Monitorování výroby a sběr dat v lisovnách plastů

Rostoucí požadavky na kvalitu a kvantitu výroby spojené se zvyšováním efektivity výrobních postupů nutí výrobce ve všech oblastech průmyslu k zavádění nových výrobních technologií. Přitom nejde pouze o technologie strojní, ale i o technologie ryze výpočetní. Tento trend se projevuje i v plastikářském průmyslu, kde vzniká poptávka po větším dohledu nad výrobou, po širších možnostech kontroly procesu a po on-line vzdálenému přístupu do výrobních dat s okamžitým přehledem o aktuální situaci.

Společnost Arburg na tento trend reaguje nabídkou specializovaného softwarového řešení – Arburg Lietrechner-System (ALS), které pomocí sběru procesních a provozních dat z jednotlivých vstřikovacích lisů nabízí možnost jejich zpracování a změnu plánování v reakci na aktuální stav výroby.

Monitorování výroby

Výroba plastových dílců je specifická a ve své podstatě odlišná od ryze strojní výroby. Vstřikování plastů do dutiny formy je řízený proces definovaný nastavením více jak 70 procesních parametrů. Základem kvalitní výroby je udržení stability procesu, tzn. především zachování výrobního taktu a dodržení tolerancí základních parametrů vstřikování již odladěného procesu. Kvalitu výsledného produktu definují procesní parametry, a proto jejich monitorování umožňuje kontrolovat stav kvality výroby, přestože se ve svém důsledku jedná o sekundární kvalitativní prvky finálního výrobku.

Průběžné dodávky plastových dílců do montáží automobilového, elektrotechnického a zdravotnického průmyslu vyžadují kontinuální sledování a dokumentování kvality výroby, což se projevuje právě v požadavcích na nepřetržité zaznamenávání výrobních dat. Není výjimkou ani požadavek na dokladování konkrétního výrobku časovým průběhem základních parametrů vzniklých v průběhu jeho výroby. Tato situace vyžaduje vysoké nároky nejen na snímání velkého množství dat, ale i na jejich archivaci a zpracování.

Společnost Arburg se zabývá především výrobou vstřikovacích strojů a jakožto dodavatel vstřikolisů s více než padesátiletou tradicí je i odborným garantem mnoha projektů orientovaných na sledování plastikářské výroby. Na základě svých zkušeností a zkušeností svých zákazníků společnost Arburg už přes patnáct let vyvíjí počítačovou aplikaci pro plánování a sledování výroby spojenou se statistickým vyhodnocováním nasbíraných dat – ALS systém.

Arburg Lietrechner-System – modulární řešení

Počítačový systém monitorování výroby ALS musí zajistit mnoho funkcí: aktuální přehled o výrobě, plánování výroby, správu programů – nastavení strojů, správu zakázek, správu výrobních dat, jejich analýzu, generování vyhodnocovacích protokolů, řízení kvality, vzdálený přístup do výroby aj. Některé funkce jsou vzájemně komplementární, některé mohou, ale nemusejí být v konkrétním sledování výroby využity. Řešení tohoto specifika vede k modulárnímu pojetí celého počítačového produktu. Zákazník si pak vybírá a objednává pouze ty funkce (moduly), které jsou pro něj užitečné a které bude používat.

Základním modulem systému ALS je napojení jednotlivých vstřikovacích strojů na počítačovou síť a potažmo na centrální počítač – server, který zajišťuje správu dat. Jednotlivá data jsou ukládána a posléze dále zpracovávána. Propojení jednotlivých funkcí – modulů – ukazuje obr. 1.

Sběr dat

Pro snímání dat z jednotlivých vstřikovacích lisů se využívá připojení na síť Ethernet, která je celosvětovým standardem a je rozšířena jako komunikační platforma u velkého počtu výrobních závodů. Data jsou přenášena do serveru, na kterém běží síťová aplikace ALS ukládající informace do jednotlivých databází. Databáze obsahují procesní parametry, stavy cyklů strojů, počty vyrobených kusů dobrých a vadných, stavy zakázek, jednotlivá nastavení strojů pro různé produkty, plánovací kalendář aktuálně upravovaný podle stavu výroby apod. Zaznamenané údaje lze přehledně zobrazovat jako aktuální stav nebo jako pohled do historie v chronologickém pořadí událostí.

Do systému ALS se vstupuje pomocí terminálových připojení, kterými jsou standardní PC stanice v počítačové síti. Každé terminálové připojení má definována práva přístupu, tzn. prohlížení, editace nebo zadávání analýz v závislosti s oprávněním uživatele.

V lisovnách plastů je instalováno velké spektrum strojů různých typů, stáří a odlišných výrobců. Monitorovací systém by měl být schopen maximum těchto zařízení obhospodařovat. Systém ALS byl navržen tak, aby na něj bylo možné napojit většinu vstřikovacích strojů z produkce světových výrobců, a to jak nových, tak těch dříve vyrobených. Pro připojení je užíváno více standardů, přičemž se obvykle vychází z rozhraní typu Euromap 63, digitální I/O nebo Host Procesor Interface.

Grafické rozhraní pro uživatele

Pomocí schematického obrázku – např. půdorysu haly – si uživatel vytváří individuální zobrazení své výroby s rozmístěním konkrétních strojů ve výrobních halách. To mu zajistí získání okamžitého přehledu o stavu výroby, kontrolu dodržování tolerancí vybraných kvalitativních znaků nebo okamžitou signalizaci o přerušení výroby. Stroje je možno rozdělit do výrobních skupin a pro větší přehled zobrazovat pouze vybrané stroje, jejich analýzy a statistiky, popř. určit uživatelům omezená práva pro nahlížení pouze na určité skupiny strojů.

Stavové údaje o strojích, veškerá procesní data a informace o výrobě, výrobcích, strojích, nastaveních a formách jsou analyzována a statisticky zpracovávána do požadovaných protokolů. Je samozřejmostí, že výsledné analýzy mají taktéž tiskový výstup, a to ve formě přímo potištěného papíru nebo PDF souboru, který je možné v předepsaných intervalech automaticky zasílat na předem definované e-mailové adresy.

Každý stroj tímto způsobem získává svou historii výroby, která je zpětně vyvolatelná včetně přehledu všech souvztažných událostí, např. alarmů, provozních stavů stroje, mimořádných událostí, seznamu zakázek atd. Grafické zobrazení historie se symboly na časové ose usnadní operátorovi lépe zpětně vyhodnotit průběh výrobního procesu. Rozsah časové osy lze měnit, což přibližuje nebo oddaluje detaily o událostech.

Plánování výroby a dálkové řízení strojů

Výrobu je nutné plánovat a lisovny za tímto účelem používají různé plánovací systémy. U menších výrobců je pro plánování vhodné použít systém ALS, který má již v sobě zakomponovanou funkci plánování a řízení výroby. Jednotlivé zakázky jsou rozplánovány v Gantově grafu, který reaguje na aktuální stav rozpracovanosti. Stroje zasílají informace o délce cyklu a tyto se okamžitě promítají do odhadu doby dokončení celé zakázky. Jednotlivé zakázky jsou v grafu časově automaticky posunovány a potenciální překročení dodacího termínu nebo naopak vznik prodlevy mezi zakázkami je obsluze průběžně signalizován. Pokud lisovna používá nějaký nadřazený plánovací systém, data o plánovaných zakázkách jsou nahrána do ALS systému a podle rozpisu jsou jednotlivé stroje připravovány k výrobě.

Nastavení vstřikovacího stroje pro konkrétní výrobek je díky síťovému připojení archivováno na serveru, čímž se výrazně zjednodušuje ovládání a příprava vstřikolisu na opakovanou výrobu. Zároveň se snižuje možnost nežádoucí záměny programu stroje pro připravovanou výrobu, protože podle naplánovaných zakázek je do stroje automaticky poslán program, který je vázán pouze na konkrétní stroj (nebo skupinou strojů), formu, materiál a konkrétní výrobek.

Kontrola kvality a vzdálený přístup k výrobním datům

Informace uložená v databázích je statisticky zpracovávána, čímž vzniká analytický přehled o probíhající výrobě. Sleduje se průběh až 20 parametrů, jako např. délka celého cyklu, doba vstřikování, doba dávkování, materiálový polštář aj., čímž se kontroluje stabilita procesu. V případě, že jsou u některého parametru překročeny nastavené tolerance, tzn. že stabilita procesu je v určitém směru ohrožena a je třeba okamžitě reagovat, systém uvědomí obsluhu alarmovým hlášením. Statistické údaje jsou zobrazeny v grafické podobě i hodnotově v tabulkách, popř. je možné data vyexportovat k dalšímu zpracování.

Ke každé zakázce jsou tímto způsobem shromažďována data o stroji, jeho nastavení, o výrobku, o formě, materiálu, průběhu procesu výroby. To umožňuje i plánování preventivní údržby strojů a forem podle předem nadefinovaných šablon. Zadáním referenční hodnoty, například počtu provozních hodin nebo zdvihů, se kontroluje opotřebení použitých strojů a nástrojů a automaticky se objedná nebo naplánuje potřebná servisní činnost.

Napojením síťové aplikace na internet se data sdílejí a stav výroby je zpřístupněn oprávněným osobám i na dálku pomocí terminálového přístupu. V případě potřeby jsou důležité informace (hlášení) zasílány formou SMS nebo e-mailů.

Systém ALS je moderní síťová aplikace reagující na nové požadavky a trendy v plastikářském průmyslu. Díky svému modulárnímu řešení je vhodná jak pro menší lisovny, tak pro rozsáhlé výroby nadnárodních koncernů. Při zavádění monitorovacích systémů do výroby je nutné si uvědomit, že jde o finančně nákladné projekty, jejichž cenu netvoří pouze zakoupení počítačové aplikace, ale také náklady na dovybavení vstřikovacích lisů komunikačním rozhraním pro síťové připojení. Právě poměrně vysoká cena je důvodem pro určité zpomalení hromadného zavádění monitorování výroby českých lisoven v porovnání s plastikářskými výrobami západoevropských zemí.

Ing. et Ing. Daniel Orel, Ph.D.

Arburg

daniel_orel@arburg.com

www.arburg.com