Modulární výložník – modularita v celé produktové řadě

Moderní průmyslové výrobní systémy vyžadují stále flexibilnější řešení. Ať už jde o kolísající objemy výroby, měnící se požadavky na tvar a velikost vyráběných dílů nebo nutnost rychlého přechodu na nový výrobek – výrobci v mnoha odvětvích stojí před úkolem efektivně čelit těmto novým výzvám. Tyto požadavky také vedou ke změně uvažování mezi výrobci strojů. Dlouhou dobu byly špičkou techniky hierarchicky strukturované stroje s centralizovaným řízením. Dnes lze mnoho úkolů obvykle realizovat mnohem efektivněji pomocí modulárních koncepcí strojů a systémů, jejichž moduly jsou řízeny decentralizovaně. 

Nová výrobní linka na kryty ventilů  

Polský systémový integrátor Smart Automation, specializující se na automatizaci průmyslových procesů, má dlouholeté zkušenosti v celé řadě odvětví, včetně nábytkářského, potravinářského, chemického a farmaceutického a automobilový průmysl. Společnost se sídlem v polském Olštýně využívá při tvorbě řešení na míru inovativní přístupy založené na technologiích Průmyslu 4.0. Pro dodavatele automobilového průmyslu první úrovně (Tier 1) vyvinula společnost Smart Automation výrobní linku na výrobu krytů ventilů založenou na modulárních strojích a decentralizovaném řízení. Tento modulární koncept umožňuje flexibilnější a efektivnější výrobu a umožňuje rychleji reagovat na měnící se podmínky na trhu a potřeby zákazníků.  

Modularita na několika úrovních  

Vývoj modulární výrobní linky představoval zvláštní výzvu, a to jak z hlediska požadavků zákazníka na flexibilitu, tak i z hlediska její celkové velikosti. Společnost Smart Automation dosud nikdy nenavrhla ani nerealizovala výrobní linku tohoto rozsahu. Linka kombinuje moduly pro řadu úkonů, včetně UV laserového značení kódů Data Matrix pro sledovatelnost, indukčního ohřevu, montáže a měření hliníkových vložek, jakož i robotizované deionizace a čištění povrchu gumového těsnění. Kromě toho bylo nutné provést řadu měření a zkoušek těsnosti, od měření průměru a kruhovitosti až po zkoušky těsnosti, průtoku a poklesu tlaku. Každá pracovní stanice se skládá ze tří submodulů pro dopravu, zpracování a konstrukci. Díky modulární struktuře pracovních stanic se společnosti Smart Automation podařilo dosáhnout standardizace na úrovni návrhu, montáže i programování, což výrazně usnadňuje případné pozdější změny v průběhu životního cyklu stroje.  

Pro realizaci této vysoce flexibilní linky si systémový integrátor vybral jako partnera v oblasti automatizace společnost TURCK. „Společnost TURCK se do projektu zapojila již ve fázi koncepce,“ vzpomíná Cezary Zakrzewski, obchodní manažer ve společnosti Smart Automation. „To nám pomohlo společně se zákazníkem prodiskutovat optimální řešení a usnadnilo nám to následné fáze přípravy projektu.“ 

Připraveno na budoucnost díky standardizované integraci zařízení  

Klíčovým požadavkem na výrobní linku byla podpora různých ethernetových protokolů. Díky své funkcionalitě pro více ethernetových protokolů byly proto I/O moduly řady BL67 a TBEN společnosti TURCK ideálním řešením pro tento projekt. Kombinují tři ethernetové protokoly Modbus TCP, Ethernet/IP a PROFINET v jediném zařízení a mohou automaticky pracovat v kterékoli z těchto tří sítí. Díky tomu bylo možné výrazně snížit počet potřebných variant zařízení. Navíc identické plánování částí strojů a systémů využívajících různé ethernetové protokoly umožňuje standardizovanou integraci zařízení napříč různými komunikačními standardy, což umožňuje provádět budoucí rekonfiguraci systému s minimálním úsilím.  

Kromě toho I/O moduly TURCK používané v této lince podporují koncept decentralizovaného řízení díky své integrované logice ARGEE. Tato funkce „polního logického řadiče“ dokáže zpracovávat malé až středně velké řídicí úkoly, aniž by zatěžovala centrální řídicí jednotku. Díky tomu změny nebo výměna I/O modulů nevyžadují úpravy programu v centrálním řídicím systému a jednotlivé moduly lze předem nezávisle otestovat. To výrazně podporuje princip modulární konstrukce strojů, jak potvrzuje Zakrzewski: „Spolupráce se společností TURCK nám umožnila dosáhnout vysoké míry modularity v celé výrobní lince. Díky tomu můžeme proces podle potřeby snadno překonfigurovat.“  

Flexibilní monitorování procesů pomocí technologie RFID  

Pro komplexní monitorování výrobního procesu společnost Smart Automation zavedla sledovací systém založený na technologii RFID, v němž hrají klíčovou roli rozhraní TBEN-S RFID a vysokofrekvenční čtecí a zapisovací zařízení TURCK. Všechny parametry a naměřené hodnoty výrobního procesu se zaznamenávají pro každý jednotlivý díl a ukládají se do databáze na serveru i v cloudu. Toto řešení umožňuje flexibilní konfiguraci výrobního procesu, například vynecháním jednotlivých kroků nebo dodatečným opracováním konkrétních prvků kdykoli.

Senzory Factor 1 s maximální spínací vzdáleností pro všechny kovy   

V oblasti indukčních senzorů se společnost rozhodla pro produkt společnosti TURCK uprox . Jako snímače typu faktor 1, senzory uprox spolehlivě detekují všechny kovy se stejnou spínací vzdáleností, což umožňuje standardizaci při výběru snímačů – což je další výhoda při konstrukci strojů. Důsledné používání těchto snímačů zjednodušuje integraci do systému, protože již není nutné zohledňovat různé vzdálenosti a materiály objektů. Instalace a údržba jsou rovněž méně náročné, což zvyšuje efektivitu konstrukce systému. 

Sledování výroby pomocí LED technologie  

V projektu tohoto rozsahu je zásadní zobrazovat aktuální stav v jednotlivých fázích výroby. Společnost si vybrala programovatelné LED pásky WLS27 od společnosti Banner Engineering, která je partnera v oblasti optických senzorů, které pomocí různých barev signalizují stav jednotlivých strojů v jednotlivých modulech. Pro intuitivní komunikaci s uživatelem byla použita podsvícená tlačítka K50. 

Rychlé a bezchybné: předem smontované kabely  

Další výzvou vzhledem ke složitosti této linky byla konektivita. I v tomto případě našla společnost Smart Automation řešení v rozsáhlém portfoliu konektivitních řešení společnosti TURCK. Během fáze plánování si tým vybral předem smontované kabely v různých délkách a podle potřeby použil pasivní rozbočovače. Tento přístup nejenže od samého počátku vyloučil chyby při připojování, ale také výrazně urychlil instalaci a uvedení jednotlivých modulů do provozu. 

Shrnutí  

Vzhledem k neustále rostoucím požadavkům na automobilovou výrobu přináší kombinace modulární konstrukce strojů a decentralizovaného řízení řadu výhod. Implementovaná řešení umožnila snížit počet obsluhujících pracovníků, omezit náročnost kabeláže a urychlit instalační práce, což by s konvenční centralizovanou řídicí technologií nebylo možné. Modulární koncepce navíc zvyšuje dostupnost systému, protože v případě poruchy jednoho modulu stačí vyměnit pouze tento modul. Modulární konstrukce v konečném důsledku nabízí jednoduché možnosti rozšíření systému tak, aby vyhovoval budoucím požadavkům, čímž zvyšuje flexibilitu a zajišťuje dlouhodobou nákladovou efektivitu. „Bylo pro nás velmi důležité, aby bylo možné ruční operace snadno automatizovat, pokud o to zákazník později požádá,“ říká Zakrzewski. „Široké portfolio společnosti TURCK usnadňuje zpracování nejrůznějších signálů, od standardních digitálních a analogových signálů až po RFID, které bylo použito jak pro evidenci obsluhy, tak pro sledovatelnost procesů. Spolupráce se společností TURCK nám umožnila dosáhnout vysoké míry modularity v celé výrobní lince.“ 

Zákazník | www.smartautomation.pl/en