بالاترین روندها در موتورهای صنعتی: کارایی با نوآوری

موتورهای هوشمند و ادغام IoT: انقلاب در کارایی صنعتی

سیستم‌های نظارت بر عملکرد در زمان واقعی

کارایی صنعتی بخاطر سیستم‌های نظارت در زمان واقعی که موتورهای هوشمند را با فناوری اینترنت اشیا ترکیب می‌کنند، تقویت بزرگی یافته است. این سنسورهای کوچک اینترنت اشیا روی موتورها در سراسر کارخانه‌ها چسبانده می‌شوند و به طور مداوم اطلاعات عملکردی را جمع‌آوری کرده و آنها را به صورت جریانی پیوسته از داده‌های عملیاتی ارسال می‌کنند. وقتی شرکت‌ها این اطلاعات را به پلتفرم‌های ابری خود متصل می‌کنند، شروع به دیدن نقاطی می‌کنند که چیزها به خوبی کار نمی‌کنند و می‌توانند بدون از دست دادن ریتم، فرآیندها را تنظیم کنند. بیشتر کارخانه‌ها اکنون صفحه‌های بزرگی دارند که متراژهای زنده را در جایی از اتاق کنترل نمایش می‌دهند. مدیران از این صفحه‌های داشبوردی خوششان می‌آید چون مشکلات را قبل از اینکه به فاجعه‌ای تبدیل شوند شناسایی می‌کنند و این امر کیفیت تولید را در سطح گسترده حفظ می‌کند. نحوه استفاده تولیدکنندگان از این سنسورها نشان می‌دهد که چقدر سریع در حال حرکت به سوی نگهداری مبتنی بر داده‌های واقعی به جای حدس و گمان هستیم.

تحلیل مصرف انرژی برای خروجی بهینه

بررسی میزان انرژی مصرفی ارزش واقعی‌ای برای شرکت‌هایی که می‌خواهند از عملیات خود بیشترین بهره‌وری را با کمترین هزینه به دست آورند، فراهم می‌کند. وقتی کسب‌وکارها الگوهای مصرف انرژی خود را از طریق ابزارهای تحلیلی هوشمند رصد می‌کنند، شروع به شناسایی نقاطی می‌کنند که پول هدر می‌رود و میزان مصرف می‌تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد. ترکیب این بینش‌ها با هوش مصنوعی پیش‌بینی‌های بهتری از نیازهای انرژی در بخش‌های مختلف عملیات روزانه فراهم می‌کند. سپس هوش مصنوعی به بهینه‌سازی زمان کارکرد موتورها کمک می‌کند تا در زمان‌های مهم روز بیشترین توانایی را داشته باشند. به ویژه برای تولیدکنندگان کابینت، این موضوع به این معنی است که خطوط تولید تنها در زمانی که واقعاً مورد نیاز هستند روشن می‌شوند، که این امر باعث کاهش مصرف الکتریسیته هدر رفته و صرفه‌جویی در هزینه‌ها در طول زمان بدون کاهش کیفیت محصول نهایی می‌شود.

نگهداری پیش‌بینی‌شده از طریق شبکه‌های متصل

شبکه های متصل که توسط تکنولوژی اینترنت اشیا پشتیبانی می شوند، نگهداری پیش بینی شده را برای عملیات صنعتی بهتر از همیشه می کنند، به آنها کمک می کنند از این خاموشی های غیر برنامه ریزی شده گران قیمت جلوگیری کنند. وقتی شرکت ها این سیستم های اینترنت اشیا را راه اندازی می کنند، بعد از تجزیه و تحلیل عملکرد ماشین ها، هشدارهای تعمیر و نگهداری به طور خودکار ظاهر می شوند، بنابراین مشکلات می توانند مدت ها قبل از وقوع واقعی تشخیص داده شوند. نتایج واقعاً به خودی خود حرف می زنند. به آنچه در کارخانه های تولیدی در بخش های مختلف اتفاق افتاده نگاه کنید. برای مثال کارخانه های کابینت را در نظر بگیرید. یک کارخانه خاص در اوهایو پس از اجرای این روش های نگهداری هوشمند، زمان توقف خود را تقریباً 40 درصد کاهش داد. اونا نه تنها پول در تعمیرات صرفه جویی میکردن بلکه تجهیزاتشون هم بیشتر دوام میارن در حالی که همه امکانات نتایج یکسان را به دست نمی آورند، اکثر آنها بهبود قابل توجهی در هر دو عملیات روزانه و طول عمر کل تجهیزات را گزارش می دهند هنگامی که آنها به کار با این سیستم های متصل می رسند.

نگهداری پیش‌بینی‌شده محور هوش مصنوعی در سیستم‌های موتور مدرن

الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای پیش‌بینی شکست

نگهداری پیش‌بینانه در حال دریافت دعمه بزرگی از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی است که با بررسی داده‌های گذشته زمانی را که موتورها ممکن است دچار خرابی شوند شناسایی می‌کنند. این نرم‌افزار به انواع الگوهای اطلاعاتی در میان حجم عظیمی از داده‌ها توجه می‌کند و موارد غیرطبیعی که ممکن است نشانه از مشکلات آینده باشند را استخراج می‌کند. داشتن داده‌های با کیفیت بالا بسیار مهم است، چرا که اگر اعداد بی‌نظم باشند یا به سادگی داده کافی وجود نداشته باشد، پیش‌بینی‌ها قابل اعتماد نخواهند بود. به عنوان مثال شرکت جنرال الکتریک این فناوری را در چندین واحد تولیدی به کار گرفته که نتایج بسیار خوبی داشته است. سیستم‌های آن‌ها اکنون قادرند مشکلات را بسیار پیش از وقوع خرابی واقعی تشخیص دهند که این امر باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های تعمیر و نگهداری و همچنین ادامه روند بهره‌برداری بدون وقفه می‌شود. یکی از مدیران کارخانه‌ها اخیراً به من گفت که پس از اجرای این ابزارهای هوشمند نظارتی، زمان توقف تولید تقریباً به نصف کاهش یافته است.

کاهش دوام با استفاده از شناخت‌های مبتنی بر داده

دیدگاه‌های مبتنی بر داده نقش مهمی در پیش‌بینی زمانی ایفا می‌کنند که تجهیزات ممکن است نیاز به توجه داشته باشند قبل از اینکه دچار خرابی شوند، که این امر به کاهش توقفات غیرمنتظره کمک می‌کند. وقتی شرکت‌ها شروع به استفاده از سیستم‌های هوش مصنوعی می‌کنند، می‌توانند تعمیرات را دقیقاً در زمان مناسب برنامه‌ریزی کنند بجای اینکه صبر کنند تا چیزی کاملا خراب شود. ما شاهد این موفقیت در کارخانه‌های تولیدی در بخش‌های مختلف بوده‌ایم. به عنوان مثال خودروها را در نظر بگیرید - کارخانه‌هایی که به رویکردهای هوشمند نگهداری انتقال یافته‌اند حدود 30٪ کاهش در زمان توقف گزارش داده‌اند، به این معنی که کارگران وقت بیشتری را صرف تولید واقعی خودرو می‌کنند بجای اینکه به تعمیر ماشین‌ها بپردازند. تسلا یکی از بهترین موارد مطالعاتی در این زمینه است. خط تولید کامل این شرکت به شدت به بازخورد مداوم حسگرها از هر قطعه ماشین متکی است. این امر به مهندسان اجازه می‌دهد تا مشکلات را به اندازه کافی زود تشخیص دهند و بدون اینکه خطوط مونتاژ را مختل کنند، آنها را رفع کنند، به طوری که در بیشتر اوقات همه چیز به خوبی پیش می‌رود، هرچند گاهی اوقات هنوز مشکلاتی وجود دارد که حسگرها نمی‌توانند مسائل ظریف را تشخیص دهند.

Besparingen op condition-based monitoring

پایش مبتنی بر وضعیت می‌تواند به شرکت‌ها کمک کند تا هزینه‌های زیادی را صرفه‌جویی کنند، زیرا این امکان را فراهم می‌کند که برنامه‌ریزی تعمیرات بر اساس وضعیت واقعی تجهیزات انجام شود، نه اینکه به بازه‌های زمانی سفت و سخت پایبند باشند. وقتی قطعات تنها در صورت نیاز تعویض یا سرویس شوند، شرکت‌ها کمتر پول خود را برای کارهای غیرضروری هدر می‌دهند و همچنین دستگاه‌ها معمولاً عمر بیشتری دارند. بر اساس تحقیقات انجام شده توسط گروه آبردین، شرکت‌هایی که این نوع پایش را اجرا می‌کنند، معمولاً هزینه‌های تعمیراتی خود را حدود 10 درصد کاهش می‌دهند. بیشتر این شرکت‌ها متوجه بازگشت سرمایه خود می‌شوند که هزینه‌های اولیه را به سرعت جبران می‌کند، گاهی اوقات حتی در عرض چند ماه. بررسی استانداردهای صنعتی در زمینه‌های مختلف نیز صرفه‌جویی‌های مشابهی را نشان می‌دهد، چنانچه که پایش مبتنی بر وضعیت نه تنها یک ایده خوب، بلکه تقریباً ضروری برای ادامه کار با هزینه‌های منطقی محسوب می‌شود.

فناوری‌های موتوری فوق العاده کارا که جلوترین نقش را ایفا می‌کنند

موتور سنکرون با آهنربای دائمی موتورها (PMSM)

عملیات صنعتی اخیراً به سمت موتورهای سنکرون آهنربای دائم (PMSM) روی آورده‌اند، چون این موتورها به سادگی عملکرد بهتری نسبت به بیشتر راه‌حل‌های جایگزین دارند. این موتورها به آهنرباهای دائمی قوی متکی هستند که میدان‌های مغناطیسی بسیار قویی ایجاد می‌کنند، بدین معنا که در مقایسه با موتورهای القایی قدیمی‌تر، قدرت بیشتری را در حجم کوچک‌تری فراهم می‌کنند. دنیای فناوری اخیراً مشغول به بهبود PMSMها بوده است. تولیدکنندگان شروع به استفاده از مواد مغناطیسی جدیدتری کرده‌اند که موجب می‌شود این موتورها سبک‌تر و کوچک‌تر باشند و در عین حال کارایی خود را حفظ کنند. برخی از مالکان کارخانه گزارش داده‌اند که پس از تغییر به PMSMها، حدوداً ۲۰ درصد در هزینه‌های انرژی صرفه‌جویی کرده‌اند. این نوع از بهره‌وری مستقیماً به صرفه‌جویی در هزینه‌های عملیاتی برای کسب‌وکارهای بخش تولید، به ویژه در مواردی که فضا محدود است و هر وات انرژی اهمیت دارد، تبدیل می‌شود.

نوآوری‌های در موتورهای القایی با کارایی بالا

موتورهای القایی هنوز بخش‌های ضروری اکثر سیستم‌های صنعتی محسوب می‌شوند و از نظر راندمان عملکرد، اوضاع با گذشت زمان بهتر شده است. دور شدن از طراحی‌های قدیمی، به موتورهای کارآمد امروزی اجازه داده است تا از مواد بهتر و طراحی‌های خلاقانه‌تری برای روتور استفاده کنند که در واقع مصرف انرژی را کاهش می‌دهند. شرکت‌هایی که به این موتورهای جدیدتر منتقل شده‌اند، تنها در بلندمدت پول خود را صرفه‌جویی نمی‌کنند، بلکه سهمی نیز در حفظ محیط زیست دارند. برخی آزمایش‌ها نشان می‌دهند که مصرف برق این موتورها ۵ درصد و گاهی حتی تا ۱۰ درصد کمتر از گذشته است. برای تولیدکنندگانی که با مقررات سفت‌وسخت‌تری در مورد مصرف انرژی مواجه هستند، این نوع بهبود تفاوت بسزایی ایجاد می‌کند. علاوه بر این، با افزایش اهمیت طرح‌های سبز در بخش‌های مختلف، داشتن تجهیزاتی با مصرف انرژی کمتر، به نوعی مزیت رقابتی نیز محسوب می‌شود.

مواد با زیان کم برای افزایش 密度 گشتاور

مواد کم‌اتلافی در حال تغییر روش عملکرد موتورها هستند، به‌ویژه از نظر بهبود چگالی گشتاور. دانشمندان اخیراً پیشرفت‌های واقعی در زمینه توسعه مواد داشته‌اند و ترکیبات جدیدی را ایجاد کرده‌اند که از ضایعات الکتریکی می‌کاهند و آلیاژهای فلزی خاصی را به وجود آورده‌اند که در برابر گرما عملکرد بهتری نسبت به گزینه‌های سنتی دارند. برخی مطالعات نشان داده‌اند که این مواد پیشرفته می‌توانند اتلافات کارکردی را تا حدود 30 درصد کاهش دهند، که به معنای موتورهایی قدرتمندتر بدون قربانی کردن بهره‌وری است. برای تولیدکنندگانی که از ماشین‌آلات صنعتی تا الکترونیک مصرفی تولید می‌کنند، این یک دستاورد بزرگ محسوب می‌شود. شرکت‌های فعال در بخش‌های مختلف اکنون به تجهیزاتی نیاز دارند که عملکرد بالایی ارائه دهند و در عین حال مصرف انرژی را کنترل کنند، و این مواد جدید به رفع همین نیازهای دقیق کمک می‌کنند.

ادغام انرژی تجدیدپذیر برای عملیات پایدار

سیستم‌های موتوری تقویت شده توسط خورشید در کاربردهای دورافتاده

سیستم‌های موتوری مبتنی بر انرژی خورشیدی در عملیات‌های صنعتی که در فاصله‌های دور از خطوط اصلی برق انجام می‌شوند، اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرده‌اند. این سیستم‌ها در مکان‌هایی که برق معمولی در دسترس نیست یا به طور مکرر قطع می‌شود، عملکرد خوبی دارند. وقتی شرکت‌ها به انرژی خورشیدی منتقل می‌شوند، آلودگی و هزینه‌های عملیاتی را بدون از دست دادن بهره‌وری کاهش می‌دهند. ما این موضوع را در زمینه‌های مختلفی مانند تجهیزات کشاورزی و ماشین‌آلات سنگین مورد استفاده در معادن شاهد بوده‌ایم. کشاورزان اکنون از پمپ‌های آبیاری خود با استفاده از انرژی خورشیدی به جای ژنراتورهای دیزلی استفاده می‌کنند. کارگران معادن با استفاده از آرایه‌های خورشیدی نصب شده در محل، نوارهای نقاله را تغذیه می‌کنند. با این حال، هرچند هزینه‌های اولیه وجود دارد، اما بسیاری از کسب‌وکارها در می‌یابند که در طول زمان صرفه‌جویی‌ها این هزینه‌ها را جبران می‌کند. علاوه بر این، این سیستم‌ها به دستیابی به اهداف محیط زیستی کمک می‌کنند که توسط دولت‌های سراسر جهان برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای از بخش‌های صنعتی تعیین شده است.

راه‌حل‌های صنعتی برق بادی-الکتریکی ترکیبی

سیستم‌های ترکیبی بادی-الکتریکی در حال تغییر روشی هستند که صنایع به برق دست پیدا می‌کنند، با ترکیب انرژی بادی با برق مرسوم شبکه. چیزی که باعث عملکرد خوب آن‌ها می‌شود این است که حتی زمانی که تقاضا در طول روز بالا و پایین می‌رود، به طور پیوسته و بدون وقفه کار می‌کنند. فناوری‌های جدید این امکان را فراهم کرده‌اند که این منابع انرژی مختلف بهتر از قبل به هم متصل شوند، بهره‌وری هر کیلووات را افزایش دهند و در عین حال به گاز و نفت وابستگی را کاهش دهند. دولت‌ها نیز متوجه این موضوع شده‌اند و برای شرکت‌هایی که به این سیستم‌های ترکیبی منتقل می‌شوند، معافیت‌های مالیاتی و کمک‌های مالی متنوعی ارائه می‌دهند. برای تولیدکنندگانی که به دنبال کاهش هزینه‌ها و کاهش تأثیرات زیست‌محیطی هستند، این سیستم‌های ترکیبی راه‌حلی عملی ارائه می‌دهند که به هر دو هدف تجاری و پایداری دست یابند، بدون اینکه هزینه‌های زیادی را متحمل شوند.

طراحی‌های مستقل از شبکه برای کاهش کربن

سیستم‌های موتوری که به شبکه برق وابسته نیستند، برای اجرای پایدار کسب‌وکارها در بسیاری از بخش‌ها اهمیت زیادی پیدا کرده‌اند. مزیت اصلی این است که شرکت‌ها می‌توانند به جای اتکا زیاد به نیروگاه‌های مرکزی بزرگ، برق خود را تولید کنند که این امر همراه با کاهش آلایندگی کربنی نیز هست. در زمان قطعی برق، این سیستم‌های مستقل از وقفه افتادن فرآیندها جلوگیری می‌کنند، چیزی که به‌ویژه کارخانه‌های تولیدی اهمیت زیادی به آن می‌دهند چرا که توقف تولید به معنای از دست دادن درآمد است. گزارش‌های صنعتی نشان می‌دهند که انتقال به سیستم‌های غیرمتصل به شبکه می‌تواند انتشار کربن را در مقایسه با روش‌های سنتی تقریباً نصف کند و این امر به‌مرور زمان تأثیر قابل‌توجهی بر محیط زیست دارد. با اینکه هر روز کارخانه‌های بیشتری به دنبال راه‌های سبز کردن عملیات خود هستند، تغییر واضحی به سمت راه‌های تولید انرژی محلی مشاهده می‌شود که نه تنها به حفاظت از سیاره کمک می‌کنند، بلکه از نظر قابلیت اطمینان و صرفه‌جویی در هزینه‌ها نیز از دید کسب‌وکار معنادار هستند.

معیارهای نظارتی جهانی که نوآوری در موتورها را شکل می‌دهد

طبقه‌بندی کارایی IE (IE1 تا IE5) توضیح داده شده

رتبه‌بندی بازده بین‌المللی از IE1 تا IE5 افزایش می‌یابد و در ارزیابی عملکرد موتورها اهمیت زیادی دارد. اساساً این رتبه‌ها موتورها را در دسته‌های مختلف بازدهی در سطح جهانی قرار می‌دهند، که عدد بالاتر به‌روشنی به معنی بازدهی بهتر است. تولیدکنندگان موتور به این استانداردها بسیار توجه می‌کنند، چرا که این استانداردها شرکت‌ها را وادار می‌کند تا محصولاتی تولید کنند که مصرف انرژی کمتری داشته باشند، که این موضوع از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی کاملاً منطقی است. البته مناطق مختلف این استانداردها را با سرعت‌های متفاوتی پذیرفته‌اند، هرچند اروپا و آمریکای شمالی به وضوح در این زمینه پیش‌تر از دیگران هستند. به عنوان مثال، اتحادیه اروپا اکنون اکثر موتورهای استاندارد را موظف به رعایت حداقل استاندارد IE3 کرده است، که این امر منجر به بهبودهای فنی گسترده در سراسر صنعت شده است، زیرا شرکت‌ها سعی دارند بدون افزایش چندانی در هزینه‌های تولید به این اهداف دست یابند.

استراتژی های رعایت مقررات برای بازارهای بین المللی

سازندگان موتور با چندین چالش جدی روبرو هستند وقتی باید با مقررات متفاوت کشورها سروکار داشته باشند. هر منطقه قوانین خاص خود را در مورد انتشارات، ویژگی‌های ایمنی و فرآیندهای تولید دارد، بنابراین شرکت‌ها باید بسیار سریع و انعطاف‌پذیر باشند تا بتوانند به‌روز بمانند. برخی از تولیدکنندگان محصولات خود را به‌طور خاص برای بازارهای معینی طراحی مجدد می‌کنند، در حالی که برخی دیگر خطوط تولید خود را به‌گونه‌ای تغییر می‌دهند که بتوانند چندین استاندارد را در عین حال پوشش دهند. انجام تحقیقات بازار مناسب به شناسایی نقاطی کمک می‌کند که باید تمرکز اصلی روی آن‌ها باشد، و حفظ کنترل‌های ایمنی سفت و سخت در تمام مراحل تولید امری ضروری است. چه پاداشی؟ رعایت مقررات دیگر تنها مسئله‌ای برای جلوگیری از جریمه‌ها نیست. به عنوان مثال بازار اتحادیه اروپا را در نظر بگیرید - شرکت‌هایی که واقعاً فراتر از آن مقررات سخت‌گیرانه عمل می‌کنند، معمولاً موفق به ساختن اعتبار قوی‌تری در سطح جهانی می‌شوند. این تلاش اضافی اغلب به مزایای واقعی برای کسب‌وکار در آینده تبدیل می‌شود.

اقدامات دولتی برای تشویق اتخاذ فناوری

در مورد اینکه چگونه می‌توان کسب‌وکارها را متقاعد کرد تا به فناوری بهتر موتور سوئیچ کنند، حمایت دولت نقش بزرگی ایفا می‌کند. در بیشتر موارد، این حمایت از طریق چیزهایی مثل کاهش مالیات، کمک‌های نقدی مستقیم یا بسته‌های ویژه تأمین مالی انجام می‌شود که باعث می‌شود موتورهای کارآمد واقعاً قابل تحمل برای شرکت‌ها شوند. به عنوان مثال آلمان را در نظر بگیرید که کارخانه‌هایی که برای رسیدن به استاندارد کارایی IE3 به‌روزرسانی می‌شوند، پول واقعی از سوی دولت دریافت می‌کنند. تأثیر اقتصادی هم بسیار واضح است. هرچه شرکت‌های بیشتری این موتورها را به کار بگیرند، تقاضا برای تابلوهای کنترل با کیفیت بیشتر می‌شود و این موضوع شرکت‌های تولیدی محلی را وادار به ارائه ایده‌ها و بهبودهای جدید می‌کند. ما اکنون این روند را در حال رشد در بسیاری از کشورها شاهد هستیم و این موضوع به‌وضوح نحوه رویکرد کل بخش تولید موتورها به پایداری را تغییر داده است. مزایای محیط‌زیست محلی واضح هستند، اما اثرات این امر فراتر از مرزهای ملی نیز احساس می‌شود.