آینده سری‌تراشی: نقش هوش مصنوعی و مانیتورینگ لیزری

سری تراشی به عنوان بزرگترین و اساسی ترین صنعت، در روند فعالیتی صنایع تولیدی مختلف تاثیرگذار می باشد. قطعات تولیدی صنعت سری تراشی به عنوان متریال و تجهیزات اولیه در صنایع دیگر مورد استفاده قرار می گیرند که می توانند با مونتاژ، روند تولید یک محصول را بهینه نمایند. تولید انبوه قطعات یک شکل و یک اندازه، توسط تجهیزات سری تراشی قابل انجام می باشد که با دقیق ترین برش، سبب تولید قطعات با کیفیت و سرعت بالا می شود. امروزه با ورود هوش مصنوعی به صنعت سری تراشی، ابزارهای این صنعت دستخوش تغییرات عظیمی شده اند که بهره وری را برای تمامی صنایع امکان پذیر نموده است. مجموعه سری تراشی کریمان برای درک بهتر آینده سری تراشی با هوش مصنوعی، اطلاعات کاملی از این امر را ارائه می کند.

ورود هوش مصنوعی به فرآیند سری‌ تراشی

تجهیزاتی که در فرآیند سری تراشی برای تولید قطعات فلزی و غیر فلزی یک شکل در حجم متغیر استفاده می شوند، از ابزارهای برش بهره می برند که این ابزارها تحت تاثیر پارامترهای مختلف نظیر دما، رطوبت، لرزش و… کیفیت کارکردی مختلفی دارند. هوش مصنوعی به عنوان سیستم کنترلی تجهیزات سری تراشی از جمله دستگاه CNC، می تواند در تنظیم عملکرد ابزارهای برش و سیستم آن موثر باشد.

استفاده از الگوریتم ‌های یادگیری ماشین در بهینه‌سا زی عملیات تراش

سیستم هایی که فرایندی نظیر سرعت برش، عمق تراش و… را در مسیر تولید قطعات کنترل می کنند، با استفاده از هوش مصنوعی، کنترل جامع تری را ارائه می نمایند. به این صورت که هوش مصنوعی می تواند با استفاده از الگوهای عملکردی که برای تولید قطعات قبلی استفاده شده است، تنظیمات لازم را برای برش و تولید قطعات جدید به کار ببرد تا از این طریق عمر ابزارهای برش حفظ شود و کیفیت کار به بالاترین حد خود برسد.

تشخیص خودکار خطاها، پیش‌بینی خرابی ابزار و تنظیم پارامترهای ماشین

از سویی دیگر هوش مصنوعی تمامی عواملی را که منجر به شکست قطعه تولیدی می شود و نقص برش را به وجود می آورند، شناسایی می کند. شناسایی عواملی مانند لرزش، دما و ابزارهای برش معیوب یا مستهلک، قبل از شروع به کار می تواند کیفیت تولید را افزایش دهد. دستگاه های CNC سری تراشی با بهره مندی از سیستم کنترل هوشمند، می تواند خطاهایی که در فرآیند تولید گذشته اعمال شده است را شناسایی کرده و برای دور جدید تولید، آن را رفع نماید.

مانیتورینگ لیزری؛ دقت در حد میکرون

در تجهیزات هوشمند سری تراشی، برای کنترل دقیق ابعاد قطعه تراش خورده،، در مسیر تولید قطعه از سیستم مانیتورینگ لیزری استفاده می شود. این سیستم شامل نورهای لیزری است که با تابش به سطح قطعه ای که هم اکنون در حال برش می باشد، ابعاد واقعی قطعه را اندازه گیری می کند. در دستگاه سری تراشی CNC مانیتورینگ لیزری، دقتی در حد میکرون برای اندازه گیری قطعه اعمال می کند که این کار تاثیر مستقیمی در کیفیت قطعه تولیدی دارد.

چگونگی اندازه ‌گیری لحظه ‌ای ابعاد قطعه در حین تراش

مانیتورینگ لیزری یکی از مواردی است که با اتصال به هوش مصنوعی می تواند سرعت و دقت تولید صنعت سری تراشی را افزایش دهد. در مانیتورینگ لیزری، با انجام هر برش در ابعاد و عمق قطعه، نورهای لیزری به اندازه گیری ابعاد عمق و زاویه می پردازند و داده های آن را به سیستم هوش مصنوعی متصل به دستگاه ارسال می کنند تا در صورت وجود تفاوت بین نمونه اصلی و قطعه تولیدی، دستورات لازم را برای اصلاح خودکار پارامترهای ماشین کاری صادر کند. در انجام این روش، نیازی به توقف فرآیند تولید نیست و در حین اجرای عملکرد دستگاه، قطعه با نور لیزری اندازه گیری می شود.

تأثیر لیزر در کنترل کیفیت سطح و کاهش ضایعات

این سیستم ضمن افزایش  دادن سرعت کار و عدم نیاز به توقف تولید برای اندازه گیری سریع، می تواند در افزایش کیفیت سطح کار نیز دخیل باشد. قطعاتی که نیاز به تلرانس های پایینی دارند (دقت بیشتر و خطای فوق العاده کم) با استفاده از مانیتورینگ لیزری می توانند در حد یک تا دو میکرون خطای سهوی داشته باشند که کاملا قابل قبول است و نیازی به دوباره کاری برای انجام اصلاحات خطا را اعمال نمی کند. در نتیجه ضایعاتی که به واسطه خطای برش به وجود می آید را به حداقل می رساند.

مقایسه بین مانیتورینگ لیزری و حسگرهای سنتی

در دستگاه هایی که از حسگر سنتی مانند میکرومتر برای اندازه گیری قطعه تولیدی استفاده می شود، زمان طولانی برای روند تولید نیاز می باشد، چون توقف کار برای اندازه گیری با ابزارهای سنتی، زمان می برد اما این روند هزینه کمتری را در تولید اعمال می کند که در مقایسه با افزایش ضایعات ناشی از اصلاح خطا، صرفه جویی هایی که در هزینه تولید انجام شده است از بین می رود.

اما مانیتورینگ لیزری بدون ایجاد سایش فیزیکی روی قطعه تولیدی و عدم توقف کار برای اندازه گیری، می تواند در حین کار اندازه گیری لازم را انجام دهد و در صورت خطا بودن برش، اصلاحات را  در آن واحد اعمال کند. این روش هزینه تولید را افزایش می دهد اما سرعت کار را به میزان زیادی بالا می برد و خطا را به حداقل می رساند.

کنترل پیش‌ بینی ‌محور (Predictive Control) در سری‌ تراشی

یکی از مواردی که فواید هوش مصنوعی در صنعت سری تراشی را به رخ می کشد، کنترل پیش بینی محور است. در این مبحث دستگاه سی ان سی با بهره گیری از کنترل جامع هوش مصنوعی، می تواند خطاها و نحوه عملکرد ماشین کاری را در آینده پیش بینی کند. این سیستم، پیش بینی را براساس داده هایی که در گذشته از عملکرد دستگاه دریافت کرده است، به دست می آورد.

نقش داده ‌های بلادرنگ (Real-Time Data) در پیش‌بینی رفتار ماشین

داده های بلادرنگ، داده هایی هستند که از پارامترهایی مانند حسگر لیزری، ارتعاش سنج و دوربین نوری به دست می آیند که این پارامترها فعالیت اصلی تولید قطعات را در سری تراشی تحت کنترل قرار می دهند. حال دستگاه با استفاده از این داده های بلادرنگ، می تواند خطاهایی که هم اکنون در ابزارهای برش و پارامترهای تاثیرگذار در کیفیت کار وجود دارند را شناسایی کند و نحوه تاثیرگذاری آن در تولید قطعه را مشخص نماید. بنابراین با استفاده از کنترل هوشمند، راهکارهایی را برای رفع خطای موردنظر اجرا می کنند تا هم کیفیت تولید حفظ شود و هم دستگاه به واسطه خرابی ابزارهای برشی که دارد به یکباره از کار نیافتد.

مزایا کنترل پیش بینی محور

این سیستم می تواند مزایای بسیار بالایی را برای دستگاه سری تراشی و همچنین قطعه تولید شده در شرایط سخت اعمال کند. پیش بینی خطا در فرآیند تولید، امری هوشمندانه است اما در صورتی که روش رفع آن برای کنترل خطا اعمال شود، اهمیت دارد.

• با استفاده از کنترل پیش بینی محور، ابزارهای برش می توانند در صورت داشتن خطای سایشی، لق زدن و… تنظیم شوند و بالطبع از عمر بیشتری را برای استفاده داشته باشند.
• با پیش بینی خطا، امکان رفع خطای ابزارهای دستگاه به وجود می آید که امر می تواند از توقف ناگهانی دستگاه در حین فعالیت جلوگیری نماید و وقفه تولید را از بین ببرد.
• این سیستم تاثیر بسیار زیادی در کنترل نیرو و زمان برای تولید قطعه دارد که طبیعتا در بهینه سازی انرژی و کاهش هزینه تولید نقش موثری ایفا می کند.

 

ترکیب سه فناوری: هوش مصنوعی، لیزر و کنترل هوشمند

در دستگاه های جدید و هوشمند سری تراشی، سه فناوری مهم هوش مصنوعی، کنترل پیش بینی محور و مانیتورینگ لیزری لحاظ می شوند که عملکرد هر سه فناوری و ترکیب آن ها، می تواند تاثیر فوق العاده در بهره وری و افزایش دقت و سرعت صنعت سری تراشی داشته باشد.

سنسورهای لیزری با بهره گیری از داده هایی که از ابعاد، سطح قطعه و همچنین ارتعاشات و دمای دستگاه به دست آورده اند، اطلاعات جامعی را به عنوان بلادرنگ در اختیار هوش مصنوعی قرار می دهند. AI با تحلیل داده های دریافتی و بررسی الگو و داده های قبلی دستگاه، می تواند برنامه ای را ارائه دهد که سرعت برش، زاویه ابزار و همچنین عملکرد ابزارهای برش را  بهینه کند. این برنامه ها برای اجرا، دراختیار سیستم کنترل پیش بینی محور قرار می گیرد تا به مرحله اجرایی برسد.

چگونگی ایجاد یک اکوسیستم داده ‌محور در کارگاه ‌های تولیدی

در واقع فعالیت هایی شناخت، برنامه ریزی و اجرا که به صورت خودکار و بدون دخالت نیروی انسانی توسط دستگاه هوشمند سری تراش اجرایی می شود، یک اکوسیستم داده محور را به وجود می آورد که پایش، تصمیم گیری و بهینه‌ سازی را به صورت خودکار عملی می کند.

نتیجه ای که هم افزایی این سه فناوری در اجرای فرآیند سری تراشی می گذارد، در حفظ کارکرد ابزارها و همچنین بالا رفتن کیفیت قطعات تولیدی نمود پیدا می کند. از جمله این نتایج به شرح زیر می باشند:

• دقت برش در اعماق و زاویه در حد میکرون و با سرعت بسیار بالا
• کاهش میزان قابل توجهی از خرابی ابزار به واسطه سیستم پیش بینی محور
• رفع جویی عالی در مصرف انرژی
• افزایش بهره وری در تولید و بالا رفتن حجم تولیدات باکیفیت

تأثیر این فناوری‌ ها بر بهره‌وری و هزینه‌ های تولید

بهره وری تولید از اصلی ترین اهدافی می باشد که برای ترکیب سه فناوری موردنظر در عملکرد دستگاه های سری تراشی تدوین شده اند. برای به دست آوردن بهره وری بیشتر در این صنعت، موارد زیر به عنوان مزایای کارکردی هوش مصنوعی در صنعت سری تراشی اعمال می شوند

 تأثیر مثبت در بر هزینه‌ تعمیرات، توقف خط و اتلاف مواد

با بهره گیری از مانیتورینگ لیزری و کنترل پیش‌ بینی ‌محور، هوش مصنوعی می تواند خطاهای عملکردی ابزارها نظیر سایش و توقع ناگهانی را پیش بینی کند و با تدوین برنامه هایی برای جلوگیری از کارکرد نادرست آن ها، از توقف کار در حین تولید جلوگیری کند. بنابراین با این اقدام می توان قبل از بروز اتفاق ناگوار برای ابزارهای برشی، فرصت لازم برای تعمیر و تنظیم آن ها ایجاد شود که این امر هزینه نگهداری و تعمیر را به میزان زیادی کاهش می دهد. لذا در این صورت متریال و قطعه ای به سبب اختلال کارکردی ابزارها، به ضایعات تبدیل نمی شود و از اتلاف وقت و متریال جلوگیری می گردد.

افزایش سرعت تولید و دقت نهایی قطعات

مانیتورینگ و سنسورهای لیزری با برآورد دقیق ابعاد قطعات و سطح آن ها، می تواند دقت نهایی قطعات را افزایش دهد که در این صورت میزان بسیار کمتری از متریال به عنوان ضایعات دورریز می شوند و بیشترین میزان متریال در تولید یک قطعه دقیق و باکیفیت مصرف می شوند.

همچنین با تنظیم سرعت برش و اعمال برنامه مفید برای کارکرد ابزارهای برش، می توان سرعت کار را به حداقل رساند. با کاهش سرعت تولید، حجم تولید در یک دوره تولید افزایش پیدا می کند و بهره وری به میزان واقعی بالاتر می رود.

نقش اتوماسیون در صرفه ‌جویی انرژی و منابع انسانی

اتوماسیونی که به واسطه عملکرد هوش مصنوعی و مانیتورینگ لیزری و داده های بلادرنگ ایجاد می شود، نیاز به نیروی انسانی برای کنترل و تنظیم دستگاه را مرتفع می کند و دستگاه می تواند بدون دخالت نیروی انسانی و هزینه کم، تمامی تنظیمات و اصلاحات را به صورت خودکار و دقیق اعمال نماید. این کار ضمن اینکه در هزینه برای استخدام نیروی انسانی صرفه جویی به عمل می آورد می تواند از خطای انسانی نیز در طول فرآیند تولید جلوگیری کند. همچنین با پیش بینی میزان انرژی موردنیاز در صورت روانکاری ابزارها و تجهیزات، امکان صرفه جویی در انرژی را برقرار می سازد.

چالش ‌های پیاده ‌سازی فناوری ‌های نوین در سری ‌تراشی

پیاده سازی فناوری های مذکور در صنعت سری تراشی، می تواند در کنار مزایا، چالش هایی را نیز به وجود آورد که اطلاع از آن ها خالی از لطف نیست.

هزینه‌ اولیه‌ تجهیزات هوشمند

استفاده از دستگاه های سری تراشی با فناوری های بلادرنگ و مانیتورینگ لیزری، کنترل پیش بینی محور و هوش مصنوعی، هزینه و سرمایه بالایی را به نسبت دستگاه های سنتی می طلبد که این امر می تواند در وهله اول برای فعالان این صنعت، گران تمام شود. اما بازگشت سرمایه آن در کارگاه های بزرگ که حجم تولید بیشتری دارند، زودتر اتفاق می افتد. بهتر است در مرحله ابتدایی، اصلی ترین فناوری که بهره وری را بیشتر می کند مورد استفاده قرار داد تا در گذر زمان، ارتقای تدریجی با هزینه ای متناسب انجام شود.

نیاز به آموزش تخصصی اپراتورها

برای استفاده از سیستم های هوشمند تجهیزات سری تراشی، اپراتورها باید آشنایی لازم در زمینه برنامه ریزی، تحلیل و نظارت را داشته باشند تا بتوانند با سیستم های کنترل هوشمند تجهیزات موردنظر کار کنند. لذا اپراتورهایی که با دستگاه های سنتی کار کرده اند نیاز به گذراندن یک  دوره آموزشی تخصصی و جامع دارند که این امر نیازمند زمان و هزینه بالا می باشد.

سازگاری نرم ‌افزارها و استانداردهای صنعتی

به طور کلی ادغام کردن نرم افزارها و فناوری های هوشمند بر روی دستگاه های سنتی، امری زمان بر و هزینه بر است که چالش سازگاری فناوری های جدید با استاندارد صنعتی را به وجود می آورد. برای رفع این چالش، ارتقای تدریجی سیستم ها و بهره گیری از پلتفرم های باز و استاندارد، گزینه مناسبی است.

 

آینده صنعت سری ‌تراشی در عصر دیجیتال

امروزه بسیاری از صنایعی که از تجهیزات سیستمی متمرکز برخوردار هستند، از فناوری هوش مصنوعی برای راندمان کاری بهتر و کسب جایگاه عالی در شرایط رقابتی بهره می برند. هوش مصنوعی با روند پیشرفت و ارتقای سریعی که در پیش گرفته است، تاثیر مثبتی در آینده صنعت‌ سری تراشی خواهد گذاشت که به تدریج رشد بهره وری را برای این صنعت، چندبرابر خواهد نمود.

پیش بینی می شود که در پنج ساله آینده، سری تراشی با بهره گیری کامل از دستگاه های مجهز به فناوری های تراشکاری هوشمند، عملیات خود بهینه ساز را با نیروی انسانی حداقل اجرایی نماید که در درجه اول کاهش خطای انسانی و در درجه دوم رشد بهره وری را اعمال می کند. با بهینه سازی مصرف انرژی و متریال اولیه که به واسطه تبعات مثبت این فناوری ایجاد می شود، موفقیت چشمگیری در انتظار این صنعت خواهد بود.

نقش شرکت‌ های سازنده در طراحی دستگاه‌ های خودبهینه‌ ساز

شرکت های تولیدکننده تجهیزات و دستگاه های تراشکاری مخصوص سری تراشی، با تمرکز بر اعمال فناوری های جدید بر پایه هوش مصنوعی، باید این فناوری ها را به صورت داخلی برای دستگاه ها تعبیه کنند که امکان تحلیل داده و تنظیمات خودمحور را در سریع ترین زمان داشته باشند و نیازی به انجام آزمون و ‌خطا نباشد. همچنین تعبیه سیستم های قابل ارتقا برای این دستگاه می تواند آن ها را در آینده برای دریافت برنامه های به روزتر هوش مصنوعی، جهت بهره وری بالای کاری آماده کند.

تأثیر بر بازار کار و نیاز به مهندسان داده و اتوماسیون

برای استفاده از فناوری های هوشمند در صنعت سری تراشی لازم است از نیروی کار متخصص برای استفاده راحت از این محصولات بهره گرفته شود.  فعالیت مهندسین تحلیلگر داده، اتوماسیون و کنترل پیش بینی محور برای نگهداری اصولی از دستگاه و همچنین راندمان دقیق و بدون آسیب آن ضروری می باشند.

نتیجه‌گیری

سری تراشی به عنوان یک صنعت قابل ارتقا و پیشرفت، نیازمند تجهیزات و دستگاه های تراشکاری مدرن بر پایه فناوری های جدید هوش مصنوعی می باشد که ضمن کاهش خطا در برش اعماق و زاویه ها و همچنین تولید قطعاتی مشابه، می تواند در هرینه و انرژی صرفه جویی کند و بهره وری بالایی را به واسطه افزایش حجم تولید قطعات به وجود آورد. فناوری هوش مصنوعی، کنترل پیش بینی محور و همچنین مانیتورینگ لیزری، جزو سه فناوری مهم و جدیدی است که امروزه برای پیشرفت در صنعت سری تراشی استفاده می شوند. مجموعه سری تراشی کریمان با معرفی فناوری های مذکور و کاربرد آن ها در فرآیند عملکردی این صنعت، تاثیرات مصرفی آن ها را به طور کامل معرفی کرد.

 

 

منبع شماره یک    منبع شماره دو    منبع شماره سه    منبع شماره چهار     منبع شماره پنج