Firma Mitsubishi Chemical Performance Polymers (MCPP) zastosowała modułowy system sterowania w swoim nowym zakładzie produkcyjnym z branży motoryzacyjnej, mając na celu przede wszystkim redukcję problemów pojawiających się podczas uruchamiania maszyn i procesów oraz optymalizację operacji realizowanych w tej fabryce.
W jednym z nowych zakładów produkcyjnych branży motoryzacyjnej, który powstał w Brazylii, zintegrowano sprzęt oraz oprogramowanie automatyki sterującej w celu umożliwienia widoczności pracy zakładu oraz nadania mu elastyczności produkcji. Oczekiwano, że zintegrowane oprogramowanie obsługujące napędy silników, programowalne sterowniki logiczne (PLC) oraz interfejsy operatorskie (HMI) pomoże w bardziej efektywnej realizacji operacji w fabryce oraz umożliwi zdalną diagnostykę sprzętu, co przyczyni się z kolei do redukcji czasu potencjalnych przestojów z poziomu kilku dni do kilku godzin. W ogólnym podejściu do tego projektu integracji skoncentrowano się na wprowadzeniu możliwości szybkiego uruchomienia produkcji w fabryce, które pozwoliłyby jej i dostawcom podzespołów motoryzacyjnych na przygotowanie się do zmian
związanych z wprowadzeniem nowych przepisów dotyczących obowiązkowych poduszek powietrznych w samochodach.
Nowy nakaz dla producentów i sprzedawców samochodów w Brazylii
Konsumenci w takich krajach jak USA, Japonia oraz w większości państw europejskich od wielu już lat mogą być pewni, że nowe samochody są wyposażone w przynajmniej jedną poduszkę powietrzną. To wyposażenie w zakresie bezpieczeństwa stało się dominujące w pojazdach produkowanych i sprzedawanych w wielu krajach rozwiniętych w latach 90. XX wieku. Na początku XXI wieku poduszki były albo wymagane przepisami, albo traktowane przez producentów samochodów jako element podstawowego wyposażenia pojazdów.
Jednak w wielu krajach rozwijających się i na rynkach wschodzących na całym świecie poduszki powietrzne nadal albo nie są wymagane przepisami, albo nie są rozpowszechnione. W Brazylii w 2014 roku weszły w życie nowe przepisy, które wymagają instalowania poduszek powietrznych oraz innych technologii bezpieczeństwa we wszystkich nowych samochodach sprzedawanych w tym kraju.
Te nowe przepisy były siłą napędową, która nakłoniła firmę MCPP – należące do grupy przedsiębiorstwo specjalizujące się w projektowaniu polimerów oraz produkcji różnych tworzyw sztucznych – do zbudowania od podstaw nowego zakładu produkcyjnego w Brazylii. Tamtejszy rynek samochodowy jest siódmym na świecie pod względem wielkości. Nowy zakład miał głównie obsługiwać rynek motoryzacyjny oraz dostarczać producentom poduszek powietrznych żywice służące do wytwarzania krytycznych pod względem bezpieczeństwa pokryw tych poduszek.
Przed rozpoczęciem działalności w Brazylii firma MCCP działała już w 16 krajach na świecie, dostarczając od ponad 30 lat dostosowane do potrzeb klientów z branży motoryzacyjnej rozwiązania do układów paliwowych, wnętrza i karoserii, przewodów instalacji elektrycznej oraz innych aplikacji.
Zakład produkcyjny firmy MCPP w Sao Paulo
Firma MCCP wybrała na lokalizację swojego nowego zakładu produkcyjnego w Brazylii północną część Sao Paulo. Pragnęła też szybko uruchomić masową produkcję, aby pomóc lokalnym dostawcom z branży motoryzacyjnej dostosować się do nowych przepisów dotyczących obowiązkowych poduszek powietrznych.
– Chcieliśmy, aby rozpoczęcie produkcji zbiegło się w czasie z terminem wejścia w życie nowych przepisów wymagających poduszek powietrznych – mówi Lee Wilson, dyrektor fabryki MCCP. – Jednak trudne warunki panujące podczas pory deszczowej w pewnym stopniu uniemożliwiły zrealizowanie budowy zgodnie z harmonogramem. W tej sytuacji najważniejszą sprawą stało się poszukanie sposobów uzyskania wysokiej efektywności w uruchomieniu nowej fabryki.
Infrastruktura produkcyjna wymagała, aby nowy zakład był wyposażony w system podawania i wytłaczania, który jest w stanie wyprodukować ponad 4 tony żywicy rocznie, przy maksymalnej wydajności produkcji. Lee Wilson i jego zespół chcieli, aby fabryka w Brazylii poszła śladem pozostałych zakładów firmy MCCP w innych regionach świata, szczególnie w zakresie szybkości produkcji oraz zarządzania jakością.
– Jakość była naszym pierwszym priorytetem – mówi Lee Wilson. – Musieliśmy być pewni, że potrafimy utrzymać wartości tolerancji zarówno w systemach podawania, dostarczających surowiec do wytłaczarki, jak i dyspersji różnych składników wewnątrz wytłaczarki. Ze względów estetycznych musieliśmy utrzymać też stały, jednolity wygląd produktu, który jest mieszany i ma postać granulatu.
Zdalny dostęp do tego systemu był niezbędny, aby pomóc operatorom w monitorowaniu jakości produktu oraz szybkim podejmowaniu odpowiednich działań w przypadku ewentualnych problemów na produkcji. Zdalny dostęp umożliwił pracownikom oddziału firmy MCPP w USA oraz innym ekspertom przebywającym w lokalizacjach poza Brazylią diagnozowanie i rozwiązywanie problemów technicznych. Ponadto pomógł nowemu zakładowi w zrekompensowaniu braku odpowiednich fachowców w Brazylii.
Opracowanie modułowego systemu wytłaczania dla nowego zakładu firmy MCPP
Firma MCPP wybrała firmę Apex Engineering ze stanu Indiana (USA) oraz jej spółkę zależną Apex Control Specialists, będącą uznawanym przez Rockwell Automation integratorem systemów, na wykonawców opracowania systemu wytłaczania dla nowego zakładu produkcyjnego w Brazylii.
Apex Engineering zaproponowała rozwiązanie oparte na swoim firmowym modułowym systemie wytłaczania. System transportu bliskiego materiałów odbiera surowce, takie jak różne rodzaje kauczuku, oleje, stabilizatory termiczne, modyfikatory udarności oraz pigmenty. Następnie materiały te są przesyłane przez podajnik w odpowiednich proporcjach na dół do systemu wytłaczania, gdzie są ogrzewane i mieszane. W dalszej kolejności powstały materiał przechodzi do podwodnego systemu granulującego, z którego wychodzi gotowy produkt w postaci granulek. Jest on pakowany w duże torby i pudła, a następnie wysyłany do producentów poduszek powietrznych.
Centrum sterowania produkcją tworzyw mieści infrastrukturę elektryczną oraz sterującą systemu wytłaczania. Automatyka sterująca obejmuje programowalny sterownik logiczny (PLC), napędy silnikowe AC oraz przekaźniki półprzewodnikowe. Oddzielne centrum steruje dostawą mediów dla produkcji oraz posiada własny serwer.
Ten sieciowy, bazujący na danych procesowych system sterowania umożliwił pracownikom nowej fabryki oraz ekspertom zewnętrznym podgląd kluczowych informacji dotyczących produkcji, wartości temperatur, ciśnień i prędkości dostarczania surowców oraz prędkości obrotowych silników napędzających podajnik. Oprogramowanie do archiwizacji danych (historian) zbiera dane o procesie produkcji z tysięcy punktów danych, podczas gdy oprogramowanie interfejsów operatorskich (HMI) oraz dające dostęp do zintegrowanych informacji dotyczących produkcji (EMI) umożliwia personelowi zarządzanie recepturami produkowanych tworzyw, monitorowanie realizowanych procesów technologicznych i produkcji oraz identyfikowanie i rozwiązywanie problemów związanych z produkcją.
Komunikacja w sieci za pomocą EtherNet/IP, ethernetowego protokołu Stowarzyszenia ODVA, umożliwia udostępnianie informacji w całej fabryce oraz ich wymianę z ekspertami zewnętrznymi, mającymi zdalny dostęp do systemu. Ponadto rozwiązanie to pozwoliło na zredukowanie ilości oprzewodowania w zakładzie.
Testowanie, zainstalowanie i uruchomienie modułowego systemu wytłaczania w zakładzie firmy MCPP
Modułowy system wytłaczania pomógł firmie MCPP przyśpieszyć uruchomienie jej nowego zakładu. Podczas budowy fabryki w Brazylii firma Apex nieprzerwanie projektowała i budowała system sterowania w Evansville (Indiana). Dyrektor Wilson i jego współpracownicy w zakładzie MCPP komunikowali się co tydzień z inżynierami z Apex w ciągu tego całego procesu. Gdy system wytłaczania był już kompletny i gotowy do pracy, Lee Wilson, jego zespół oraz specjaliści z Apex testowali go na miejscu w USA przez tydzień.
– Przetestowaliśmy cały sprzęt – mówi Lee Wilson. – Świetnie było przekonać się osobiście, że sprzęt działa poprawnie. Dokonaliśmy tylko niewielkich zmian, ale bardzo istotne było to, że mogliśmy to zrobić przed wysyłką sprzętu do Brazylii. Pomogło nam to uniknąć opóźnień w produkcji i zaoszczędziło kilku długich lotów do Brazylii.
Gdy sprzęt przybył do Brazylii, system został z łatwością zmontowany przez miejscowego wykonawcę. Na przykład połączenia układu zasilania oraz podzespołów elektrycznych systemu zostały wykonane za pomocą odpowiednich złączy wtykowych. Pracownicy potrzebowali tylko wyciągnąć końcowe odcinki kabli z korytek i je podłączyć. Natomiast do mechanicznych podzespołów systemu dołączono rysunki techniczne oraz instrukcje, co pomogło łatwo zmontować ten system.
Zainstalowanie systemu w nowym zakładzie zajęło około miesiąca. Jednocześnie zaoszczędziło to firmie MCPP aż 4 miesiące wymagane zwykle na wdrożenia oraz umożliwiło jej zakończenie opracowania systemu wytłaczania niemal dokładnie w chwili zakończenia budowy fabryki.
Zintegrowany system sterowania i dostarczania informacji na temat produkcji w fabryce pomaga z kolei pracownikom w optymalizacji zarządzania jakością oraz identyfikacji problemów produkcyjnych.
– Operatorzy widzą na ekranie informacje dotyczące trendów zmian parametrów roboczych maszyn, więc mogą być pewni, że cały sprzęt i podajniki pracują zgodnie z oczekiwaniami – mówi Lee Wilson. – Wszelkie procesy, których parametry zaczynają wykraczać poza ustawione wartości maksymalne lub minimalne, generują alarmy na ekranach operatorów, dzięki czemu pracownicy mogą szybko zająć się problemem.
Członkowie zespołów firm MCPP oraz Apex posiadają zdalny dostęp do systemu sterującego. Mogą więc monitorować systemy produkcji i pomagać pracownikom fabryki bez konieczności osobistej podróży na miejsce.
– Mogę oglądać dowolne punkty danych produkcyjnych ze swojego biura – mówi Lee Wilson. – Przeanalizowaliśmy alarmy i pomogliśmy pracownikom zdiagnozować np. kłopoty z uzyskaniem prawidłowej prędkości podawania surowców albo początkowe problemy mechaniczne z podajnikiem. Można śmiało powiedzieć, że zdalne wsparcie pomogło nam zredukować z poziomu dni do kilku godzin czas obsługi niektórych z tych początkowych incydentów z przestojami.
Wykorzystując instrukcje typu Add-On (AOI) przy opracowywaniu systemu wytłaczania, firma Apex Control Specialists stworzyła funkcję typu „podłącz i używaj” (plug-and-play) dla celów dokonywania przyszłych zmian lub dodawania nowego sprzętu w zakładzie. Na przykład firma MCCP może dodać do systemu nowy podajnik w ciągu zaledwie 10 minut.
Dyrektor Wilson mówi, że firma MCPP być może poszuka możliwości wykorzystania niektórych korzyści z zastosowanego w fabryce w Brazylii modułowego systemu wytłaczania także w innych zakładach firmy.
– W naszym następnym projekcie zamierzamy wykorzystać niektóre z korzyści, jakie uzyskaliśmy dzięki systemowi modułowemu w nowej fabryce. System ten sprawił, że projekt jest znacznie łatwiejszy w zarządzaniu niż przy podejściu konwencjonalnym.
John Hamilton jest Account Managerem w firmie Rockwell Automation.
