Automatyka oparta na pecetach toruje drogę do zintegrowanej fabryki

Po ponad 20 latach pracy dla Grand River Rubber & Plastics wiceprezes firmy Joe Misinec coraz bardziej martwił się współpracą z głównym dostawcą produktów z zakresu automatyki. Martwiło go, że dostawca znowu zmienił platformę sprzętową – po raz drugi w stosunkowo krótkim okresie. Ponadto kolejna zmiana pozostawiała firmie Grand River stosunkowo mało elastyczności operacyjnej. Utrudniała również łączenie komponentów w obrębie firmowych maszyn, produkujących wycinane podkładki oraz uszczelnienia rurowe. Poza tym nabycie nowego sprzętu, oprogramowania i związane z nimi szkolenia odbiłyby się na zyskach. Nie w tym kierunku chciał prowadzić Misinec 200 pracowników zakładów w Ashtabula, w stanie Ohio, zakładów przynoszących rocznie 30 milionów dolarów dochodów ze sprzedaży.

Fot. Każda z 27 przecinarek wyposażona jest w moduł zdalnego We/Wy typu ET200M Siemensa połączony ze sterownikiem Simatic WinAC dla systemów automatyki sterowanych przez PC (fotografia dzięki Siemens Energy&Automation)

Misinec potrzebował zintegrowanego systemu, który zwiększyłby wydajność produkcji i zredukował ilość odpadów.

Jego zdaniem, z technicznego punktu widzenia, bardzo trudno zintegrować produkty i architektury różnych dostawców. Komponenty takie, jak: sterowniki PLC, napędy elektryczne, interfejsy człowiek-maszyna (HMI), liczniki i tajmery pochodzą od różnych firm – a do tego dochodzi jeszcze integracja części mechanicznych. Jeśli tolerancje nie są właściwie dobrane, trudno dopasować do siebie wszystkie te elementy. To samo dotyczy systemu automatyki i sterowania.

Odejście od pierwotnego dostawcy, z którym Grand River współpracowała od 1987 roku, było trudne, ale Misinec wiedział, że decyzja ta musi zostać podjęta. Natychmiast przystąpił do wymiany systemu automatyki i sterowania w firmie, łącznie z urządzeniami PLC i HMI, na rozwiązania Siemensa, oparte na pecetach.

 

Proces produkcji w firmie Grand River

Proces produkcji uszczelek rozpoczyna się od odbioru arkusza gumy o wymiarach 61×91,5 cm i grubości 2,5 cm, wykonanego na zamówienie w lokalnej mieszalni gumy. Następnie z gumy formuje się, przez wytłaczanie, rurowe kształty, o różnych średnicach wewnętrznych i zewnętrznych. Guma jest dalej przetwarzana (wulkanizowana), nadaje się jej „pamięć”, czyli utrwala otrzymany wcześniej kształt. Następnie jest szlifowana aż do uzyskania precyzyjnych wymiarów średnicy zewnętrznej. Na etapie końcowym noże tokarskie tną gumę na uszczelki, a specjalny indeksowany nóż krążkowy, przesuwając się w poprzek tuby, rozcina ją na pojedyncze uszczelki. Gotowe uszczelki są pakowane w pudełka i wysyłane do klientów reprezentujących różne segmenty rynku, np. producentów kontenerów i pojemników, grzejników do wody oraz szybkozłączek.

Siemens zastąpił platformę sprzętową platformą opartą na oprogramowaniu. Każda z 27 tokarek została wyposażona w sterownik Simatic WinAC automatyki opartej na pecetach. Sterownik WinAC posługuje się kartą CP5613 PCI do komunikacji przez magistralę obiektową Profibus, z prędkością transmisji wynoszącą 1,5 Mbauda, z ET-200M I/O oraz ze sterownikami napędów Micromaster zainstalowanymi na każdej maszynie. Ponadto każda maszyna jest wyposażona w ekran dotykowy Simatic TP170B.

"Przejście z platformy sprzętowej na platformę programową sprawiło, że zredukowaliśmy odpady o 5%, a o 50% spadły koszty zatrudniania drugich operatorów. To wszystko poprawia wyniki finansowe firmy"

 

– Ze względu na liczbę maszyn objętych automatyzacją, realizacja całego projektu od początku do końca zajęła półtora roku – mówi Misinec. – Nie byliśmy w stanie ich przerobić wszystkich na raz, więc modernizowaliśmy je pojedynczo.

Mimo iż głównym argumentem przemawiającym za modernizacją była redukcja odpadów, Misinec chciał oprócz tego odejść od platformy opartej na sprzęcie. Platforma sprzętowa ma stały czas skanowania, którego nie można zmienić – twierdzi Misinec. Szybkość działania PC można zmienić, przydzielając procesowi (maszynie) zwiększoną ilość pamięci. Nagle nasza wydajność skoczyła z 80 do 140 produktów na minutę dzięki możliwości regulacji czasu skanowania.

 

Straty maleją, a zyski rosną

Dziś dzięki wprowadzonym zmianom firma Grand River Rubber & Plastics zredukowała zużycie materiałów produkcyjnych o 5%.

– W ciągu dwóch lat zwróciły nam się środki zainwestowane w nowy system automatyzacji – mówi Misinec. – Co miesiąc przerabialiśmy jedną maszynę, więc inwestycja zwracała się, jak tylko maszyna wracała do pracy. To pokazuje, ile można zaoszczędzić, obniżając czas skanowania z 40 do 1 ms.

Bardzo ważnym elementem, który przyczynił się do sukcesu modernizacji, było skrócenie czasu ustawiania tokarek. Przycinanie uszczelek do wymiarów specyfikacji jest jedną z czterech najważniejszych części procesu produkcji. Jakiekolwiek przestoje czy opóźnienia w jednym obszarze wpływają na pozostałe trzy i powodują zatrzymanie produkcji.

– W porównaniu z tradycyjnym sposobem okablowywania, zaoszczędziliśmy około 20% czasu modernizacji każdej maszyny – ocenia Misinec. Profibus poważnie zredukował koszty połączeń kablowych.

Zdecydowanie skrócił się również czas przestojów maszyn. Do tej pory maszyny wymagałyzazwyczaj czterech godzin konserwacji na zmianę. Teraz pracownicy służby utrzymania ruchu są rzadko wzywani. Prócz tego koszty inspekcji spadły o 50% – mówi Misinec.

Ze względu na sukces tego przedsięwzięcia firma Grand River Rubber & Plastics wprowadza platformę kompletnej automatyzacji Siemensa w całym zakładzie. Misinec mówi, że w chwili obecnej w firmie instalowane są produkty Siemensa na maszynach bagnetowych nowej generacji, szlifierkach oraz zespołach tnących na wymiar. Firma wdraża technologie sterowania maszynami Simotion na tokarki, aby jeszcze bardziej zredukować czas ustawiania maszyn i ilość odpadów. Simotion to jeden zintegrowany system, zawierający sterowanie ruchem, logikę oraz inne funkcje techniczne, łącznie ze sterowaniem temperaturą i pneumatyką.

Wśród współpracowników Misineca znalazło się kilku takich, którzy wątpili w słuszność i zasadność wyrzucania nowego sprzętu, co stanowiło część modernizacji. Jednak po zakończeniu prac nad każdą kolejną maszyną pozytywny wynik przekonywał wątpiących.

– Dzięki przejściu z rozwiązań opartych na PLC na rozwiązania oparte na pecetach osiągnęliśmy spektakularny sukces – mówi Misinec. – Przejście z platformy sprzętowej na platformę programową sprawiło, że zredukowaliśmy odpady o 5%, a o 50% spadły koszty zatrudniania drugich operatorów. To wszystko poprawia wyniki finansowe firmy.

www.siemens.pl