استفاده از تکنولوژی های هوشمند در مدیریت ماشین آلات

در آوریل 2017 در فایر استون (30 مایلی شمال دنور)، نشت گاز در خط لوله زیرزمینی (که جهت انتقال این ماده به تاسیسات نگهداری و کارخانه استفاده میشد) به یکی از خانه های اطراف رسیده و بر اثر انفجار این خانه دو نفر جان خود را از دست دادند. مجلس ایالت کولورادو متعاقب این اتفاق، قانونی را تصویب کرد که شرکت های نفت و گاز را ملزم به اطلاع رسانی در خصوص مسیر خط لوله به دولت محلی مینمود. این امر جهت ایجاد یک منبع اطلاعاتی در مورد نقشه خطوط لوله گاز و در اختیار عموم قرار دادن آن، اهمیت خاصی دارد.

جان مک کندری، مدیر تولید یک شرکت عمرانی، امروزه تکنولوژی میتواند در نقشه برداری از تجهیزات زیر زمینی بوسیله بیل هیدرولیکی کارگشا باشد. بعنوان مثال، قالب جدید ابداعی شرکت برای فعالیت های خاکبرداری، عملکرد بخصوصی دارد که میتوان بوسیله آن جهت گیری جغرافیای باکت و میزان تغییرات ارتفاع آن را در حین کار ذخیره نمود. این داده ها پس از انتقال به دفتر مرکزی و انجام برخی فرآیند ها توسط نرم افزار تحلیل داده، به تیم مدیریت کار کمک میکند تا از اجرای کار مطابق با طراحی و جانمایی دقیق تجهیزات قرار گرفته در زمین در آینده کمک نماید.

قالب کاری Trimble یک سیستم کنترلی پیشرو 3 بعدی است که به دستگاه امکان پیروی از یک مسیر از پیش تعیین شده را میدهد. هنگام که باکت در هنگام حفاری به ارتفاع نزدیک به سطح طراحی شده میرسد، اپراتور میتواند با فشردن یک دکمه، کنترل دستگاه (بوم و استیک و باکت) را به سیستم اتوماتیک سپرده و مطمئن باشد که حفاری در سطح طراحی شده انجام خواهد شد.

در طرح های توسعهای مشابه، در سال 2014، شرکت کوماتسو سیستم موقعیت یابی تاپکان را در اولین بیل هیدرولیکی هوشمند خود تعبیه نمود. قابلیت حفاری خودکار تا عمق طراحی شده را دارد، ارتفاع بوم در این سیستم به طور خودکار کنترل شده و به محض اینکه دنده های باکت به عمق طراحی شده رسید، سیستم به طور خودکار متوقف خواهد شد. این امر سبب میشود که حفاری دقیقاً مطابق با طراحی از پیش انجام شده صورت پذیرد.

هوش فراگیر

مثال های فوق نشان دهنده مسیر تکاملی دستگاه های هوشمند در سال های اخیر هستند، این امر رفته رفته به یک تغییر فراگیر در ماشین آلات تبدیل میشود. به عنوان مثال یک دستگاه ارزان قیمت مانند اسکید-استیر لودر،در صورت تجهیز به یک جعبه تسطیح با استفاده از سیستم ماهواره ای GNSS (سیستم ماهواره ای موقعیت یابی جهانی) قابلیت پیروی از یک الگوی 3 بعدی تسطیح را پیدا میکند، همچنین برخی از اسکید لودر ها به اندازه کافی هوشمند شده اند که در انتخاب ادوات هیدرولیک و سیستم حرکت هیدرواستاتیک بر اساس دستور کاربر فعال میشوند.

هوشمند شدن به دستگاه های تراش آسفالت نیز رسیده است، بوسیله استفاده ترکیبی از سیستم های GNSS در کنار فناوری لیزر، عملیات تراش آسفالت با دقت میلیمتر انجام میشود.

همچنین بسیاری از غلتک های آسفالت این قابلیت را دارند که که ضخامت و دمای لایه های فشرده شده را اندازه گیری، ثبت و کنترل کنند. همچنین تعداد پاس های عبور از یک از مسیر شمرده میشوند و امکان تنظیم سبک یا سنگین بودن ویبره بصورت اتوماتیک و بر اساس پارامتر های فوق نیز وجود دارد، این امر باعث میشود تا حتی الامکان از فشرده سازی بیشتر یا کمتر از حد مورد نیاز جلوگیری گردد.

مدیر تولید تجهیزات فشرده سازی سنگین شرکت بوماگ برت اردمن، از سیستم اکومود غلتک های این شرکت بعنوان یک سیستم هوشمند یاد میکند. به گفته وی بر اساس اقتضای شرایط کار، میزان توان مورد نیاز دستگاه را برآورد کرده که دور موتور را تنظیم میکند، این امر به کنترل میزان مصرف سوخت و صدای موتور ( حفظ راحتی کاربر دستگاه) منجر میگردد.

در عملیات ساخت جاده های بتونی، ماشین های هوشمند سیستم هایی همچون تاپکان LPS و تریمبل PCS900 که از اطلاعات سنسورهای مختلف دستگاه، پایگاه های روباتیک و نرم افزار تحلیل را بهمراه دارند. پس از بارگذاری طرح 3 بعدی سطح مورد نظر بر روی کامپیوتر دستگاه، دستگاه بوسیله سیستم های هوشمند فرمان گرفته و با دقت زیاد سطوح مورد نظر را پرداخت میکند.

در معادن، شاول های هوشمند کاترپیلار، مجهز به سیستم موقعیت یابی بار شده اند و کاربر در ین بارگیری میتواند بصورت گرافیکی و لحظه ای از موقعیت قرار گیری بار در تراک مطلع شود. بنا بر ادعای کاترپیلار، استفاده از این سیستم منجر به افزایش ایمنی کاربر کامیون، افزایش عمر مفید لاستیک ها و افزایش بازدهی کلی کار در معادن میشود.

محیط های سخت و خشن که دسترسی به اپراتور های ورزیده برای کاربری کامیون ها سخت است، استفاده از کامیون های هشومند میتواند یک راهکار مناسب باشد. در همین راستا شرکت کوماتسو چنین سیستمی را بر روی سری های 830E ، 930E و 980E (کامیون های معدنی) نصب کرده است. کوماتسو همچنین در حال طراحی سیستمی به نام IAHV است، که برای اولین بار در نمایشگاه 2016 MINExpo ارائه شده است. این سیستم به گونه ای طراحی شده است که نیاز به حضور کاربر در دستگاه ندارد. همچنین با استفاده هوشمند از سیستم های فرمان، ترمز و کنترل تقسیم دور به چرخ ها، این دستگاه قدرت مانور بسیار بیشتری در محوطه های کوچک بارگیری و تخلیه بار خواهد داشت.

کاترپیلار همچنین در حال توسعه دستگاه هایی با قابلیت ارتباط گیری با شاول برای ایجاد زمانبندی صحیح بارگیری و تخلیه است. این دستگاه ها حتی برای اعلام نیاز به سرویس بر اساس زمانبندی یا موارد اضطراری، بدون نیاز به حضور اپراتور، قابلیت های لازم را دارند. این سیستم های هوشمند توسط کاترپیلار بر روی طیف گسترده ای از دستگاه های ساخت این شرکت نصب میشوند.

دستگاه ها میتوانند  در ابعاد فراگیر تری هوشمند شوند. در برخی بیل های هیدرولیکی دیگر از انتخاب مود کاری به شکل سنتی خبری نیست، بلکه بر اساس شیوه کاربری دستگاه توسط کاربر، تنظیمات متناسب به طور هوشمند توسط سیستم کنترلی دستگاه اعمال میشود. به عنوان مثال اولویت بندی میان بوم و گردان بر اساس الگوی کاربری دستگاه همینک توسط بسیاری از سازندگان در دستگاه ها تعبیه شده است. همچنین برای ذخیره سازی الگوهای کاری فشار/دبی در هنگام استفاده همزمان از چند قسمت کارساز دستگاه و به کار گیری این الگو ها در شرایط مختلف کاری از این سیستم های هوشمند استفاده میشود.

در بولدوزرهای هیدرواستاتیک نیز چنین سیستم هایی به تدریج به کار گرفته میشوند، امثال این سیستم عبارتند از اسمارت گرید جان دیر و سیستم هوشمند کنترل دستگاه کوماتسو. این بولدوزرها به سیستم تسطیح 3 بعدی مجتمع مجهز شده اند. هنگامی که دستگاه در حالت کنترل خودکار قرار میگیرد، میزان مقاومت موجود توسط بار در برابر تیغه به طور مداوم اندازه گیری شده و فاصله تیغه از زمین به طور متناسب تنظیم میگردد تا بازدهی به حد اکثر رسیده و ماشین بدون لغزش به مسیر خود ادامه دهد.

کنترل تسطیح و تلماتیکس

برای اکثر کاربران هوشمند شدن ماشین آلات در زمینه های عملی در سایت های کاری در قالب کنترل اتوماتیک تسطیح و تلماتیکس معنا پیدا میکند.

بسیاری از ماشین آلاتی که تا به حال در این مقاله به آنها پرداخته شد، هوشمندیشان را از مدیون سیستمهای کنترلی هستند. در یک طبقه بندی کلی میتوان این سیستم ها را به انواع: فقط تشخیص دهنده و خودکار تقسیم نمود. سیستم های فقط تشخیص دهنده اطلاعاتی کاری دستگاه را بطور همزمان از طریق مانیتور درون کابین به کاربر نمایش داده و به وی اجازه داده میشود که بطور دستی کنترل دستگاه را بر اساس اطلاعات نمایش داده شده در اختیار داشته باشد. سیستم های خودکار، در یک فرم مشابه عمل میکنند، با این تفاوت که یک واسطه کاربری سیستم کاری هیدرولیک دستگاه را به سیستم کنترلی مربوط میسازد تا سیستم تسطیح بطور خودکار موقعیت ادوات کاری را تنظیم کند.

امروزه سیستم های کنترل تسطیح تقریباً برای تمامی اجزاء ماشین آلات وجود دارد. این تجهیزات هم در بازار لوازم جانبی و هم توسط سازندگان اصلی به صورت مجتمع با دستگاه (به عنوان مثال بولدوزرها، گریدرها و بیل های هیدرولیکی)، ارائه میگردد. برخی تولیدکنندگان ماشین آلات، این تجهیزات را بصورت مجموعه جدا برای خرید توسط مشتریان و نصب بر روی دستگاه ارائه میدهند.

مطابق با روند روبه جلو تکنولوژی در معنای عام، سیستم های تسطیح نیز در حال پیشرفت روزافزون هستند، سیستم های تاپکان و تریمبل برای نصب بر روی بولدوزر های توسعه داده شده اند. همچنین از سیستم های ارثوورکس و 3D-MCMAX که با استفاده از  واحدهای اندازه گیری اینرسی طراحی شده اند در ماشین آلات بهره گرفته میشود. در مقایسه با سیستم های قبلی، سرعت و دقت این سیستم ها بطور همزمان افزایش یافته است.

کاهش هزینه ها و صرفه اقتصادی استفاده از این سیستم های هوشمند بسیار قابل توجه است چرا که این امر منجر به کاهش دوباره کاری، بازرسی های مداوم و ... شده است.

آقای مک کندری میگوید: پس از استفاده از سیستم های هوشمند تسطیح بهره وری بین 30 الی 50 درصد افزایش یافته است، البته این امر به نوع ماشین، نوع کار و مهارت کاربر بستگی دارد.

علیرغم این که سیستم های کنرل سطح علاقمندان بیشتری پیدا میکند و امکان خرید آنها در طیف های قیمتی متنوع وجود دارد، تعداد قابل توجهی از صاحبان ماشین آلات هنوز حتی در مورد این سیستم ها چیزی نشنیده اند و تجربه استفاده از آن ها برایشان غریب بنظر میرسد. شایان ذکر است که طراحی های ساده شده و قابل نصب بر روی طیف گسترده تری از ماشین آلات به طور فراگیر در حال پیدایش هستند.

ران ابرلندر، یکی از مدیران سیستم های موقعیت یابی تاپکان می گوید: در سایت های کاری عمرانی، حفاری و معادن عموماً استفاده از تکنولوژی های روز کمتر متداول است. از همین روی پیمانکاران بایست به طور مداوم در پی تکنولوژی های روز که میتواند بهره وری را در کارهایشان افزایش دهد باشند تا بتوانند مزیت رقابتی بیشتری در کسب و کارهایشان داشته باشند.

بطور مختصر میتوان گفت سیستم های ککنترل سطحبه عناوین ذیل تقسیم میشوند:

• فقط تشخیص دهنده دو بعدی
• خودکار دو بعدی
• فقط تشخیص دهنده سه بعدی
• خودکار سه بعدی

دو بعدی به این معنی است که لبه کارساز دستگاه به نسبت یک مرجع واحد (مثلا از طریق اندازه گیری لیزری یا اولتراسونیک) گزارش داده میشود. یا در برخی موارد، مثلا ماشین آلات ولوو، دستیار حفاری بیل سیستمی است که در آن کاربر یک نقطه مرجع برای سر ناخن های باکت تعریف کرده و سپس عمق سطح مورد نظر بعنوان هدف کار را تنظیم مینماید، به گفته ولوو، پس از این کار، کاربر میتواند میزان پیشروی و حجم کار انجام شده را از طریق مانیتور به طور تصویری مشاهده نماید.

در سیستم های 3 بعدی، موقعیت لبه کارساز تجهیزات دستگاه به طور کاملاً دقیق در یک دستگاه مختصات سه بعدی رصد شده و عمق حفاری دقیقاً شناسایی میشود، و بر اساس این موقعیت کنترل تجهیزات نیز برای بهترین عملکرد توسط سیستم هوشمند انجام میشود.

تلماتیکس

بسیاری از مدیران ماشین آلات بخوبی آگاهند که امروزه بسیاری از ماشین آلات مجهز به سیستم های مانیتورینگ عملکرد از راه دور هستند. این سیستم ها کلیه اطلاعات مرتبط با شرایط کاری دستگاه را در قالب سنسورهای مختلف از طریق ماهواره ها به مرکز جمع آوری داده ها در شرکت مرجع ارسال میکنند و از این طریق مشتریان میتوانند همواره وضعیت کاری و موقعیت دستگاه خود را رصد کنند.

از طریق چنین سیستم هایی صاحبان ماشین آلات میتوانند بصورت مجازی حصار جغرافیایی ترسیم کنند تا موقعیت کارکرد دستگاه را محدود نمایند. این اطلاعات همچنین، برای تهیه گزارش های عملکرد در دوره های زمانی مشخص به کار میروند. مخصوصاً در مورد دستگاه هایی با کارکرد اجاره ای بسیار مفید میباشد. کدهای خطا و هشدارهای پیش آمده در عملکرد دستگاه از طریق این سیستم اطلاعرسانی میشود. میزان مصرف سوخت در بازه های زمانی مشخص و همچنین زمانبندی انجام سرویس های دوره ای برای دستگاه، دیگر مثال هایی از اطلاعات قابل انتقال از طریق این سیستم هستند.

نکته اینجاست که در بسیاری از موارد کاربران و صاحبان دستگاه بنا بر دلایل مختلف، از ارزش های چنین سیستمی چشم پوشی میکنند. سیستم هایی که در بسیاری از موارد بصورت استاندارد بر روی دستگاه خریداری شده توسط مشتری موجود است و مشتری قبلاً برای تهیه آن پول پرداخت کرده است و حداقل برای بازه زمانی یک یا دو ساله امکان استفاده مجانی از آن را دارد.

البته هستند مدیران و دستگاه دارانی که بخوبی با مزایای این تکنولوژی آشنا هستند و اطلاعات حاصل از این سیستم را بخوبی در روال کاری خود قرار داده اند. البته این افراد هنوز در اقلیت هستند. از این رو شاید راهکار اصلی برای توسعه استفاده از این سیستم ها توصیه و توجیه مزایای استفاده از این سیستم ها برای مدیران ماشین آلات و صاحبان و کاربران دستگاه ها باشد. ساده سازی اصول بکارگیری این اطلاعات  و استفاده از آنها جهت تصمیم سازی صحیح، تنها بوسیله ارائه مشاوره، آموزش و توجیهات گویا توسط نمایندگی ها و نهادهای ترویجی تکنیک های جدید مدیریت ماشین آلات امکان پذیر خواهد بود. این ساده سازی در افزایش اثربخشی این سیستم ها موثر میباشد.

--برای مشاهده سایر مقالات، اینجا را کلیک کنید.