Sposób na zwiększenie oszczędności

Wyniki pomiarów z czujników oraz mierników podłączonych do układów sterowania i automatyki – ciśnienie, temperatura, wibracje, poziom hałasu, poziomy płynów – zbierano w notatnikach latami, aby wykorzystywać je w planowaniu serwisowania urządzeń. Prognozowane utrzymanie ruchu, poparte dostateczną analizą formalną lub nieformalną, może zastąpić interwencyjne (post factum) bądź planowane utrzymanie ruchu. W niektórych zakładach pojawia się też niezawodna „złota rączka” – człowiek, który w zakładzie pracuje od zawsze i jest chodzącym czujnikiem, monitorem i alarmem. Dotknie, posłucha i jest w stanie przewidzieć, kiedy dane urządzenie będzie wymagało serwisu. 

Specjalistyczna, dogłębna wiedza pozwala osiągnąć większą powtarzalność, jednolitość i spójność procesów, zatem przedsiębiorstwa poszukują nowych metod analizy – opartej na oprogramowaniu, pozwalającej klasyfikować dane, tworzyć modele, zawiadamiać użytkowników dokładnie, z odpowiednim wyprzedzeniem, jakie czynności serwisowe należy przeprowadzić i kiedy. W ten sposób przy odrobinie twórczego myślenia można przesunąć kapitał z jednego obszaru do drugiego, a nakłady na utrzymanie ruchu i sterowanie

potraktować jako cenne aktywa. Informacje można gromadzić za pomocą przenośnych urządzeń lub sieci przemysłowych (przewodowych lub bezprzewodowych), co usprawnia analizę. W niektórych przypadkach możliwe jest reagowanie w pętli regulacji w czasie rzeczywistym. 

Nad utrzymaniem i optymalizacją ruchu pracują całe przedsiębiorstwa lub wydziały przedsiębiorstw. Dotyczy to sprzętu, oprogramowania, zarządzania procesem, a także sieci łączącej newralgiczne punkty lub zainstalowanej w całej linii technologicznej. Oprogramowanie umożliwia przegląd wielu różnorakich systemów i uzyskanie niezbędnych informacji. 

Istotne parametry to:  

• projekt procesu i przepływu materiałów, zakres elastyczności potrzebny w linii produkcyjnej, częstość zmian produktów i wielkość przepływu, 
• czynniki ludzkie, takie jak hierarchia służbowa i kwalifikacje,  
• możliwości łączenia (w tym połączenia między wyposażeniem a biurem głównym lub producentem, sygnalizujące potrzeby serwisowe urządzeń),
• model i wiek wyposażenia (nowsze wyroby mogą być zbudowane z trwalszych materiałów, z mniejszej liczby części ruchomych, z bardziej niezawodnych podzespołów), 
• przejrzystość (analiza danych z różnych systemów i urządzeń może być źródłem informacji dla różnych działów przedsiębiorstwa i pomóc w optymalizacji procesu decyzyjnego na wielu szczeblach). 

Korzyści są ogromne. PUR zwiększa żywotność podzespołów, umożliwia czynności zapobiegawcze, skraca przestoje wyposażenia i przerwy w produkcji, ogranicza koszty zakupu części zamiennych i robocizny, podnosi bezpieczeństwo i etykę pracy, poprawia ochronę środowiska oraz zmniejsza zużycie energii.  

Prognozowane czy interwencyjne

Czy wiecie, że zaledwie niespełna 10% zakładów produkcyjnych prowadzi aktywną, zapobiegawczą strategię utrzymania ruchu, stosując program PUR? Ogromna większość przedsiębiorstw nadal stosuje serwis pasywny interwencyjny lub planowany – ocenia Richard Schiltz, dyrektor ds. zintegrowanych rozwiązań monitorowania warunków w Rockwell

Automation Global Manufacturing Solutions. 

– Prognozowane utrzymanie ruchu znacznie obniża nakłady i zwiększa wydajność operacyjną – wskazuje R. Schiltz. – Zwykłe sposoby analizowania pracy maszyn obrotowych obejmują pomiar wibracji i sprawdzenie stanu olejów smarnych, w tym stanu wilgotności w układach smarowania. Systemy czasu rzeczywistego (online) można łączyć z systemami sterowania. Mogą one pracować w tej samej sieci, gromadzić dane i udostępniać informacje o zmianach parametrów i trendach. Wytrzymałe, rozproszone moduły można umieścić w bezpośredniej bliskości linii produkcyjnej obok czujników zbierających dane. 

R. Schiltz radzi połączenie przede wszystkim najważniejszych elementów wyposażenia. Przy czym „najważniejsze” nie oznaczają tu ani największych, ani najdroższych. To elementy o krytycznym znaczeniu, których awaria powoduje poważne zakłócenie lub zatrzymanie

procesu. Na przykład, w zakładzie produkcji elementów półprzewodnikowych zwykła awaria pompy próżniowej może spowodować katastrofalne uszkodzenia wyrobów. 

Matt Dentino, zajmujący się oprogramowaniem produktów Entek, twierdzi, że efektywny system powinien odebrać dane, sporządzić analizę, określić sposób postępowania i przesłać zawiadomienie o stanie wyposażenia za pomocą sygnałów alarmowych lub poczty elektronicznej. Może także przekazywać dane do systemu zarządzania utrzymaniem ruchu w przedsiębiorstwie w celu wygenerowania zleceń na wykonanie prac serwisowych, do interfejsu człowiek-maszyna lub do systemu sterowania w zamkniętej pętli automatycznej

regulacji. 

– Warunki ekonomiczne skłaniają do większego zainteresowania takimi rozwiązaniami i do szerszego ich stosowania – uważa M. Dentino. 

Wiele przedsiębiorstw z branży współpracuje nad ujednoliceniem typów i struktur danych, aby umożliwić łączność między różnymi systemami i aby wszyscy „mówili tym samym językiem” – jak to ujął Alan T. Johnston, prezes MIMOSA, grupy na rzecz otwartych systemów eksploatacji i utrzymania ruchu. Grupa pragnie uniknąć efektu „wieży Babel”, dlatego współpracuje z OPC nad otwartym systemem standardów eksploatacji i utrzymania ruchu. Ostatnio MIMOSA, OPC oraz Komisja ISA SP95 ogłosiły utworzenie wspólnej grupy roboczej, która ma ujednolicić standardy w dziedzinie produkcji. 

– Nasze zadanie to wyeliminowanie luk, które z czasem w sposób naturalny powstały między systemami czasu rzeczywistego a systemami transakcyjnymi. Opracowaliśmy strategię opartą na współpracy: my koncentrujemy się na swych głównych umiejętnościach w dziedzinie

zarządzania zasobami, a wkład innych firm pozwoli stworzyć system działający w czasie rzeczywistym, obejmujący zakłady, wyposażenie, park maszynowy – mówi A. Johnston. 

Od danych do informacji  w celu uzyskania oszczędności

– Informacje z systemów sterowania i utrzymania ruchu są ważne, ale powinny być użyteczne w szerszym kontekście – potwierdza Bert Mijten, menedżer produktu w Real Time Production Intelligence spółki ABB. – Musimy przestawić się na systemy kontroli produkcji w czasie rzeczywistym, nadzorujące sterowanie i wyposażenie, a także identyfikujące straty podczas operacji produkcyjnych, załadunku, planowania, dostaw, na jakości i dostępności wyposażenia. Ręczne gromadzenie danych – nawet jeżeli się jeszcze zdarza – często jest zbyt

powolne, aby przedsiębiorstwo miało z niego jakiś pożytek, niezależnie od założonych wskaźników wydajności. 

– Pomiary w czasie rzeczywistym i ich powiązanie ze źródłową analizą przyczyn odkrywają niewykorzystany potencjał – mówi B. Mijten. – Na przykład obrabiarka sterowana numerycznie niezależnie od obsługi nadzoruje stan noża i w razie potrzeby przesyła zamówienie do magazynu, oszczędzając czas i energię. 

Oto jeden z przykładów: producent ciągników zweryfikował szacowane nakłady inwestycyjne na utrzymanie ruchu, ograniczając zakupy z 30 do 25 obrabiarek. Oszczędził 6 milionów dolarów. W innym przypadku skorygowanie usterki w maszynie, po ustaleniu przebiegu

przestojów i serwisu, pozwoliło odzyskać 3000 godzin produkcji rocznie.  

Modele danych, alarmy

Oprogramowanie oparte na wybranych funkcjach statystycznego sterowania procesem i jakością potrafi analizować modele odchylenia danych. Paul Rogers, inżynier systemów w firmie Elk Corp., produkującej pokrycia dachowe, obserwował niedawno tę funkcję w

praktyce, gdy zmiany ciśnienia wskazywały na awarię pompy lub zapchanie linii asfaltu w zakładzie. 

– Istotą koncepcji jest odebranie e-maila lub komunikatu przesłanego na pager i zareagowanie na alarm jeszcze przed zatrzymaniem produkcji – mówi P. Rogers, który przeniósł się do służby utrzymania ruchu z działu informatyki. Uśmiecha się nieco, kiedy stwierdza, że słucha teraz silników, a nie użytkowników komputerów. Oprogramowanie jest używane w Elk Corp. m.in. do wysyłania sygnału sprawdzenia lub ywmiany kół w mechanizmie chwytaka paneli, które powodują częste blokady (po laminacji a przed ułożeniem w paczkach na palecie). Inny

przykład: monitorowanie pozycji linii gwoździ emaliowanych pozwala utrzymać jakość produkcji. 

– Sprawniejszy przepływ materiałów, nie licząc innych korzyści, takich jak wysoka jakość i satysfakcja, to oszczędność 45 tysięcy dolarów rocznie – mówi P. Rogers i porównuje tę sumę z 20 tysiącami wydanymi na wdrożenie w zakładzie systemu statystycznego sterowania procesem, obejmującego SPC Pro firmy Wonderware (SPC – Statistical Process Control). 

Wydajność procesu decyzyjnego

– Pracownicy obsługi i utrzymania ruchu, a także dyrektorzy zakładów rozumieją, że czas odejść od pasywnego podejmowania decyzji po fakcie i tradycyjnych metod pracy – stwierdza Neil Coo-per, dyrektor ds. zarządzania zasobami Avantis, komentując niedawne badania przeprowadzone przez Invensys wśród 75 pracowników zakładów produkcyjnych. 

– Wszyscy uznali, że najważniejszym kryterium jest obecnie zwiększenie udziału zakładu w wyniku przedsiębiorstwa – mówi N. Cooper. – Zadaniem jest przekształcenie danych w wiedzę. Aplikacje zalewają nas danymi, lecz brakuje infrastruktury do przesyłania ich poszczególnym działom, aby mogły podjąć rozważne decyzje. Przedsiębiorstwa zmniejszyły zatrudnienie, często tracąc osoby najbardziej wprawne w analizie danych. Problem ten będzie się nasilał, ponieważ w Stanach Zjednoczonych i Europie na emeryturę przejdzie w ciągu najbliższych 5–10 lat pokolenie wyżu demograficznego. 

– Inteligentne technologie są wspaniałe, lecz przyrządy przekazują 27 rodzajów informacji bez żadnego kontekstu. Co z tego mamy? – pyta N. Cooper. – Komplikację bez żadnych korzyści. Dlatego dostawcy systemów utrzymania ruchu muszą oferować wiedzę, interpretować wskazania, tworzyć schematy podejmowania decyzji i przekazywać do centrum sterowania użyteczne informacje wtedy, kiedy trzeba. 

Jak na tym tle wygląda Wasz zakład? Życzymy powodzenia w integracji i automatyzacji procesów sterowania i utrzymania ruchu, czyli wzrostu oszczędności i liczby inteligentnych aplikacji w firmie. 

Powyższy artykuł ukazał się w majowym wydaniu Control Engineering Polska

Autor: Mark. T. Hoske Control Engineering