադրություն: 1980-ական թվականներից հետո AC servo տեխնոլոգիայի առաջընթացը և միկրոպրոցեսորների (օրինակ՝ PLC-ները և DSP-ների) հանրահռչակումը վերափոխեցին շարժման կառավարումը «մասնագիտացված սարքավորումից» «ընդհանուր{8}}նպատակային հարթակի» և աշխատանքի բաժանումն ու համագործակցությունը ծրագրավորվող տրամաբանական կարգավորիչների (PLC) և աստիճանաբար հասունացած շարժման կարգավորիչների միջև: 21-րդ դարում թվային հաղորդակցությունների խորը ինտեգրումը (ինչպիսիք են EtherCAT և PROFINET), սենսորների միաձուլումը (կոդավորիչներ + տեսլական + ուժի ընկալում) և արհեստական ինտելեկտի ալգորիթմները առաջ բերեցին շարժման կառավարման խելացի համակարգերի նոր սերունդ: Սրանք ոչ միայն կարգավորում են պարամետրերը իրական ժամանակում՝ դինամիկ աշխատանքային պայմանները հաղթահարելու համար, այլև ձեռք են բերում սարքերի միջև համագործակցություն Արդյունաբերական ինտերնետի միջոցով՝ դառնալով խելացի արտադրության հիմնական հնարավորություն ստեղծող տեխնոլոգիա:
Շարժման վերահսկման համաշխարհային շուկան ներկայումս ունի մրցակցային բազմազան լանդշաֆտ: Եվրոպական ընկերությունները (ինչպիսիք են Siemens-ը և Bosch Rexroth-ը), օգտագործելով մեխատրոնիկայի իրենց խորը փորձը, գերակշռում են բարձրակարգ-CNC և ծանր-սարքավորումները: Ճապոնական արտադրողները (օրինակ՝ Yaskawa-ն և Panasonic-ը), որոնք հայտնի են իրենց բարձր հուսալիությամբ և մանրանկարչությամբ, գերազանցում են սպառողական էլեկտրոնիկայի և ռոբոտաշինության հատվածներում: Ամերիկյան ընկերությունները (ինչպիսիք են Rockwell-ը և Kollmorgen-ը) կենտրոնանում են նորագույն-հնարավոր ծրագրերի վրա, ինչպիսիք են կիսահաղորդիչները և օդատիեզերական աշխատանքները՝ ընդգծելով գերճշգրիտ կառավարման հնարավորությունները: Չինաստանը` աշխարհի ամենամեծ արտադրական շուկան, հասել է ներքին փոխարինման ընդհանուր սերվոների, միջին- և ցածր-ՊԼԿ-ների, և զարգացել է աշխարհի առաջատար լուծումները զարգացող արդյունաբերություններում, ինչպիսիք են ֆոտոգալվանային և լիթիումային մարտկոցները, օրինակ` քաղաքականության ուղեցույցների (օրինակ` «Արտադրված է Չինաստանում 20» նորարարական կորպորատիվ («Made in China 22») և «Արտադրված է Չինաստանում 22» կորպորատիվ կորպորատիվ տեխնոլոգիայի («Made innov5» 22 կորպորատիվ) նորարարական կորպորացիաների միջոցով) առաջատար լուծումներ: Նորարարության տեխնոլոգիա և Էստուն):
Արդյունաբերության նշանակությունը.
Շարժման կառավարման համակարգերի ռազմավարական նշանակությունը գերազանցում է տեխնոլոգիական առաջընթացը: Դա նաև կայանում է արդյունաբերական շղթայի արդիականացման նրանց համապարփակ հզորացման, արտադրության արդյունավետության բարելավման և սոցիալական արժեքի ստեղծման մեջ:
Նախ, այն բեկում է բարձրակարգ սարքավորումների մշակման խոչընդոտների վերացման հարցում: Կիսահաղորդիչների արտադրության սարքավորումներում լիտոգրաֆիայի մեքենայի վաֆլի աստիճանը պետք է շարժվի տասնյակ սանտիմետր վայրկյանում` նանոմետրի-մակարդակի ճշգրտությամբ: Նրա շարժման կառավարման ալգորիթմները և հիմնական բաղադրիչները (օրինակ՝ գծային շարժիչները և բարձր{4}}լուծաչափով կոդավորիչները) ուղղակիորեն որոշում են չիպերի արտադրության գործընթացի վերին սահմանը: Ինքնաթիռի շարժիչի շեղբերների մշակման ժամանակ հինգ առանցքներով հաստոցների հետագծի կառավարման սխալը պետք է լինի 0,005 մմ-ից պակաս, հակառակ դեպքում սայրի աերոդինամիկ աշխատանքը կխափանի: Նախկինում այս տիպի շարժման վերահսկման տեխնոլոգիան երկար ժամանակ մենաշնորհված էր օտար երկրների կողմից՝ խոչընդոտելով իմ երկրում այնպիսի ոլորտների զարգացմանը, ինչպիսիք են խոշոր ինքնաթիռները և բարձրորակ բժշկական պատկերազարդման սարքավորումները: Վերջին տարիներին տեղական արտադրողների առաջխաղացումները հիմնական ոլորտներում, ինչպիսիք են սերվո կրիչներն ու իրական ժամանակի օպերացիոն համակարգերը (RTOS) ոչ միայն նվազեցրել են սարքավորումների ծախսերը (որոշ ապրանքների գները նվազել են ավելի քան 40%), այլև ապահովել են արդյունաբերական շղթայի անվտանգությունը:
Երկրորդ, այն ծառայում է որպես «նյարդային կամուրջ» խելացի արտադրության փոխակերպման համար։ Իրերի արդյունաբերական ինտերնետի (IIoT) ճարտարապետության մեջ շարժման կառավարման համակարգը առանցքային դեր է խաղում «կատարման շերտում»-այն ստանում է արտադրության հրահանգներ MES-ից (Manufacturing Execution System), առաջադրանքները տարրալուծում է շարժիչի հատուկ շարժումների՝ օգտագործելով իրական{2}}ժամանակի կառավարման ալգորիթմները, և ստեղծում է օպտիմիզացման ցուցիչ{3}: Օրինակ, ճկուն ավտոմոբիլների արտադրության գծերում շարժման կառավարման խելացի համակարգը կարող է միաժամանակ համակարգել տասնյակ ռոբոտներ՝ եռակցման և ներկման աշխատանքներն ավարտելու համար մեքենաների տարբեր մոդելների համար՝ ավանդական չորս ժամից մինչև 10 րոպե փոխելու ժամանակը: 3C էլեկտրոնիկայի հավաքման ժամանակ տեսողության-ուղղորդված շարժման կառավարումը հնարավորություն է տալիս չիպերի տեղադրման մեքենաներին 0,1 վայրկյանում ավարտել բաղադրիչի դիրքավորումը և տեղադրումը` բարձրացնելով ելքի գործակիցը մինչև 99,99%: «Ըմբռնման-որոշման-կատարման» այս արդյունավետ սիներգիան այն էական հատկանիշն է, որը տարբերում է խելացի արտադրությունը ավանդական ավտոմատացումից:
Երրորդ, այն ծառայում է որպես «արդյունավետ շարժիչ» կանաչ և ցածր{0}}ածխածնի զարգացման համար: Ճշգրիտ վերահսկելով շարժիչի ելքային հզորությունը և շարժման հետագիծը՝ շարժման համակարգերը կարող են զգալիորեն նվազեցնել էներգիայի վատնումը: Օրինակ, տեքստիլ մեքենաներում ավանդական ասինխրոն շարժիչները servo կրիչներով փոխարինելը կարող է նվազեցնել էներգիայի սպառումը 30%-ով: Լոգիստիկ տեսակավորման համակարգերում AGV պլանավորման ալգորիթմները, որոնք հիմնված են ուղիների օպտիմալացման վրա, կարող են նվազեցնել ընդհանուր էներգիայի սպառումը ավելի քան 25%-ով: Ավելին, շարժման կառավարման տեխնոլոգիայի առաջընթացը նաև նպաստել է թեթև դիզայնի-փոքր շարժիչների, իսկ արագացման և դանդաղեցման ավելի արագ ժամանակները նշանակում են նյութի ավելի քիչ սպառում և տարածության զբաղվածություն, ինչը մեծապես համապատասխանում է «երկակի ածխածնի» նպատակների կայուն զարգացման պահանջներին:
Չորրորդ, այն ծառայում է որպես տեխնոլոգիական սերտաճման և նորարարության փորձադաշտ: Շարժման կառավարման համակարգերի բարդությունը դրանք դարձնում է իդեալական կիրառական սցենար՝ առաջադեմ տեխնոլոգիաների համար, ինչպիսիք են արհեստական ինտելեկտը, նոր նյութերը և քվանտային ընկալումը: Խորը ուսուցման ալգորիթմները կարող են օգտագործվել կանխատեսելի սպասարկման համար՝ նախապես հայտնաբերելով առանցքակալների խափանումները՝ վերլուծելով թրթռումների և ջերմաստիճանի տվյալները: Սիլիցիումի կարբիդի (SiC) հզոր սարքերի կիրառումը 10 անգամ մեծացրել է սերվո կրիչների արձագանքման արագությունը։ Ակնկալվում է, որ քվանտային գիրոսկոպները կապահովեն ավելի բարձր-դիմացկունության չափումներ օդատիեզերական շարժման կառավարման համար: Այս միջդիսցիպլինար մոտեցումը ոչ միայն ընդլայնում է շարժման վերահսկման տեխնոլոգիական սահմանները, այլ նաև խթանում է զարգացող արդյունաբերությունները, ինչպիսիք են սպասարկող ռոբոտները և բժշկական վիրաբուժական ռոբոտները:
Եզրակացություն. Ապագայի հիմնական ուղիները
Գոլորշի դարաշրջանում մեխանիկական փոխանցումից մինչև թվային դարաշրջանում խելացի համագործակցություն, շարժման կառավարման համակարգերի էվոլյուցիան հետևողականորեն արձագանքել է մարդկության «ճշգրիտ հսկողության» ձգտմանը: Համաշխարհային արտադրական մրցակցության ուժեղացման և հայրենական արդյունաբերության արդիականացման հրատապ անհրաժեշտության ֆոնին շարժման կառավարման համակարգերը ոչ միայն «բարձրակարգ սարքավորումների ներմուծման վրա կախվածության» խնդրի լուծման բանալին են, այլև կենսական շարժիչ՝ նոր{2}որակի արտադրողականությունը զարգացնելու և տնտեսության բարձր{3} զարգացման համար: Գործնականների համար սա ներկայացնում է և՛ տեխնիկական մարտահրավերներ (օրինակ՝ բազմա-առանցքային համակարգված կառավարման ալգորիթմների օպտիմիզացում և եզրային ինտելեկտի ներդրում), և՛ նորարարության հսկայական հնարավորություններ (օրինակ՝ մարդանման ռոբոտի համատեղ կառավարումը և տիեզերական սարքավորումների միկրոգրավիտացիայի շարժման պլանավորումը): Երկրի համար կայուն ներդրումը հիմնարար տեսական հետազոտություններում (օրինակ՝ ոչ գծային կառավարման տեսությունը), հիմնական բաղադրիչները (ինչպիսիք են բարձր-ճշգրիտ կոդավորիչները և ուժային մոդուլները) և արդյունաբերական էկոհամակարգը (ինչպիսիք են ստանդարտ կարգավորումները և տաղանդների զարգացումը) կարևոր նշանակություն ունեն այս մրցավազքում նախաձեռնությունը գրավելու համար, որը կախված է ապագա մրցունակությունից:
Զարգացող ոլորտների աշխույժ զարգացմամբ, ինչպիսիք են խելացի արտադրությունը, նոր էներգիան և կենսաբժշկությունը, շարժման կառավարման համակարգերն այլևս չեն լինի միայն--կուլիսների հետևում: Փոխարենը, դրանք կդառնան հաջորդ արդյունաբերական դարաշրջանի որոշիչ տեխնոլոգիա՝ առաջարկելով ավելի մեծ խելամտություն, ճկունություն և շրջակա միջավայրի բարեկեցություն:
