تطبيق الأتمتة والرقمنة في البحث والتطوير المحرك

تعتبر تعويذة المحرك المكون الأساسي لتصنيع المحركات ، كما أن جودة البحث والتطوير تؤثر بشكل مباشر على أداء المحرك وكفاءته وحياة المحرك. مع تقدم الصناعة 4.0 ، تم استخدام تقنيات الأتمتة والرقمنة على نطاق واسع في البحث والتطوير المتعرج ، والتي لا تحسن فقط كفاءة البحث والتطوير واتساق المنتجات ، ولكنها تعزز أيضًا التحول الذكي لصناعة السيارات. ستقوم هذه المقالة بتحليل التطبيق المحدد للأتمتة والرقمنة في البحث والتطوير المتعرج ، واستكشاف مزاياها وتحدياتها واتجاهاتها المستقبلية.

 

1. تطبيق الأتمتة في البحث والتطوير

لقد عززت تقنية الأتمتة بشكل كبير كفاءة ودقة البحث والتطوير المتعرج عن طريق إدخال المعدات المتقدمة والعمليات الذكية ، والتي تنعكس بشكل أساسي في الجوانب التالية:

 

معدات متعرج تلقائي

آلات اللف التلقائية هي الأدوات الأساسية في لف البحث والتطوير ، والتي يمكن أن تتحكم بدقة في التوتر وعدد المنعطفات وترتيب الأسلاك المينا وفقًا لمعلمات التصميم. تم تجهيز آلات اللف الحديثة بمحركات مؤازرة وأنظمة تحكم متعددة المحاور ، والتي يمكن أن تدرك النماذج الأولية السريعة للهياكل المتعرجة المعقدة (مثل لفات الأسلاك المسطحة واللفات المركزة). على سبيل المثال ، في البحث والتطوير في محركات مركبات الطاقة الجديدة ، يمكن أن تزيد معدات اللف أوتوماتيكي من معدل ملء الفتحة إلى أكثر من 90 ٪ ، مما يعزز بشكل كبير من كثافة الطاقة للمحرك.

عملية بمساعدة الروبوت

تستخدم Cobots على نطاق واسع في عمليات مثل التشكيل اللف وتثبيت مواد العزل وتثبيت الملف. تستخدم الروبوتات التقدير البصري وتكنولوجيا التغذية المرتدة لضمان دقة التشغيلية والاتساق وتقليل الأخطاء البشرية. على سبيل المثال ، يمكن للروبوتات تلقائيًا إكمال ربط نهاية الملف تلقائيًا ، وتقصير دورة البحث والتطوير.

نظام الكشف الآلي

يتطلب تعزيز البحث والتطوير اختبارًا دقيقًا للمقاومة وأداء العزل ومقاومة الجهد. يمكن لمعدات الكشف الآلي (مثل محللات متعرجة) إكمال قياسات متعددة المعلمات بسرعة وإنشاء تقارير مفصلة. على سبيل المثال ، يمكن أن تكتشف تقنية مسح الليزر انحرافات طفيفة في ترتيب الملف لضمان جودة عينات البحث والتطوير.

المزايا: تقنية الأتمتة تعمل على تحسين كفاءة الإنتاج بشكل كبير وتقلل من الأخطاء الناجمة عن التدخل اليدوي. إنها مناسبة بشكل خاص لتلبية الاحتياجات العالية والرائعة في البحث والتطوير. في الوقت نفسه ، يمكن أن تعمل معدات الأتمتة على مدار 24 ساعة في اليوم ، وتقصير دورة البحث والتطوير.

 

2. تطبيق الرقمنة في البحث والتطوير المحرك

تكمن التكنولوجيا الرقمية في حيوية جديدة في البحث والتطوير من خلال التحليل القائم على البيانات والذكاء ، بما في ذلك التطبيقات التالية:

تقنية التوأم الرقمية

يقوم التوائم الرقمية بمحاكاة العملية الكاملة لللف والتشكيل والتشغيل من خلال بناء نموذج افتراضي لللف. يمكن للباحثين استخدام التوائم الرقمية لتحسين تصميم اللف والتنبؤ بالأداء الكهرومغناطيسي وتوزيع الحرارة. على سبيل المثال ، في تطوير محركات مركبات الطاقة الجديدة ، يمكن للتوائم الرقمية محاكاة تأثير تخطيطات متعرج مختلفة على الكفاءة وتقليل تكلفة تجارب النماذج المادية.

البيانات الضخمة وتحسين الذكاء الاصطناعي

يمكن أن يدمج تحليل البيانات الضخمة بيانات البحث والتطوير التاريخية وتحديد المشكلات المحتملة في تصميم اللف. يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي تحسين معلمات اللف ، مثل امتداد الملف وتحويل التوزيع ، لزيادة الكفاءة. على سبيل المثال ، يمكن أن توصي أدوات تصميم اللف القائمة على التعلم الآلي بأفضل حل للاتعادة على أساس نوع المحرك ، وتقصير دورة التصميم بنحو 20 ٪.

منصة السحابة والتصميم التعاوني

تدعم منصة السحابة الرقمية التعاون في الوقت الفعلي بين فرق متعددة ، ويمكن للباحثين مشاركة بيانات التصميم واختبار نتائج العالم. على سبيل المثال ، استخدم فريق R&D Motor R&D أدوات FEA (تحليل العناصر المحدودة) المستندة إلى مجموعة النظراء للتحقق بسرعة من الأداء الكهرومغناطيسي لللفاء وتحسين كفاءة التعاون عبر الإقليمية.

المراقبة الذكية وتتبع الجودة

يستخدم النظام الرقمي أجهزة الاستشعار وتقنية إنترنت الأشياء لمراقبة التوتر ودرجة الحرارة وحالة العزل لعملية اللف في الوقت الفعلي. يتم تخزين جميع البيانات في blockchain أو قاعدة بيانات لتحقيق قابلية تتبع الجودة الكاملة. على سبيل المثال ، إذا فشل متعرج ، يمكن لفريق البحث والتطوير أن يحدد بسرعة عملية المشكلة وتحسين التصميم اللاحق.

المزايا: تعمل التكنولوجيا الرقمية على تحسين مستوى ذكاء البحث والتطوير ، وتقلل من تكلفة التجربة والخطأ ، وتوفر أساسًا علميًا للتصميم المبتكر من خلال تحليل البيانات.

3. التآزر بين الأتمتة والرقمنة

شكل الجمع بين الأتمتة والرقمنة تآزرًا قويًا في تعزيز البحث والتطوير. على سبيل المثال ، يمكن ربط آلة اللف التلقائية بنموذج التوأم الرقمي لضبط معلمات اللف في الوقت الفعلي لمطابقة نتائج المحاكاة ؛ يمكن لخوارزمية تحسين الذكاء الاصطناعي توجيه معدات الأتمتة لإجراء تخطيطات متعرجة معقدة وتحسين دقة الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمنصة الرقمية دمج وتحليل بيانات معدات الأتمتة ، وتوفير ملاحظات حلقة مغلقة للبحث والتطوير ، وتسريع التكرار من التصميم إلى التحقق.

 

4. التحديات

على الرغم من أن آفاق تطبيق الأتمتة والرقمنة واسعة ، إلا أنه لا يزال هناك بعض التحديات:

الاستثمار المرتفع في التكلفة: الاستثمار الأولي في معدات الأتمتة والأنظمة الرقمية كبيرة ، والتي قد يكون من الصعب على المؤسسات الصغيرة والمتوسطة الحجم أن تتحملها.

صعوبة التكامل الفني: قد تكون هناك مشكلات توافق بين معدات الأتمتة والمنصات الرقمية لمختلف الشركات المصنعة ، والتطوير المخصص مطلوب.

الطلب على المواهب: يحتاج فريق البحث والتطوير إلى الحصول على إمكانيات التشغيل الآلي وتحليل البيانات ، وتكلفة تدريب المواهب مرتفعة.

أمان البيانات: تشارك كمية كبيرة من بيانات التصميم في عملية الرقمنة ، ويجب تعزيز حماية أمان الشبكة.

 

5. الاتجاهات المستقبلية

الترقية الذكية: في المستقبل ، ستكون معدات الأتمتة أكثر ذكاءً ولديها إمكانيات تعديل تكيفية ، مثل تحسين التوتر المتعرج على أساس التعليقات في الوقت الفعلي.

رقمنة العملية الكاملة: من التصميم إلى التصنيع ، سيحقق البحث والتطوير تعويذة الرقمنة الكاملة للسلسلة ، واستخدام الحوسبة 6G والحافة لتحسين سرعة معالجة البيانات.

البحث والتطوير الأخضر: سيساعد الأتمتة والرقمنة على تطوير عمليات لفها منخفضة الطاقة ، وتقليل نفايات المواد ، وتحقيق أهداف التنمية المستدامة.

التصميم المعياري: سوف يعزز المنصة الرقمية البحث والتطوير المتعرج المعياري وتقصير وقت التكيف لأنواع المحركات المختلفة.