Maszyny Modułowe – przykład zalet takiego rozwiązania na przykładzie linii wykonanej przez firmę SMART Automation
Nowoczesne zakłady produkcyjne w coraz większym stopniu wymagają bardzo elastycznych rozwiązań. Zmieniająca się specyfika czy forma produktu, brak przewidywalności wolumenu produkcji, szybkość przezbrojenia linii do innego produktu to tylko nieliczne wyzwania przed którymi stoi kadra zarządzająca produkcją. Powyższe problemy determinują zmianę w podejściu do nowych projektów
a w konsekwencji również do zamawianych maszyn. Okazuje się, że maszyny w wykonaniu modułowym w połączeniu z decentralizowanym sterowaniem stanowią idealną alternatywę dla wyżej opisanych wymagań.
Jako przykład przedstawiamy jedną z linii jaką firma SMART Automation wykonała w ostatnim czasie dla branży Automotive. Firma może pochwalić się wieloletnim doświadczeniem zdobytym w branżach takich jak:
- meblarska,
- spożywcza,
- automotive,
- e-commerce,
- chemiczna i kosmetyczna,
- farmaceutyczna
Firma Smart Automation, zmierzyła się z tematem maszyn modułowych przy okazji projektu nowej linii produkcyjnej dla swojego klienta z branży Automotive. Duża obszarowo linia do produkcji pokryw zaworowych dla producenta aut z segmentu premium była ogromnym wyzwaniem. Klient postawił warunki, które determinowały zastosowanie koncepcji maszyn modułowych. Smart Automation zdecydował się zaprojektować linię składającą się z wielu stacji roboczych na których odbywały się poszczególne etapy produkcji takie jak:
- Znakowanie laserowe UV kodu DMC na potrzeby traceability
- Nagrzewanie indukcyjne, montaż i pomiar wysokości insertów aluminiowych
- Zrobotyzowana dejonizacja i oczyszczanie powierzchni pod uszczelkę gumową
- Pomiary średnic, okrągłości, pozycji względnej otworów – system pomiarowy konfokalny na robocie
- Docisk śrub z pomiarem pozycji
- Montaż (wciskanie) uszczelek o skomplikowanym kształcie
- Testy szczelności, przepływów i spadków ciśnienia
- Etykietowanie kodu DMC i naklejki ostrzegawczej
- Archiwizacja i analiza danych produkcyjnych
Ultrakompaktowy moduł IO TBEN-S
Dzięki zastosowanym rozwiązaniom udało się ograniczyć ilość operatorów, zmniejszyć ilość okablowania oraz przyspieszyć prace montażowe co nie było by możliwe przy zastosowaniu klasycznej technologii sterowania opartej na sterowniku z modułami rozszerzeń. Każda ze stacji roboczych składa się z podmodułów (transport, proces, konstrukcja ), co umożliwiło unifikację na poziomie projektowania, montażu, programowania jak i możliwość łatwego dokonywania zmian w późniejszym cyklu życia maszyn. Zastosowane w linii moduły I/O firmy Turck z zaimplementowaną logiką (ARGEE), umożliwiają realizację lokalnie prostych zadań sterowania, co minimalizuje obciążenie centralnego CPU oraz w przypadku zmiany modułów nie wymaga edycji programu w sterowniku centralnym. Tego typu urządzenia wydatnie wspomagają modułowe podejście w projektowaniu maszyn. Należy też zwrócić uwagę na fakt, że w ujęciu całej linii produkcyjnej modułowość można rozpatrywać na kilku poziomach: modułami są nie tylko stacje ale też poszczególne podmoduły np. moduł transportu , czy moduł odpowiedzialny za proces technologiczny (tych może być nawet kilka na stację np. łączenie, kontrola jakości, znakowanie).
Kolejnym ciekawym rozwiązaniem zastosowanym w tej linii przez firmę Smart Automation jest pełne śledzenie procesu oparte na technologii RFID z głowicami TN i masterami TBEN-S1 firmy Turck. Takie rozwiązanie wspiera koncepcję modułowości oraz pozwala na elastyczną zmianę procesu np. z pominięciem poszczególnych kroków lub reworking danego elementu na każdym etapie produkcji. Zastosowane rozwiązanie daje możliwość pełnej rejestracji wyników i parametrów procesu produkcyjnego dla każdej części i rejestrowania ich w bazie danych na serwerze i chmurze.
Koncepcja linii modułowej
Poza szeregiem wspomnianych wyżej zalet, Modułowa Linia Produkcyjna jest najlepszym rozwiązaniem w przypadku projektów o wysokim ryzyku lub dużej ilości niewiadomych. Właśnie szeroko pojęta modułowość pozwala na znaczną redukcję ryzyka, optymalizację budżetu projektu w ujęciu całościowym, prowadząc w konsekwencji do najlepszego rozwiązania „uszytego na miarę” potrzeb klienta. W taką filozofię idealnie wpisują się też moduły I/O z serii BL67 oraz TBEN firmy Turck z funkcjonalnością Multiprotokół. Moduły komunikują się w jednym z 3 popularnych protokołów komunikacyjnych (Modbus TCP, Eternet IP i Profinet) z funkcją auto rozpoznania, co umożliwia powtarzalne podejście przy projektowaniu maszyn mimo różnych standardów komunikacji które wymusza na nas klient. Modułowe podejście z zastosowaniem zdecentralizowanego sterowania powoduje, że dana linia nie jest zamkniętym projektem i w każdej chwili może zostać w łatwy sposób rozbudowana.
Kolejnym ciekawym rozwiązaniem zastosowanym w tej linii było podejście do samego tematu okablowania i wyboru czujników indukcyjnych. Firma Smart Automation mając na uwadze fakt jak mocno rozbudowana jest to linia, już na etapie konstrukcji skorzystała z szerokiego portfolio produktów Connectivity firmy Turck, dobierając konfekcjonowane przewody o różnych długościach i stosując gotowe pasywne huby w miejscach, gdzie było to konieczne do grupowania sygnałów między innymi z czujników indukcyjnych. Dzięki temu już na tym etapie wyeliminowali możliwość prostych błędów łączeniowych, które przy mocno rozbudowanej linii nie są takie proste do wykrycia na etapie uruchomienia. W zakresie samych czujników indukcyjnych firma wybrała serię Uprox firmy Turck, która umożliwia wykrywanie wszystkich rodzajów metali z tej samej odległości umożliwiając unifikację w doborze czujników i jest kolejną zaletą na etapie projektowania maszyn.
Ciąg głowic do śledzenia systemu paletkowego
W tak rozległym projekcie bardzo ważna jest sygnalizacja statusu na kolejnych etapach produkcji. Do realizacji tego zadania firma wybrała inteligentne oświetlenie WLS27 w technologii wielokolorowej RGB firmy Banner do sygnalizacji statusu maszyny poprzez wyświetlanie kolorów w poszczególnych modułach oraz przyciski K50 aby intuicyjnie komunikować się z operatorem.
Ta linia produkcyjna wykonana przez firmę Smart Automation była naprawdę rozległa i można powiedzieć, że „najdłuższa” z wszystkich, które do tej pory wykonali. Nad całością projektu czuwał pan Cezary Zakrzewski – kierownik sprzedaży w Smart Automation. Poprosiliśmy go o krótką wypowiedź:
„Firma Turck uczestniczyła w projekcie już na etapie koncepcji, co pozwoliło na optymalizację projektu oraz nakierowanie klienta na możliwe rozwiązania które ułatwią kolejne etapy przygotowania całego projektu. Szerokie portfolio urządzeń sieciowych pozwoliło na kompleksową obsługę różnych sygnałów, od standardowych sygnałów cyfrowych przez sygnały analogowe aż po bardziej zaawansowane technologie jak RFID, która została wykorzystana zarówno do logowania operatorów jaki i śledzenia całego procesu. Współpraca z firmą Turck umożliwiła nam uzyskanie wysokiego poziomu modułowości całej linii. Daje nam to również możliwość późniejszej rekonfiguracji całego procesu, to znaczy, że możemy ten proces przerwać, pomiędzy dwie maszyny wstawić kolejną, która będzie realizowała dodatkowe operacje i co dla nas jest bardzo ważne, możemy w łatwy sposób automatyzować operacje, które na etapie projektu zostawiliśmy jako manualne, a klient w pewnym momencie poprosi o ich automatyzację.”
Inteligentne oświetlenie jako sposób komunikacji maszyna-operator
Podsumowanie
Współpracujemy z firmą Smart Automation od wielu lat, ale ta konkretna linia to było naprawdę duże wyzwanie. Firma Smart Automation wykazała tutaj w pełnym wymiarze swoje 13-letnie doświadczenie
w automatyzacji i robotyzacji procesów i wykorzystała śmiałe rozwiązania, zgodne z filozofią przemysłu 4.0. My jako firma Turck cieszymy się, że nasze portfolio produktów i techniczne wsparcie na każdym etapie tego projektu, pomogło zrealizować tak ciekawy i zarazem skomplikowany projekt, szyty „na miarę” dla wymagającego klienta z grupy Premium w branży Automotive.
Dla ścisłości należy dopowiedzieć, że firma Smart Automation ma swoją siedzibę w mieście Olsztyn w północnej części Polski i realizuje ciekawe projekty w Polsce, ale w ostatnich latach również na terenie całej Europy.