Цифровизация увеличивает производство ячеек для автозапчастей на 20%

Увеличение размера и количества заказов побудило производителя автозапчастей Felss Rotaform LLC из Висконсина (Нью-Берлин, Висконсин) расширить операции за счет нового подразделения по обслуживанию машин с двумя роботами. Компания является поставщиком прецизионных деталей, использующих процессы ротационной штамповки, осевой формовки и формовки концов труб. Чтобы соответствовать целям компании по постоянному совершенствованию процессов, новая ячейка должна быть безопаснее, быстрее и гибче, чем ее предыдущие производственные ячейки.

Чтобы решить сложную природу автоматизации, компания связалась с Siemens и системным интегратором IAS Inc. (Нью-Берлин, Висконсин) благодаря их послужному списку в области инноваций и опыта в интегрированной робототехнике и технологиях управления. Шесть месяцев спустя компания Felss Rotaform обнаружила, что управляет цифровой интегрированной производственной ячейкой, которая побила рекорды производительности и прибыльности компании.

При рассмотрении требований к своей робототехнической ячейке нового поколения компания Felss Rotaform преследовала несколько целей. Во-первых, компания хотела повысить производительность за счет развертывания новых высокоскоростных ПЛК, чтобы сократить время выполнения полного цикла для каждой отдельной детали.

Во-вторых, она хотела изучить более продвинутое решение для обеспечения безопасности, которое гарантировало бы лучший контроль над тем, кто входит в камеру. В старых камерах машина могла случайно включиться, когда в камере находился обслуживающий персонал, что подвергало этого человека риску получения травмы. Чтобы избежать этого, компания Felss Rotaform хотела, чтобы автоматизированный процесс гарантировал, что ячейка будет свободна после перезапуска.

В-третьих, требовалось больше гибкости при замене ячеек, что позволило бы компании тестировать и предлагать своим клиентам более разнообразный ассортимент продукции. Старые ячейки требовали перепрограммирования всей ячейки каждый раз, когда выполнялся новый процесс, что могло занять несколько дней.

Первоначальная цель Felss Rotaform заключалась в том, чтобы время полного цикла обработки каждой детали в новой ячейке составляло 48 секунд (намного быстрее, чем в любой из ее старых ячеек). Разработка и внедрение решения ускорили весь процесс производства детали до 38 секунд, что повысило эффективность на 20%. По словам Чеда Дью, инженера по управлению электрооборудованием Felss Rotaform, после того, как новая ячейка была внедрена, время простоя увеличилось с нескольких дней до нескольких часов из-за сложных переналадок, а для обычных запланированных переналадок то, что раньше занимало восемь часов, теперь занимает всего 15 минут. П>

«Эта новая ячейка может производить в две смены то, на что раньше требовалось три. Это позволяет нам производить 600 дополнительных деталей в течение 24 часов. Кроме того, рентабельность ячейки увеличилась на 13%», — сказал Дью.

Ричард Паркхерст (Richard Parkhurst), менеджер по работе с клиентами Siemens, знал, что IAS будет иметь хорошие возможности для достижения целей Felss Rotaform. «Некоторые интеграторы занимаются исключительно разработкой программного обеспечения, а другие более квалифицированы в создании и сборке оборудования. IAS объединила все необходимые навыки и опыт, в том числе робототехнику и технику безопасности», — сказал он.

IAS признала, что продукты Siemens будут иметь решающее значение для помощи Felss Rotaform в достижении поставленных целей, обеспечивая требуемую скорость, надежность, гибкость и безопасность. Например, цифровая коммуникационная магистраль Siemens PROFIsafe на базе Ethernet была встроена в ячейку для контроля безопасности машин и периметра. Безопасная связь обеспечивается между различными ПЛК и роботами. PROFIsafe передает информацию о состоянии от устройств внутри ячейки на главный ПЛК и обеспечивает
большое преимущество по сравнению с более старой технологией, поскольку как стандартная, так и безопасная связь осуществляется через единую шинную систему.

Все датчики и исполнительные механизмы в рамках решения PROFIsafe можно свободно программировать в рамках распределенной концепции безопасности, независимо от их станции ввода/вывода. Такая гибкость позволяет операторам выборочно отключать приводы. Другие преимущества включают отказоустойчивую связь, расширенную диагностику и возможности горячей замены, которые помогают сократить время простоя.

ПЛК Siemens Simatic S7-1500 со встроенным интерфейсом Profinet также сыграли важную роль в повышении скорости работы. Высокоскоростная объединительная шина с высокой скоростью передачи данных и эффективным протоколом передачи дает решающее преимущество в производительности для быстрой обработки сигналов.

По словам Саймона Вансины, инженера по приложениям IAS и главного программиста робототехники и ПЛК, «ПЛК S7-1513F был отличным выбором для этого проекта из-за его скорости, диапазона доступных карт расширения ввода-вывода, программируемого контроллера безопасности. функциональность, относительно компактный форм-фактор и низкая стоимость».

Портал TIA от Siemens сыграл решающую роль в экономии времени и инженерных ресурсов при программировании всех ПЛК и HMI. Использование TIA Portal сокращает время выхода на рынок благодаря инструментам моделирования, инструментам повышения производительности программиста и дополнительной диагностике.

«TIA Portal позволяет мне писать код так, как я хочу, и переключаться с одного языка программирования на другой всякий раз, когда мне это нужно», — говорит Ванчина. «Например, с TIA Portal я мог выбрать Ladder Logic, чтобы упростить чтение простых логических разделов, а затем в следующей строке кода переключиться на что-то вроде структурированного текста, чтобы реализовать более сложные элементы управления процессом или вычисления. Почти все ПЛК позволяют использовать различные языки программирования IEC 61131-3, но TIA Portal позволяет вам комбинировать их уникальным и эффективным способом. Это очень удобная функция, которая позволяет нам сократить время разработки кода и позволяет нам гораздо быстрее вывести эту систему в онлайн».

После реализации проекта компания Felss Rotaform сразу же увидела преимущества, выходящие за рамки ее основных целей. Крупные производители автомобилей всегда стремятся протестировать новые продукты. Они рассчитывают на своих поставщиков, чтобы помочь им в процессе тестирования. Наиболее отзывчивые поставщики на этапе тестирования часто вознаграждаются новым бизнесом.

Новая производственная ячейка в Felss Rotaform была спроектирована с учетом испытаний продукции. Он может обрабатывать шесть разных новых номеров деталей в неделю, что занимает целый месяц на другой ячейке.

Новая ячейка также гораздо более продвинута в своей способности обнаруживать дефектные детали. Для таких производителей, как Felss Rotaform, прослеживаемость играет ключевую роль в снижении эксплуатационных расходов. Ячейка может помочь предотвратить отгрузку дефектных деталей, обнаруживая дефектные детали и помещая их в отдельный контейнер, даже останавливая ячейку и предупреждая оператора, если дефекты случаются слишком часто. Если дефектная деталь отправлена ​​и обнаружена покупателем, это может означать возврат всей партии, что обойдется поставщику в сотни тысяч долларов.

IAS и Siemens в настоящее время тестируют две аналогичные роботизированные ячейки, которые будут внедрены в 2018 году и будут включать улучшенное отслеживание технического обслуживания для более продвинутого цифрового производства. Новая система отслеживает, как долго машина работает, и указывает, когда ключевые критические детали приближаются к пороговым значениям прогнозируемого времени цикла.

Одним из изучаемых решений является MindSphere, облачная открытая операционная система Интернета вещей (IoT), которая служит связанной платформой с приложениями, обеспечивающими ряд функций, таких как снижение рисков безопасности и повышение доступности подключенных машин и установок.

Кроме того, новая система будет включать предиктивную аналитику для отправки предупреждений о потенциальных проблемах на главный контроль ячейки. «Новая система сообщает вам, что нужно заменить и какой тип детали нужен системе. Вы сканируете деталь перед ее установкой, и она определяет, подходит ли эта деталь для этой машины», — говорит Ванчина.

Для получения дополнительной информации от Siemens посетите сайт www.siemens.com или позвоните по телефону 847-640-1595; от IAS, перейдите на сайт www.iasworldwide.com или позвоните по телефону 866-243-2402.