Tak robią to inni – monitorowanie stanu wtryskarek

Co jest celem monitorowania stanu maszyn? – Eliminacja konieczności stosowania sztywnych okresów międzyserwisowych bez ryzyka przestoju produkcji. Firma Wittmann Battenfeld, we współpracy z B&R – specjalistą w dziedzinie automatyzacji, opracowała taki system dla swoich wtryskarek. Jak się okazuje, podstawą decyzji o zakupie maszyny nie jest już tylko jej cena, ale całkowite koszty w całym cyklu jej istnienia.

 

Wittmann Battenfeld produkuje co roku około 1000 wtryskarek – 95 procent z nich znajduje nabywców za granicą.

Dwie firmy, Wittmann i Wittmann Battenfeld, tworzą Grupę Wittmann będącą jednym z największych na świecie producentów wtryskarek, robotów i urządzeń peryferyjnych dla przemysłu przetwórstwa tworzyw sztucznych. Grupa posiada łącznie osiem zakładów produkcyjnych w pięciu krajach oraz 34 przedstawicielstwa na wszystkich głównych rynkach tworzyw sztucznych na świecie.

W mieście Kottingbrunn w Dolnej Austrii Wittmann Battenfeld konstruuje wtryskarki o sile docisku od 5 do 2 000 ton. Każdego roku produkuje się tam około 1000 wtryskarek, z których 95% trafia na eksport do klientów na całym świecie, głównie w UE. Lwia część nabywców reprezentuje przemysł motoryzacyjny (50 %), produkcję wyrobów medycznych (15 %) i przemysł zabawkarski.

Firma B&R, specjalizująca się w automatyce, jest jednym z głównych dostawców Wittmann Battenfeld. Producent zainstalował systemy sterowania maszyn B&R w każdej wtryskarce skonstruowanej w ciągu ostatnich 15 lat. Oprogramowanie APROL firmy B&R jest używane do monitorowania stanu od prawie trzech lat.

Zmniejszone koszty i zwiększona dyspozycyjność

Przed przejściem na rozwiązania APROL, w firmie Wittmann Battenfeld sprawdzano wskazania kluczowych czujników w zaplanowanych odstępach czasu. Oprócz dalszego korzystania z coraz większej liczby czujników, firma chciała również mieć możliwość wykonywania czynności konserwacyjnych w trybie predykcyjnym. Celem było takie zastosowanie czujników wibracyjnych, aby można było jak najwcześniej zidentyfikować potencjalne awarie maszyn i urządzeń – najlepiej jeszcze zanim wystąpią. Pozwoliłoby to znacznie ograniczyć koszty utrzymania i zwiększyć dyspozycyjność. Właściwe rozwiązanie zaproponowała firma B&R. Moduły I/O nie tylko niezawodnie wykrywają potencjalne problemy związane z konserwacją, ale są także kompatybilne z dowolną topologią sterownika, ponadto łatwo je konfigurować.

Monitorowanie stanu opiera się na analizie drgań przeprowadzanej lokalnie na modułach. Wyniki zapewniają szczegółowy wgląd w mechanikę systemu i umożliwiają skuteczną ukierunkowaną optymalizację istniejących procesów. Producentowi wtryskarek ta funkcja pozwala wykrywać zanieczyszczenia spowodowane na przykład obecnością wody w oleju. Takie zanieczyszczenia, choć niewidoczne gołym okiem, mogą w ciągu kilku tygodni uszkodzić pompę. Dzięki systemowi czujników oleju, którego wskazania ocenia system APROL, problem należy już do przeszłości.

 

 

Rozwiązanie firmy B&R do monitorowania stanu odczytuje i ocenia takie parametry, jak drgania, moment obrotowy, temperatura, wilgotność, jakość oleju, natężenie przepływu i działanie ślimaka, a także wszystkie dane z szafy sterowniczej.

 

Realizacja projektu w ciągu kilku miesięcy

Wspólnie z B&R, firma Wittmann Battenfeld była w stanie przedstawić ukończony projekt monitorowania stanu po sześciu miesiącach od pierwszego spotkania. „Mieliśmy w B&R osoby specjalnie wyznaczone do kontaktów z nami i otrzymywaliśmy aktywne wsparcie – również w formie szkoleń – przez cały okres realizacji projektu. Projekt ten był dla nas przełomem, dlatego byliśmy szczególnie zadowoleni z tak dobrego przebiegu współpracy z B&R" – mówi Schabauer, szef działu obsługi technicznej klienta w Wittmann Battenfeld.

Szybka realizacja była po części możliwa dzięki zaangażowaniu wewnętrznego działu rozwoju oprogramowania firmy Wittmann Battenfeld. To właśnie tam ustalano wstępne specyfikacje, na przykład parametry przewidziane do monitorowania, pomiaru i oceny. Opracowany w ten sposób system jest obecnie stale aktualizowany i rozbudowywany, aby sprostać nowym i zmieniającym się wymaganiom klientów. „Chcieliśmy na przykład monitorować olej i temperatury w skrzyni biegów, a także wprowadzić pewne zmiany w interfejsie człowiek-maszyna. Zależało nam na równoczesnym podglądzie danych z czujników dwóch maszyn w celu bezpośredniego porównania" – wyjaśnia Schabauer. „Jednocześnie zadbaliśmy o przestrzeganie jednolitych standardów, aby utrzymać nasze długoterminowe koszty rozwoju na zrównoważonym poziomie.

 

 

Od lewej do prawej: Robin Sasshofer (dział oprogramowania serwisowego IoT, Wittmann Battenfeld), Lucas Conditt (B&R) i Dietmar Schabauer (kierownik serwisu technicznego, Wittmann Battenfeld) przed MacroPower 1100, kompaktową, energooszczędną maszyną z linii PowerSerie firmy Wittmann Battenfeld.

APROL na potrzeby ukierunkowanej analizy pomiarów

Monitorowanie stanu odbywa się w trakcie procesu przebiegającego na trzech poziomach. Pierwszym poziomem jest zbieranie danych pomiarowych. W zależności od rodzaju danych, w określonych punktach pomiarowych instalowane są odpowiednie czujniki, które przekazują rzeczywiste wartości do systemów analitycznych. Możliwa jest ocena drgań, momentu obrotowego, temperatury, wilgotności, jakości oleju, natężenia przepływu lub działania ślimaka, a także wszystkich danych z szafy sterowniczej.  Na drugim poziomie, zebrane dane są analizowane i przygotowywane. Sercem systemu CMS jest jednostka oceniająca, składająca się z procesora i modułu pomiarowego, który przetwarza wyniki pomiarów na zmienne analityczne. Trzeci poziom jest tym, na którym przeprowadza się ocenę danych i analizę stanu.

Obecnie możliwe jest monitorowanie i przechowywanie około 80 różnych parametrów stanu maszyny. Wartości te są przechowywane na serwerach APROL przez okres do jednego roku i mogą być wyszukiwane i porównywane retrospektywnie – co jest szczególnie pomocne w analizie dla serwisu. Do tej pory system był wykorzystywany przez samych klientów jako samodzielne rozwiązanie do monitorowania mierzonych wartości na miejscu. Długofalowym celem firmy Wittmann Battenfeld jest jednak podłączenie jej maszyn do Internetu i przesyłanie zarejestrowanych danych do klienta za pośrednictwem chmury. Dzięki temu może on otrzymywać powiadomienia o różnych stanach maszyn, np. o konieczności wymiany oleju lub konieczności wykonania usługi serwisowej.

Systemy monitorowania stanu stały się integralną częścią łańcucha

Monitorowanie stanu stało się integralną częścią łańcucha. Tylko systemy, które mogą przesyłać i analizować szczegółowe dane na temat zużycia, są w stanie przewidzieć długość pozostałego okresu eksploatacji instalacji, maszyn i komponentów.

„Sam pracowałem jako technik serwisowy przez 10 lat" – wspomina Schabauer. „W przeszłości trzeba było polegać na własnych zmysłach i osobistych doświadczeniach. Teraz każdy proces jest monitorowany cyfrowo, z dużo większą precyzją".  Obecnie klienci korzystają również z faktu, że stan maszyny jest monitorowany i oceniany automatycznie. Informacje o wszelkich zmianach w wynikach pomiarów mogą otrzymać e-mailem lub SMS-em. Dzięki temu mogą przeprowadzać ukierunkowaną konserwację bez przerywania bieżącej produkcji.

Koszty cyklu życia maszyny okazują się kluczowe

Prototyp został bardzo dobrze przyjęty przez odwiedzających targi K. Firma mogła sprzedawać systemy od samego początku – zanim jeszcze ustaliła cenę sprzedaży. Dlaczego tak się stało?

Najwyraźniej można to
przypisać przesunięciu punktu zainteresowania operatorów instalacji, którzy
coraz częściej rozumują w kategoriach kosztów cyklu życia. Cena zakupu maszyny
przestała mieć dla nich jedyne znaczenie, natomiast wszystkie koszty, które
gromadzą się w całym jej cyklu życia stawały się coraz częściej kluczowym wskaźnikiem
przy decyzjach zakupowych. W efekcie znacznie większy nacisk kładzie się na
utrzymanie ciągłości pracy maszyn i ich sprawności. Jeśli klient zostanie
poinformowany, że np. konserwacja będzie potrzebna w ciągu kilku dni, może
włączyć to zadanie do zaplanowanego wcześniej przestawienia produkcji.

Monitorowanie stanu maszyny daje operatorom potrzebne informacje, żeby te
koszty całkowite/obniżyć.

Korzyści stosowania monitorowania stanu maszyn:

• Wczesne wykrycie pierwszych uszkodzeń zapobiega uszkodzeniom wtórnym
• Znajomość aktualnego stanu systemu pomaga dokładniej przewidzieć osiągalną jakość i wielkość produkcji
• Zapobiega się większości niepotrzebnych napraw
• Wydłuża się okres użytkowania komponentów
• Średni czas między konserwacjami jest dłuższy
• Można zaplanować zapas części wymiennych
• Bardziej zaawansowane powiadomienia o naprawach umożliwiają wygodniejsze planowanie przestojów
• Znajomość poziomów zużycia poprawia bezpieczeństwo użytkowania
• „Wbudowane" bezpieczeństwo pozwala operatorom skoncentrować się na podstawowych obowiązkach.