Цифровые технологии в пневмогидравлических приводах технологического оборудования: проблемы и перспективы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цифровые технологии открывают новые горизонты в области пневмогидравлических приводов технологического оборудования. В статье рассматриваются ключевые проблемы и перспективы в данной сфере. Внедрение цифровых технологий позволяет значительно повысить эффективность и точность работы пневмогидравлических систем. Использование датчиков, микроконтроллеров и программного обеспечения обеспечивает более точный контроль над процессами, оптимизацию энергопотребления и предиктивное обслуживание. Для успешного внедрения цифровых технологий в работу пневмогидравлических систем используются современные методы анализа данных, математическое моделирование и алгоритмы машинного обучения. При этом особое внимание уделено анализу применения цифровых технологий в пневмогидравлических приводах современного технологического оборудования, а также выявлению ключевых технических проблем, с которыми сталкивается отрасль, и определению перспективных направлений развития. В работе были рассмотрены новые направления в проектировании пневмогидравлических приводов с акцентом на растущую потребность в интегрированных датчиках и других приборах контроля. Недавние достижения в проектировании и реализации пневмогидравлических приводов связаны с комбинированным управлением, подачей и возвратом потока жидкости для улучшения динамики и точности системы, а также чувствительности к нагрузке, при которой усилие нагрузки согласуется с давлением в приводе для повышения эффективности. Данный обзор детально описывает развивающиеся тенденции в исследованиях пневмогидравлических систем и даёт общее представление о прогрессе, связанном с цифровизацией этих систем. Обсуждаются основы соответствующих сенсорных технологий и инновационные подходы к интеграции датчиков в гидравлические и пневматические системы.

Об авторах

Никита Сергеевич Кривошеев

ООО "ГС Юнит"

Автор, ответственный за переписку.
Email: ax@hydraulicunit.ru
ORCID iD: 0009-0009-1754-4315
SPIN-код: 3147-5597

директор по производству и научной деятельности

Россия, г. Санкт-Петербург

Александр Аркадьевич Жарковский

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: ax@hydraulicunit.ru
ORCID iD: 0000-0002-3044-8768
SPIN-код: 3637-7853

Доктор технических наук, профессор

Россия, 195251,Россия, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, Главный учебный корпус, ауд. 262; телефон: +7 (812) 297-84-30

Список литературы

  1. Маслов, М. М. Применение пневмогидравлического привода для ремонтных работ на примере универсального съемника / М. М. Маслов // Вестник НГИЭИ. – 2013. – № 8(27). – С. 54-62. – EDN RBNMZB.
  2. Surucu, O. Condition Monitoring using Machine Learning: A Review of Theory, Applications, and Recent Advances / O. Surucu, S. A. Gadsden, J. Yawney // Expert Systems with Applications. – 2023. – vol. 221. – pp. 119738.
  3. Parr, A. Hydraulics and Pneumatics (Third edition) : A technician’s and engineer’s guide. (Elsevier, Ed.) / A. Parr. – Butterworth-Heinemann, The Boulevard, Langford Lane, Kidlington, Oxford OX5 1GB, UK, 2011.
  4. Amirante, R. The importance of a full 3D fluid dynamic analysis to evaluate the flow forces in a hydraulic directional proportional valve / R. Amirante, L. A. Catalano, P. Tamburrano // Engineering Computations. – 2014a. – 31(5). – pp. 898–922.
  5. Alhammadi, A. The role of industry 4.0 in advancing sustainability development: A focus review in the United Arab Emirates / A. Alhammadi, I. Alsyouf, C. Semeraro, K. Obaideen, // Cleaner Engineering and Technology, – 2024. – vol. 18. – pp. 100708.
  6. Zhong, R. Intelligent Manufacturing in the Context of Industry 4.0: A Review / R. Y. Zhong, X. Xu, E. Klotz, S. T. Newman // Engineering. – 2017. – 3(5). – pp. 616-630.
  7. Pech, M. Predictive Maintenance and Intelligent Sensors in Smart Factory: Review / M. Pech, J. Vrchota, J. Bednář // Sensors. – 2021. – 21. – 1470.
  8. Lalegani, D. M. (2023) A Review of Recent Manufacturing Technologies for Sustainable Soft Actuators / D. M. Lalegani, M. Bodaghi // International Journal of Precision Engineering and ManufacturingGreen Technology. – 2023. – 10. – pp. 1661-1710.
  9. Linjama, M. Digital fluid power: State of the art / M. Linjama // The Twelfth Scandinavian International Con-ference on Fluid Power. Tampere University of Technology. – Tampere, Finland, 2011, 18–20 May. – pp. 18–20.
  10. Donkov, V. H. Digital hydraulic technology for linear actuation: a state of the art review / V. H. Donkov, T. Andersen, M. Linjama, M. K. Ebbesen // International Journal of Fluid Power. – 2020. – 21(2). – 263-304.
  11. Laamanen, A. On the pressure peak minimization in digital hydraulics / A. Laamanen, M. Linjama, M. Vilenius // The tenth Scandinavian international conference on fluid power. – Tampere, Finland, 2007, 21–23 May.
  12. Yusop, H. M. Pipe leak diagnostic using high frequency piezoelectric pressure sensor and automatic selection of intrinsic mode function / H. M. Yusop, M. F. Ghazali, M. F. M. Yusof, M. A. Pi Remli, M. H. Kamarulzaman // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. – 2017. – 257. – 012091.
  13. Xu, J. Epoxy-free high-temperature fiber optic pressure sensors for gas turbine engine applications / J. Xu, G. Pickrell, B. Yu, M. Han, Y. Zhu, X. Wang, K. L. Cooper, A. Wang // Proceedings of Sensors for Harsh Environments. – 2004. – vol. 5590. – pp. 1-10.
  14. Кириллов, Д. С. Цифровые двойники как основа цифровой трансформации промышленных предприятий / Д. С. Кириллов, Т. А. Барчукова // Актуальные вопросы экономики и управления, Смоленск, 21–22 октября 2021 года. – Смоленск : Издательство «Маджента», 2021. – С. 161-164. – EDN QCNKPE.
  15. Лычкина, Н. Н. Концепция цифрового двойника и роль имитационных моделей в архитектуре цифрового двойника / Н. Н. Лычкина, В. В. Павлов // Имитационное моделирование. Теория и практика (ИММОД-2023) : Сборник трудов одиннадцатой всероссийской научно-практической конференции по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности, Казань, 18–20 октября 2023 года. – Казань : Издательство АН РТ, 2023. – С. 139-149. – EDN ZAOYZG.
  16. Saaksvuori, A. Product lifecycle management / A. Saaksvuori, A. Immonen // Springer Science & Business Media. – 2008.
  17. Grieves, M. Digital twin: manufacturing excellence through virtual factory replication / M. Grieves // White paper. – 2014. – vol. 1, №2014. – pp. 1-7.
  18. Grieves, M. Digital twin: Mitigating unpredictable, undesirable emergent behavior in complex systems / M. Grieves, J. Vickers // Transdisciplinary perspectives on complex systems: New findings and approaches. – 2017. – pp. 85–113.
  19. Glaessgen, E. H. The Digital Twin Paradigm for Future NASA and U. S. Air Force Vehicles / E. H. Glaessgen, D. S. Stargel // 53rd Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. – 2012. – pp. 1-14.
  20. Guide to the Systems Engineering Body of Knowledge (SEBoK). URL: https://sebokwiki.org/wiki/ (дата обращения 22.04.2024).
  21. Stark, R., et al. CIRP Encyclopedia of Production Engineering / R. Stark, et al. – The International Academy for Production Engineering, 2019. – pp. 1-8.
  22. Semeraro, C. Digital twin paradigm: A systematic literature review / C. Semeraro, M. Lezoche, H. Panetto, M. Dassisti // Computers in Industry. – 2021. – Vol. 130. – pp. 103469.
  23. VanDerHorn, E. Digital Twin: Generalization, characterization and implementation / E. VanDerHorn, S. Mahadevan // Decision support systems. – 2021. –Vol. 145. – pp. 113524.
  24. Juarez, M. G. Digital twins: Review and challenges / M. G. Juarez, V. J. Botti, A. S. Giret // Journal of Computing and Information Science in Engineering. – 2021. – Vol. 21. – №3.
  25. Haag, S. Digital twin–Proof of concept / S. Haag, R. Anderl // Manufacturing letters. – 2018. – Vol. 15. – pp. 64–66.
  26. Пузанов, А. В. Элементы концепции цифрового двойника гидропривода / А. В. Пузанов // Математическое моделирование : Тезисы II Международной конференции, Москва, 21–22 июля 2021 года. – Москва : Издательство «Перо», 2021. – С. 72-73. – EDN MBWDLR.
  27. Обзор методов контроля состояния элементов гидропривода / А. Р. Крук, А. Л. Егоров, В. А. Костырченко, Т. М. Мадьяров // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 2-2. – С. 267-270. – EDN VORLTH.
  28. Пиманов, Д. А. Децентрализованные гидроприводы со встроенными системами управления / Д. А. Пиманов, И. П. Гальчак // Обзор тенденций в агропромышленном комплексе : сборник статей конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Тенденции в АПК», Екатеринбург, 24 октября 2022 года. – Екатеринбург : Уральский государственный аграрный университет, 2022. – С. 16-17. – EDN UZAXDZ.
  29. Воробьев, Д. И. Разработка цифрового двойника пресса для кузнечно-штамповочного производства / Д. И. Воробьев, А. О. Кузин, Я. А. Ерисов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2023. – №4. – С. 365-371. doi: 10.24412/2071-6168-2023-4-365-372. – EDN WMKYUP.
  30. Крук, А. Р. Обзор методов контроля состояния элементов гидропривода / А. Р. Крук, А. Л. Егоров, В. А. Костырченко, Т. М. Мадьяров // Фундаментальные исследования. – 2016. –№2-2. – С. 267-270. EDN VORLTH.
  31. Боровков, А. И. Дорожная карта по развитию сквозной цифровой технологии «Новые производственные технологии». Результаты и перспективы / А. И. Боровков, О. И. Рождественский, К. В. Кукушкин [и др.] // Инновации. – 2019. – №11(253). – С. 89-104. doi: 10.26310/2071-3010.2019.253.11.011. – EDN SXVHQW.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Кривошеев Н.С., Жарковский А.А., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».