Как да се интегрират машините за метално леене безпроблемно в съществуващата производствена линия?

Интеграцията е най-трудната част

Закупуването на нова машина за леене под налягане е проста задача. Проблемът възниква, когато трябва да се осигури нейното функциониране заедно с всичко друго в цеха — пещите, пресите за отстраняване на излишъци, транспортьорите, станциите за контрол на качеството и информационните системи. Машина, която не може да комуникира с останалата част от производствената линия, е остров, а островите не генерират печалба в съвременното производство.

Въпросът за интеграцията е станал по-наложен, тъй като литейните цехове модернизират оборудването си, запазвайки съществуващата инфраструктура. Модернизирането, свързаността и съвместимостта вече не са второстепенни въпроси — те са основни при всяка покупка на оборудване. Целта е безпроблемна интеграция, при която новата машина изглежда така, сякаш е била част от производствената линия от години.

Чеклист за съвместимост

Преди да се монтира каквато и да е машина, трябва да се извърши предварителна подготовка. Съвместимостта не се отнася само до физическите размери и изискванията към електрозахранването — тя се отнася и до начина, по който машината ще взаимодейства с всичко около нея.

Първият въпрос е механичната съвместимост. Ще съвпада ли височината на изхвърляне на детайлите от новата машина с тази на съществуващата конвейерна система? Има ли тримпресът необходимата тонажност и ход за детайлите, които ще произвежда новата машина? Може ли съществуващата система за разливане да доставя метал в шот-ръкава с необходимата скорост? Това са основни въпроси, но изненадващо често се пренебрегват.

Вторият въпрос е съвместимостта на системите за управление. Говори ли новата машина същия комуникационен протокол като съществуващата MES или SCADA система? Modbus, Profibus, Ethernet/IP — има много възможности, а те не винаги са взаимно съвместими. Машина, която не може да предава производствени данни към централната система, е машина, която създава „слепи зони“ в операцията.

Третият въпрос е интеграцията на системата за безопасност. Може ли системата за безопасност на новата машина да се свърже с вече съществуващите светлинни завеси, врати и вериги за аварийно спиране? Интеграцията на системата за безопасност не е по избор — тя е задължителна според нормативните изисквания и здравия разум. Грешката в това отношение води до спиране на производството или, още по-лошо.

Модернизация: съвместна работа на старо и ново

Не всяка работилница може да си позволи да замени всичко наведнъж. Повечето литейни цехове работят с комбинация от ново и старо оборудване, а интеграцията означава да се осигури съвместна работа на тези различни поколения. Тук идва модернизацията.

Модернизирането на съществуващи машини чрез инсталиране на съвременни сензори и системи за управление е все по-разпространена практика. В един проект екип инсталирал сензори и цифрови логически контролери в по-стара машина за леене под налягане, което позволило реалновременно наблюдение на скоростта и позицията при изстрелване. Машината продължила да използва своята оригинална хидравлична система, но новите сензори осигурили данни, които преди това не били достъпни. Тези данни позволили на операторите да настройват процеса по-точно и да откриват проблеми по-рано.

Ключът към успешното модернизиране е фокусирането върху интерфейсите. Къде свършва старата машина и къде започва новата система? Какви данни трябва да преминават през тази граница? Отговорите на тези въпроси още в началото предотвратяват изненади по време на инсталацията.

Някои решения за модернизация са проектирани така, че да се инсталират без прекъсване на производството — преобразуването на тестова система беше завършено само за 20 минути, без спиране на линията. Такава възможност за директно свързване и използване става все по-разпространена, тъй като доставчиците осъзнават, че простоите са враг на интеграцията.

Подходът с автоматизирани клетки

Един от най-ефективните начини за интегриране на нова машина за леене под налягане е да се мисли в термини на клетки, а не на отделни машини. Автоматизираната клетка включва машината за леене под налягане, робот за обработката на детайлите, преса за отстраняване на излишъци, станция за гасене и понякога инспекционно оборудване — всичко това се координира от централен контролер.

Подходът с клетки предлага няколко предимства за интеграцията:

1. Клетката е автономна единица, която може да се тества и оптимизира преди свързването ѝ с останалата част от производствената линия.

2. Контролерът на клетката управлява цялата координация между машините и предоставя един-единствен интерфейс към заводската MES система.

3. Промените в клетката не засягат останалата част от производствената линия, което намалява риска от нарушаване на производствения процес.

За цехове с ограничени познания в областта на интеграцията подходът с клетки често е най-безопасният. Той изолира сложността на интеграцията в управляема единица и осигурява ясна граница между новото и съществуващото.

История за интеграция в реални условия

Една литейна фабрика в Средния запад добавяше нова машина за леене под налягане със студена камера към съществуваща алуминиева производствена линия. Линията вече имаше три по-стари машини, обща транспортна система и централизирана система за събиране на данни, която отчиташе броя на произведените изделия и процентната част на бракуваните.

Новата машина беше доставена с модерни контролни системи и възможност за свързване чрез Ethernet/IP – стандартни функции. Обаче съществуващата система за събиране на данни работеше с по-стар протокол, който не поддържаше Ethernet/IP. Възможните решения бяха: да се замени цялата система за събиране на данни (скъпо и времеемко) или да се намери начин за преобразуване между двата протокола.

Решението беше протоколен шлюз — малко устройство, което се поставя между новата машина и съществуващата информационна система и в реално време превръща Ethernet/IP в по-стария протокол. Стоимостта на шлюза беше само част от тази на пълна замяна на системата, а инсталацията и конфигурирането му отнеха два дни. На третия ден новата машина започна да предава производствени данни към централната система, а до края на седмицата линията работеше с пълна мощност.

Урокът беше прост: интеграцията не винаги изисква изваждане на вече съществуващото. Понякога е достатъчно подходящ мост между старото и новото.

Интеграцията на данните

Механичната интеграция — осигуряването на физическо съвместно функциониране на машините — е само половината от историята. Другата половина е интеграцията на данните. Машина, която произвежда компоненти, но не съобщава за своята производителност, не е напълно интегрирана.

Съвременните машини за леене под налягане все повече се свързват с MES системи и индустриални IoT платформи за наблюдение и оптимизация на производството в реално време. Тази свързаност осигурява:

• Наблюдение в реално време на състоянието на машината, броя на произведените изделия и процентите на брака

• Автоматизирано събиране на данни за качествено отчитане и проследимост

• Известия за предиктивно поддръжка, базирани на данните от сензорите

• Сравнителен анализ на ефективността между различни машини и смени

Данните от добре интегрирана машина имат стойност не само на производствения участък. Те се използват от корпоративни системи за проследяване на общата ефективност на оборудването (OEE), изчисляване на производствените разходи и идентифициране на възможности за непрекъснато подобряване. Машина, която е физически интегрирана, но чиито данни са изолирани, изпълнява само половината от работата си.

Бюлер и други водещи производители преминават към отворени системни архитектури, които поддържат автоматизирана конфигурация и безпроблемна интеграция със странични системи. Тенденцията е към машини, които са готови за връзка още от кутията, вместо да изискват персонализирано инженерство за всяка инсталация.

Как изглежда безпроблемната интеграция

Безпроблемната интеграция означава различни неща за различните заинтересовани страни. За мениджъра по производството това означава, че новата машина започва да произвежда качествени компоненти навреме, без да нарушава работата на останалата част от производствената линия. За екипа по поддръжка това означава, че диагностичните данни от новата машина са достъпни в същата система, която вече използват. За отдела по качество това означава, че данните от инспекцията на новата машина се включват в същата система за отчетност като тези от по-старите машини.

Постигането на този безпроблемен опит изисква планиране, комуникация и често известна компромисност. Новата машина няма да е идентична със старите — в това е смисълът на модернизацията. Но чрез внимателно внимание към интерфейсите, протоколите и работните процеси тя може да бъде интегрирана по начин, който изглежда естествен.

За сервизите, които обмислят закупуването на нова машина, въпросът за интеграцията трябва да се зададе рано — преди подписването на поръчката, а не след пристигането на машината на товарния док. Способността на доставчика да поддържа интеграцията, да предоставя документация и техническа помощ по време на инсталацията е толкова важна, колкото и спецификациите на машината.