سرویس غذایی خودکار با فناوری EtherCAT تحولی را در صنعت رستوران ایجاد می کند.
اکنون طرحی به اندازه دستگاه صنعتی به نام Makeline از شرکت خدمات غذایی Hyphen با استفاده از نرم افزار، اتوماسیون مقاوم و کنترل های شبکه ای به رستوران هایی که نیاز به نیروی کار دارند، کمک می کند تا با تقاضای کسب و کارهای مدرن همگام شوند.
دنیل فوکوبا، موسس و مدیر فناوری شرکت Hyphen می گوید: “ما این کسبوکار را در ژوئیه ۲۰۱۸ تاسیس کردیم تا از فناوری اتوماسیون در رستورانهای مدرن بهره ببریم. بعد از آن، اولین تراکتور غذایی کاملاً اتوماتیک را ساختیم. در طول ویروس کووید-۱۹، تغییر جهت دادیم و سیستم جدید Makeline را طراحی کردیم تا رستورانها امکان پذیرش سفارشات دیجیتالی را فراهم کند.”
ماشین Makeline از شرکت Hyphen سالاد و سایر غذاهای منو که در کاسه سرو میشوند را تشکیل میدهد – صدها مواد غذایی را در دماهای مختلف مدیریت میکند. این سیستم به خدمات ابری Hyphen متصل میشود تا سفارشات دیجیتال را از طریق MQTT مسیردهی کند. پس از دریافت سفارشMakeline به فعال کردن دستگاههای پر کننده کاسه میپردازد و آنها را از طریق ماژولهای متصل درون قفس هدایت میکند. این دستگاه نیز ایمنی غذایی را کنترل میکند و اطلاعات درباره زمانهای سفارشگیری پرشدگی و عادات مشتریان فراهم میکند. از نظر خارجی، شبیه یک makeline سنتی است و کارکنان رستوران هنوز میتوانند مواد اولیه را بارگذاری و به صورت دستی برای کسانی که ترجیح میدهند حضوری سفارش دهند، خدمت کنند.
فوکوبا می گوید: “مردم از طریق تعامل با کارکنان ارتباط قویی با برندهای غذایی برقرار می کنند. Makeline وظایف رباتیکی را از کارکنان حذف می کند، اجازه می دهد تا آن ها بتوانند بر تعامل با مشتریان در جلوی رستوران و نوآوری های آشپزی تمرکز کنند.”
معماری کنترل تمیز موقعیت های نامرتب را از بین می برد.
Hyphen میخواست Makeline را در امکانات رستورانهای موجود جای بندازد، به عبارت دیگر، همانطور که فوکوبا توضیح میدهد: “شما میتوانید یک تجهیزات صنعتی قوی را از رفتن به فروشگاه تهیه کنید تا بتوانید روزانه ۳۰۰٫۰۰۰ پوند سالاد را فرآوری کنید. سرانجام، ماشینهایی با کالاهای پیشبسته وجود دارد. در میان، هیچ اتوماسیونی برای مدیریت ظرفیتها و تنوع محصول برای خدمات غذایی مبتنی بر رستوران وجود ندارد.” این به دلیل دشواری تکنولوژی است که نیاز است قابلیتهای لازم را در یک اندازه کافی کوچک برای آشپزخانههای استاندارد فشرده کنید.
ماشین Makeline از شرکت Hyphen یک راهحل ماژولار و صنعتی است که به رستورانها کمک کند تا عملیات آشپزخانه را به حالت خودکار درآورند
Makeline باید بیش از ۷۰ واحد عملکردی به همراه کنترلهای متصل به ابر و واحدهای ورودی/خروجی را در کنار یک دستگاه آشپزخانه صنعتی مناسب برنامه ریزی کند. به علاوه سیستم باید علاوه بر کاهش فضا، استانداردهای بهداشتی را رعایت کند و همچنین باید اطلاعات کنترل فرآیند، زمان و دما نگهداری، و همچنین قابلیت حسابرسی و ثبت اطلاعات محیط ذخیرهسازی غذا نگهداری کند. این ماشینها باید توانایی مدیریت ۵۰۰ ماده مختلف را داشته باشند که به تفاوت نحوه تعامل با هر آیتم منو بستگی دارد. Hyphen میخواست این چالشهای کنترل مواد را حل کند و در عین حال از افزودن بیش از حد ابزارهای کنترل فرآیند خودداری کند، زیرا این امر ممکن است خیلی پیچیده باشد.
ماشین Makeline قادر است سفارشات سفارشی برای غذاهای گسترده ای که در کاسه ارائه می شوند، انجام دهد.
در اوایل سال ۲۰۲۰، تیم مهندسی کنترل شرکت Hyphen شروع به بررسی تکنولوژیهای EtherCAT و کنترل مبتنی بر کامپیوتر از Beckhoff Automation کرد. به گفته بردلی هوانگ، مهندس کنترل در شرکت Hyphen: “نیازهای Makeline برای سیستمهای بیطرف به فروشندگان و رابط های آسان بود”، Beckhoff ارتباط بیدرز از زمان اجرای PLC تا ابر را سادهتر کرد. بنابراین تیم نرمافزار میتواند یک لایه کاملاً جدید بین آن و خدمات شخص ثالث توسعه دهد.” مهندسان Hyphen و تیم فروش و مهندسی برنامهریزی Beckhoff در مرکز فنی و تخصصی Silicon Valley به صورت مشترک برای ایجاد یک راهحل که نیازهای فنی و فرمفاکتور Makeline را برآورده کند، همکاری کردند.
EtherCAT و I/O: بیشتر از یک بخش
سیستم اترنت صنعتی EtherCAT برای Hyphen بسیار ضروری بود. سرعت و ماژولار EtherCAT به بهینهسازی ارتباطات سیستم کمک کرد، و شبکه به سوئیچها نیازی ندارد که هزینه و فضای مورد نیاز را کاهش می دهد.
هر ماژول Makeline دارای فناوری I/O EtherCAT مدل EJ برای ایمنی عملکردی میباشد که به یک برد PCB طراحی شده به صورت سفارشی متصل میشود. این ترمینالهای TwinSAFE قابل جابجایی تقریباً ۵۰٪ کوچکتر از تیکههای I/O معمولی با سیم کشی هستند و اشتباهات سیمکشی احتمالی را کاهش میدهند.
یک پنل کنترل Beckhoff یک رابط عملیاتی قوی با امکانات سفارشیسازی سختافزار با برندینگ رستوران ارائه میدهد.
“اکثر کابینتهای الکتریکی صنعتی با این تعداد I/O بسیار حجیم هستند، اما این گزینه برای این محصول مناسب نبود. با ماژولهای ایمنی EJ، ما میتوانستیم ارتباطات، منبع تغذیه و موارد دیگر را بر روی یک برد مدار صرفهجویی فضایی به راحتی و به صورت تکرارپذیر فعال کنیم”، هوانگ توضیح میدهد. “همچنین، به عنوان عضو گروه فناوری EtherCAT (ETG)، Hyphen از باز بودن فناوری EtherCAT برای ایجاد گرههای ثانویه استفاده کرد. بنابراین ما میتوانیم از تعداد زیادی دستگاه EtherCAT موجود در بازار استفاده کنیم و هنگام نیاز دقیقاً آنچه برای Makeline لازم است، بسازیم.
یک IPC فوقکوچک C6030 هم به عنوان کنترل کننده ماشین و هم به عنوان دروازه اینترنت اشیاء (IoT) برای Makeline عمل میکند. فناوری مبتنی بر کامپیوتر و EtherCAT از Beckhoff به سیستم جدید Hyphen کمک میکند تا ۳۵۰ غذا در هر ساعت با دقت سفارش ۹۹٪ تولید کند.
استفاده از تکنولوژی ایمنی TwinSAFE از Beckhoff به مهندسان این امکان را میدهد که دستگاههای ایمنی برای درها و خطرات احتمالی را به روش قابل برنامهریزی و ساده بدون نیاز به سیمکشی سختافزارهای ایمنی سنتی اعمال کنند. TwinSAFE از پروتکل Safety over EtherCAT (FSoE) برای برقراری ارتباط از طریق یک رویکرد کانال سیاه استفاده می کند. هوانگ میافزاید:” با TwinSAFE، ما از برنامهنویسی در محیط استاندارد TwinCAT قدردانی کردیم و بلوکهای عملکردی از پیش ساخته و تأیید شده برای برآورده کردن رتبهبندیهای ایمنی مهم وجود دارد.”
پایانههای ورودی/خروجی سری EJ به Hyphen اجازه میدهد تا ایمنی عملکردی TwinSAFE را در قالبی قابل اتصال و صرفهجویی در فضا پیادهسازی کند.
نرمافزار و سختافزار کنترل عملکرد را افزایش می دهند.
نرمافزار اتوماسیون TwinCAT سه پلتفرم مهندسی و اجرایی جامعی را برای Makeline فراهم کرد. TwinCAT از انواع روشهای برنامهنویسی پشتیبانی میکند – از افزونههای شیگرا IEC 61131-3 تا بلوک های عملکردی آماده و سفارشی تا استانداردهای علوم کامپیوتر در Microsoft Visual Studio. این امکان را فراهم کرد که Hyphen بتواند ارتباط بین کنترلها و تکنولوژیهای توسعه اپلیکیشن خود را سادهتر کند. هوانگ می گوید: “ما میخواهیم بتوانیم Makeline را از ۱۰ واحد به ۱۰٫۰۰۰ واحد بزرگ کنیم بدون این که نیاز باشد نیروی کار را به نسبت افزایش دهیم. TwinCAT به ما این امکان را میدهد که از متن ساختاریافته استفاده کنیم، با کنترل نسخه همکاری کنیم و از فرآیندهای نرم افزار محور چون GitHub بهرهمند شویم. این ویژگیها در مرحله توسعه اهمیت داشتهاند و در آینده حیاتی خواهند بود.”
شبکهسازی EtherCAT و سختافزار با زمانهای چرخش سریع و اشغال فضای حداقل ارائه میشود.
به عنوان پلتفرم مهندسی و اجرایی، TwinCAT برنامهنویسی و کنترل بهینه را برای Makeline به همراه با ابزارهای داخلی MQTT ارائه میدهد، که اتصال به سیستمهای سفارش بالاتر در ابر را سادهتر میکنند.
Makeline بر روی یک کامپیوتر صنعتی فوقکوچک C6030 (IPC) برای همه عملیات وابسته است. TwinCAT قابلیت جداسازی هسته را برای بهبود عملکرد سیستم، با اختصاص فرآیندهای جداگانه در CPU چهار هستهای مانند PLC یا IoT به یک هسته خاص در IPC ارائه می دهد. C6030 به عنوان یک IoT gateway و همچنین کنترلگر ماشین مناسب است. فوکوبا می گوید: “یک Mosquitto broker روی IPC به کتابخانههای MQTT TwinCAT متصل میشود که با برنامههای Electron محلی ارتباط برقرار میکنند. تیم نرمافزاری ما میتواند برنامهها را با الگوهای طراحی نرمافزار مدرن توسعه دهد، اما اکنون میتوانیم با سختافزار کنترل ماشین از طریق MQTT و AWS IoT Core ارتباط برقرار کنیم. این افزایش انعطافپذیری را بدون داشتن ابزارهای اختصاصی سنتی به وجود میآورد.”
C6030 در یک سلول پایه با یک پنل کنترل چند لمسی CP3924 مستقر است. نمایشگر ۲۴ اینچی که بر روی استوانه نصب شده است، یک رابط کاربری ویژه ایجاد میکند، به گفته فوکوبا: “ما صفحات HMI را مانند برنامههای وب مدرن توسعه میدهیم، بنابراین قابلیتهای چند لمسی و دقت نمایش ما به ما پاسخگویی مورد نیاز در رابط کاربری را فراهم میکند. این کاربرپسندی به این معناست که هر کارمند رستوران میتواند Makeline را اداره کند.” محفظه آلومینیومی با درجه حفاظتی IP65، نشان دهنده برند Hyphenدر مدل استاندارد است، اما برخی از مهندسان طراحی بزرگتر درخواست کردهاند که بتوانند به جای آن از لوگوی خود استفاده کنند. این کار با پنلهای کنترل قابل تنظیم Beckhoff به راحتی انجام میشود که به Makeline کمک میکند تا به نیازهای منحصر به فردتر برای صنعت خدمات غذایی پاسخ دهد.
در آزمایشگاه Hyphen و آشپزخانه آزمایشی در سن خوزه، کالیفرنیا: مهندس کنترل برادلی هوانگ (سمت چپ) و یکی از بنیانگذاران و CTO دانیل فوکوبا.
تیم Hyphen مهارتهایی را از اتوماسیون صنعتی، مدیریت صنایع غذایی و عملیات رستوران گرد هم میآورد تا راهحلی پیشگامانه ایجاد کند.
دستورالعملی برای اختلال مبتنی بر تکنولوژی در رستوران
Hyphen در میانه سال ۲۰۲۰ شروع به ایده پردازی Makeline کرد و اولین واحدهای آن تا پایان سال ۲۰۲۱ به مهندسان طراحی میرسند. این ماشینها میتوانند هر ساعت ۳۵۰ وعده غذایی با دقت ۹۹٪ تولید کنند و دقت قسمتبندی را از میانگین صنعتی +/-۱۵٪ به +/-۲٪ ارتقا دهند. فوکوبا می گوید: ” داشتن مواد نامناسب در یک سفارش در بهترین حالت آزاردهنده است، اما در بدترین حالت با توجه به آلرژیهای غذایی و تداخل مواد ممکن است زندگی را تهدید کند، بنابراین این مزایا امری حیاتی هستند”
سختافزار کنترل، فناوری IoT و شبکههای ارتباطی از Beckhoff به Hyphen کمک کردند تا قابلیتهای فنی را ارائه دهند در حالی که الزامات ردپا را رعایت میکنند. تیم مهندسی قصد دارد با فروش و پشتیبانی Beckhoff همکاری خود را در آینده ادامه دهد و از حلقههای TwinCAT Vision به عنوان یک راهحل برای کنترل کیفیت و بازرسی بیشتر استفاده کند. به طور کلی، Beckhoff یک پلتفرم انعطافپذیر و صنعتی تقویتشده ارائه داد تا Makeline را به طور قابل اعتماد در آینده گسترش دهد. به گفته فوکوبا، این مهم است، زیرا تقاضا برای این سیستم تنها خواهد افزایش یافت.
Makeline ماژولار انعطافپذیری بینظیر برای زنجیرههای رستوران یا آشپزخانههای مجازی فراهم میکند تا به تهیه دیجیتال غذا اقدام و کارکنان جلوی خانه را بر تعامل با مشتری متمرکز کند.
فوکوبا توضیح میدهد: “Makeline … ظرفیت کارکنان فعلی رستورانها را ۱۷ برابر افزایش میدهد که اساساً چگونگی برآوردهسازی تقاضا و افزایش ظرفیت برای فروش بیشتر را تغییر میدهد. اگر رستورانهای بزرگ سود خود را تنها چند درصد افزایش دهند، بازی را تغییر می دهند. از طرف دیگر، تأثیرگذاران کوچک میتوانند از Makeline برای ایجاد فرآیندهای تکرارپذیر با کیفیت و تداوم بالا استفاده کنند. بنابراین میتوانند برندهای رستوران را در سراسر ایالات متحده در آشپزخانههای مجازی ارتقا دهند. با دیجیتالی کردن مؤثر مواد غذایی، می توان خلاءهای کل صنعت را پر کرد و برای هر آنچه در آینده پیش میآید آماده بود.”