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    2019年伺服運動控制系統發展趨勢

    2019-02-14 10:33 企業新聞

     

     
               如果市場上有一個常數,那就是變化。消費者希望新產品具有更高的定制化根據最終用戶需要提供。這意味著他們向OEM和系統集成商施加壓力以提供解決方案。這些群體的需求,反過來,把對運動控制供應商實施的職責,即改造自動化動態。在這里,我們調查的伺服運動控制系統的狀態,以突出重點的趨勢和能力,以解決工業用戶的問題。“消費者改變了最終用戶,最終用戶改變了OEM,這就是為什么所有的這些趨勢更加雨后春筍般一點點冒出來,”華金·奧坎波,伺服驅動器產品經理,電機和安全性,博世力士樂(伊利諾伊州Hoffman Estates)。有些趨勢是新的。其他話題已經討論了好幾年。有趣的是,他們終于成熟了。
     
    趨勢一:數字化
     
              在過去六到八年中,工業領域的數字化轉型一直是激烈討論和發展的主題。點擊某個字詞顯示其他翻譯或?,F在,行業已經達到了一個轉折點。早期采用者實施已逐漸讓位給更廣闊的市場滲透率為最終用戶和OEM廠商更好地了解技術如何適應其特定的商業模式。 
     
             “我認為,趨勢和技術正在改變快得多在過去的五年里比他們之前,尤其是數字化,”丹尼爾Repp,在自動化產品經理說倫茨美洲(阿克斯布里奇,馬薩諸塞州)。“有企業在談論它,并試圖找到辦法對付它,但尤其是在過去的兩年中,它的真正起飛。” 
     
              “數字化跨設備的整個生命周期,從開發到運營帶來了很大的優勢,‘在高級產品營銷經理克雷格尼爾森說,西門子工業(喬治亞州Norcross)。’這個行業真的要通過這一運動發生巨大變化。”傳統,機器設計遵循的機械設計,接著電氣設計的串行過程,隨后的控制。一旦組裝,機器被委托,并提供服務和操作使用制造執行系統(MES)和監控與數據采集(SCADA)軟件。在每個級別上,獨立的系統不得不被接口和數據傳輸,需要時間,精力,自定義代碼和物理連接。 
     
              現代部件簡化與內置連接,存儲器和處理能力的這一過程。邊緣計算裝置馴服數據怪物,減小發送的數據集,在那里它們可以與基于web的分析被開采的云。該方法使資產所有者和服務組織迅速作出明智的決策。“能夠所有鏈接這些系統與信息一起在這里我們會看到大的優勢,‘尼爾森說,’它可以在一開始涉及更多的工作,但一旦這樣做了,我們有一個數字化‘雙胞胎’該系統中,所有其他進程都只是如此之快。”(見圖1)
    2019年伺服運動控制系統發展趨勢
    圖1:該運動控制連接到云的一個完全數字化的工具使資產所有者更好地了解他們的設備,以優化運營并最大限度地提高吞吐量。(倫茨美洲提供)
     
               高度集成的數字設備能夠進行動態重配置不只是設備,但整個過程。從ERP系統中繼的訂單可以通過MES,將分配在和場外的資源優化吞吐量進行分析。“因為不同的訂單正在下降,與不同的生成時間,集成系統不僅告訴你需要的產品的所有選項,將建成它告訴你什么時候來構建它,你有多少時間來建立它, ”艾倫·塔布斯,產品經理控制和物聯網,博世力士樂說。 
     
               即了解價值的組織通過建立數字化的團隊應對更高級別的集成的復雜性。這是一個與提供顯著的回報潛力的努力,尼爾森說。“一旦一切都被通過數字化的球隊聯系在一起,當進步會非??彀l生的。”看的過程中大量的最終用戶社區開始,其次是原始設備制造商,然后中級最終用戶。 
     
               無論是變在最終用戶或在OEM發生,在這方面的成功需要改變的承諾。“如果你進入數字化,還必須改變你公司的文化,” Repp說。“不同的部門有更多的協同工作。你需要知道是怎么回事就在這里,這是怎么回事在那里,我們將如何把這些部分組合在一起。所以,它真的改變公司的文化,說我們有更多的協同工作,而不是在孤島了。”
     
    趨勢二:模擬量化
     
               對數字化的重點已經顯著精簡機的開發。更新或創建用于包括詳細設計和圖紙,然后建立一個原型的新平臺。鍛煉樣機在設計階段期間沒有檢測通常涉及多不愉快的意外。這需要一個新的原型,更多的測試,更多驚喜等。如今,原始設備制造商將更加注重模擬,使他們能夠考出了各種各樣的選擇,同時降低多少驚喜。
     
              仿真開始使用像有限元建模技術來更好地理解性能設計階段。這包括將移動和旋轉群眾的詳細數字模型,能夠更有效大小電機和變速箱,以優化性能和減小體積和成本。 
    2019年伺服運動控制系統發展趨勢
    圖2:物理系統的一種數字雙使得能夠理解的功能和性能在更短的時間內,以產生更好的機器。(西門子工業提供)
     
               仿真提供了一種有效的方式來測試升級和新平臺的設計過程中新的控制算法。(見圖2)“以前的硬件實際上是連接并打開,我們的很多客戶都已經關閉,編寫自己的代碼,做概念驗證,不僅什么樣的控制器可以做些什么,而他們的機器能做到,”杰森說:格爾格斯,總經理ACS運動控制(布盧明頓,明尼蘇達州)。仿真使OEM廠商能夠測試出他們的一些機器的功能設計和做提供應用特定的功能給最終用戶更有效的工作。“還有就是要建立一個機器,因為今天的最終用戶真正想要一個完整的解決方案,是非常特殊應用相比,10年或20年前需要一個更顯著量的軟件工程資源。”軟件工具可以啟用OEM探索如何控制器表現為較大系統的一部分,而不僅僅是命令運動但捕獲的數據并將其呈現給HMI上操作。 
     
              考慮3D打印,這需要非常光滑,嚴格控制的運動的處理。沉積期間小的振動會嚴重影響了部件的質量。仿真工具有可能使原始設備制造商通過功能通過層和特征模擬用于3D印刷部分全運動輪廓,層。如果一個進程需要一定的吞吐率,OEM可以刺激部分沉積具有特定速度和加速度。“你可以看到相應的運動將會是什么樣的,以及如何積極的運動必須達到理想的吞吐量,”格爾格斯說道。“實際上,你可以看它是否現實或沒有,如果它不是,如何調整它。你可以,你必須這樣做在實際硬件之前,預先分析的議案“。
     
              模擬不限于設計階段。它可在現場應用于機器。(見圖3)的OEM可能模仿的過程與變化100來分析預期影響,并在最好的解決辦法。這將更快地完成,而無需耗費時間和功率,或造成物理機器的磨損。
    2019年伺服運動控制系統發展趨勢
    圖3:模擬能夠無形中鍛煉一臺機器不同的參數和運動軌跡,以便更好地了解設備的性能和操作。(ACS運動控制提供)
     
    趨勢三:TCO與TCA
     
               多年來,購買專注于收購(TCA)的總成本決定的,通常在投資回報率(ROI)的范圍內。組織尋找那些會做的工作,并在5年或更短的投資回報率提供了設備上的最佳價格。工業資產有幾十年的壽命測量,但是??紤]到的因素等的能量消耗,維護和停機時間的成本,所有權的總成本(TCO)為機器對公司的底線的影響的更適當的度量。 
     
               在這種情況下,像預測性維護,合作安全等添加功能可以提高機器的TCA,但TCO實際上會下降。其結果是,一個TCO與TCA分析是使組織能夠確定機實現對企業的長期盈利能力最有利的一個重要步驟。
     
               TCO和TCA之間的爭論已經持續了十年的大部分時間。這需要時間來獲得動力,但是,由于傳統的采購力度青睞TCA。近年來,管理層已開發出更好的了解TCO的同時,工程團隊已經成為如何讓采購參數更多的教育。其結果是朝向實現可察覺開關與像預測性維護功能。 
     
    趨勢四:預測性維護
     
               在十年前,預防性維護反對計劃外停機防御的第一線。當設備失敗,因為它經常做,隔離和修復所需的故障現場故障排除和診斷。服務工程師,經常從外地空運過來的,都必須找到正確的電纜和軟件,并直接連接到陷入困境的成分,即使這意味著爬來爬去,達到難以訪問組件。這需要時間,需要錢,而顯著影響產量和盈利能力。
    2019年伺服運動控制系統發展趨勢
    圖4:預測性維護提供資產顆粒的性能和狀態數據整臺機器上,從而能夠很好地變得嚴重之前發現問題并解決問題。典型的儀表板包括在所有三個軸(順時針從左上角)位置,轉矩,速度和加速度的曲線圖。
     
               隨著數字化走向的趨勢,最終用戶將不再在設備故障的擺布。他們可以識別的不良資產,并使用從內置的智能連接設備的數據提前預測故障好。伺服驅動器,例如,可以監控在電流或電壓的變化來檢測在轉矩需求的變化可能表明像軸承磨損或潤滑劑擊穿的問題。(見圖4),該技術支持的戰略維修,減少甚至消除花在預防性維護的時間。資產所有者可以在方便的時候安排維修,確保該技術將之前災難性的失敗提醒他們。他們可以同時最大限度地減少備件庫存最大限度地發揮每個部件的壽命。
     
              預測性維護已經談到運動控制圈了數年,談話是最關鍵的詞。盡管好處,該技術只看到有限的攝取?,F在,通過成本的下降,增加了實用性,從最終用戶的需求較大,而單純的計時的組合推進,預測性維護已經開始考慮到廣泛采用。 
     
             “在未來五年,我們將看到基于狀態監測和預測維護爆炸,”亞倫·迪特里希在市場營銷部主任TOLOMATIC(哈梅爾,明尼蘇達州)。 
     
             雖然有大量的安裝的傳感器只有立即檢測失敗的邊緣資產的公司的例子,預測性維護,在一般情況下,一個長的比賽。建立一個全面的模型,以真正了解什么是良好的業績通常需要大約六個月,但可以持續長達10個月的復雜系統。它需要一個承諾,但帶來的好處是巨大的。
     
             我們正在迅速接近一個時代,預測性維護將不再是競爭優勢,但做生意的要求。由于時間框架參與,越早原始設備制造商和最終用戶采用該技術的速度越快,他們可以帶來的好處。
     
    趨勢五:設備成本的控制
     
              盡管如此,原始設備制造商仍在從最終用戶到下位機的成本相當大的壓力改進TCO的理解。在這里,數學是具有挑戰性的。丹尼爾圖示與25%,為機器的力學假設的成本結構問題,為自動化和驅動器,為工程的25%,并為標記為固定費用的25%和機器制造商的利潤率25%。特別是在良好定義的性能規格的情況下,唯一的成本有限量的可從機械和自動化段被除去。這限制了成本削減工程,這對于許多機器制造商意味著裁員。 
     
             “原始設備制造商告訴我,‘我們沒有足夠的工程師’,”說Repp。“這是供應商可以擁有面向未來的技術,開放標準,技術模塊幫助,等等。”硬件和軟件的設計,以盡量減少設計團隊所需要的專業知識水平。減少工程時間切割機發展的總體成本,使原始設備制造商降低報價為最終用戶,同時保持利潤率。
     
             “我想的易于使用的是我們正在做的每一個新的軟件開發工作的最前沿,”作為格爾格斯。“在過去的幾年中,它可能已被塔爾我們需要提供這個功能,這就是底線。今天,它更多的是我們能夠提供的功能,而且在這樣一種方式,它需要最小的努力從用戶成為精通它提供它。”
     
              編程和驗證可以是耗時和復雜的,特別是當它涉及高度協調運動控制。移動供應商的目標是開發,對于原始設備制造商和集成商做的工作應用,減輕他們的負擔。這是機器制造商誰缺乏深厚的運動控制專業知識特別有益。“運動控制一直是怎樣的一個黑盒子,很多企業認為是最好留給專家,”唐Baughan,在銷售工程師說埃爾莫運動控制(納舒厄,新罕布什爾州)。為了解決這個問題,供應商正在專注于開發軟件,并做了用戶的辛勤工作的應用程序。“你不必成為一個專家,得到專業的結果。”
     
             簡化了軟件的趨勢繼續制袋機控制器和PLC可配置的,而不是編程。該方法使OEM和集成到他們的系統啟動和運行遠遠快于他們是否需要開發自定義代碼。當他們需要修改一個平臺,為特定的應用或客戶,他們只需要重新配置,而不是重新設計從無到有的應用。“這是一個通過制作一些我們已經做了很容易接觸到他們的工程來傳遞價值給我們的客戶,”塔布斯說。OEM廠商無需學習編程語言或函數本身。這是在這個時代新技術的快速釋放的特定優勢。它也有利于最終用戶。“最終用戶不希望有大培訓維修人員,以便能夠應對新的技術,所以他們需要這些技術更容易使用,”塔布斯補充道。所有這些因素都影響運動的供應商集中在易于使用的特性。
     
             與簡化的主題繼續,在永磁伺服電機趨勢是使用單根電纜供電和反饋。該方法通過切割連接器減少以及連接到有線軸線所需的電纜數量成本; 根據所涉及的軸數,節省可以是相當大的。單電纜的方式也減少了出錯的機會。“如果你有10個電動機和驅動器的機器,例如,它將傳統的使用20線 - 10電源和10的反饋,并且有可能在它們的外觀差異很小,”蘭迪Summervill,運動控制電機產品說營銷,西門子工業。“隨著單電纜的方式,我們下降到僅10線,他們都可以在同一電纜管道路由。這是在現場連接設備更容易的辦法。”
     
              另一個趨勢是盡可能選擇商用現貨(COTS)組件。定制的解決方案通常涉及最小體積和顯著交貨時間。通過使用編目零部件,工程團隊能夠降低成本,加快交貨時間,并提高可用性。“原始設備制造商想提供自定義算法,自定義功能,自定義功能,但他們想與標準的硬件做到這一點,” Baughan說。
     
    趨勢六:產品安全性要求更高
     
                安全已經從當繼電器的傳感器,物理門和銀行是唯一選擇的日子很長的路要走。操作員和維修人員經??紤]上鎖,掛牌操作作為切成生產力和會議配額的煩惱。很多時候,安全性成為了被規避,而不是一些旨在保持與誰或接近設備安全工作的人的措施。隨著功能安全發展,安全有一個形象的改造和工業設施變得更安全,更高效的地方。
     
               正如本文中其他幾個例子,功能安全一直是人們討論的話題了數年。這是現在才開始看到廣泛部署,但是。就在幾年前,安全轉矩關閉(STO)被認為是一個新鮮事物。今天,雖然具體的垂直市場和地理位置不同,安全轉矩關閉(STO)已經司空見慣。 
     
               安全的敵對關系已經緩和通過引進更先進的功能,如安全限速(SLS),安全方向(SDI),以及安全限制增量(SLI)。而不是一個障礙,這些功能幫助運營商和技術人員,如故障恢復任務,清除卡紙和清潔設備。事實上,對于這些功能的功能安全運作得非常好,安全是另一個形象升級之中,這次協作的安全性。合作安全工作放在手在手的操作,以提高生產力注重安全性。
     
              與整體機器設計一樣,重點是模塊化方法。OEM希望能夠輕松地為不同的產品或應用重新配置其安全系統。在其他技術中,OEM和集成商使用區域安全方法,根據風險級別提供不同級別的保護。例如,并非機器的每個部件都需要滿足最高的安全等級。
     
    例如,應用程序安全庫可以針對倉庫應用程序的存儲和檢索工具進行定制。
     
    “未來,你可能會發現一些非常低級別的驅動器只會有STO,但是未來,生產機器可能會擁有比STO更多的安全功能,”Nelson預測道。

     

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