هوش مصنوعی (AI) صنعت پنوماتیک را متحول کرده و با بهینهسازی سیستمهای هوای فشرده، تعمیرات پیشبینیکننده و طراحی پنوماتیک هوشمند، کارایی، پایداری و سودآوری را بهبود بخشیده است. شرکت فستو(Festo)، پیشرو در فناوریهای پنوماتیک، با محصولاتی مانند ترمینالولو VTEM، واحد مراقبت هوای فشرده MS و پلتفرم اتوماسیون CPX، استانداردهای جدیدی را تعریف کرده است. در ایران، ایفاکو (Iphaco)، نماینده رسمی فستو، این فناوریهای نوین را به صنایع داخلی ارائه میدهد تا بهرهوری را ارتقا دهد. این مقاله تأثیرات فنی AI بر سیستمهای پنوماتیک، از جمله عملگرها (actuators) و شیرهای پنوماتیک (valves) را بررسی میکند تا علاقمندان و فعالان در این صنعت را با این تحولات آشنا سازد
تعمیرات پیشبینیکننده: کاهش توقفها با هوش مصنوعی
تعمیرات پیشبینیکننده در پنوماتیک یکی از بزرگترین دستاوردهای AI است. با استفاده از یادگیری ماشین (ML) و تحلیل دادههای سنسورها (مانند فشار، جریان و دما)، AI میتواند خرابیهای احتمالی مانند نشت هوا یا فرسودگی عملگرها را پیشبینی کند. برای مثال، شرکت امرسون (Emerson) با ادغام AI در شیرهای پنوماتیک، سیستمهایی توسعه داده که هشدارهای پیش از خرابی ارائه میدهند و تنظیمات را بهینه میکنند.
هوش مصنوعی در پنوماتیک میتواند هزینههای نگهداری را تا ۳۰-۵۰ درصد کاهش دهد. در یک پژوهش، استفاده از شبکههای عصبی پیشخور (feed-forward neural networks) دقت تشخیص وضعیت سیستمهای پنوماتیک را به ۱۰۰ درصد رساند. این فناوری با تحلیل دادههایی مانند چگالی طیفی توان (PSD) از سیگنالهای ارتعاش، حتی با استفاده از سنسورهای اقتصادی مانند آردوینو، عملکردی قابل اعتماد ارائه میدهد. برای مثال، در خط تولید خودرو که عملگرهای پنوماتیک برای جابجایی قطعات حیاتی هستند، این فناوری با پیشبینی خرابیها از توقفهای چندساعته و هزینهبر جلوگیری میکند، که مستقیماً به افزایش بهرهوری منجر میشود.
کاربردهای اصلی آنها شامل اتوماسیون صنعتی، ماشینآلات بستهبندی، چاپ، ابزارآلات ماشینی و صنایع چوبکاری است. با پشتیبانی از pilot air supply داخلی یا خارجی، این شیرها امکان reversible flow direction را فراهم میکنند که در سیستمهای پیچیده پنوماتیک بسیار مفید است. نرخ جریان استاندارد (standard nominal flow rate) تا 2300 لیتر در دقیقه، آنها را برای عملیات سریع و کارآمد مناسب میسازد. همچنین، با switching time کمتر از 22 میلیثانیه، سریع به سیگنالهای الکتریکی تضمین میشود.
رباتیک و پنوماتیک: نوآوریهای فستو (ارایه و پشتیبانی در ایران توسط ایفاکو)
فستو با ترکیب AI و عملگرهای پنوماتیک در رباتیک پیشرو است. دستهای بیونیک فستو، که در نمایشگاه هانوفر مسه ۲۰۱۸ نمایش داده شدند، با یادگیری از دادههای گذشته، حرکات دقیقی انجام میدهند و همکاری انسان-ربات را ایمن میکنند. طبق گزارش فستو، این دستها در خطوط مونتاژ خودروسازی اروپا دقت را تا ۱۵ درصد بهبود بخشیدهاند. ایفاکو این فناوری را برای صنایع ایرانی عرضه میکند.
VTEP (ترمینال ولو کمجریان) فستو برای کنترل فشار چندکاناله در تولید تجهیزات پزشکی استفاده میشود. به گفته فستو،VTEP در تولید دستگاههای تنفسی، دقت فرآیندها را تا ۱۰ درصد افزایش داده است. همچنین، BionicCobot فستو، یک ربات سبکوزن با عملگرهای پنوماتیک، در صنایع الکترونیک برای جابجایی قطعات حساس استفاده شده و نرخ خطا را تا ۱۲ درصد کاهش داده است.
فستو همچنین واحد مراقبت هوای فشرده MS را ارائه میدهد که با سنسورهای هوشمند و AI، کیفیت هوای فشرده را با حذف رطوبت و ذرات معلق تضمین میکند. به گزارش فستو، (فیلتر دقیق MS6-LFM) در صنایع نساجی اروپا، خرابی عملگرها را تا ۳۰ درصد کاهش داده است. ایفاکو این فناوری را به صنایع ایرانی معرفی کرده تا کیفیت هوای فشرده را بهبود بخشد و از هدررفت انرژی جلوگیری کند.
شیرهای پیزوالکتریک فستو، مانند VPPI (جریان بالا) و VEAB (جریان دقیق)، با مصرف ۹۵ درصد انرژی کمتر نسبت به شیرهای سلونوئیدی، با AI ادغام شدهاند تا فشار را با دقت ±۰.۲۵ درصد تنظیم کنند. طبق دادههای فستو، سیستم N2 Purge با VEAB در تولید نیمههادی، مصرف نیتروژن را تا ۷۵ درصد کاهش داده و سالانه معادل ۱,۰۴۵ متریک تن انتشار CO2 صرفهجویی کرده است. ایفاکو این راهحلها را برای صنایع دقیق ایران عرضه میکند.
AI در شبیهسازیهای مبتنی بر دوقلوهای دیجیتال(Digital Twins) نیز نقش دارد. فستو از این فناوری برای بهینهسازی طراحی سیستمهای پنوماتیک استفاده میکند. به عنوان مثال، در تجهیزات کشاورزی، دوقلوهای دیجیتال فشار سیال را بر اساس شرایط محیطی تنظیم کرده و کارایی را تا ۲۰ درصد افزایش دادهاند. یک مطالعه نشان داد که الگوریتمهای AI مانند شبکههای عصبی LSTM نرخ خرابی عملگرها را از ۳.۸ درصد (در کنترلرهای PID سنتی) به ۲.۰ درصد کاهش میدهد و هزینههای توقف را تا ۳۷۵ دلار در ماه کم میکند.
علاوه بر این، شیرهای VUVS با گواهی ATEX برای محیطهای انفجاری (II 3G Ex ec IIC T4 Gc X و II 3D Ex tc IIIC T115°C Dc X) سازگار هستند و میتوانند در دماهای -5 تا +50 درجه سانتیگراد عمل کنند. نصب آسان با گزینههای mounting مانند wall، DIN rail یا manifold، و قابلیت تعویض سریع، زمان توقف سیستم را به حداقل میرساند. این مزایا، VUVS را به گزینهای اقتصادی و برای صنایع ایران تبدیل کرده است.
فناوریهای پیشرفته فستو: اتوماسیون و آموزش
فستو با پلتفرم اتوماسیون CPX امکان ادغام AI با سیستمهای پنوماتیک را فراهم کرده است. طبق اطلاعات فستو،CPX در صنایع پتروشیمی اروپا جریان گاز را با تحلیل دادههای سنسورها بهینه کرده و مصرف را تا ۴۵ درصد کاهش داده است. VEFC (کنترلکننده جریان جرمی) نیز با قابلیت تشخیص نشتی (Leakage Diagnostics)، هزینههای نشت را تا ۶۰ درصد کاهش میدهد.
Festo Motion Terminal (VTEM) با اپلیکیشنهای Motion Apps، مانند Eco Drive، مصرف انرژی را تا ۶۰ درصد کاهش میدهد. فستو گزارش داده که VTEM در صنایع غذایی اروپا سرعت بستهبندی را تا ۸ درصد افزایش داده است. Servo Pneumatic Systems (YSRW) فستو برای کاربردهای دینامیک مانند جوشکاری رباتیک استفاده میشود و در خودروسازی اروپا دقت جوش را تا ۱۰ درصد بهبود بخشیده است.
فستو با Festo Didactic آموزشهای مبتنی بر AI ارائه میدهد. این پلتفرم با شبیهسازیهای مجازی و دوقلوهای دیجیتال، مهارتهای پنوماتیک هوشمند را تقویت میکند. ایفاکو این برنامهها را برای آموزش متخصصان ایرانی ارائه میدهد تا با فناوریهای صنعت ۴.۰ همگام شوند.
کویل سلنوئیدی rotatable با مصرف توان 2.6 وات و ولتاژهای 12 تا 230 ولت، همراه با اتصالات الکتریکی استاندارد مانند EN 175301-803 یا M8/M12، کنترل دقیق را ممکن میسازد. مواد ساخت شامل die-cast aluminium برای housing، HNBR و NBR برای seals، و wrought aluminium alloy برای piston spool، همه RoHS-compliant و سازگار با استاندارد LABS (PWIS) VDMA24364-B1/B2-L هستند. این فناوریها، امکان عملیات در فشارهای -0.9 تا +10 بار و رسانههای oiled یا unoiled compressed air را فراهم میکنند.
چالشها و آینده هوش مصنوعی در پنوماتیک
چالشهایی مانند کمبود متخصصان AI و هزینههای اولیه وجود دارد. ۹۵ درصد کارشناسان پیشبینی میکنند که پنوماتیک هوشمند استاندارد صنعت خواهد شد. آینده شامل سیستمهای خودتنظیم است که با صنعت ۴.۰ همراستا هستند.
چرا هوش مصنوعی در پنوماتیک مهم است؟
ادغام هوش مصنوعی در پنوماتیک کارایی و پایداری را افزایش میدهد. ایفاکو، نماینده فستو در ایران، با ارائه فناوریهایی مانند VTEM، MS، CPX و BionicCobot، صنایع ایرانی را به سمت کارخانههای هوشمند هدایت میکند. برای اطلاعات بیشتر، به وبسایت ایفاکو (www.iphaco.ir) یا فستو (www.festo.com) مراجعه کنید.
برای بهروز ماندن با پیشرفتهای هوش مصنوعی در پنوماتیک و راهحلهای فستو، مقالات ایفاکو را دنبال کنید و نظرات خود را در بخش دیدگاهها به اشتراک بگذارید!