Zwiększona dostępność i przedłużona żywotność maszyny.

Firma B&R oferuje wszystkie możliwości trzymania ręki na pulsie maszyny bez konieczności stosowania dodatkowych urządzeń zewnętrznych. Monitoring stanu maszyny jest już integralną częścią każdego systemu B&R, a w konsekwencji każdej maszyny stosującej technologię B&R. Predykcyjne utrzymanie ruchu, bazujące na ciągłym monitoringu stanu, pozwala uniknąć niespodziewanego przestoju maszyny i redukuje koszty magazynowania części zamiennych. Korzystanie z pomiarów stanu maszyny w układach sterowania z otwartą i zamkniętą pętlą może znacząco wydłużyć żywotność maszyny i przyczynić się do zasadniczej redukcji kosztów.

Działania rozwojowe ze strony inżynierów mechaników skutkują stałym zwiększaniem wydajności oraz funkcjonalności maszyn produkcyjnych. Oznacza to, że potrzeba mniej maszyn do wyprodukowania produktów o tej samej ilości i złożoności, co obniża koszty produkcji i zwiększa konkurencyjność maszyn wytwórczych.

Z drugiej jednak strony wzrost wydajności czyni producentów bardziej zależnymi od pojedynczych maszyn. Zwiększona zdolność produkcyjna powoduje, że każda godzina przestoju staje się coraz droższa. Każdy, kto kiedykolwiek obsługiwał maszynę wie, że nie ma możliwości całkowitego uniknięcia przestoju.

Zmiana strategii konserwacji maszyn

Tradycyjne strategie utrzymania ruchu mają jedną rzecz wspólną: zapewnienie maksymalnej dostępności maszyny generuje wysokie koszty. Stwierdzenie to jest prawdziwe w przypadku konserwacji wyzwalanej przez wystąpienie awarii, gdzie komponenty systemu doprowadzane są do zmęczenia materiału i wymieniane dopiero wtedy, gdy ulegną uszkodzeniu. W takim przypadku jedyną możliwością utrzymania maszyny w ruchu jest posiadanie stałego zapasu części zamiennych, zatrudnienie wykwalifikowanej załogi oraz dostępność w krótkim czasie niezbędnych narzędzi do przeprowadzenia naprawy. Aczkolwiek najbardziej rozpowszechnioną tradycyjną strategią utrzymania ruchu są planowe remonty, przeprowadzane w określonych, doświadczalnie wyznaczonych, odstępach czasu. Pomimo, że to podejście posiada istotną zaletę uczynienia postojów bardziej planowymi, nie jest jednak lekarstwem na wszystkie problemy i niesie ze sobą finansowe ryzyko. Z jednej strony części są wymieniane, pomimo, że nie upłynął całkowity czas ich żywotności, natomiast z drugiej strony nie ma niezawodnej ochrony przed nieplanowym postojem maszyny w przypadku, gdy np. asymetryczne obciążenia spowodują uszkodzenie elementów w okresie poprzedzającym planowany przestój.  

Minimalizacja czasu przestoju i odpowiednie planowanie prac konserwacyjnych, których nie można uniknąć - są zadaniami dla odpowiedzialnego menedżera, który troszczy się nie tylko o cenę zakupu maszyny, ale bierze również pod uwagę koszty użytkowania. Jedyną metodą znaczącego obniżenia kosztów zakupionego urządzenia jest maksymalne wydłużenie czasu pracy, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów utrzymania. Jest to dostatecznie dobry powód, aby przemyśleć ogólną strategię przeprowadzanych remontów.

Kwestia interpretacji

Najlepszą metodą na zoptymalizowanie współczynnika dostępności maszyny do kosztów konserwacji jest zmiana metody z planowymi przestojami w stałych okresach czasu, na konserwację predykcyjną zależną od stanu maszyny. Wymaga to planowania serwisu w zależności od zmian monitorowanych parametrów wskazujących na możliwość wystąpienia awarii. Dzięki takiemu postępowaniu części maszyny mogą pracować do stanu znacznie bliższego rzeczywistej żywotności, co zazwyczaj następuje dużo później niż podczas planowanych remontów. Może się to odbywać bez zakłóceń dla planowania, gdyż wymagana konserwacja może być wykonywana podczas zaplanowanych przestojów w produkcji. Ryzyko utrzymywania magazynu części zamiennych jest minimalizowane, gdyż jedynie uszkodzone elementy muszą być wymieniane. Jest to również metoda na uniknięcie awarii spowodowanych zaniedbaniami przy konserwacji maszyny. 

Tam, gdzie to możliwe, stan parametrów całej maszyny musi być monitorowany w sposób ciągły, a dane muszą być przeliczane poprawnie, aby określić, które części wymagają naprawy. „Może to bazować na prostych sygnałach i zmierzonych wartościach, takich jak temperatura lub ciśnienie, odbieranych za pomocą modułów wejść-wyjść X20 i X67", wyjaśnia Bernhard Eder, business manager w B&R. „Ponadto, B&R oferuje specjalizowane moduły, takie jak moduły do kontroli zaworów ze zintegrowanym pomiarem czasu przełączenia oraz funkcjami oscyloskopowymi."

Niezliczone opcje diagnostyki sygnałów stanu są standardowo zintegrowane w systemach automatyki B&R, włączając w to np. serwonapędy ACOPOS z wbudowanym monitorowaniem silnika oraz komputery przemysłowe Automation PC, które wyposażone są w układy scalone do diagnostyki. Najnowszym elementem w tej dziedzinie są moduły z serii X20 do analizy drgań.

„Technologia czujników użytych do pomiaru sygnałów jest istotna, jednak sam czujnik nie wystarczy", wyjaśnia Werner Paulin, który od roku 1997 zdobywał doświadczenia jako międzynarodowy inżynier aplikacji, a obecnie jest menedżerem międzynarodowej sprzedaży B&R w Chinach. „Kluczem do planowania właściwych terminów postoju na wymianę zużytych komponentów jest poprawna interpretacja zarejestrowanych sygnałów. Jest to jedyna metoda precyzyjnego przewidywania problemów."

 Opcja staje się standardem

Są powody, dla których monitorowanie stanu maszyny - które tak naprawdę jest znane od dziesiątek lat - było dość słabo zauważane przy tradycyjnym wytwarzaniu maszyn. Skomplikowana matematyka obsługująca monitoring stanu wymaga zastosowania wydajnych i kosztownych dedykowanych systemów komputerowych, które muszą być programowane przez ekspertów z dziedzin, takich jak inżynieria materiałowa czy mechanika drgań. Powyższe wymagania ograniczały monitoring stanu do systemów, w których uszkodzenie powodowało znaczne straty finansowe.

Zmniejszające się rozmiary mikroelektroniki wyeliminowały konieczność stosowania drogiego okablowania. Moduł analogowy B&R X20AI2636 posiada standardowo komparator z histerezą. Moduł monitorowania stanu maszyny X20CM4810, który obecnie jest zaimplementowany w pilotażowych aplikacjach u klientów, konwertuje sygnały odczytane przez akcelerometry na ponad 70 różnych wartości.

Producenci maszyn mogą łatwo skonfigurować, który współczynnik powinien być monitorowany w B&R Automation Studio, bez wiedzy o rozbudowanych matematycznych funkcjach, co rozwiązują wiele problemów dotyczących oprogramowania i interfejsów. Podczas wykonywania programu odpowiednie wartości są wysyłane do sterownika PLC za pomocą sieci POWERLINK, a następnie mogą być natychmiast użyte w aplikacji. „Po raz pierwszy producenci maszyn mają możliwość zaoferowania monitoringu stanu maszyny nie jako opcję, ale jako w pełni zintegrowaną standardową funkcjonalność", stwierdza stanowczo Werner Paulin. „W rezultacie, mogą oni dać klientom gwarancję dostępności ponosząc przy tym minimalne ryzyko."

Długowieczność w pakiecie

Operatorzy maszyn mogą czerpać korzyści dzięki integracji monitoringu stanu maszyny z wewnętrznym systemem logistyki w firmie. W momencie, gdy maszyna wykryje potrzebę serwisu może np. automatycznie wygenerować przypomnienie lub zamówienie na wymagane części. Dzięki temu dostępność wymaganej części będzie zagwarantowana bez potrzeby utrzymywania wysokiego stanu na magazynie części zamiennych.

Utrzymanie ruchu nie jest jedynym obszarem, w którym dostęp do wstępnie przetworzonych danych stanu maszyny otwiera nowe możliwości. Rejestrowane parametry mogą być użyte w celu zapewnienia dodatkowej funkcjonalności. „Może to pozwolić na dostosowanie prędkości napędów w celu wydłużenia okresu pomiędzy remontami, lub do skompensowania luzów lub opóźnienia załączenia w celu utrzymania optymalnych warunków pracy maszyny", mówi Bernhard Eder. "Ten rodzaj adaptacyjnego działania może mieć wpływ na zwiększenie dostępności oraz wydłużenie żywotności – które w ostatecznym rozrachunku oznaczają bardziej wydajne wykorzystanie środków i zmniejszone koszty jednostkowe".