رباتیک

مستند‌سازی وضعیت ربات

ربات , عیب یابی , تعمیر و نگهداری

مستند‌سازی وضعیت ربات، بهینه‌سازی تعمیر و نگهداری و اصلاح زنجیره ی تأمین لوازم یدكی

پرونده مشخصات ربات در واقع مانند پرونده ی پزشكی یك بیمار می‌باشد، همانطور كه یك پزشك قادر است به سرعت مجموعه‌ ای از شرایط جسمی فعلی و گذشته  بیمار را به دست آورد و از آن طریق با توجه به وضعیت بیمار تصمیم‌گیری کند، پرونده مشخصات ربات نیز این امكان را به متصدی تعمیر و نگهداری و یا نرم‌ افزار عیب‌ یابی می‌دهد كه بهترین برنامه‌های تعمیراتی برای ربات را در نظر بگیرد و همچنین با آگاهی از شرایط نگهداری و میانگین عمر هر المان اقدامات تعمیراتی پیش‌گیرانه را به طور مستمر برنامه‌ریزی كند. همچنین با تحلیل پایگاه داده شامل اطلاعات تمامی ربات‌ های خط تولید می‌توان تصمیمات بلند مدت و حائز اهمیت به ویژه از نظر اقتصادی را اتخاذ نمود.

 


1. مقدمه
با توجه به مفاهیم انقلاب صنعتی نسل چهارم برای اینكه وضعیت تجهیزات در فضای مجازی به صورت دیجیتال شبیه‌سازی شوند لازم است وضعیت ماشین كاملاً قابل رصد كردن باشد و اطلاعات كاملی برای هر گونه پردازش احتمالی در دسترس قرار گیرد. در همین راستا پرونده ی مشخصات ربات به وسیله ی نرم‌افزاری كه بر روی رایانه ی ربات اجرا می‌شود تولید و مدیریت می‌گردد و علاوه بر در دسترس گذاشتن وضعیت فعلی سامانه، تاریخچه تك تك المان ها را در طول زمان مستندسازی می‌نماید و حجم اطلاعات بسیار مفیدی توسط هر ربات‌ها به اشتراك گذاشته می‌شود كه با تحلیل ابر داده علاوه بر بهبود فرآیند تعمیر و نگهداری، زنجیره ی تأمین قطعات یدكی و عمر مفید المانها نیز اصلاح می‌گردد كه موجب افزایش راندمان خط تولید و همچنین با هوشمند‌سازی انبارش و تأمین و تعویض قطعه، صرفه‌ جویی قابل توجهی را به همراه خواهد داشت.
این نرم‌افزار برای هرگونه ماشینی در محیط صنعتی قابل پیاده‌سازی می‌باشد كه در این مقاله به طور مثال برای ربات KUKA ، KRC2 طراحی و تشریح می‌گردد.

2. تعریف پرونده ی مشخصات ربات
پرونده ی مشخصات ربات شامل وضعیت فعلی و سابقه ی تعمیراتی تمامی المانها، شکست ها و پیغام‌های ربات می‌باشد.
برنامه‌ بعضی از اطلاعات پرونده را از تحلیل متغیر‌های سامانه و برخی را با استفاده از اطلاعات ورودی كاربر و برخی دیگر را با پردازش شکست ها و اخطار‌های ربات تهیه می‌كند.
این پرونده قابلیت مشاهده در روی ربات، قابلیت مستند‌سازی و ذخیره در پایگاه داده و همچنین قابلیت ذخیره‌سازی به صورت فایل‌های Xml را دارد كه در صورت نیاز اطلاعات به اصطلاح سریال شده قابلیت ارسال به كارشناس تعمیرات را داشته تا با نرم‌افزار واسط بر روی موبایل بتواند از راه دور پرونده ی وضعیت فعلی و رخداد‌های پیشین ربات را رصد كند.

3. اطلاعات ذخیره شده در پرونده ی مشخصات ربات
اطلاعات ذخیره شده شامل بخش‌هایی به شرح زیر می‌باشد:
• وضعیت المانها: مشخصات تمامی المانهای مكانیكی و الكتریكی به تفكیك منیپولیتور، كنترل کننده و رایانه ی ربات، شامل مشخصات و مدل، ساعت كاركرد آنها و همچنین تعداد دفعات تعویض هر المان، به تفكیك، ذخیره می‌گردد.
• وضعیت كلی سامانه:
وضعیت كلی ربات شامل ساعت كاركرد، آمار توقفات و چگالی توزیع توقفات در شیفت‌های كاری مختلف؛
د وضعیت پارامترهای حیاتی برای سامانه: پارامترهایی كه تداوم آنها منجر به آسیب یك تجهیز و یا نشان‌دهنده ی آسیب یكی از بخش‌ها می‌باشد ذخیره و همچنین این قابلیت وجود دارد كه به عنوان یك رخداد مورد توجه قرار گیرد تا در هنگام وقوع به سرعت اپراتور را مطلع نماید. برای مثال افزایش دما می‌تواند نشانه‌ای از عدم عملكرد صحیح فن‌ها و یا وجود ایراد در عملكرد راه اندازها باشد كه باید پیش از آسیب رساندن به تجهیزات دیگر و یا توقف عملكرد ربات مرتفع گردد.
ر برنامه‌های تعمیراتی: این نرم افزار این قابلیت را برای كاربر ایجاد می‌كند تا با تعریف برنامه‌های تعمیراتی متناسب با ساعت كاركرد ربات مدیریت آن را بر عهده ی نرم‌افزار قرار دهد و با اعلام زمان تعمیرات مورد نظر از راه¬های گوناگون همچون ایجاد پیغام در صفحه ی ربات، ارسال پست الکترونیک یا پیامك و… اطلاع رسانی و بعد از حصول اطمینان از انجام عملكرد، زمان سنج را برای نوبت بعدی ری ست می‌كند. برای مثال می‌توان به رویه‌های مربوط به تعویض روغن، گریس، تزریق گاز بالانسر و یا تعویض باتری‌ها اشاره نمود.
از دیگر امكانات این سامانه این است كه می‌توان تجربه‌های تعمیراتی را كد كرد تا در زمان رخ دادن یك خطا نرم‌افزار كمك تعمیراتی نماید و بهترین پیشنهاد را برای مرتفع كردن عیب پیشنهاد دهد. همچنین این قابلیت وجود دارد تا با بهره‌گیری از الگوریتم‌های یادگیری ماشین به طور مداوم فرآیند ثبت تجربیات به صورت خودکار و مستمر انجام گیرد.

4. بهبود عملیات تعمیر و نگهداری با استفاده از پرونده ی مشخصات ربات
با مستند‌سازی شرایط كاری ربات، بهبود عملیات تعمیر و نگهداری از چند منظر قابل بررسی می‌باشد:
• ایجاد برنامه‌های تعمیراتی و حصول اطمینان از ضمانت اجرایی و عدم فراموشی؛
• عیب‌یابی سریع تر با دسترسی به تاریخچه و جلوگیری از تكرار با حذف علت اصلی وقوع خطا؛
• با كد كردن تجربیات تعمیراتی، امكان بهره‌گیری از تعمیرات پیشگیرانه به مراتب بیشتر می‌گردد؛
• امكان ارسال وضعیت و سابقه ی سامانه به كارشناس مربوطه و عدم نیاز به حضور دائمی كارشناس زبده؛
• امكان بررسی ارتباط مسیرهای حركتی ربات با عمر منیپولیتور و اصلاح طراحی؛
• امكان مقایسه ی ساعت كاركرد دقیق با استانداردهای سازنده برای محك زدن سطح كیفی عملیات تعمیر و نگهداری

5. اصلاح زنجیره ی تأمین با استفاده از پرونده ی مشخصات ربات
وقتی كه تحلیل درستی از ساعات عمر مفید هر المان در دسترس باشد می‌توان طبق آمار خرابی‌ها آمار انبارش هر كالا را با میزان مصرف تطبیق داد و همچنین با بهبود عملیات تأمین و نگهداری به تبع عمر قطعات افزایش خواهد یافت و صرفه ی مالی قابل توجهی ایجاد خواهد گردید.
در عین حال با تخمین نسبتاً واقعی نیازمندی‌های آتی، در فرآیند خرید فطعات یدكی می‌توان با دید بازتری اقدام به سفارش گذاری نمود. برای مثال زمانی كه تحلیل سامانه به شما می‌گوید كه در شش ماه آینده در مجموع شما به یك Wrist و 20% المانهای دیگر یك ربات KR210، KUKA در كل كارخانه احتیاج پیدا خواهید كرد تنها با اتكا به همین داده خواهید دید كه خرید یك ربات و كنترل کننده ی كامل برای شما مقرون به صرفه‌تر خواهد بود؛ ضمن اینكه تعداد زیادی لوازم یدكی دیگر برای شما به همراه خواهد داشت.
از دیگر موارد اصلاح می‌توان به این مورد اشاره نمود كه به لطف تحلیل داده، آمار درستی از تعداد یك المان در اختیار خواهیم داشت. برای مثال می‌توانید آمار دقیقی از نسخه های مختلف كارت گرافیك استفاده‌ شده در ربات را به دست آوریم و متناسب با آن می‌توان بررسی یكسان‌سازی در بلند مدت و در نتیجه كاهش تعدد لوازم یدكی را در دستور كار قرار داد.

6. صحت اطلاعات و شفافیت داده
برای روشن شدن بحث صحت اطلاعات به ذكر مثالی در این رابطه می‌پردازیم:
ساعت كاركرد ربات از فاكتورهای بسیار مهمی برای تصمیمات بلند مدت در زمینه ی تأمین لوازم یدكی، تعویض قطعات، تعویض ربات و یا كنترل کننده و همچنین مقایسه ی برندها و … می‌باشد. این پارامتر مهم با تعویض كارت RDC یا هارد، از بین رفته و بعضاً مقدار ناصحیحی را نمایش خواهد داد ولی با استفاده از نرم افزار هنگام تعویض هر المان ساعت كاركرد ربات حفظ می‌شود ضمن اینكه علاوه بر ساعت كاركرد كلی، ساعت كاركرد تك تك المانها در دسترس خواهد بود.
بنابراین با تحلیل داده‌ها و ثبت جزئیات صحت و شفافیت داده در نرم‌افزار به مراتب بیشتر از ربات خواهد بود.
7. تحلیل داده و پایگاه داده
وجود پایگاه داده و تحلیل داده های ایجاد شده، اطلاعات بسیار مفیدی را برای تصمیمات بلندمدت در اختیار سازمان قرار می‌دهد. برای مثال در نظر داشته باشید كه یك Wrist چند ساعت عمر مفید دارد خرابی Wrist در كدام مدل از ربات‌ها و در كدام یك از اپلیكیشن‌ها بیشتر است.
در كدام شیفت كاری در كدام فصل تعداد خرابی ربات و توقفات بیشتر می‌باشد، دلیل این توقفات به علت شرایط فیزیكی حاكم می‌باشد یا مربوط به مسایل منابع انسانی می‌شود. ارتباط قطعی برق با معیوب شدن یك كارت الكترونیكی خاص و بسیاری از اطلاعات از این دست همگی از مزایای پایگاه داده و مطالعات پایگاه داده می‌باشد كه موجب اصلاح مستمر سامانه و كاهش هزینه‌های تحمیلی می‌گردد.

8. مزایای و چالش‌های بهره‌گیری از پرونده ی مشخصات ربات
علاوه بر موارد ذكر شده از موارد زیر به عنوان مزایای مستند‌سازی وضعیت سامانه ی رباتیك می‌توان نام برد
ا ثبت و نگهداری اطلاعات سامانه به صورت نظام‌مند و منسجم برای بهره‌‌گیری در تحلیل داده یا ایجاد برنامه‌های تعمیراتی؛
• بهبود مستمر عملکرد تعمیراتی، هوشمندسازی برنامه‌های تعمیراتی و عیب‌یابی نرم‌افزار و پیشگیری از تکرار توقفات و اصلاح و بهینه‌سازی طراحی در پروژه‌های مشابه؛
• تولید دانش جدید و انتقال تجارب، از طریق به اشترک گذاشن آموخته‌ ها؛
• تسهیل فرآیند ارزیابی عملکرد سامانه و فرآیند‌های تعمیراتی به ویژه برای انتخاب و مقایسه ی برندها؛
• شفاف سازی فعالیت‌های تعمیراتی و میزان بهره‌گیری از لوازم یدكی؛
• توانمندسازی سازمان.
از مهم ترین چالش‌های این سامانه نیز می‌توان به وابستگی به اپراتور به عنوان وارد كننده ی داده اشاره كرد؛ به علت اینكه بسیاری از تعویض قطعات به صورت خودکار قابل تشخیص نمی‌باشد. از طرفی اگر به صورت خودکار جابجایی قطعات در سامانه ثبت گردد در مواردی كه جهت تست، قطعه‌ای با قطعه ی سالم عوض شود و بعد از اطمینان از صحت عملكرد دوباره جایگزین می‌گردد مسأله ی اضافه شدن كاذب به شمارنده ی تعویض قطعه وجود خواهد داشت. همچنین بهره‌گیری از چیزی مثل مك آدرس در بسیاری از قطعات به ویژه قطعات مكانیكی میسر نمی‌باشد و چاره‌ای جز اعتماد به داده های ورودی از سمت كاربر باقی نمی‌ماند. از دیگر مسایل مهم به مسأله ی پایداری نرم‌افزار، امنیت داده وحجم پردازش می‌توان اشاره نمود.

9. نتیجه‌گیری
یكی از مهم‌ترین كاربردها و مزایای انقلاب صنعتی نسل چهارم بهره‌گیری از داده‌های عظیم در بهبود فرآیند‌های تعمیر و نگهداری و اصلاح چرخه ی تأمین لوازم یدكی می‌باشد. این نرم‌افزار در شرایطی كه پیاده‌سازی كامل اینترنت اشیاء در محیط صنعتی به علت عدم وجود زیرساخت‌ها و هزینه‌های بالا در وضعیت كنونی كشور به ویژه در بخش صنعت عملاً قابل اجرا نمی‌باشد، می‌تواند به صورت راهكاری میان‌مدت بخش قابل توجهی از قابلیت‌های صنعت نسل چهار را به همراه داشته باشد. همچنین با توجه به اینكه ساختار این برنامه در بستر .NET با بهره‌گیری از پروتكل OPC طرح‌ریزی شده است در بلند مدت قابلیت توسعه در تبدیل شدن به یك كارخانه ی نسل چهارمی را دارا می‌باشد و می‌تواند با ایجاد بستری برای مدیریت صحیح زنجیره ی تأمین لوازم یدكی و بهبود عملیات تعمیر و نگهداری ضمن ایجاد صرفه ی مالی موجب اشتیاق صنعتگران برای سرمایه‌گذاری در زمینه ی انقلاب صنعتی نسل چهارم گردد.

10. مراجع
• انقلاب صنعتی نسل چهار (مجله صنعت هوشمند شماره 195)
• Maintenance and Spare Parts Management: The Case of Thessaloniki’s Port Authority Container Terminal Ch. Keramydas1 , E. Iakovou2 , D. Vlachos3
• Spare parts planning and control for maintenance operations Arts, J.J.

امیر علمی، كارشناس رباتیك شركت تام ایران خودرو
[email protected]

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: 0 میانگین: 0]

1 دیدگاه در “مستند‌سازی وضعیت ربات

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *