Хүнс, ундааны үйлдвэрлэлийн автоматжуулалт: гурван тэнхлэгтэй серво роботын хэрэглээний инновацийн чиг хандлага

Нарийвчлалын хувьсгал ба уян хатан байдлын нээлт: Гурван тэнхлэгтэй серво роботууд хоол хүнс, ундааны автоматжуулалтын шинэ загварыг өөрчилж байна

Дэлхийн хүнсний автоматжуулалтын зах зээл урьд өмнө байгаагүй өсөлтийг мэдэрч байна. QYResearch-ийн мэдээлснээр зах зээлийн хэмжээ 2024 онд 23.61 тэрбум ам.долларт хүрсэн бөгөөд 2031 он гэхэд 36.96 тэрбум ам.доллар болж өсөх төлөвтэй байгаа бөгөөд жилийн нийлмэл өсөлтийн өндөр түвшин буюу 6.7%-ийг хадгалах төлөвтэй байна. Энэ нөхцөлд хүнс, ундааны компаниуд хөдөлмөрийн хөлсний зардал нэмэгдэх, хүнсний аюулгүй байдлын стандартыг хөгжүүлэх, хэрэглэгчийн эрэлтийг төрөлжүүлэх гэсэн гурван сорилттой тулгарч байна. Автоматжуулалтын гол тоног төхөөрөмжийг шинэчлэх явцад гурван тэнхлэгтэй серво роботууд технологийн шинэчлэлээр дамжуулан үйлдвэрлэлийн загварыг өөрчилж байна. Өндөр хурдны хуванцар бариул цуглуулахаас эхлээд лонхыг нарийн ялгах, түргэн хоолны савыг үр ашигтай оволохоос эхлээд дүүргэлтийн процессыг микрон түвшинд хянах хүртэл тэдгээрийн хэрэглээ тасралтгүй өргөжиж, томоохон хэмжээний үйлдвэрлэл болон уян хатан байдлын шаардлагын хоорондох чухал холбоос болж байна.

Хатуу шаардлагад зориулсан уян хатан шийдлүүд: Гурван тэнхлэгтэй серво технологийн гол үнэ цэнэ

Хүнс, ундааны үйлдвэрлэлийн өвөрмөц шинж чанарууд нь автоматжуулалтын тоног төхөөрөмжид маш хатуу шаардлага тавьдаг бөгөөд энэ нь FDA болон EU 10/2011 зэрэг хатуу эрүүл ахуйн стандартыг хангасан, өндөр холимог, бага багцын үйлдвэрлэлийн өөрчлөлтийн шаардлагыг хангаж, миллисекундын түвшний хөдөлгөөний нарийвчлалыг хадгалах ёстой. Өвөрмөц техникийн архитектуртай гурван тэнхлэгтэй серво робот нь эдгээр үндсэн шаардлагыг төгс хангадаг. Түүний бүтцийн дизайн нь гөлгөр гадаргуутай хүнсний зэрэглэлийн зэвэрдэггүй ган ашигладаг бөгөөд бүх замын систем нь Европын хүнсний үйлдвэрлэлийн эрүүл ахуйн стандартын гэрчилгээтэй байдаг. Жишээлбэл, Rollon Group-ийн Coca-Cola-ийн үйлдвэрлэлийн шугамд зориулж тохируулсан SC 130 замын систем нь байнга цэвэрлэгээ, ариутгалд тэсвэртэй төдийгүй чийглэг орчинд удаан хугацаанд тогтвортой ажиллах боломжийг олгодог.

Үр ашгийг сайжруулах нь гурван тэнхлэгтэй серво роботын хамгийн чухал үнэ цэнийн санал юм. SWEIKE-ийн боловсруулсан SW66 цувралын гурван тэнхлэгтэй серво робот нь түргэн хоолны сав гэх мэт нимгэн ханатай бүтээгдэхүүнд зориулагдсан. Хоёр гартай бүтэц нь дөрвөн хөндийтэй түргэн хоолны савыг 2.8-3.5 секундын дотор бүрэн шахах хэвэнд оруулах, зайлуулах, оволох үйл явцыг хангаж, уламжлалт гар ажиллагаатай харьцуулахад үр ашгийг 300 гаруй хувиар сайжруулдаг. Бүр илүү гайхалтай нь түүний "1 гаралттай, 32 бариултай бүрэн автомат шийдэл" юм. Хос тавиуртай, 32 хөндийтэй бариул цуглуулах системийг ашиглан энэхүү шийдэл нь шахах хэвнээс сав баглаа боодол хүртэл хүнгүй, тасралтгүй хуванцар бариул үйлдвэрлэх боломжийг олгож, хүнсний тосны торх, ундааны шилний сав баглаа боодлын дагалдах хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд үүсэх үр ашгийн саадыг бүрэн арилгадаг. Энэхүү үр ашиг нь ундаа дүүргэх үйл явцад онцгой чухал юм. YAMAHA гурван тэнхлэгтэй Робот лааз минутанд хэдэн арван шилийг нарийн боловсруулдаг бөгөөд серво хөтлөгч системийн динамик хариу үйлдэл үзүүлэх хурд нь үйлдвэрлэлийн шугамын өндөр хурдны ажиллагааг хангадаг.

Энэхүү нарийн хяналтын чадвар нь хүнсний боловсруулалтын нарийвчлалын стандартыг дахин тодорхойлдог. Ундааны лаазлах шугамд Mitsubishi FX5U PLC-ээр удирддаг гурван тэнхлэгтэй серво систем нь X тэнхлэгийн хэвтээ хөдөлгөөн, Y тэнхлэгийн өргөлт, Z тэнхлэгийн өнцгийн тохируулгыг 2 секундын дотор зохицуулж чаддаг бөгөөд байрлалын алдааг ±0.1 мм дотор хатуу хянадаг. Энэхүү дэд миллиметрийн хяналтын нарийвчлал нь хүнсний ангилахад өвөрмөц давуу талыг олгодог. Харааны таних технологиор тоноглогдсон Yamaha Робот гарs нь хоол хүнсийг хэлбэр, өнгө, хэмжээ зэрэг шинж чанараар нь нарийн ангилж, янз бүрийн үзүүлэлттэй бүтээгдэхүүнийг урьдчилан тогтоосон замын дагуу байрлуулж, боловсронгуй боловсруулах шинэ боломжийг нээж өгч чадна.

Уян хатан дасан зохицох чадвар нь гурван тэнхлэгтэй серво роботуудын зах зээлийн өөрчлөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэх гол өрсөлдөх давуу тал юм. Уламжлалт автоматжуулсан тоног төхөөрөмжийн тогтмол процессуудаас ялгаатай нь орчин үеийн гурван тэнхлэгтэй серво системүүд нь сүүтэй цайны аяганаас эхлээд түргэн хоолны хайрцаг, ундааны савнаас эхлээд хүнсний сав баглаа боодол хүртэлх олон төрлийн бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлийн хэрэгцээг хангаж, үйлдвэрлэлийн параметрүүдийг хурдан солих боломжийг олгодог модульчлагдсан загварыг ашигладаг. Dongguan Guangwei Digital Technology Co., Ltd нь Yibao, Yihe International зэрэг томоохон үйлчлүүлэгчдэд зориулсан олон төрлийн нөхцөлд уян хатан үйлдвэрлэлийг амжилттай хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог олон зуун роботын загваруудыг санал болгодог. Bullhead серво робот болон хэт намхан мэргэжлийн робот зэрэг тусгай загварууд нь хүнсний үйлдвэрлэлийн цехүүдийн орон зайн хязгаарлалтыг шийдвэрлэдэг.

Технологийн нэгдлийн инновацийн спектр: Гурван тэнхлэгтэй серво роботын дэвшилтэт хувьсал

Машины харааны алгоритмууд нь нарийн серво удирдлагатай нийцэх үед хоол хүнс, ундааны автоматжуулалт нь парадигмын өөрчлөлтөд орж байна. Гурван тэнхлэгтэй серво роботууд нь энгийн хөдөлгүүр байхаа больж, ойлголт, шийдвэр гаргах, удирдах үйлдлийг нэгтгэсэн ухаалаг нэгж болж хөгжсөн. Hefei Zhongke Shengu Technology-ийн эхлүүлсэн Vision-Robotics туршилтын платформ нь энэ чиг хандлагыг харуулж байна. Өнгө таних, хэлбэрийн онцлогийг ялгах, FAST буланг илрүүлэхэд зориулсан OpenCV алгоритмын санг YOLOv5 объект илрүүлэх технологитой хослуулан ашигласнаар гурван тэнхлэгтэй робот гар нь янз бүрийн сав баглаа боодлын формат дахь хүнсний материалыг бие даан тодорхойлж, пикселийн координатыг дэлхийн координат болгон үнэн зөв хөрвүүлэх боломжтой. Энэхүү "нүд + гар" хамтын ажиллагааны загвар нь практик дээр хүч чадлаа харуулсан. Энэхүү технологийг ашиглан Yamaha робот гар нь хоол хүнс ялгах ухаалаг сайжруулалтыг хийж, гараар шалгахтай харьцуулахад илрүүлэх түвшинг 3%-иас 0.1%-иас доош бууруулсан.

Олон тэнхлэгтэй хамтын ажиллагааны хяналтын технологийн нээлтүүд нь нарийн төвөгтэй процессуудыг стандартчилах боломжийг олгодог. Ундааны дүүргэлтийн үйлдвэрлэлийн шугамд PLC нь DRVA абсолют байрлалын зааврыг DRVI харьцангуй байрлалын заавруудтай хослуулан тэнхлэг бүрийн хөдөлгөөний параметрүүдийг нарийн хянадаг. X тэнхлэг нь 5 кГц давтамжтайгаар 300 мм-ийн шилжилтийг, Y тэнхлэг нь 2 кГц давтамжтайгаар 100 мм өргөх, буулгах ажлыг гүйцэтгэдэг бөгөөд Z тэнхлэг нь импульсийн өргөний модуляцийг ашиглан 90° эргэлтийг хийдэг. Эдгээр гурван хөдөлгөөний цагийн алдааг 10 мс дотор хадгалдаг. S муруйн хурдатгал ба удаашруулах тохиргоо болон интерполяцийн зааврыг оновчтой болгосноор ашиглалтад оруулах инженерүүд механик нөлөөллөөс үүдэлтэй материалын цацагдалтыг арилгаад зогсохгүй нэг мөчлөгийн хугацааг уламжлалт тоног төхөөрөмжийн 60% хүртэл бууруулсан. Энэхүү өндөр нарийвчлалтай зохицуулалт нь түргэн хоолны сав үйлдвэрлэхэд онцгой чухал юм. SWECO роботуудын SW66 цуврал нь хос хэсэгтэй гарныхаа хөдөлгөөний параметрүүдийг оновчтой болгосноор хэв гажилтанд өртөмтгий нимгэн ханатай бүтээгдэхүүний салбарын өвдөлтийн цэгийг амжилттай шийдвэрлэж байна.

Эрүүл ахуйн дизайны инноваци нь технологийн өрсөлдөөний шинэ чиглэл болж байна. Хүнсний үйлдвэрлэлийн тодорхой шаардлагыг хангахын тулд гурван тэнхлэгтэй серво роботын шинэ үеийн материалын сонголт болон бүтцийн дизайны цогц шинэчлэлтүүдийг хийсэн. Yamaha-ийн робот гар нь Ra0.8μm-ээс доош гадаргуугийн барзгаржилтыг хянадаг хүнсний зэрэглэлийн материалыг ашигладаг. Тэдний оновчтой загвар, ямар ч сохор цэггүй нь 85°C халуун усаар угаах болон CIP цэвэрлэгээний (CIP) процедурыг тэсвэрлэх боломжийг олгодог. ROLLON-оос Coca-Cola-д зориулж тохируулсан E-SMART 100 замын систем нь тосолгооны материалын алдагдал үүсэх эрсдлийг багасгадаг бүрэн битүүмжлэгдсэн загвартай. Өвөрмөц битүүмжлэх бүтэц нь өдөр бүр гурван удаа ариутгалын мөчлөгтэй байсан ч урт хугацааны найдвартай байдлыг хангадаг. Эдгээр инновациуд нь робот гарыг FDA 21 CFR Part 177 болон EU 10/2011 зэрэг хатуу стандартуудыг бүрэн дагаж мөрдөх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь хүнсний аюулгүй байдалд техникийн саад тотгор учруулдаг.

Нээлттэй эх үүсвэр болон модульчлалын чиг хандлага нь технологийн нэвтрүүлэлтэд тулгарч буй саад бэрхшээлийг бууруулж байна. Zhongke Shengu-ийн нээлттэй эх үүсвэр гурван тэнхлэгтэй хамтын ажиллагааны робот Энэхүү платформ нь кинематик симуляциас эхлээд бодит хяналт хүртэлх цогц хөгжүүлэлтийн хэрэгслүүдийг хангадаг. Үүний бие даан боловсруулсан хамтарсан драйвер болон хянагч нь дэвшилтэт хөгжлийг дэмждэг бөгөөд хөгжүүлэгчдэд ROS системийг ашиглан харааны ойлголттой програмуудыг хурдан бүтээх боломжийг олгодог. Энэхүү нээлттэй экосистем нь технологийн давталтыг хурдасгадаг. Siweike нь модульчлагдсан архитектураа ашиглан 400-650 тонн шахах хэвлэх машин дээр янз бүрийн бариул цуглуулах шийдлүүдийг хурдан байршуулсан. Хүнсний компаниудын хувьд модульчлах нь тоног төхөөрөмжийг солих зардлыг бууруулаад зогсохгүй үйлдвэрлэлийн шугамууд нь сүүтэй цайны аяганаас түргэн хоолны хайрцаг руу нэг цагийн дотор шилжих боломжтой гэсэн үг юм. Энэхүү уян хатан байдал нь хэрэглэгчдийн төрөлжилтийг шийдвэрлэх гол түлхүүр юм.

Ирээдүйн үйлдвэрийн хэрэгжилтийн зам: Технологийн шинэчлэлээс үнэ цэнийн сэргээн босголт хүртэл

Хүнс, ундааны үйлдвэрлэлийн автоматжуулалтын шинэчлэлтүүд нь зүгээр л тоног төхөөрөмжийг солих биш, харин үйлдвэрлэлийн парадигмын бүрэн бүтцийн өөрчлөлт юм. Энэхүү өөрчлөлтийн гол хөдөлгүүр болох гурван тэнхлэгтэй серво роботуудыг "ганц машины автоматжуулалт - үйлдвэрлэлийн шугамын хамтын ажиллагаа - үйлдвэрийн оюун ухаан" гэсэн замаар улам бүр ашиглаж байна. Эхэндээ компаниуд нэг цэгийн нээлтээр үр ашгийн өсөлтийг бий болгож байна. Жишээлбэл, гараар угсрах ажлыг Siweike-ийн автомат бариул цуглуулах системээр солих нь хөдөлмөрийн зардлыг 80% -иар бууруулж, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг цагт 30,000 ширхэг хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой. Үйлдвэрлэлийн шугамууд хамтын ажиллагааны шатанд хүрэхэд олон гурван тэнхлэгтэй серво роботуудыг PLC болон MES системээр холбож, түүхий эд боловсруулахаас эхлээд эцсийн бүтээгдэхүүний сав баглаа боодол хүртэлх уялдаа холбоотой үйл явцыг бий болгодог. Энэхүү хамтын ажиллагаа нь Coca-Cola-ийн үйлдвэрлэлийн шугамуудад тоног төхөөрөмжийн нийт үр ашгийг (OEE) 65%-иас 89% хүртэл нэмэгдүүлэхэд тусалсан.

Өгөгдөлд суурилсан урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ нь өрсөлдөөний шинэ давуу тал болж байна. IoT технологи нэвтэрснээр орчин үеийн гурван тэнхлэгтэй серво системүүд нь одоо цогц нөхцөл байдлын талаарх мэдлэгийн чадвартай болсон - кодлогч импульсийн хяналт, моторын гүйдлийн шинжилгээ, чичиргээний спектрийг олж авах замаар тоног төхөөрөмжийн эрүүл мэндийн байдлыг бодит цагийн үнэлгээ хийх. Ундааны дүүргэлтийн шугамд инженерүүд D8340 регистрийг ашиглан X тэнхлэгийн импульсийн утгын өөрчлөлтийг хянадаг бөгөөд энэ нь механик элэгдлийн болзошгүй асуудлыг гурван өдрийн өмнө урьдчилан таамаглах боломжийг олгодог. Энэхүү урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээний загвар нь уламжлалт "эвдрэлийн засвар үйлчилгээ"-г "төлөвлөсөн урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ" болгон хувиргаж, үйлдвэрлэлийн шугамууд дээрх төлөвлөөгүй зогсолтыг 70%-иас дээш хувиар бууруулдаг. Yamaha нь энэ концепцийг эрчим хүчний менежментэд өргөжүүлсэн. Түүний серво системүүд нь нэгж тутамд зарцуулах эрчим хүчний хэрэглээг 15-20%-иар бууруулахын тулд динамик эрчим хүчний зохицуулалтыг ашигладаг бөгөөд хүнсний компаниудын нүүрстөрөгчийн саармаг байдлын зорилгод техникийн дэмжлэг үзүүлдэг.

Хүн-роботын хамтын ажиллагаа нь цехийн үйлдвэрлэлийн зохион байгуулалтын загварыг дахин тодорхойлж байна. Уламжлалт үйлдвэрлэлийн роботуудын тусгаарлагдсан үйл ажиллагаанаас ялгаатай нь гурван тэнхлэгтэй хамтын ажиллагааны роботуудын шинэ үеийнх нь хүчний санал хүсэлт болон аюулгүй байдлын хяналтын технологийг ашиглан хүний ​​операторуудтай нягт хамтран ажиллах боломжийг олгодог. Хүнсний ангилах станцуудад робот гар нь давтагдах боловсруулалтын ажлуудыг гүйцэтгэдэг бол ажилчид чанарын шалгалт болон онцгой тохиолдлын боловсруулалтад анхаарлаа төвлөрүүлдэг. Энэхүү хослол нь нэг хүнд ногдох гарцыг 50%-иар нэмэгдүүлж, хөдөлмөрийн эрчмийг бууруулдаг. Хэфэй Жонгке Шенгу дахь туршилтын платформ нь энэхүү загварын хэрэгжих боломжийг харуулсан. Гар нүдний тохируулгын технологи нь хүн-роботын холимог орчинд роботын байршлын нарийвчлалыг баталгаажуулдаг бол нээлттэй эхийн хяналтын алгоритмууд нь компаниудад бодит хэрэгцээнд үндэслэн хүн-роботын хөдөлмөрийн хуваарилалтыг оновчтой болгох боломжийг олгодог. Хүнсний компаниудын хувьд энэхүү уян хатан хамтын ажиллагааны загвар нь улирлын чанартай хэлбэлзэлтэй үйлдвэрлэлийн хувилбаруудад онцгой тохиромжтой.

Цаашид тогтвортой дизайн нь гурван тэнхлэгтэй серво робот гарны гол өрсөлдөх давуу тал болох болно. ESG концепцууд үйлдвэрлэлийн салбарт улам бүр түгээмэл болж байгаа тул тоног төхөөрөмж нь зөвхөн үйлдвэрлэлийн хэрэгцээг хангахаас гадна байгаль орчны стандартыг дагаж мөрдөх ёстой. Тэргүүлэх компаниуд материалын сонголт, эрчим хүчний хэрэглээ, амьдралын мөчлөгийн менежментэд инноваци хийж байна. Үүнд механик бүтцэд дахин боловсруулсан зэвэрдэггүй ган ашиглах, серво моторын энергийг сэргээх технологиор тоормослох энергийг дахин ашиглах, дараа нь дахин боловсруулахад зориулж модульчлагдсан, амархан задалдаг бүтцийг зохион бүтээх зэрэг орно. Эдгээр инноваци нь тоног төхөөрөмжийн нүүрстөрөгчийн ул мөрийг амьдралын мөчлөгийн туршид 30 гаруй хувиар бууруулсан. QYResearch-ийн тайланд тогтвортой автоматжуулалтын тоног төхөөрөмж нь хүнсний компаниудын дунд улам бүр түгээмэл болж байгаа бөгөөд зах зээлийн өсөлтийн хурд нь уламжлалт тоног төхөөрөмжөөс 2-3 хувиар өндөр байна гэж харуулж байна.

Дүгнэлт: Нарийвчлал ба уян хатан байдлыг тэнцвэржүүлэх урлаг

Хүнс, ундааны үйлдвэрлэлийн автоматжуулалтын давалгааны дунд гурван тэнхлэгтэй серво роботууд өөрсдийн өвөрмөц технологийн давуу талуудаар үйлдвэрлэлийн үнэ цэнийн сүлжээг дахин хэлбэржүүлж байна. Siweike-ийн 32 нүхтэй бариулын автоматжуулалтын системийн үр ашигтай ажиллагаанаас эхлээд Yamaha-ийн харааны ялгах чадварыг нарийн тодорхойлох, Coca-Cola-ийн үйлдвэрлэлийн шугамуудын хамтын ажиллагаа хүртэл эдгээр шинэлэг туршлагууд нь гол зарчмыг илчилж байна: хүнсний автоматжуулалтын эцсийн зорилго нь хүнийг машинаар орлуулах биш, харин технологийн чадавхийг нэмэгдүүлэх замаар үр ашиг, аюулгүй байдал, уян хатан байдлын тэнцвэрт байдалд хүрэх явдал юм.