Защо да извършвате електрически изпитвания?

Електрическите изпитвания за съпротивление и издържимо напрежение на цялата дължина на кабела са основни индикатори за качеството на материала и производството на жилото и неговата изолация. По-високото съпротивление показва ниско качество на материала или намалено сечение, което по-късно води до увеличаване загубите при пренос на електроенергия. Изпитването с повишено напрежение дава оценка за качеството на изолацията. Ако по време на изпитването с повишено напрежение възникне пробив в изолацията, това означава, че изолацията има производствен дефект или е направена от материали с лошо качество или не с достатъчна дебелина. Такава изолация не е надеждна и в бъдеще може да причини късо съединение, което да доведе до пожар, до повреди електрическото оборудване или да причини злополуки с фатален край. Ето защо е добра практика клиентите да изискват протоколи за такива електрически изпитвания, които гарантират качеството на закупеният от тях продукт.

Предизвикателства

Според стандартите за провеждане на електрическите изпитвания, кабелът трябва да отговаря на редица изисквания преди да започне провеждането на изпитване с високо напрежение. Той трябва бъде в сухо състояние и със същата температура като на околната среда. Прилага се високо напрежение, според стандарт за съответният тип кабел,  от променлив източник с промишлена честота, приложено между група проводници и всички други проводници и ако има металния слой той се свързва към земята. Тогава напрежението трябва постепенно да се увеличава и да се поддържа на пълната стойност за продължителността, дадена в съответния кабелен стандарт.

Ако това изпитване трябва да се извърши ръчно, провеждащият изпитването се изправя пред много проблеми и неудобства. На първо място трябва да има източник на променливо електрозахранване с промишлена честота, който може да достигне и регулира желаното високо напрежение (до 4000 V). Второ, трябва да разполага с подходящо калибрирано измервателно оборудване за измерване на съпротивлението и напрежението и трябва да може да го свърже правилно и да проведе подходящите изпитвания по реда и правилата описани в съответния стандарт. На трето място, трябва да превключва измерванията ръчно между всеки проводник или група проводници, а те могат да бъдат много. Това не само отнема време, но и може да доведе до грешки или дори инциденти, дължащи се на приложеното високо напрежение. Оператора трябва да осигури както собствена си безопасност така и тази на колегите си по време на провеждане на изпитванията. Не на последно място, операторът трябва ръчно да запише резултатите от проведеното изпитване и след това да поддържа организиран и достъпен архив.

Автоматизация

SIVIKO ACT 150 решава всички тези проблеми и добавя допълнителни функционалности, които улесняват работата на оператора. Основната автоматизацията на уредбата е реализирана с хардуер и софтуер от WAGO Kontakttechnik GmbH & Co.

В основата на автоматизираната система за изпитване е контролер Wago PFC200 750-8202. Контролерът от ново поколение е натоварен с много и важни задачи. Изпитването на съпротивление се извършва с управляван от контролерът индустриален омметър. Обхватите на съпротивление се превключват автоматично. Комуникацията е осъществена по RS-485 (MODBUS RTU), като данните се опресняват за по-малко от 20 ms. Получените стойности за съпротивление се коригират по температура с помощта на модула Wago 750-461. Измерването на съпротивление с голяма точност е важно при локализация на проблем с късо съединение в изпитваният обект.

Изпитването с напрежение е в обхвата на два броя PQA модули Wago 750-495. С тях се измерва ток, напрежение, фактор на мощността и др. С посочените параметри програмируемият логически контролер регулира подаваното напрежение, компенсира капацитивният товар на изпитваните обекти, локира се прекъсване в кабелите и изчислява консумираната за изпитването енергия.

За да се осъществяват всичките операции автоматизирано към главният контролер са свързани и 96 входа/изхода. Всички те контролират различни сензори и актуатори в процеса на изпитване.

Човекомашинният интерфейс е изцяло дигитализиран. Единствените бутони в системата са четири аварийни стопа. Използвани са съвременните парадигми за високопроизводителен интерфейс. Процесът се контролира от два сензорни екрана. За изпитване на съпротивление се използва Wago e!DYSPLAY 7300T, а целият процес се следи и записва от индустриален сензорен компютър. Данните от процеса се записват от контролера в базата данни на индустриалният компютър. Използва се една от най-популарните бази данни – MySQL. Риска от загуба на данни е избегнат с помощта на UPS Wago 787-870. Система е програмирана с помощта на e!COCKPIT 1.3. – изключително гъвкава и интуитивна интегрирана среда за разработка, позволяваща програмирането и следенето на паралелни процеси, създаването на HTML5 визуализация и съдържаща многобройни библиотеки. В резултат системата е програмирана с хибридно изграден софтуер Siviko Smart OS – грижещ се базите данни и събитията в системата и Wago WebVisu – представящ процеса в реално време. Тази концепция позволява данните да се достъпват дистанционно от мениджърският персонал без да пречат на текущият процес, също така осигурява лесна интеграция със системи от високо ниво, като SCADA, MES и ERP.

The post Нестандартнa уредба за изпитване на кабели реализирана с Wago PFC200 750-8202 appeared first on Siviko.

Винаги са ме вълнували историите за това как са стартирали различни фирми и как са постигнали първия си пробив. Най-голям интерес ми е представлявало началото, защото го намирам за най-трудно и най-вълнуващо, а и дори най-великото приключение започва с една малка крачка. В тази статия искам да разкажа за първия сериозен проект, който реализирахме и ще обобщя какво научихме от него.

Екипът

В една стартираща фирма това е най-важният и основен актив. Средната възраст на четири-членния ни екип беше 27 години. Макар и млади, всички вече бяха натрупали по над 5 години трудов опит. Тримата инженери бяха работили в малки фирми, в които се бяха сблъскали с всякакви комплексни казуси, типични за малките фирми – от писане на оферти и намиране на доставчици, до дизайн и проектиране и реализация.  Това ги беше оформило като професионалисти с широка профилност и бяха свикнали да работят в хаотична и несигурна среда, което се оказа много подходящо за стартираща фирма като нашата. Камен е експерт в сферата на автоматизацията и много добър специалист по системи за управление и контрол на производството. Иво е един от малкото машинни инженери в България, които конструират локомотиви. Виктор е нашият експерт в сферата на енергетиката, електрическите измервания и диагностиката. Аз, от своя страна, съм завършил мениджмънт и съм работил във финансовия сектор като финансов аналитик, мениджър търговска стратегия и проектен мениджър на IT проекти. Макар че се познаваме от над 20 години, не бяхме работили заедно и по истински проект и сработването беше една от най-важните ни задачи.

Проектът

Няколко месеца след като създадохме фирма, получихме първото запитване за проект. То идваше от един от големите кабелни заводи в България – КЕМП АД. Всъщност, те бяха запитали доц. Наков от ТУ-София, който като наш основен ментор ни препоръча. Те искаха да им бъде изработена уредба, с която да  извършват автоматизирани изпитвания на кабелите, които произвеждат. За техните клиенти беше важно кабелите да бъдат със сертификати за качество по стандарт. Това включва изпитване на изолацията на кабелите чрез подаване на високо напрежение, и изпитване за съпротивление, което показва качеството и количеството на вложената мед в проводника. Освен това, тази уредба трябваше да бъде колкото се може по-автоматизирана, защото подготвени кадри със специфични познания в България се намират все по-трудно. Искаха оператора просто да свърже кабела, да избере програмата и уредбата да свърши всичко останало. Не бяхме конструирали такава машина, но веднага приехме предизвикателството.

Предизвикателството

За период от пет месеца трябваше да преминем през всички етапи на един такъв проект: предложение и подписване на договор, идеен проект, реален проект, изработка, сглобяване и сработване на софтуера с хардуера и тестове и корекции на работата. Успоредно с това трябваше да сработим екипа и да намерим подходящите поддоставчици и продукти.

Как го постигнахме?

Принципи. Първото, което направихме, е да приемем един общ водещ принцип – качеството! Целта ни беше да създадем един напълно автоматизиран продукт, който да не отстъпва по качество на утвърдените производители. Той трябваше да отразява нашия стремеж да създаваме качествени продукти, защото вярвахме, че само така в дългосрочен план може да се преборим с по-големите конкуренти и да останем на пазара. Затова решенията и действията ни се гледаха през призмата как това би се отразило на качеството. Включително, взимахме решения да преработим цели части от проекта, за да стане всичко както смятахме, че трябва да изглежда. Поставяхме качеството на първо място и това се превърна в една силна отправна точка, предопределяща бъдещите ни решения.

План. Имахме много подробно написани план и бюджет за изработката на продукта и постоянно ги преглеждахме, допълвахме и коригирахме. Това бе рамката, която следвахме за изпълнение на проекта. Проектният план определяше ритъма на изпълнение – всяка седмица знаехме какво точно сме постигнали и още колко ни остава да работим. Имахме представа кое оскъпява проекта, кое може да оптимизираме и как това се отразява на цялостното изпълнение на проекта.

Проектиране и изработка. Всичко започва с проектиране на хардуера, като той определя и основните детайли на външният вид на продукта. За целите на проектирането трябваше да си отговорим на редица въпроси, свързани с работата с тази уредба и ергономичността: къде ще стои операторът, на каква височина е удобно да бъде разположен сензорния дисплей, какво ще е присъединяването на кабелите, какви са системите за безопасност т.н.. Използвахме 3D визуализация, която много ни помогна да добием представа какви са различните варианти и лесно да експериментираме. Променяхме детайлите виртуално докато стигнем до крайния вариант и започнем реалното производство. Това спести много време  и излишни разходи за предварителни прототипи и сбъркани детайли.

Следващото голямо предизвикателство беше изборът на трансформиращата и измервателната апаратури. Не успяхме да намерим подходящи на българския пазар и затова внесохме от Германия и САЩ. Не желаехме да правим компромис с качеството, защото високите напрежения и необичайният режим на работа на системата подлагаха електрониката на тежки изпитания. Наложи се да внедрим специализирани входно-изходни модули, използвайки външен консултант. Най-иновативният подход бе при изработката на приложния софтуер. Използвахме LINUX базирана операционна система и уеб сървър. Това ни позволи да направим много красив и гъвкав HMI, да използваме надеждна база данни и да достъпваме цялата система отдалечено. За кратък период от време изпреварихме тенденциите в индустриалния IT свят, където все още такъв подход не се прилагаше масово.

Заключение

Справихме се с този проект, защото имахме опитен и упорит екип, който вземаше всичките си решения на база на общ принцип. Работихме по конкретен план, който ни даде рамката за действие. И, не на последно място, си осигурихме възможността бързо да прототипираме, да пристъпваме към изпълнение едва когато всичко е добре обмислено и бързо да  коригираме възникнали грешки. Иновацията не е винаги в това да измислиш нещо тотално ново. Напротив – повечето иновации са нови комбинации на вече съществуващи елементи. Това направихме и ние.

статията е публикувана и в The Startup Magazine, брой 2

The post Иновация в действие – нашият опит appeared first on Siviko.

На пазара има много модели високо-скоростни отдаващи машини и на пръв поглед изглежда всякаш има много малко възможности за иновации. Въпреки това, ние подходихме към инженерната задача не използвайки аналогия, например чрез копиране на съществуващи модели, а чрез едно по-дълбоко осмисляне на работния процес и всички негови малки детайли. Чрез този анализ открихме, че много от съществуващите концепции могат да бъдат подобрени. За това проектирахме машината от начало – механиката, електрическите схеми, автоматизацията и софтуера – всичко това беше проектирано от нас.

Производителност. Първото ни прозрение беше, че добавената стойност на тази машина се създава чрез отдаването на финото медно жило възможно най-бързо към водещата навиваща машина или машина за навиване на малки макари. Открихме, че съществуващите модели на пазара предлагат максимална работна скорост от 600-650 m/min, което може да бъде подобрено значително. С правилното проектиране, ние успяхме да увеличим работната скорост с 30% или до 850 m/min и с до 1200 m/min (55%) по време на производствените тестове, с рампа на ускорение от само 10 s, което направи машината най-добрата в своя клас.

Ние също така намалихме много от непроизводственото време като ограничихме времето прекарано в ненужни спирания, като смяна на макари или непланирани аварии. Смяната на макарите направихме бърза и проста чрез интегрирана система за повдигане, която достига предварително дефинирани височини и пинола, която може да работни с макари с диаметър от Ø 400 to Ø 630 mm без допълнителни инструменти. Освен това създадохме ергономичен дизайн, който помага на операторите да са по-продуктивни. Машината има педал, за режим бавен ход (Jog mode) , което позволява на оператора да работи и с двете ръце по време на вдяване.

Качество. За да се постигне високо качество на навиването, прецизния контрол на опъна е задължителен. Siviko WPO 630H1 подсигурява качеството на крайния продукт като поддържа постоянен опън чрез прецизна пневматична система за контрол на опъна, динамичен контрол над двигателя и PID контролиран „дансър“. Освен това, машината спира автоматично ако дадено жило се скъса. Прецизността на контрола на опъна също така ни позволи да постигнем значителното увеличение в номиналните работни скорости.

Безопасност. Siviko WPO 630H има сигурен двустранен захват на макарата към солидна заварена рамка и набор от сензори, които осигуряват максимална производителност и безопасност при експлоатация. Освен това, безопасността се осигурява чрез реле за безопасност (safety relay), което следи състоянието на цялата система, и защитното ограждение със заключваща се врата, която предотвратява неволен достъп до въртящата се макара по време на работа.

Рентабилност. Машината има някои умни функции, които спестяват допълнително време и пари. На първо място, зареждането на макарите се извършва без допълнителни устройства, тъй като има вградена система за повдигане чрез електродвигател. На второ място, машината има по-ниска консумация на електро-енергия поради високата ефективност на мотора (IE3) и честотното управление (VFD). На трето място, той има много икономична поддръжка поради здравата конструкция и предоставените данни за поддръжка. Използваните материали са с най-добро качество, тъй като използваме части от известни марки като Lenze, Allen-Bradley, Wago, Schneider Electric, Omron, Festo, SKF и др. Накрая, но не на последно място, Siviko WPO 630H спестява пространство в завода, благодарение на компактния си дизайн и възможността за регулиране на посоката на отдаване в диапазон от 90°.

Свързаност. В днешно време, в навечерието на Industry 4.0, наличието на данни е от ключово значение за увеличаване на производителността. Siviko WPO 630H е Industry 4.0 enabled, което означава, че предоставя данни за производителността си, потреблението на електро-енергия и моментното си състояние чрез Modbus на външни системи и устройства. В този конкретен случай, машините са свързани към наличния Siviko Ignition SCADA сървър.

Във видеото по-долу може да видите машината работеща съвместно с машина за навиване на малки макари (т. нар. „бобинарка“). Машината стартира и спира много плавно и достига скорост от 900 m/min. Ако желаете да научите повече за Siviko WPO 630H, се свържете с нас.

Gallery

The post Представяне на Siviko WPO 630H appeared first on Siviko.

Често ни задават въпроса:

„Мога ли да използвам модерна система за управление на производство  без да заменям цялото оборудване? Може ли предлаганата от Сивико софтуерната платформа Ignition, да работи със наличния ни хардуер?“

Краткия отговор е:

Да, може! И не само, че може, а резултатите са наистина впечатляващи.

В тази статия ще разкажем за точно такъв тип проект, в който клиентът ни реши да инвестира в подобряване на производствения си процес като замени съществуващата система за управление на производството с предлаганата от нас съвременна система Ignition, без да се налагат инвестиции в замяна на хардуера. В резултат на това постигнахме значителна оптимизация на производствения процес и създадохме изцяло нови възможности за неговото управление.

Клиентът

Клиентът в този проект е сред водещите български производители на сухи строителни смеси, лепила и мазилки – Теразид ЕООД. Производството на сухи строителни смеси  представлява една голяма инсталация, разположена на няколко етажа. Тя обединява различни процеси – дозиране, смесване, опаковане на готовия продукт, транспорт, палетизиране и складиране. Производствената инсталация има множество бункери, в които се съхраняват суровините, шнекове, дозиращи бункери, клапи, рутери, миксери, пакетиращи машини, аспиратори, пневматични и електрически вибратори, транспортни ленти, индустриални роботи и други.

Предизвикателството

Едно от съществуващите ограничения на старата система за управление на производството беше начина, по който се управляваха рецептите. Параметрите на всяка една рецепта – дози, приоритет, технологични времена, се съхраняваха в друга система и се зареждаха през отделен интерфейс в програмируемият логически контролер, управляващ производството. Тази организация на работа създаваше проблеми на операторите, защото не можеха автономно да променят и създават нови рецепти. Това е особено затормозяващо при създаване на нови продукти, защото по време на производствените тестове трябва да се правят множество промени по параметрите на рецептите докато се получи търсения резултат. Представете си колко тромав е процеса на работа ако за всяка малка промяна на рецептите опрераторите трябва да търсят съдействие от компетентен инженер. При производството на строителни смеси е от изключителна важност рецептите да бъдат изпълнени правилно и без вариации в качеството. Например при лепилата за плочки, малка разлика в съотношенията на химическите добавки може значително да промени времето за втвърдяване. Това затруднява работата на крайния клиент – строителните работници. За това, начина на управление на рецепти трябваше да бъде променен.

Заедно с клиента направихме анализ на текущото състояние и решихме, че съществуващата SCADA система не може да бъде доработвана и трябва да бъде изцяло заменена. Новата система е разработена на платформата за индустриални софтуерни приложения Ignition поради редицата ѝ технически и лицензионни предимства. Пътво, Ignition комуникира еднакво добре с хардуер и с база данни.  Второ модулната ѝ архитектура и съществуващите инструменти позволяват лесно персонализиране на система с необходимите приложения за конкретното производство. Всъщност, новата система се превърна в повече от SCADA. Тя стана система за индустриален контрол и е логична първа стъпка в дигитализацията на производството.

Решението

В рамките на 3 месеца изградихме новата система, която постигна търсените резултати. Освен основната нова функционалност – управлението на производството и рецептите – създадохме изцяло нова организация на човеко-машинният интерфейс, добавихме автоматично създадени отчети за изразходените количества материали, изцяло нова системи за аварийните събития, трендовете и редица други подобрения.

Управление на рецепти

Новата функционалност за управление на рецептите позволи на операторите и технолозите сами да създават, редактират и зареждат рецептите. Това им позволи да са много по-бързи, по-точни и по-гъвкави, по време на стандартния производствения процес и при разработка на нови рецепти. Друга голяма полза на дигитализацията беше, че вече всички особености при изпълнението на рецептите се намират в системата.  Те станаха достъпни и видими за целия екип – мениджмънт, технолози, поддръжка и оператори.  Добавихме и редица подобрения като например прогнозни изчисления за това за колко още производствени цикъла би стигнал наличния материал. Това помага на операторите по-лесно да следят наличните материали и да допълват липсите. По този начин се намаляват непланирани спирания на производствения процес. Друга голяма полза от системата беше, че успяхме да използваме по-добре съществуващия хардуер като „отключихме“ функции, които преди това не бяха достъпни. Например създадохме допълнителни възможности за настройка на дадени технологични времена и т.н.

Управление на рецептите

Нов HMI

Замисляли ли сте се колко е важен интерфейса човек-машина (HMI) в управлението на едно производство? Според проучване проведено в САЩ, голяма част от сериозните индустриалните инциденти се дължат именно на лошо създаден HMI. Освен големите инциденти докладвани в медиите, има множество малки, но постоянни загуби на качество и производителност, които често остават незабелязани.  Екрани претрупани с ненужна информация, натоварващи цветови схеми, неинтуитивна навигация, нееднозначни данни, „заровени“ настройки, липсващи алармени събития и т.н. често заблуждават или объркват операторите, които управляват производствения процес в реално време.

За да представим важната информация ясно, просто и недвусмислено, решихме изцяло да променим съществуващия HMI. Създадохме нова интуитивна навигационна схема, опростено графично представяне и нова високо-производителна цветова схема. Опростихме графичното представяне на процесите като премахнахме всички елементи, които не носят полезна информация. Това ни позволи да покажем целия производствен процес на един екран. Вече операторите могат с един бърз поглед да се видят текущото състояние на цялото производство. Освен това, при новата цветова схема направихме фокусът да е върху важните съобщения изискващи внимание. Екраните са предимно в неутралните цветове сиво и бяло, данните в реално време от производството са в синьо.  Алармените състояния и събития са в привличащите вниманието цветове жълто, оранжево и червено. Всичко това, позволява на операторите да следят процеса дори когато са на метри от екрана и вършат друга оперативна работа.

Управление на потребители

Към новата система изградихме различни нива на потребителски достъп, което позволява на различни групи потребители да работят безконфликтно в единна система за управление на цялото производство. Например, това позволи едновременно операторите да управляват процеса, докато технолозите го наблюдават и оптимизират без да се опасяват, че ще спрат някоя машина или работния процес. Освен това, осигурихме дистанционен достъп до системата и на мениджърският състав в офис сградата чрез криптирана SSL комуникация.

Единна система за управление на производството

Друга важна полза от системите за индустриален контрол е възможността им да извличат данни от производството и да ги превръщат в полезна информация, която да спомага за работата на всички в екипа. Възможността на Ignition да комуникира еднакво добре както с хардуера, така и с бази данни, ни позволи да изградим мощни инструменти за визуализация на данните и отчетност. Данните от производството вече са достъпни в реално време чрез вградените инструменти на Ignition, а в допълнение създадохме алгоритъм за отчитане на изразходените количества на дневна база. Това позволява точна и бърза отчетност и спомага и за по-доброто производствено планиране.

Заключение

Новата система за управление на производството подобри производствения процес като направи управлението му много по-лесно, по-надеждно и по-гъвкаво, без да е нужно да се правят големи инвестиции в замяната на хардуера. Системата премахна редица ограничения и създаде нови възможности пред производствения екип да си върши качествено работата. Така в крайна сметка клиентът ни може да се фокусира върху най-важното за него – създаване на качествен краен продукт, при висока производителност и с възможност за постоянно подобрение на процесите.

Този проект е добър пример за това колко важна роля играят модерните системи за управление на производството дори на места където има в годините е създадено едно наследство от различни машини и инсталации. За нас, този тип системи са първата стъпка към изграждането на „умна фабрика“ и дигитализация на производството. Както казахме в началото, внедряването им е възможно, а резултатите са впечатляващи.

The post Дигитализация на производството с Ignition SCADA appeared first on Siviko.

Една такава възможност беше MicroMaster програмата „Принципи на Производството“ (на английски: Principles of Manufacturing (PoM)), предлагана от Масачузетския технологичен институт (на английски: Massachusetts Institute of Technology, по-известен със съкращението MIT) и организирана от неговия отдел по машинно инженерство, който заема първо място в световната класация на университетите. Програмата се предлага онлайн на образователната платформа edx.org и е равна на един семестър от Магистърската програма по Advanced Manufacturing and Design, която се предлага на място в кампуса. Записах се в програмата през август 2019 г. и я завърших преди няколко седмици (Юни 2020). Изключително съм доволен от наученото и бих искал да споделя своя опит и основни неща, които научих. Мисля, че за хората интересуващи се от производство, информацията ще е полезна.

1. Какво означава Принципи на Производството?

1.1. Дефиниция на принципите на производството

Какво ще рече принципи на производството? Смятам, че това е важен въпрос, който трябва да бъде обяснен по-подробно, защото това е причината да бъде създадена програмата PoM. Ще дам дефиницията и на двата термина така както бяха обяснени в програмата.

Нека първо да започнем с дефиницията на това какво е принцип. Съществуват много различни дефиниции, но най-добрата е, че принципът е основна истина, която обяснява или контролира как нещо се случва или работи.

На второ място, да дефинираме какво е промишлено производство и как то се различава от други човешки дейности. Промишленото производството е масово производство, в което има непрекъснат поток от „нови“ материали, преминаващи през система от единични процеси. По този начин то се различава от занаятчийството или производството на единични прототипи. Освен това, то комбинира множество вериги за доставка от различни доставчици и трябва да създаде продукт с минимални вариации. Производството е мащабно начинание и изисква огромни капиталови инвестиции под формата на дълготрайни активи, материали и компоненти и човешки ресурси. Крайната цел на всяка фабрика е да отговори на клиентските нужди и да бъде финансово жизнеспособна във времето.

Принципите на производството следователно са основни истини, които обясняват как работи сложният свят на производството. Те представляват набор от елементи, общи за всички производствени индустрии, които гравитират около концепциите за поток и вариациите. Всички те са аналитични методи за моделиране и контрол на потока и вариациите на четири нива в предприятието:

• На ниво обработка на част (компонент) където трябва надеждно и постоянно да се постигат изискваните спецификации на ниво компонент.
• На ново фабрика (производствена система), при което има поток от „нови“ материали през система от процеси с ограничена скорост и предразположени към непредвидени спирания.
• На ниво на пазара (верига на доставки), където има поток от материали и продукти през мрежа от производители и клиенти.
• На ниво фирма (бизнес), което отчита финансовите и управленските аспекти на масовото производство

1.2. Принципите на производството подкрепят технологичното развитие

Тези принципи са фундаментални, тъй като са приложими за всяка индустрия и подкрепят технологичното развитие във всякакъв мащаб и на всяко ниво на технологична развитие. Освен това те могат да помогнат при всякакъв вид вземане на решения, тъй като се основават на данни и аналитика. Те биха могли да бъдат използвани за значително подобряване на операциите, без значение какво е технологичното състояние на производството.

Потокът от материали през променливи процеси и системи съществува още от първата индустриална революция насам. Дори в новата дигитална ера на Индустрия 4.0 принципите са същите. Без значение каква е технологията, в нашия физически свят винаги има и ще има поток от материали през променливи процеси и системи, където те се трансформират в крайния продукт. Всъщност една фирма не може да направи правилен преход в Индустрия 4.0 без да е добре запозната с принципите на производството. Технологии като дигитализация, индустриални системи за контрол (SCADA или MES), изкуствен интелект или машинно обучение работят добре, само когато производственият процес е добре разбран в детайли. Тогава всички събрани и анализирани данни имат смисъл и биха могли да бъдат превърнати в информирани решения и действия. За да има интелигентни фабрики, първо са нужни интелигентни хора.

1.3. Основни характеристики на производството

Преподавателите в MIT са дефинирали четири основни атрибута на представянето на производствения процес, които са ключови при оценката на ефективността на една производствена система:

• Скорост – Показателят за скоростта предоставя мярка за това колко бързо се извършва процес. На ниво машина скоростта може да бъде отчетена като броя произведени части или операции, които могат да бъдат завършени за дадена единица време. Алтернативно, скоростта може да бъде представена време на производствен цикъл, или времето, което отнема за да бъде завършена една част или бъде произведен даден обем от някакъв материал. По-бързата скорост обикновено е по-привлекателна когато се сравняват процеси, ако не се вземат предвид страничните ефекти, които могат да страдат при увеличаване на скоростта, като по-къс полезен живот на използвания инструмент или по-лошо качество на специфицираните размери. Скоростта на даден процес зависи от физиката на процеса, както и от конкретния дизайн на частите, възможностите на оборудването и цялостната организация.
• Разходи – разходите за производство на продукт често са основен компонент от продажната му цена; в резултат на това разбирането на разходите за всеки процес е от съществено значение за разбирането на влиянието на дизайна върху технологичността на производството. За оценка на разходите, свързани с определен процес, направените разходи могат да бъдат класифицирани в две категории: фиксирани разходи и променливи разходи.
• Качество – Качеството, което потребителят възприема в завършен продукт, може да бъде повлияно от много фактори: трайност, естетическа привлекателност и т.н. Тези атрибути често са субективни и трудно може да се угоди на всички. От гледна точка на производствения процес, качеството може да бъде измерено като способността да се постига последователно поставените технически спецификации.
• Гъвкавост – гъвкавостта в производството е лекотата, с която даден процес може да бъде пренастроен така, че да произведе различна част или дизайн. Няма общо-приет количествен показател за гъвкавост, но по-гъвкавият процес изисква по-ниски разходи и / или по-кратко време, за да се адаптира към новия дизайн на част от по-малко гъвкавия процес.

2. Курсове в програмата PoM

Програмата PoM се състои от осем онлайн курса и четири заключителни изпита, което представлява еквивалент на един семестър в MIT, на ниво магистърска степен. Те осигуряват фундаментална база за разбиране и анализ, характеризиране и контрол на потока и вариациите на различни нива на предприятието:

• Контрол на производствения процес: Моделиране и контрол на временните и пространствените промени в единичните процеси.
• Производствени системи: Моделиране и контролиране на потоци и вариации в производствените системи със стохастични елементи и променливи.
• Верига за доставки за производство: управление и проектиране на оптимални вериги на доставките в производството.
• Управление в производството: Разбиране на начините на употреба и потока от бизнес информация за започване, мащабиране и управление на производствено съоръжение.

В следващите раздели ще опиша впечатленията ми и основните моменти в тези курсове.

2.1. Контрол на производствения процес I и II

2.1.1. Статистически процесен контрол

Първата част на програмата е фокусирана върху моделиране и контрол на времевите и пространствените изменения в единичните процеси, използвайки статистически методи и най-вече статистически контрол на процесите (на английски: Statistical Process Control (SPC)). SPC е разработен за първи път от Walter Shewhart през 1924 г., докато работи по задача за подобряване на гласовата яснота на въглеродните трансмитери в телефонните апарати на AT&T. По това време, AT&T произвежда милиони телефонни апарати и проверката на всяко произведено устройство е практически невъзможно.

Shewhart забелязва, че повечето дефекти са следствие от вариации в производствения процес. Той установява, че потокът от „нови“ материали през производствените процесите носи със себе си случайни вариации, което може да доведе до изменения и в крайните физическите измерения и свойства на произведените части или продукти. Ако атрибутите на произведените части са в границите на поставените технически спецификации, тогава всичко е наред. Но ако са извън поставените граници, тогава частта или продукта е дефектен. Например, да си представим, че трябва да се произведе вал с диаметър 7 мм с възможен допуск от ±0,1 мм. Ако диаметърът е 7,1 мм или 6,9 мм, тогава това е в рамките на спецификацията и отклонението е приемливо. Но ако измерения диаметър е 6,89 мм или 7,11 мм, частта се категоризира като дефектна и трябва да бъде преработена или бракувана.

Има два основни източника на вариация – детерминистичен или случаен. Детерминистичното изменение има причина, която може да бъде идентифицирана и коригирана. Това може да е грешка на оператора, износване на инструмента, дефектна суровина, околен климат и т.н. Освен това има и чисто случайна вариация, чийто източник не може да бъде определен или дори да бъде определен, не може да бъде контролиран. Ако успеем да открием и коригираме  източника на детерминистичната вариация, ще остане на действа само случайната вариация. Това би означавало, че процесът е в статистически контрол и поддържането му в такъв контрол намалява брака и подобрява качеството на крайния продукт.

Когато даден процес е в статистически контрол, ако съберем данни от процеса (например измерваме средния диаметър от няколко бройки валове) и го представим като графика, в течение на времето на разпределението на данните ще започне да прилича на нормалното разпределение (още известно като Гаусово). Получената графика ще прилича на това нормално разпределение:

От горната фигура може да се види, че 68,2% от всички точки трябва да са в рамките на едно стандартно отклонение (отбелязано с гръцката буква σ – сигма) от средната стойност, или че 95,8% трябва да бъдат в рамките на две стандартни отклонения от средната стойност и т.н. Например , ако вземем предишния пример, в който измерваме диаметър на вал и сме установили, че средната му стойност в точно 7,00 mm, а стандартното отклонение е 0,05 mm, тогава 68,2% от всички измерени точки трябва да паднат между 6,95 mm и 7,05 mm.

След като опитно сме определили средната стойност и стандартното отклонение на стабилен процес без детерминистични изменения, можем да започнем да извършваме статистически контрол на процесите. По същество това означава, че с всяко записано измерване трябва да определим дали това, което виждаме, все още е част от очакваното нормално разпределение или се е появило някакъв нов детерминистичен източник на вариации. С други думи, всеки път, когато записваме нова точка от данни, ние трябва да определим дали е това, което очакваме да видим въз основа на параметрите на познатото нормално разпределение или нещо се е променило и процесът вече не е в статистически контрол.

Това става с помощта на контролна диаграма като показаната по-долу. Когато събраните точки от данни се начертаят във времето, получаваме следната графика:

Сините точки представляват това, което очакваме да видим дали данните наистина следват очакваното нормално разпределение. Разпределението на точките трябва да е на случаен принцип според параметрите на нормалното разпределение и трябва да бъде в зададените контролни граници. Ако започнем да наблюдаваме необичайно поведение – например точки извън контролните граници или ясно разграничими тенденции – например 8 последователни точки в една посока, трябва да спрем производствения процес и да проверим дали има детерминистична причина за това изменение.

Червената пунктирана линия представляват контролните лимити. Честа практика е те да се поставят при ±3σ. Тогава, вероятността една точка да попадне над горната или под долната граница при процес в статистически контрол е само 0.2%. Поради тази причина, това обикновено се приема като сигнал, че процеса вече не е в статистически контрол. В този случай производството трябва да бъде спряно и да се проучи каква е причината за тази вариация.

SPC е инструмент, който е много полезен за оптимизиране на качеството на процеса при големи потоци от части и продукти, когато тестването на всички произведени части е или твърде скъпо, или невъзможно. SPC може да помогне за откриване на проблеми, преди те да доведат до големи количества произведени дефектни продукти или дори да предотвратят това.

2.1.2. Моделиране и минимизиране на вариациите

Докато първата част на курса е изцяло посветена на темата за SPC и пасивното наблюдение на съществуващите процеси, втората е посветена на активното моделиране и минимизиране на вариациите с цел подобряване на процеса. Курсът обхваща най-често срещаните техники за определяне на източниците за вариации и различни методи за постигане на оптимизация на процеса и стабилност. Също така дава насоки за провеждане на експерименти, за да се установят източниците имащи най-важна роля в качеството на крайния продукт. Няма да описвам подробно с тази част от курса, тъй като е много техническа, но определено тя дава добър поглед върху това, което може да се постигне, ако разполагаме с данни от производствения процес.

2.1.3. Мнение относно курса и приложение в нашата работа

За мен лично тези два курса бяха най-трудни, тъй като включваха много статистика и математика. Изучавал съм статистиката преди 15 години, но трябваше да отделя значително време в опресняване на тези знанията. Трябваше също да науча как да работя в Matlab на едно базово ниво. Определено ще използвам придобитите знания, тъй като междувременно станахме интегратор на софтуерния модул SPC от Американската фирма Sepasoft, което е естествено продължение на нашата работа с платформата Ignition. Разбирането и оценяването на случайността в производствения процес може да бъде полезно и в други аспекти на нашата работа, като например при проектирането на нови машини и оборудване или при калибриране на определен автоматизиран процес. В един от последните ни проекти, използвахме подобни техники за калибриране на машината.

2.2. Производствени системи I и II

Втората двойка курсове в програмата е свързана с моделиране и контрол на потоците в производствените системи със стохастични (случайни) елементи и входни параметри. Основната тема е, че потокът във фабрична система има променливост, която се причинява от ненадеждност на машините или оборудването, промени в скоростта, времената за настройка, размерите и нивата на буферите от складови наличности, блокиране на „глад“ (т.е. когато липсват входящи материали) на машини и др. Фабриките се разглеждат като случайни динамични системи. Фокусът на курса е върху количеството – по-специално как да се постигнат поставените производствени цели за производство на определено количество в определено време. Този курс беше една от причините да запиша програмата, тъй като е естествено е свързано концепцията за lean manufacturing, която винаги ми е била интересна.

Производствени системи I и II бяха трудни, но много интересна двойка курсове. Първия курс поставя теоретичната основа за моделиране на производствени системи като вероятност, стохастични процеси и теория на опашката (queueing theory). След това се разглеждат някои количествени модели на поточни линии с един модел част произвеждана от няколко ненадеждни машини подредени във производствена верига. Той също така обяснява понятието „тясно място“, влиянието на размерите на буферните запаси върху скоростта на производство и основните идеи, който открояват Toyota Production System. В крайна сметка, когато математическите модели не могат да се справят с цялата сложност на реалния свят, курса преминава към използването на симулации.

Учебник за този курс беше книгата „Целта: процес на непрекъснато усъвършенстване“ от Елияху М. Голдрат. Това е една от най-добрите бизнес книги, които съм чел и горещо я препоръчвам. Г-н Голдрат е известен и като изобретател на Теорията на ограниченията, която е популярна управленска концепция. Освен това, за първи път използвах и симулационен софтуер, наречен AnyLogic. Можете да опитате и вие – софтуера има и безплатна версия.

2.2.1. Ненадеждни машини

Голяма част от курса беше посветена на концепцията наречена ненадеждни машини, които са поставени в последователна верига от производствени процеси. Ненадеждната машина може неочаквано да спре работа заради повреда. Вероятността това да се случи се базира на съотношения между средна продължителност на работа до отказ и средна продължителност на ремонт. Така номиналната норма на производителност на машината намалява поради тази ненадеждност.

Между всяка машина има буфер със запас от полуфабрикати или материали. Когато една машина произведе или обработи дадена част, тя се съхранява в буфера надолу от нея в производствената верига. Ако буферът е пълен, машината е блокирана и не може да произвежда повече докато не се освободи място в буфера. Ако машината нагоре по веригата се повреди и буферът преди машината е празен, тогава машината „гладува“ и е принудена да спре производството докато не пристигнат части и материали, с които да започне работа.

Просто представяне на производствената верига изглежда по следния начин:

Има два основни извода от тази теоретична постановка, които имат важни практични последствия.

2.2.2. „Тесни места“

Рядко в реалния живот всички машини от производствената верига имат еднакви нива на производителност и надеждност. Това означава, че почти винаги има машина, която е или по-бавна или по-малко надеждна от останалите във веригата. Тази машина се нарича тясно място (в графиката по-долу това е Машина 2). Една производствена верига не може да произведе повече от това, което с което „тясното място“ може да се справи, тъй като то или блокира или лишава от входящи материали и части другите машини във веригата. Затова това, основен принцип е да се полагат усилия за оптимизация на ефективността на цялата верига, а не да целим да постигаме 100% производителност при всяка отделна машина, защото това ще доведе до натрупване на много неизползван запас от материали и продукти, а общата производителност на веригата изобщо няма да се промени. Вместо това фокусът трябва да е върху тясното място и трябва да се уверим, че правим всичко възможно то да работни на максималните си възможности. Машината, която е тясно място, никога не трябва се оставя да бездейства, никога не трябва да бъде блокирана или лишена от материали, а когато откаже работа, трябва да бъде ремонтирана възможно най-бързо.

Познаването на тесните места в едно производство е и полезно при приоритизиране на бъдещите инвестиции – естествено, най-добрата възвръщаемост идва в инвестициите в тесните места. Когато едно тясно място престане да бъде такова благодарение на повишен капацитет или ефективност, обикновено се появява ново такова на друго място в производството. Понякога тясното място може дори да не е физическо ограничение, а резултат от неправилни вътрешни политики или процедури. Концепцията за тесните места е мощен инструмент.

2.2.3. Ролята на запасите

Материални запаси имат огромно влияние върху производителността и е много добър показател за случващото се в производствената верига. Те действат като буфер между ненадеждните машини и позволяват на други машини от веригата да продължат да работят, докато някоя друга е отказала работа и се ремонтира. Ако в производствената верига изобщо липсват материални буфери, това означава, че когато една машина откаже или спре работа, всички останали машини във веригата ще трябва да спрат и работата. От друга страна, материалните запаси костват пари и място. Най-високата производителност се постига когато буферите са безкрайни, но е пределно ясно, че това е много непрактично. Въпреки това, стратегическото поставяне материални буфери с различни размери би могло да окаже огромно влияние върху производителността на цялата верига.

2.2.4. Полезността на данните

В тази статия не мога да покрия подробно всички методи изучавани в курса. Това, което мога да кажа със сигурност е, че той е отлично въведение в това как се проектират системи, за да се увеличи максимално скоростта на производството и да се минимизират разходите. За да се прилагат тези принципи в реалния свят, точната и актуална информация от производството може да бъде изключително полезна. Не случайно в последните години все повече се говори за възможностите за автоматизирано извличане и анализ на данни от производството. Например, ако човек има система за обща ефективност на оборудването (на английски: Overall Equipment Efficiency (OEE)), система за проследяване на материалния поток (на английски: Track and Trace system) или SCADA (на английски: Supervisory Control and Data Acquisition) като Ignition, той може да използва събраната информация за оптимизация на целия процес. Освен това, данните могат да бъдат използвани за да се правят симулации. Много по-евтино и по-бързо първо да се проиграят различни варианти чрез симулации, преди да бъдат инвестирани огромно количество време, труд и ресурси в реални проекти.

Успешно приложихме знанията и в наш проект: Оптимизация на палетизиращ робот. При него идентифицирахме тясното място, проучихме го и в крайна сметка подобрихме значително работата му. Въвеждането на буфер имаше огромен ефект върху скоростта на производството.

2.3. Вериги за доставки и планиране на капацитет

Третата част на PoM е свързана с управлението и дизайна на оптимални вериги за доставки в сферата на производството. Акцентът отново е в несигурността, но този път по отношение на търсенето, предлагането и логистиката. Основната задача управлението на складовите наличности и производствения капацитет, за да бъде постигнато търсеното ниво на обслужване.

В класа има две основни теми – управление на складовите наличности и планиране на капацитета и дизайна на мрежата от доставки. Някои използвани методи са много базови, като например „проблема при разпространение на вестници“ (на английски: newsvendor problem), докато други като модела за количество на икономическата поръчка (на английски: Economic order quantity model) или модела с гарантирано ниво на услугата (на английски: Guaranteed-Service Model) са по-сложни. Тези модели са широко използвани в индустрията и курсът предоставя реални примери от фирми като Procter & Gamble, HP и Intel, които са оптимизирали своите вериги за доставки и материални запаси като използват такива тези методи.

Втората тема в курса свързана с планиране на капацитета и дизайн на мрежата от доставки, кято лично ми е по-интересна. В нея се използва много оптимизационно моделиране като сметките се правят с помощта на инструменти като Excel Solver и Open Solver, които са свободно достъпни в Excel. Всъщност това, което наистина ми харесва при тези инструменти е, че могат да се използват при решаването на много различни оптимизационни задачи, а не само за моделиране на производствен капацитет. Подобни, но по-сложни и мощни инструменти за оптимизации се използват в американските компании от десетилетия. Все още не съм чувал за някой, който използва подобни инструменти в България. Може би тук няма толкова остра нужда, тъй като компаниите са по-малки, а дизайна на мрежи за доставки и планирането на капацитет е по-просто. Или може би не съм добре осведомен и такъв софтуер се използва. Наистина не знам.

Друга интересна тема в курса е как да се проектира една мрежа, така че да се постигне по-голяма гъвкавост. Абсолютна гъвкавост се постига когато всяка машина или оператор или фабрика (производствена единица) може да произвежда всеки един продукт. Това обаче е или твърде скъпо за постигане, или нереалистично. Вместо това, курса въвежда една методична рамка за оценка на ползите от гъвкавостта. Тя показва, че една ограничената гъвкавост, ако бъде разгърната по „правилния начин“, може да постигне ползите от абсолютната гъвкавост. „Правилният начин“ е да се проектира така системата, че производствените единици да могат да заместват поне една друга производствена единица в производството на даден продукт. Трябва да се направи възможно най-дълга затворена верига от връзки между производствени единици и продукти. По този начин може динамично да се променя производствения капацитет за даден продукт, което почти изцяло постига ползите от абсолютната гъвкавост.

Като цяло това беше предизвикателен курс, включващ много моделиране и изчисления. Въпреки това, курса беше много полезен, тъй като разбрах как световните лидери управляват своите вериги от доставки. Благодарен съм, че лекторите имаха много кратки и разбираеми обяснения на доста сложни теми. Този курс би бил много полезен за специалисти, занимаващи се с управление на материалните запаси, планиране на капацитет или управление на веригата на доставки.

2.4. Мениджмънт в промишленото производство

Последната част от PoM е фокусирана върху разбирането и използването на потоците от данни за стартиране, разрастване и управление на едно производствено предприятие. Човек може само да си представи колко много променили има в това ниво на вземане на решения. При него има постоянна промяна в потока от капитали, продажби, доставки на енергия и материали,  познанията ни за пазара, промени при конкуренцията, човешките ресурси и т.н. За това е изключително важно бизнес целите на фирмата да бъдат свързани с производствените цели.

В първата част на курса са обхванати теми като бизнес планиране, продажби и маркетинг, финансово счетоводство, планиране на проекти и интелектуална собственост и лицензиране. Тъй като цялата програма е насочена предимно към инженери, тематиката в този курс е широка и не навлиза в много подробности. Аз съм завършил магистратура по мениджмънт, така че за мен това беше най-лесният курс. Все пак успях да науча и някой нови нещата като например по-добри практики в писането на бизнес планове и дори го използвах в собствената ни компания. Доволен съм от резултата. Използваният от мен шаблон е създаден от Derby Management и може да бъде изтеглен безплатно от уебсайта им: тук.

Втората част на курса беше организирана във формата на бизнес казуси, които обхващат различни аспекти на управлението на бизнеса като лидерство и бизнес култура, маркетинг, операции, технологии и т.н. Това беше по-трудната част, но и доста интересно, тъй като казусите бяха добре направени и подбрани.

3. Усилия нужни за завършване на курса

Всичките осем курса продължиха 34 седмици и трябваше да отделя средно около 18 часа седмично. Следователно, ще трябва да инвестирате значително време, особено ако не сте добре запознати със статистиката и теорията на вероятностите. Ако това е така, съветвам Ви да предварително да изкарате курс по тези теми, преди да започнете PoM. Вие също трябва да сте добре запознати с Excel и да се чувствате комфортно да работите с алгоритми и математически модели. Не е необходимо да сте инженер, за да завършите този курс и не е необходимо да разбирате подробно определени производствени процеси.

За да преминете курса, ще трябва да всяка седмица да решавате домашни и да вземете изпит в края на курса. Ще получавате точки както за домашните, така и за изпити и ще трябва да имате поне 60% (оценка C), за да вземете курса. Аз лично получих четири A (90 – 100%) и четири B (76 – 89%), като при две от тях 1-2% не ми достигнаха за по-високата оценка.

Голям плюс на програмата са преподавателите. Всички те, освен че имат отличната теоретична подготовка и добър педагогичен подход, са работили и в множество реални проекти в производството. За това имат много практичен подход към всичко, което преподават.

4. Заключение

Вярвам, че MicroMaster програмата Principles of Manufacturing може да бъде полезна за много хора, професионално занимаващи се с промишлено производството. Въпреки че трябва да се инвестират доста усилия и време, мисля, че това напълно си заслужава. Представените принципи са наистина универсални и могат да се прилагат във всяка индустрия на всяко технологично ниво на развитие. Дори появата на новите технологии свързани с Индустрия 4.0 няма да промени това. Напротив, Индустрия 4.0 ще въведе нови технологии, които са съсредоточени значително върху извличането и анализа на данни. Данните са полезни само когато човек може да взема добре информирани решения въз основа на тях. Ако не сте запознати как работи вашият бизнес, тогава тези данни са безсмислени и такава инвестиция никога няма да се изплати. А ако разбирате как работи производството Ви, това ще Ви бъде от голяма полза от постигане на дългосрочни бизнес успехи.

Винаги сме се ангажирали с повишаване нивото на информираност за местната индустрия и подкрепяме организации като Lean Institute Bulgaria, Trakia Tech и Stoos Network Bulgaria, които също имат за цел да разпространяват добрите управленски практики и новите технологии. Има видима тенденция местните мениджъри и инженери да искат да увеличат своите знания и усъвършенстват своите умения. Надявам се тази тенденция да се засили още повече, защото имаме нужда най-вече от интелигентни хора, за да имаме интелигентни фабрики.

The post Какво научих от програмата на MIT „Принципи на Производството“ appeared first on Siviko.

Разработихме гъвкава и високо производителна роботизираната система за зареждане на празни вентилни торби. Вентилните торби са много популярно решение за опаковане при производството на различни продукти като сухи строителни смеси, торове, храни, зърно, слънчогледово семе, минерали, химикали, каучукови и пластмасови гранули и др. Те имат отворен вентил в единия ъгъл, през който се осъществява пълненето. Ключови предимства са приложимостта им за високоскоростно пълнене и правоъгълната форма, която придобиват когато са пълни. Заради тази характеристика, те стоят много стабилно и е възможно палетизиране на много торби на един палет. Освен това, за затварянето им няма нужда от залепване, шиене или друга допълнителна операция, която струва време и пари.

Недостатък на много от по-малките и средно големи машини за пълнене на торби обаче е, че те трябва да се обслужват ръчно. Операторът трябва постоянно да е до машината и да зарежда празните вентилни торби. Това е монотонна работа и когато операторът се отегчи и разсее, това забавя цикъла на работа.

Роботизираната система за зареждане на вентилни торби на Сивико автоматизира процеса

Разработихме автоматизирано роботизирано решение за зареждане на празни вентилни торби на пълнещите машини. Този тип системи са още известни като „апликатори“ на торби. Използваният индустриален робот FANUC M-10iD достига най-висока скорост на осите и прецизност в своя клас. Той работи със специализиран хващач разработен специално за това приложение. Чрез него взема торбите, отваря ги и ги поставя върху дюзите на пълнещата машина. Системата работи в координация с машините за пълнене. Тя разполага с магазин за празни торби, който може да побере десетки различни видове торби, предлага дълъг период на автономна работа и спестява място заради компактните си размери.

Основни предимства на системата

Роботизираната система за зареждане на торби на Сивико има редица предимства като основните са повишена производителност, голяма гъвкавост, компактен размер и лекота на използване.

Повишена производителност: Използването на автоматизирана система за зареждане на торби увеличава производителността. На първо място, цикъла на работа  е кратък и постоянен – по-малко от 6 секунди на торба. На второ място, системата работи координирано със машините за пълнене. За това няма принудителен престой или забавяне. На трето място, системата автоматично отхвърля дефектните вентилни торби, преди изобщо да се опита да ги постави на дюзата за пълнене. По този начин се избягва забиване заради дефектните торби и спиране на цялата система.

Гъвкавост: Роботизираното решение е изключително гъвкаво, защото може да бъде препрограмирано за други приложения. Робота може да бъде конфигуриран да работи в множество различни пространствени разпределяния. Може да обслужва няколко пълнещи машини едновременно. Освен това, благодарение на дизайна на захранващия буфер, могат да се използват различни видове торби. Зареждането и замяната на торби е лесно и интуитивно. Не на последно място, при необходимост индустриалният робот може да се премести настрани и да позволи на оператор да работи ръчно без да му пречи.

Компактен размер: Роботът може да бъде монтиран на тавана или на пода. И в двата случая той заема малко място. Възможността да се програмира траектория на работа, позволява да се внедри системата дори в много тесни зони, при които конвенционалното оборудване не може да се побере, защото е твърде голямо или с неподходяща геометрия.

Лесно използване: Управлението и работата със системата за зареждане на вентилни торби е лесна. Тя може да бъде интегрирана в нашата система за индустриален контрол, която е разработена на платформата Ignition SCADA от американската компания Inductive Automation. Двете системи комуникират чрез протокол от ново поколение OPC-UA. Удобният потребителски интерфейс позволява на оператора да контролира робота и да вижда историческа или в реално време информация за неговото състояние, параметри и аларми.

Заключение

Роботизираната система за зареждане на торби на Сивико е отлично автоматизирано решение за процеса на зареждане на торби с вентилни отвори. Тя е бърза, гъвкава, с компактен размер и лесен за използване. Може да работи с всички видове машини за пълнене и с много различни видове вентилни торби. Това я прави универсално решение за много индустрии и продукти, които използват вентилни торби за опаковане.

Може да научите повече за работата ни като системен интегратор на индустриални роботи тук.

Галерия

Видео

The post Индустриален робот зареждащ торби с вентилни отвори appeared first on Siviko.

Наскоро завършихме интересен проект, който започна като стандартен робот за палетизиране, но завърши като нещо много по-сложно, с много повече добавена стойност и много по-интересен от инженерна гледна точка.

Клиентът разполага с модерна производствена инсталация за висококачествена боя за пътна маркировка. Тя представлява прахообразно вещество, което се опакова в 20 кг торби. Опаковката и палетизирането на торбите се превръщаха в сериозно пречка в производствения процес. Причината беше, че всичко се вършеше ръчно.

Служител трябваше да вземе празна торба и да я държи под отвора, през който се изсипва боята за пътна маркировка. Трябваше да държи торбата изправено докато се пълнеше. Но тъй като отворът за пълнене е разположен сравнително ниско, служителя трябваше през цялото време да е леко наведен. Ергономично това е много лоша позиция. След като торбата се напълни, операторът трябваше да я вдигне и да я запечата с термостопяваща лепяща машина. Накрая следваше ръчното палетизиране на торбата. Този процес се повтаряше няколкостотин пъти на ден.

Работата беше физически изтощаваща. За това не беше изненада, че фабриката се затрудняваше да намери и задържи служители на тази длъжност. Затова клиентът ни търсеше решение с индустриален робот.

Стандартният подход за роботизирано палетизиране

Стандартният подход при проектирането на роботизирано решение за такъв производствен процес е създаването на серия от механизми, които се грижат за всяка стъпка в процеса:

• вземат се празни торби,
• отварят се,
• поставят се под отвора за пълнене,
• контролира се дозирането, с връзка към производствената машина
• затварят се и се залепят торбите,
• торбите се палетизират.

Обикновено в такива системи се използва индустриален робот само за палетизирането. Всичко останало се извършва с допълнителен хардуер – манипулатори, транспортни системи, конвейери и т.н. Това е скъпо за изграждане, скъпо и трудно за поддръжка в дългосрочен план и се нуждае от значително пространство. Предимството на такава система е, че тя може да постигне по-бърз цикъл на работа. Освен това роботизираното решение в такава система е по-просто и по-лесно.

Другият по-прост вариант би бил да се използва робот отново само за палетизирането, а операторът да прави останалото. При такъв подход капиталовите разходи са по-ниски, но това не предлага толкова добра възвръщаемост на инвестицията, тъй като операторът е също толкова зает, колкото преди и не може да изпълнява други задачи. Това решение спестява изморителното палетизиране, но отново трябва да заема неергономични позиции на тялото по време на пълнене на торбата. Освен това, този подход също изисква повече пространство, тъй като операторът трябва да e на безопасно разстояние от робота.

Нашият индустриален робот за опаковане и палетизиране

Нито едно от стандартните решения не беше подходящо, тъй като те са или много скъпи и изискват много място, или имат лоша възвръщаемост на инвестицията. Започнахме да се питаме – има ли по-добър начин? Възможно ли е да направим всички тези стъпки в процеса с избрания от нас индустриален робот? В края на краищата FANUC M-710iC / 70 е много мощна машина. Той има обхват от 2050 mm, много добра гъвкавост поради своите 6 оси , може да вдигне до 70 kg, бърз е и много прецизен, с повторяемост ± 0,04 mm.

Друг голям фактор беше, че цикъла на работа на производството нагоре по веригата е 25 kg/min. Това означава, че имаме достатъчно време да изпълним всички тези 6 задачи само с един робот и с минимални допълнителни механизми. Това би било най-доброто решение. То е по-евтино от сложна линия за опаковане и палетизиране, много компактно, лесно за поддръжка и с възможност да работи напълно автономно. По този начин операторът ще бъде свободен да изпълнява други задачи с по-голяма добавена стойност. Освен това, когато се налага да се пълнят биг бег (big bag), роботът просто ще се премести настрани, за да не пречи на процеса.

Осмели се да иновираш

Най-голямото предизвикателство за нашия екип в Сивико при този проект беше да създадем сложен хващач, който може да изпълнява всички задачи. Той трябваше да може да взема празни найлонови торби, да ги отваря, да ги държи докато се пълнят, като в същото време проверява теглото им и контролира дозирането, да ги затвори и залепи и накрая да ги палетизира.

Създаването на иновации е болезнен процес защото крие много рискове. Но той е от съществено значение, за да се постигнат много по-добри резултати от колкото стандартните решения могат да постигнат. И така, след стотици часове прекарани в проектиране, и множество опити и грешки, ние създадохме напълно оригинален дизайн на хващач и цялостно роботизирано решение, което не сме виждали на друго място.

В производството е още по-важно да се постигне високо ниво на надеждност. С нашето роботизирано решение постигнахме точно това. За операторите беше много лесно да разберат какъв е работният процес и те знаеха как да го контролират. Поради това, те спокойно можеха да се съсредоточат върху по-интересната работа и да оставят робота да върши скучната и трудната физическа работа.

Клиентът ни също беше много доволен, тъй като той реши голям производствен проблем. Сега разполагаше с автоматизирано опаковане и палетизиране. Освен това, нашия новаторски поход е по-евтин от стандартните решения. Също така е по-лесен за поддържа, тъй като има по-малко механизми, които могат да се развалят. Решението ни е по-компактно и е идеално пригодено за производствен процес, който произвежда както 20-килограмови торби, така и биг бегове.

Галерия със снимки на палетизиращ робот

Видео на палетизиращ робот

The post Повече от робот за палетизиране appeared first on Siviko.

Трите най-големите пречки пред използването на повече индустриални роботи в малките и средни производствени фирми са високата първоначална инвестиция, по-малката гъвкавост спрямо човешкия труд и липсата на хора с умения да програмират роботи. През изминалата 2022 година завършихме три проекта за роботизирано палетизиране, с които намерихме креативни и достъпни решения на тези проблеми. 

Палетизирането в малките и средни предприятия има нужда от комбинация от гъвкавост и добра цена

Почти всяка една производствена фирма в края на производствения процес трябва да подготви пакетираните продукти за транспорт като ги нареди на палет. Палетизират се най-различни продукти, но най-често срещаните опаковки са торби, кутии, стекове, кофи и бутилки. Този процес не добавя стойност върху крайния продукт, но може да се окаже тясно място за производството, защото обемите обикновено са големи, а работата е скучна и тежка. Фирмите все по-трудно намират служители за тази дейност.

Добрата новина е, че скучните, повтарящи се и тежки задачи като палетизирането са много подходящи за роботизиране. Предизвикателството в този тип проекти е да се постигне едновременно много добра цена, което предполага и добра възвращаемост, с възможност за гъвкаво и лесно управление и пренастройка на робота. Проблемът е, че обикновено добрата цена предполага просто решение. Докато гъвкавостта и лесното управление са свързани с усложняване на решението и съответно по-висока цена.

Нашето решението е комбинация от правилно оразмерени и надеждни роботи, мултифункционални Siviko хващачи и лесен за употреба софтуер за палетизиране, чрез който клиентите ни могат да управляват робота без специализирани познания по програмиране. Това ни позволява да постигнем максимално добра възвращаемост. По този начин роботизираното палетизиране става рентабилно и достъпно дори в производства, които произвеждат малки серии от разнообразни продукти. В следващите три проекта ще разкажем подробно за този подход с конкретни примери.

Проект №1: Палетизиране на кутии с робот с 35 kg товароносимост

Задачата в този проект беше да палетизираме над 10 вида кутии с различни размери и тегло до максимум 13 kg. Освен това, част от кутиите са с дисплейни отвори и затворени с капак. Това ги прави много нестабилни и трудни за палетизиране. Водещ фактор в този проект беше липсата на пространство във фабриката и ограничения бюджет.

Първата стъпка в решаването на този проблем беше избора на индустриален робот модел FANUC M-20iD/35. Това е компактен, бърз и достъпен като цена робот, но рядко се използва за палетизиране, защото има товароносимост от само 35 kg, в които трябва да се включи и теглото на хващача. Интеграцията на по-голям и съответно по-скъп робот е по-лесна, защото той предлага по-голяма товароносимост и по-голям обхват и има повече място за грешки. За този проект FANUC M-20iD/35 е оптимален избор заради цената и размера си.

Хващачът и управлението на системата са от огромно значение за постигане на достъпно роботизирано палетизиране

За да се справим с ограниченията, наложени от товароносимостта на робота, проектирахме специален олекотен хващач Siviko PBXG. Той захваща кутиите от долу и отстрани и ги придържа от горната част. Това позволява бързото транспортиране на кутиите, въпреки тяхната нестабилност. Освен това, хващачът е проектиран по такъв начин, че да може да работи и с десетте вида кутии без да има нужда от пренастройване.

Управлението на робота е максимално опростено и бюджетно. Програмите на робота се избират от пулта за управление на робота от падащо меню. По този начин, робота може да се управлява от хора без специална квалификация. Освен това, потребителят може самостоятелно да прави дребни промени по програмата като променя даден параметър. Например, така може да промени височината на палета.

В резултат на комбинацията от трите компонента – компактен и достъпен робот, гъвкав и стабилен хващач и лесно управление, постигнахме краен резултат, който е идеално решение за по-малки фабрики. Бюджетно, но много надеждно и гъвкаво палетизиране.

Проект №2 – Автоматизирана роботизирана линия за палетизиране на торби

Във втория ни проект заменихме стар конвенционален палетизатор с напълно автоматизирана роботизирана линия за палетизиране. По-добра възвращаемост на проекта постигнахме като програмирахме и оборудвахме робота да прави три различни задачи – палетизиране, вземане и поставяне на празен палет и поставяне на найлонова подложка.

Автоматизираната система се грижи за целия процес след опаковането. Тя подготвя за палетизиране няколко десетки вида вентилни торби с максимално тегло от 25 kg, палетизира ги, взема и поставя празни палети и найлонова подложка. Освен това, нашият интелигентен софтуер за палетизиране Siviko Smart Pallet позволява на крайния потребител сам да създава конфигурации за палетизиране без никакви умения за програмиране.

В този проект използвахме индустриален робот FANUC M-710iC/70, който разполага с 6 оси, 70 kg полезен товар и 2050 mm обхват. За добра интеграция на робота, инфраструктурата около него, която се грижи за потока на материали и продукти, е от ключово значение. За този проект проектирахме и произведохме транспортните линии, буферите и допълнителния хардуер, обслужващ продуктовия поток. Има механизми и транспортни линии, които поемат пълната торба от машината за пълнене, притискат я, за да я направят по-правоъгълна, и я транспортират до мястото за палетизиране.

Палетите се поставят на ролков транспортьор с три секции – една, на която се палетизира, една буферна позиция и една позиция, от която пълните палети се вземат и транспортират до склада. Освен това има буфер за празни палети и сензори, които засичат кога чрез мотокар се зареждат нови палети и ограничават движението на робота в тази зона, за да се избегне сблъсък. Има и предпазна ограда с ключалки и сензори, които осигуряват безопасността на работа.

Многофункционалния хващач Siviko PBG-4 има ключова роля

Ключова част от този проект беше създаването на многофункционалния хващач Siviko PBG-4. Той има три интегрирани функции:

• палетизиране на торби с висока скорост и инерция,
• вземане и поставяне на празни палети;
• вземане и поставяне на найлонови листове върху празния палет.

Този интелигентен хващач ни позволи да автоматизираме целия процес, като използваме възможностите на индустриалния робот, вместо да инсталираме допълнителен хардуер и манипулатори. Този подход е по-рентабилен и изисква по-малко поддръжка, стига да е добре съобразен с търсения работен цикъл.

Хващачът Siviko PBG-4 има интегрирани сензори, които правят системата бърза и интелигентна. Например, когато взема празен палет, роботът знае точно къде се намира следващият палет. Тогава роботът може да се движи бързо, без да рискува сблъсък. Освен това роботът знае дали е успял да захване пластмасовата подложка и ако не е успял, автоматично опитва отново.

Софтуерното приложение Siviko Smart Pallet позволява на потребителя сам да управлява палетизирането

Робота се управлява чрез Siviko Smart Pallet – нашето интелигентно софтуерно приложение за палетизиране. То позволява на крайния потребител да създава конфигурации за палетизиране без умения за програмиране. Той трябва да въведе само данни за конкретната конфигурация:

• Размер, тегло и ориентация на обекта (торби, кашони и др.);
• Размери на палета;
• Подредба на обектите на четни и нечетни редове;
• Брой на обектите на ред и брой редове.

Въз основа на въведената информация софтуерът автоматично променя движенията на робота. В допълнение, той проверява въведената информация и не позволява конфигурации, които са физически невъзможни или опасни. По този начин потребителите могат лесно и безопасно да създават или редактират сами програми за палетизиране, независимо от системния интегратор. С този софтуер роботизираното палетизиране става много по-гъвкаво и по-лесно за използване от крайния потребител.

Отново правилната комбинацията от добре подбран робот, мултифункционалност и гъвкавост при употреба ни позволи да дадем максимална стойност в определения бюджет.

Проект №3 – Индустриален робот обслужва едновременно две производствени линии

В третия ни палетизиращ проект заменихме съществуващ робот с нов палетизиращ робот FANUC M-410iC/110. Този робот е сред най-бързите четириосни палетизиращи роботи в света. Спряхме се на него, защото неговият 2 400 mm обсег и товароносимост от 110 kg ни позволиха да увеличим нивото на автоматизираност на производството. Подобно на предишния проект, робота започна да върши две допълнителни задачи – да взема и поставя празен палет и да поставя найлонова подложка. Голямата разлика между двата проекта е, че при този проект робота обслужва едновременно две производствени линии. M-410iC/110 е голям робот, но тъй като обслужва две производствени линии, решението като цяло е компактно и с добра възвращаемост.

Заключение
Вярваме, че роботизацията тепърва навлиза в България и истинското предизвикателство е тя да бъде достъпна дори за малките и средни производствени фирми, в които има по-ограничени бюджети и пространство. Успешните и добри проекти са тези, при които сме предоставили максимално добавена стойност на клиента в рамките на бюджета му. Изборът на правилно оразмерен робот, използването на мултифункционален хващач, който няма нужда от пренастройка и лесното управление на програмите на робота, без специални умения, са в основата на този успех.

Статията е публикувана в Годшиния доклад на PARAi за Българските успехи в роботиката и автоматизацията през 2022

The post По-достъпно и гъвкаво роботизирано палетизиране за малките и средни производствени фирми appeared first on Siviko.