آیاعمل‌گرهای الکتریکی جایگزین سیلندرها و موتورهای پنوماتیکی می‌شوند؟

این واقعیت که در کارخانجات روند جایگزینی از پنوماتیک به عمل‌گرهای الکتریکی وجود دارد بر کسی پوشیده نیست. اما این روند در حال حاضر کند بوده و تردید نسبی بر مهندسین و طراحان در حال حاضر حاکم است. اما این واقعیت که برق جایگرین بهتری به جای پنوماتیک در بسیاری از موارد است نیز جای بحث و شک ندارد.
این مقاله بر اساس مصاحبه با آقای Stefan Ziemba، مدیر فروش شرکت IAI Industrieroboter GmbH در کشورهای اتریش و سويیس، تهیه شده است. شرکت IAI‌ یک شرکت ژاپنی‌الاصل بوده که فعالیت آن عرضهٔ عمل‌گرهای خطی و دورانی غیرپنوماتیکی (الکتریکی) و جایگزین نمودن آن‌ها با سیلندر(جک) و موتورهای پنوماتیکی موجود در صنایع است. این شرکت نزدیک به نیم قرن سابقه دارد و در ۴۱ کشور دنیا فعالیت دارد.

س: جایگزینی عمل‌گرهای پنوماتیک با الکتریکی از خیلی سال‌های قبل شروع شده است ولی چرا روند آن کند است؟
ج: در خوب بودن عمل‌گرهای الکتریکی جای شک وجود ندارد ولی در صنایع و کارخانجات فعلی هوای فشرده و لوله‌کشی آن تقریبا در هر صنعتی موجود است و در هر گوشهٔ یک سالن تولیدی امکان استفاده از هوای فشرده وجود دارد. استفاده از آن ساده و قیمت خرید یک عمل‌گر پنوماتیکی (سیلندر یا جک) بسیار ارزان‌تر از مشابه الکتریکی آن است.
س: آیا فقط قیمت می تواند معیار مناسبی برای استفاده از تجهیزات پنوماتیکی باشد؟
ج: در خصوص قیمت نباید به صورت مجرد فقط به هزینهٔ خرید یک عمل‌گر توجه داشت بلکه هزینه کل یک سامانهٔ پنوماتیکی مانند قیمت کمپرسور تولید هوای فشرده، هزینه لوله کشی هوای فشرده و تجهیزات جانبی مانند انواع فیلترها و روغن‌پاش‌ها و اینکه یک کمپرسور همواره باید آماده به کار باشد و روشن باشد و به تبع آن هزینهٔ برق مصرفی، را باید حساب نمود. شاید از عوامل کندی جایگزینی این است که این فناوری (پنوماتیک) در سطح کارخانه وجود دارد و مقاومت برای جایگزینی آن بالا است.
س: اما نیروی برق نیز مانند پنوماتیک در هر گوشهٔ یک سالن تولیدی وجود دارد
ج: بله درست است ولی در بسیاری از موارد هر دو منیع انرژی مورد نیاز است (مانند شیرهای الکتروپنوماتیک). در صورتی که در عمل‌گرهای الکتریکی فقط یک منبع انرژی (برق) مورد نیاز است. البته در این جایگزینی عوامل دیگری نیز مانند تغییر برنامه‌‌های سامانه‌های کنترلی، دانش مهندسین یک واحد تولیدی در راه‌انداری و نگهداری تجهیزات نیز از عوامل تأثیرگذار هستند. به همین دلیل فقط راضی کردن طراحان برق یا افراد بخش بازرگانی برای این جایگزینی کافی نیست و باید افرادی که این تجهیزات را تعمیر و نگهداری می‌کنند را نیز از منافع فناوری الکتریکی مجاب نمود.
س: در عصر کنونی از تغییر نسل فناوری مانند روند دیجیتالی درواحدهای تولیدی صحبت می‌شود. آیا این خود دلیل دیگری برای رفتن به سمت الکتریک به جای پنوماتیک است؟
ج: کاملاً. به خصوص نسل جوان از مزایای تجهیزات الکتریکی در دوران تحصیل یا کارآموزی خود آگاه شده‌اند و با مفاهیمی مانند مکاترونیک، اتوماسیون صنعتی آشنا هستند. این نسل جوان دانش به‌روزتری دارند و مانند افرادی که بیست سال یا بیشتر سابقهٔ کار دارند به موضوع نگاه نمی‌کنند و دقیقاً این نسل جوان هستند که افراد قدیمی را به سمت فناوری‌های جدید سوق می‌دهند.
س: آیا این به دلیل آگاهی نسل جوان از مزایای فناوری جدید است؟
ج: دقیقاً. با تجهیزات الکتریکی می‌توان اطلاعات دقیق از فرایند را داشت و آن را کنترل نمود. هم‌چنین می توان متغیرهای مورد نیاز را به بهترین وجه بر اساس نیاز فرایند تولید تنظیم نمود مانند سرعت حرکت، نحوهٔ ترمز و ایستادن عمل‌گر یا توقف عمل‌گر در موقعیت‌های مختلف و غیره. این عملیات در عمل‌گرهای پنوماتیکی امکان‌پذیر نیستند. البته عمل‌گرهای Servopneumatic این امکانات را مهیا می‌سازند ولی بسیار گران و پیچیده هستند.
س: آیا Servopneumatic می‌تواند این تغییر نسل و جایگزینی را در آینده متوقف سازد؟
ج: به صورت عمومی و در سطح وسیع خیر. در حال حاضر سازندگان معروف تجهیزات پنوماتیکی در اروپا و آسیا تعداد محصولات خود را در زمینهٔ عمل‌گرهای برقی/پنوماتیکی کاهش داده‌اند.
س: آیا همواره عمل‌گرهای الکتریکی جایگزین مناسبی برای سیلندرهای پنوماتیکی هستند؟
ج: خیر. نمی‌توان این جایگزینی را عمومی کرد. همواره کاربردهایی وجود دارند که پنوماتیک انتخاب بهتر است مانند مواردی با ملاحظات ایمنی یا حرکت‌های خاص مورد نیاز. ولی در اکثر موارد عمل ‌گرهای الکتریک بهتر از پنوماتیک جواب‌گو هستند. از صنایع پیشرو در زمینهٔ این جایگزینی می‌توان به صنعت خودروسازی اشاره نمود. این صنعت همواره در زمینه اتوماسیون صنعتی جلوتر از سایر صنایع حرکت کرده و امروزه در صدد جدایی کامل از پنوماتیک و هیدرولیک، تا جای ممکن، است.
س: وضعیت صنایع متوسط در این معقوله چگونه است؟
ج: صنایع متوسط مشکل دیگری دارند و آن تأمین هزینهٔ این جایگزینی است. اگرچه شرکت مشاورهٔ بین‌المللی EurA‌ تحت برنامهٔ KMU-Innovativ به این شرکت‌ها کمک مالی می‌کند، ولی این کمک مالی در حدی نیست که شرکت‌ها بتوانند به طور کامل این جایگزینی را انجام دهند. به همین دلیل پیشنهاد می‌شود که این شرکت‌ها در سرمایه‌گذاری‌های جدید خود به سمت فناوری الکتریک رو بیاورند. یک روش دیگر که جواب خوبی داده است این است که صنایع کوچک یا متوسط یک بخش واحد تولیدی خود را با فناوری جدید تجهیز کنند و این بخش را با سایر بخش‌هایی که هنوز با پنوماتیک کار می‌کنند مقایسه کنند. در عمل نشان داده شده است که این روش جواب خوبی داده است و سرعت جایگزینی و تعویض در سایر قسمت‌ها با سرعت بیشتری انجام شده است. البته همهٔ شرکت‌های متوسط را نمی‌توان با یک دید نگاه کرد.
س: منظورتان چیست؟
ج: فرق عمده‌ای بین شرکت‌هایی که ۲۰، ۲۰۰ یا ۲۰۰۰ کارمند دارند، وجود دارد. با توجه به هزینه‌هایی که این جایگزینی دارد توجیه درست و منطقی شرکت‌ها یک اقدام اساسی است تا از انتظارات غلط بر حذر باشند و این امر نیازمند زمان است.
س: از این شرکت‌ها در آلمان و اروپا زیاد هستند؟
ج: بله. در اکثر این شرکت‌ها جایگزینی کلی امکان‌پذیر نیست. البته سیلندرهای برقی (جک‌هایی که به جای هوای فشرده توسط موتورالکتریکی جلو و عقب می‌روند) امکان مناسبی را فراهم می سازند. به عنوان مثال در یک کارخانه تولید قطعات پلاستیکی تعدادی دستگاه پرس قدیمی پنجاه ساله وجود داشت که نیاز به نوسازی داشتند و هیچ سامانه کنترلی الکترونیکی هم نداشتند. تمامی سیلندرهای پنوماتیکی با سیلندرهای الکتریکی جایگزین شدند بدون اینکه وقفه‌ای در کل فرایند تولید ایجاد شود و این خطوط نوسازی شده حداقل پنجاه سال دیگر نیز کار خواهند کرد.
س: شرکت IAI‌ یک شرکت ژاپنی است. وضعیت این جایگزینی در کشور ژاپن چگونه است؟
ج: صنایع در کشور ژاپن فناوری‌‌دوست هستند. به همین دلیل تمامی خطوط جدید تولیدی در این کشور با عمل‌گرهای برقی مجهز هستند. از دلایل پیشرفت این روند در ژاپن مصرف کم انرژی، نگهداری آسان، کم بودن هزینهٔ کل(Total Cost of Ownership) و قابلیت‌های بیشتر تجهیزات برقی را می‌توان نام برد.
س: وضعیت در کشور چین چگونه است؟
ج: در چین هم این روند مانند ژاپن وجود دارد و چینی‌ها به پیشرفت فناوری درداخل کشورشان بسیار مغرور هستند. این روند در کشور آمریکا نیز مشهود است. با اینکه سطح فنی تولید در بالاترین حد خود نیست ولی به دلیل تب رنسانس صنعتی که در آمریکا به وجود آمده است همه چیز در حال تغییر است.
س: در ژاپن شما به روند رو به رشد این تغییر با توجه به هزینه‌های کل مانند مصرف انرژی و… اشاره کردید. چرا در آلمان فقط به هزینه خرید تجهیزات توجه می‌شود؟
ج: البته در کشور آلمان این دیدگاه در حال تغییر است و نگاه میان و بلند مدت نسبت به هزینه‌های کل در بین صاحبان صنایع جا افتاده است. هیچ منبع انرژی مانند برق مقرون به صرفه نیست که بتوان به انرژی جنبشی (حرکت) تبدیل کرد. اگر به این مهم مزایای فنی استفاده از عمل‌گرهای الکتریکی نیز اضافه شوند دیگر جایی برای فناوری‌های دیگر باقی نمی‌ماند. در مقایسهٔ پنوماتیک و برق و با در نظر گرفتن زمان از کار افتادن تجهیزات، برق با امتیاز ۹۹ از صد پیروز است.
س: این گفتهٔ شما چه معنایی دارد؟
ج: تجهیزات برقی مطمئن‌تر و با طول عمر بالاتری نسبت به تجهیزات پنوماتیکی هستند. در صورت خرابی زمان تعمیر و راه‌اندازی دوبارهٔ آن ها کوتاه‌تر است. این موارد بیان شده، جدید نیستند و در حقیقت شالوده فعالیت شرکت IAI است. به همین جهت پیشنهاد اول و آخر ما تجهیزات الکتریکی خواهد بود.