Аж үйлдвэрийн 4.0 болон ухаалаг үйлдвэрлэлийн давалгаа дэлхийг нөмрөхийн хэрээр механик, электроник, мэдээллийн технологийг холбосон чухал зангилаа болох хөдөлгөөнийг хянах системүүд нь орчин үеийн аж үйлдвэрийн нүүр царайг урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй гүнзгийрүүлэн өөрчилж байна. Нарийвчлалтай цахим савлагааны төхөөрөмжид микрон{2}}төвшинд байрлалтай чип байрлуулах толгойноос эхлээд шинэ эрчим хүчний машин үйлдвэрлэх шугам дээр минутанд зургаан иж бүрэн машин гаргах чадвартай уян гагнуурын робот хүртэл; Таван{3}}тэнхлэгт 0.01 мм-ээс бага нарийвчлалтай CNC машин механизмаас өндөр-хурдны галт тэрэгний машин механизмаас эхлээд логистик, агуулахын төвүүдэд 24/7 ажилладаг автомат удирдлагатай тээврийн хэрэгсэл (AGV) хүртэл ялгаатай мэт санагдах эдгээр хувилбарууд нь бүгд нийтлэг технологийн хяналтын системд тулгуурладаг: Хөдөлгөөнийг хянах систем нь өндөр түвшний тоног төхөөрөмжийн "мэдрэлийн төв"-ээс гадна тухайн улсын үйлдвэрлэлийн өрсөлдөх чадварыг тодорхойлох чухал хэмжүүр юм.
Аж үйлдвэрийн суурь мэдээлэл: Механик дамжуулалтаас ухаалаг хамтын ажиллагаа хүртэлх хувьслын зам
Хөдөлгөөний хяналтын системийн мөн чанар нь удирдлагатай объектуудын хөдөлгөөнийг урьдчилан тодорхойлсон траектор эсвэл хэв маягийн дагуу хангахын тулд идэвхжүүлэгчийн (мотор, гидравлик цилиндр гэх мэт) хурд, байрлал, эргүүлэх хүчийг нарийн хянах явдал юм. Түүний хөгжлийн түүх нь аж үйлдвэрийн технологийн хувьсгалын хураангуй түүх юм: 1950-иад оноос өмнө механик камер, гидравлик серво механизмууд гол урсгал байсан. Гэсэн хэдий ч хатуу холболт, гараар дибаг хийснээс болж системүүд хариу үйлдэл үзүүлэхдээ удаан, нарийвчлал багатай байсан бөгөөд зөвхөн нэхмэлийн машин, хэвлэх машин гэх мэт энгийн хэрэглээний хэрэгцээг хангаж байв. 1960-1970-аад онд тогтмол гүйдлийн серво моторууд болон аналог хэлхээний хянагчууд гарч ирснээр хөдөлгөөний удирдлага цахилгаанжуулалт руу шилжиж эхэлсэн бөгөөд тоон удирдлагатай машин хэрэгсэл (CNC) бий болсноор нарийн үйлдвэрлэлд нэвтрэн ороход түлхэц болсон. 1980-аад оны дараа хувьсах гүйдлийн серво технологийн ололт амжилт, микропроцессоруудыг (PLC болон DSP гэх мэт) дэлгэрүүлснээр хөдөлгөөний удирдлагыг "тусгайлсан төхөөрөмж"-өөс "ерөнхий{8}}зорилготой платформ" болгон өөрчилсөн ба программчлагдах логик хянагч (PLC) болон хөдөлгөөнийг аажмаар удирддаг төхөөрөмжүүдийн хоорондын хамтын ажиллагаа, хөдөлмөрийн хуваагдлыг өөрчилсөн. 21-р зуунд дижитал харилцаа холбоо (EtherCAT, PROFINET гэх мэт), мэдрэгчийг нэгтгэх (кодлогч + алсын хараа + хүч мэдрэгч) болон хиймэл оюун ухааны алгоритмуудын гүн гүнзгий интеграцчлал нь шинэ үеийн ухаалаг хөдөлгөөнийг удирдах системийг бий болгосон. Эдгээр нь ажлын динамик нөхцөлийг даван туулахын тулд параметрүүдийг бодит цаг хугацаанд тохируулаад зогсохгүй аж үйлдвэрийн интернетээр дамжуулан төхөөрөмж хоорондын хамтын-болон, ухаалаг үйлдвэрлэлийг идэвхжүүлэх үндсэн технологи болж байна.
Хөдөлгөөний хяналтын дэлхийн зах зээл одоогоор олон төрлийн өрсөлдөөнтэй байдаг. Европын компаниуд (Siemens, Bosch Rexroth гэх мэт) мехатроникийн чиглэлээр гүнзгий мэдлэгээ ашиглан өндөр түвшний CNC болон хүнд даацын-төхөөрөмжийг давамгайлж байна. Өндөр найдвартай байдал, жижиг загвараараа алдартай Японы үйлдвэрлэгчид (Яскава, Панасоник гэх мэт) өргөн хэрэглээний цахилгаан бараа, робот техникийн салбарт тэргүүлдэг. Америкийн компаниуд (Роквелл, Коллморген гэх мэт) хагас дамжуулагч, сансар огторгуй зэрэг хамгийн сүүлийн үеийн хэрэглээнд- анхаарлаа хандуулж, хэт нарийвчлалтай{6}}хяналтын чадавхийг онцолж байна. Дэлхийн хамгийн том үйлдвэрлэлийн зах зээл болох Хятад улс бодлогын удирдамжаар ("Хятадад үйлдвэрлэв2020202020202" гэх мэт) ерөнхий серво, дунд ба доод түвшний PLC-ийг дотоодын орлуулах, фотоволтайк, лити батерей зэрэг шинээр хөгжиж буй салбаруудад дэлхийн тэргүүлэгч шийдлүүдийг хөгжүүлж чадсан. Inovance Technology, Estun гэх мэт).
Аж үйлдвэрийн ач холбогдол: Өндөр-чанартай хөгжлийг дэмжих{0}}олон хэмжээст үнэ цэнэ
Хөдөлгөөнийг удирдах системийн стратегийн ач холбогдол нь технологийн дэвшлээс хамаагүй илүү юм. Энэ нь үйлдвэрлэлийн гинжин хэлхээг шинэчлэх, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлэх, нийгмийн үнэ цэнийг бий болгоход чиглэсэн цогц чадамжид оршдог.
Нэгдүгээрт, энэ нь дээд зэрэглэлийн{0}}тоног төхөөрөмжийн хөгжилд саад бэрхшээлийг арилгахад гарсан амжилт юм. Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжид литографийн машины өргүүрийн үе шат нь нанометр{2}} түвшний нарийвчлалтайгаар секундэд хэдэн арван сантиметрээр хөдлөх ёстой. Хөдөлгөөний хяналтын алгоритмууд болон үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд (шугаман мотор, өндөр{4}}нарийн нарийвчлалтай кодлогч гэх мэт) нь чип үйлдвэрлэх процессын дээд хязгаарыг шууд тодорхойлдог. Нисэх онгоцны хөдөлгүүрийн ирийг боловсруулахдаа таван тэнхлэгт машин хэрэгслийн траекторын удирдлагын алдаа 0.005 мм-ээс бага байх ёстой, эс тэгвээс ирний аэродинамик үзүүлэлт амжилтгүй болно. Өмнө нь энэ төрлийн өндөр{9}}хөдөлгөөнийг удирдах технологи нь гадаадын улс орнуудад удаан хугацаанд монопольчлогдож байсан нь манай улсад том оврын нисэх онгоц, өндөр зэрэглэлийн-эмнэлгийн дүрс оношилгооны төхөөрөмж зэрэг салбарыг хөгжүүлэхэд саад болж байсан. Сүүлийн жилүүдэд дотоодын үйлдвэрлэгчид серво хөтчүүд болон бодит цагийн үйлдлийн системүүд (RTOS){12}} зэрэг гол салбарт гарсан нээлтүүд нь тоног төхөөрөмжийн зардлыг бууруулаад зогсохгүй (зарим бүтээгдэхүүний үнэ 40 гаруй хувиар буурсан) төдийгүй аж үйлдвэрийн сүлжээний аюулгүй байдлыг хангасан.
Хоёрдугаарт, энэ нь ухаалаг үйлдвэрлэл рүү шилжих "мэдрэлийн гүүр" болж өгдөг. Аж үйлдвэрийн Интернэт зүйлсийн (IIoT) архитектурт хөдөлгөөнийг хянах систем нь "гүйцэтгэх давхарга"-д гол үүрэг гүйцэтгэдэг{1}}энэ нь MES (Үйлдвэрлэлийн гүйцэтгэлийн систем)-ээс үйлдвэрлэлийн зааварчилгааг хүлээн авч, бодит цагийн хяналтын алгоритмуудыг ашиглан даалгавруудыг тодорхой мотор хөдөлгөөн болгон задалдаг, мөн мэдрэгчтэй санал хүсэлтийг ашиглан хаалттай{{3}loop үүсгэдэг. Жишээлбэл, уян хатан автомашины үйлдвэрлэлийн шугамд хөдөлгөөнийг удирдах ухаалаг систем нь янз бүрийн тээврийн хэрэгслийн гагнуур, будгийн ажлыг гүйцэтгэхийн тулд олон арван роботыг нэгэн зэрэг зохицуулж, солих хугацааг уламжлалт дөрвөн цагаас 10 минут болгон бууруулж чадна. 3C электроникийн угсралтад алсын хараатай{8}}хөдөлгөөний удирдлага нь чип байршуулах машинуудад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн байрлал, байршлыг 0.1 секундын дотор хийж дуусгах боломжийг олгож, бүтээмжийг 99.99% хүртэл нэмэгдүүлдэг. Энэхүү "ойлголт-шийдвэр-хэрэгжүүлэх" үр ашигтай хамтын ажиллагаа нь ухаалаг үйлдвэрлэлийг уламжлалт автоматжуулалтаас ялгах чухал шинж чанар юм.
Гуравдугаарт, энэ нь ногоон болон нүүрстөрөгч бага{0}}хөгжүүлэх "үр ашгийн хөдөлгүүр" болдог. Хөдөлгөөний системүүд нь хөдөлгүүрийн гаралтын хүч болон хөдөлгөөний чиглэлийг нарийн хянаснаар эрчим хүчний зарцуулалтыг эрс багасгадаг. Жишээлбэл, нэхмэлийн машинд уламжлалт асинхрон моторыг серво хөтөчөөр солих нь эрчим хүчний зарцуулалтыг 30% бууруулах боломжтой юм. Логистикийн ангилах системд замыг оновчтой болгоход суурилсан AGV хуваарийн алгоритмууд нь нийт эрчим хүчний хэрэглээг 25% -иар бууруулж чадна. Цаашилбал, хөдөлгөөнийг хянах технологийн дэвшил нь хөнгөн жинтэй{7}}жижиг моторыг дэмжиж, хурдасгах болон удаашрах хугацааг илүү хурдан болгосон нь материалын зарцуулалт, орон зай бага зарцуулдаг гэсэн үг бөгөөд энэ нь "хос нүүрстөрөгч"-ийн зорилтуудын тогтвортой хөгжлийн шаардлагад маш нийцэж байна.
Дөрөвдүгээрт, энэ нь технологийн нэгдэл, инновацийн туршилтын талбар болж байна. Хөдөлгөөний хяналтын системүүдийн нарийн төвөгтэй байдал нь тэдгээрийг хиймэл оюун ухаан, шинэ материал, квант мэдрэгч зэрэг хамгийн сүүлийн үеийн технологид- хэрэглэхэд тохиромжтой хувилбар болгодог. Гүн суралцах алгоритмыг чичиргээ болон температурын өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийх замаар холхивчийн эвдрэлийг урьдчилан тодорхойлох, урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ хийхэд ашиглаж болно. Цахиурын карбидын (SiC) цахилгаан төхөөрөмжүүдийг ашиглах нь servo хөтчийн хариу өгөх хурдыг 10 дахин нэмэгдүүлсэн. Квантын гироскопууд нь сансрын хөдөлгөөнийг удирдахад илүү өндөр-нарийвчлалтай хандлагын хэмжилт хийх төлөвтэй байна. Энэхүү салбар хоорондын хандлага нь хөдөлгөөнийг хянах технологийн хил хязгаарыг өргөжүүлэхээс гадна үйлчилгээний робот, эмнэлгийн мэс заслын робот зэрэг шинээр гарч ирж буй салбаруудыг дэмжинэ.
Дүгнэлт: Ирээдүйн гол замууд
Уурын эрин үеийн механик дамжуулалтаас дижитал эрин үеийн ухаалаг хамтын ажиллагаа хүртэл хөдөлгөөнийг хянах системийн хувьсал нь хүн төрөлхтний "нарийвчлалтай хяналт"-ыг эрэлхийлэхтэй байнга цуурайтаж байна. Дэлхийн үйлдвэрлэлийн өрсөлдөөн ширүүсч, дотоодын аж үйлдвэрийг шинэчлэх зайлшгүй шаардлагатай байгаа нөхцөлд хөдөлгөөнийг хянах систем нь "өндөр чанартай тоног төхөөрөмжийн импортод найдах" асуудлыг шийдвэрлэх гол түлхүүр төдийгүй шинэ чанарын бүтээмжийг бий болгох, бодит эдийн засгийн өндөр{{3}{3} хөгжлийг дэмжих чухал хөдөлгүүр юм. Дасгалжуулагчдын хувьд энэ нь техникийн сорилт (олон тэнхлэгийн зохицуулалттай удирдлагын алгоритмыг оновчтой болгох, захын оюун ухааныг хэрэгжүүлэх гэх мэт) болон асар их инновацийн боломжуудыг (сансрын төхөөрөмжид зориулсан хүн дүрст роботын хамтарсан удирдлага, бичил таталцлын хөдөлгөөний төлөвлөлт гэх мэт) хоёуланг нь өгдөг. Улс орны хувьд онолын суурь судалгаа (шугаман бус хяналтын онол гэх мэт), үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд (өндөр{7}}нарийвчлалтай кодлогч, тэжээлийн модулиуд) болон аж үйлдвэрийн экосистемд (стандарт тохируулга, авъяас чадварыг хөгжүүлэх гэх мэт) тогтвортой хөрөнгө оруулалт хийх нь ирээдүйн өрсөлдөх чадвараас шалтгаалдаг энэхүү уралдаанд санаачлагыг гартаа авахад маш чухал юм.
Ухаалаг үйлдвэрлэл, шинэ эрчим хүч, биоанагаах ухаан зэрэг шинээр гарч ирж буй салбарууд эрчимтэй хөгжихийн хэрээр хөдөлгөөнийг хянах системүүд --тайзны ард байхаа болино. Үүний оронд тэд илүү ухаалаг, уян хатан байдал, байгаль орчинд ээлтэй байдлыг санал болгож, дараагийн аж үйлдвэрийн эрин үеийн тодорхойлогч технологи болно.
