מערכות בקרת הינע נתמכות ע”י תחזוקה מנבאת בעזרת אלקטרוניקת כוננים חכמים המתנהגים כמו רפלקסים של מערכת עצבים אנושית
כמו רובוטים בתחזוקה עצמית, אותן הכרנו במדע הבדיוני, מכונות מודרניות כיום הפכו לחכמות יותר, ובכמה מובנים יותר אנושיות. הן משלבות בינה מבוזרת יותר, הפועלת כמו מערכת עצבים אוטונומית אנושית. כך מתאפשר למכונת אריזה, למשל, להגן על עצמה מפני קלקולים יקרים באמצעות רפלקסים מהירים, בדרך של דיאגנוסטיקות ותגובות המבוצעות בכונן. ללא כל מעקף דרך “המוח” או מערכת בקרה, כוננים חכמים בתדר משתנה – VFDs ׁ(Variable Frequency Drives) יכולים לזהות בעיות במכונה ולבצע תחזוקה מנבאת לפני שהתקלה קורית, ולפני שאיכות הייצור מדרדרת. אינטליגנציה שורשית כזאת תומכת ברמות גבוהות של אמינות, זמינות, תפוקה ודיוק.
“המטרה הקבועה של האוטומציה הינה להגדיל את התפוקה ולהקטין את עלויות התחזוקה”, אומר ראלף מאגיר, מהנדס בחברת Bosch Rexroth. “אם המומנט של שרשרת האכלה מנוטר, ניתן למשל לבדוק את המערכת המכאנית לגילוי של חיכוך יתר או חסימה. אם הכיוון מנוטר על בורג כדורי, כאשר כיוון הסיבוב או המומנט מתהפך, כגון במקרה של מהלך סרק, ניתן לזהות זאת. איתור של השינויים לפני שהמכאניזם נופל וגורם לקלקול של המערכת, יכול להביא לתיקון מהיר ומתוזמן.
דן ת’רון, מנהל מכירות ושיווק ב- Bosch Rexroth, מוסיף: “בהתבסס על פרמטרים שאתה קובע, אינטליגנציה בכוננים שומרת שתהיה מודע לגבי תקינות כל ציר, מתריעה על הידרדרות ב”בריאות” המערכת ומאפשרת לך לתת את “התרופה” הנכונה לפני שהנזק הולך ומחמיר. אם מתפתח נזק בתוך המכונה, בדומה למחלות או פציעות אצל בני אדם, פונקציות בינה מבוססות כונן מזהות את הבעיה בשלב מוקדם ופתרונות מתאימים מוטמעים לפני שנזק משמעותי נגרם, בד”כ על בסיס אוטומטי בטיפול עצמי.
תחזוקה מנבאת מבוססת כונן יכולה לנטר מאפיינים מכאניים כגון מהלך סרק, נוקשות חגורה, מתח, שינויי עומס ותנאים אחרים שהינם קריטיים לפעולת המכונה. “אם ישנה חריגה מחוץ לפסי הטולרנטיות של ציר מסוים, הכונן יזהה שמשהו לא תקין ויביא לפעולה מתאימה – באותה הדרך בה הרפקלסים שלנו מתעוררים אוטומטית אם אנו מקבלים חבטה בברך או נוגעים בתנור חם”, אומר ת’רון.
סוג כזה של בקרת loop סגור יכול להתרחש ברמת הבקר, אולם התגובה תהיה איטית. אם המוח האנושי היה אחראי לתגובה המתאימה לנגיעה בתנור חם, לדוגמה, עיכוב כזה לא היה מגן מספיק מפני כוויות. לכן יש לאנשים רפלקסים.
“גילוי של תקלה גורלית בהינע חייבת להוביל לפעולה נכונה בכונן. באשר להנעה החשמלית עצמה, זהו מצב הטכנולוגיה הקיימת כיום”, ממשיך ת’רון. “עם תחזוקה מנבאת מבוססת כונן, ההגנה מורחבת למכאניקת הצירים המחוברים, כאשר ‘רפלקסים’ נוספים הוכללו כדי להגן על המערכת המכאנית או על הציר כולו.
תחזוקה מנבאת מבוססת כונן הינה במיטבה כאשר קיימת החלפת אינפורמציה זרימה בין בקר המכונה לאקטואטורי ההינע והחיישנים. לכן ניתנת עדיפות גבוהה לייעול החלפת המידע בין הכונן והבקר כאשר מפתחים מערכת תחזוקה מנבאת.
האפשרות חשובה במיוחד לקווים רבי-ציריים מסונכרנים, אומר ת’רון. לדוגמה אפליקציה רובוטית של הרמה ומיקום – כגון הנחת מחטים בקופסה – כאשר שורה של שישה רובוטים בכל צד של מוביל מוקצים כאזור הפעלה. אם אחד רובוטים מדלג על גלגל שיניים, יתכן מצב
של חריגה. אם הכונן לא ידע מהי הטולרנטיות של הציר, הוא לא יוכל לדעת שדילוג על גלגל שיניים אחד עלול לסכן את הקו כולו.
אולם אם הכונן מנטר מהלך סרק, הוא “מרגיש” כאשר חיבור הדוק בין מוט המנוע ומוט תיבת ההילוכים הינו לקוי. “רפלקס” הכונן הינו בעצם מה שמגדיר המשתמש: לייזום הודעת שגיאה לבקר המכונה או לבצע כיבוי בטוח כדי למנוע נזק למוצר או לחלקים אחרים במכונה.
דוגמה אחרת למאפיין שחיישני הכונן יכולים לנטר הינו חום. הכונן יכול לנטר את טמפרטורת מפזר החום ע”י תרמיסטור כדי לוודא קירור מתאים. אם מפזר החום נתקע או שהמאוורר אינו פועל כשורה, תינתן על כך התראה. אם המצב ממשיך והטמפרטורה עולה, הכונן יכול לבצע כיבוי במצב תקלה כדי למנוע נזק תמידי.
לעיתים, תגובה בכונן נגרמת ממספר מצבים. במקרה כזה כונן חכם יכול לעבד את המידע המורכב ולתרגם אותו לדיאגנוסטיקה פשוטה לבקר. “במקום לשלוח את כל המידע המורכב לבקר, במס’ מחזורים מכביד כדי שה-PLC יבצע את הדיאגנוסטיקה”. “זהו מבנה בקרה יעיל יותר, משום שהתקשורת הדרושה בין הבקרה והצירים אוטומטית יורדת”.
הודות לכוננים חכמים, מכונות המסוגלות לתקן עצמן נמצאות במרחק צעד מהמציאות. “רפלקסים” אלקטרוניים ומכאניים עוזרים למערכות אוטומציה להגן על עצמן מפני קלקולים יקרים, ותומכים ברמות גבוהות של תפוקה ודיוק.
