Ничто не работает без них: датчики играют центральную роль в реализации Industry 4.0 - они предоставляют данные, на основе которых могут появиться инновационные технологии и новые бизнес-модели. Поэтому выбор правильных датчиков имеет решающее значение для успешного технического и экономического внедрения новых машин и приложений.
Именно здесь вступает в действие «Технология сенсорных руководств для индустрии 4.0», которую VDMA Forum Industry 4.0 опубликовала в 2018 году. Он предназначен для поддержки пользователей датчиков в процессе разработки приложений на основе датчиков и для выявления факторов, влияющих на стоимость. Для этой цели в руководстве определены семь руководящих вопросов и наборов инструментов, которые, в свою очередь, должны упростить ответы на руководящие вопросы.
Ключевые вопросы направлены на то, чтобы осветить различные аспекты применения датчиков непредвзятым и сбалансированным образом на ранних этапах процесса разработки. Подводя итог кратко:
1. Каковы преимущества приложения?
Вначале проводится анализ основных преимуществ нового сенсорного приложения. Важно отделить себя от мышления в технических решениях и принять дополнительную ценность для последующей целевой группы приложения. Хотя конкретный технический проект оказывает существенное влияние на стоимость системы, он обычно играет подчиненную роль для клиента - в отличие от преимуществ. Это может состоять, например, из увеличения доступности машины или лучшего планирования простоев машины. Спецификация пользы для пользователя помогает более четко определить, какие требования существуют для сенсорной системы, а какие не имеют отношения к целевой группе.
2. Какие измеряемые величины должны быть записаны?
Исходя из предполагаемых преимуществ и существующей технической системы, следующим шагом должно стать нейтральное обсуждение тех параметров, с которыми возможна техническая реализация желаемого. В конце концов, эффекты и состояния технической системы часто могут регистрироваться различными способами - прямо или косвенно, через измеряемую переменную или путем корреляции ряда других переменных.
На основе этого обсуждения может быть сделан первоначальный выбор рассматриваемых типов датчиков для индивидуально определенных измеряемых переменных.
3. Какое место установки и какие интерфейсы доступны для сенсорной системы?
Существующая техническая система, в которую должны быть интегрированы датчики, часто определяет основные технические краеугольные камни: например, интерфейсы для связи, соответствующий источник энергии, варианты механического крепления или доступное пространство. Кроме того, измеряемые величины и типы датчиков часто также ограничивают возможности для размещения системы датчиков и, следовательно, доступного места для установки.
Чем жестче требования к месту установки и интерфейсам, тем более вероятно, что сенсорные системы, доступные на рынке, больше не подходят для использования. В этом случае дополнительные затраты на разработку в сочетании с зачастую небольшими количествами в машиностроении означают, что затраты на применение могут резко возрасти. На этом фоне следует интенсивно обсуждать взаимодействие измерительной переменной, типа датчика и возникающих в результате ограничений пространства и интерфейса.
4. Каковы условия окружающей среды?
Внешние воздействия на датчики и их характеристики столь же различны, как и сами приложения. Поэтому важно определить, на какие воздействия система датчиков будет воздействовать в возможных положениях датчиков и как долго ей придется противостоять этим воздействиям.
СОВЕТ КНИГИ Книга «Промышленные датчики» описывает разработку и практическое применение наиболее важных датчиков. Благодаря прикладному анализу ошибок измерительных систем, датчиков и сенсорных систем, каждый из которых дополняется множеством подробных, полностью рассчитанных примеров применения, книга подходит не только для студентов, но и для инженеров и техников из различных дисциплин.
5. Какими свойствами должен обладать сигнал измерения для плановой интерпретации данных?
Качество измерительного сигнала является основой технической осуществимости применения датчика - и в то же время является мощным фактором, влияющим на стоимость: большие диапазоны измерений или высокая точность измерений и частоты дискретизации оказывают значительное влияние на компоненты, конструкцию и разработку сенсорной системы. Поэтому имеет смысл протестировать альтернативные решения на ранней стадии и уточнить, насколько высоки минимальные требования к сигналу измерения для соответствующих переменных измерения. Таким образом, впоследствии вы сможете использовать самую дешевую сенсорную систему, которая отвечает всем требованиям.
6. Каковы последствия отказа или неисправности сенсорной системы?
Отказ системы датчиков при промышленном использовании может иметь серьезные последствия. Поэтому, исходя из пользы для пользователя, важно обсудить последствия отказа сенсорной системы. Ответ на этот вопрос помогает оценить усилия, необходимые для предотвращения сбоев, с одной стороны, и для оценки функциональности системы, с другой.
7. Сколько штук следует использовать сенсорной системе?
Из-за экономии масштаба, количества представляют собой основной рычаг для стоимости сенсорных систем, поэтому экономическая жизнеспособность приложения также сильно зависит от количества, в котором сенсорная система может быть продана.
Подготовлено к диалогу
Руководство содержит пять ящиков для инструментов. Они должны помочь получить первые функциональные приложения как можно быстрее и добиться ясности в технической и экономической осуществимости на ранней стадии. Исходя из этого, следует разработать сценарии в диалоге с производителями датчиков о том, как структура затрат целевой системы датчиков может изменяться в зависимости от закупаемого количества. (JV)