Превращение устаревшего оборудования в данные-ориентированные активы для современных операций

Еще два года назад, когда Брэд Клиппстайн из Okuma America хотел выжать некоторые операционные данные из устаревшего станка, ему пришлось подключить десятки проводов к шкафу управления и добавить ПЛК. После завершения данные текли от станка к ПЛК, а затем к хабу или серверу, где хранились.

«У нас есть такие вещи, как Ethernet и Wi-Fi и все эти технологии, которые мы можем использовать сейчас», — сказал Клиппстайн, супервизор по продукту. «Но оборудование 30+ лет назад не имело этой способности, так что вы должны были физически подключить устройство к шкафу управления, чтобы извлечь все эти данные. Сейчас нам даже не нужно жесткое соединение [с новыми станками]. Можно делать вещи беспроводно. Это переход за последние 30-40 лет».

Часть работы Клиппстайна — помогать клиентам делать дискретные шаги в подключенный, оцифрованный и данные-ориентированный мир Индустрии 4.0 — для новых и устаревших станков.

Эти выгоды могут включать:

• Мониторинг станка в реальном времени, на заводе или с удаленной локации
• Повышение продуктивности и качества
• Беспристрастная отчетность
• Обоснование приобретения
• Предиктивное обслуживание
• Привлечение и удержание топ-талантов, возбужденных перспективой учить новое и быть на переднем крае современных процессов.

Будь то переданные через провода или воздух, данные, собранные с заводских устройств, могут помочь владельцу цеха принимать более умные бизнес-решения.

С анализом данных в руках, рабочие будут иметь повышенную видимость цеховых операций, что может помочь им решать проблемы, улучшать процессы и повышать продуктивность.

С одним недавним продвижением, владельцу цеха может не понадобиться даже кто-то вроде Клиппстайна для своих устаревших станков.

В 2019 году Okuma выпустила NET BOX suite-C Quick как альтернативу с более низкой стоимостью инженерированному решению для сбора данных со старых станков. NET BOX CQ, для краткости, подключается напрямую к сигнальной башне и затем к хабу или устройству, используемому для втягивания сигналов.

NET BOX CQ использует три оптических сенсора — по одному для зеленого, желтого и красного огней на башне — и конвертирует информацию, которую они собирают, в формат, читаемый компьютерной системой. Для стандартизации данных, собранных любым из его ПО, Okuma использует MTConnect, открытый, широко используемый протокол коммуникаций.

«Это легко установить, и вам не нужен техник Okuma для этого», — сказал Клиппстайн о NET BOX CQ.

Для начала, способность видеть, работает ли станок — отличная метрика для отслеживания, потому что владелец цеха обычно хочет толкать каждое оборудование к максимальному производству. Он хочет, чтобы его общая эффективность оборудования (OEE) была в диапазоне 65-85%, потому что станок делает деньги только когда работает.

«Так что, просто извлекая эту информацию — зеленый, желтый, красный — я могу отслеживать и трендить это во времени и хотя бы видеть, когда происходили остановки и как долго», — сказал Клиппстайн. «А затем я делаю следующий шаг и говорю: „Почему это произошло и почему это продолжает происходить каждый день в 2:30?“ Так что теперь я могу трендить вещи. По крайней мере, это дает мне шаг в правильном направлении».

Кристофер Резни, центральный региональный менеджер по провайдеру фабричной автоматизации Fastems, сказал, что пока MTConnect и софт Okuma очень хорошие транспортные средства для сбора данных, ограниченное количество данных, доступное от устаревшего станка, не их единственный минус по сравнению с современными станками.

«Интерфейсы от старых, устаревших станков обратно к другому внутреннему ПО, используемому, скажем, ERP-системе в качестве примера, также либо очень ограничены, либо несуществующие», — сказал он. «Также могут быть проблемы, касающиеся механизмов обратной связи от этих старых станков относительно протоколов безопасности для пользователя».

Рабочие цеха должны быть готовы к изменениям

Несмотря на описанные Резни ограничения, есть много данных и станков для компаний вроде Okuma и Excellerant Manufacturing для работы.

«Большинство цехов имеют устаревшее оборудование», — сказал президент Excellerant Manufacturing Джон Карпентер. «Большинство людей приходят к нам из-за нашей истории с устаревшим оборудованием — зная те шкафы изнутри и наружу — потому что мы буквально подключили десятки тысяч ЧПУ-станков за годы и накопили то, что я бы назвал торговыми секретами о том, какой лучший способ подключить это устаревшее оборудование».

Первый объект, когда вызывают к новому клиенту — понять, что он или она хочет. Этот человек просто пытается поднять данные с цеха, чтобы все знали, что происходит?

«Всё о том, какую проблему вы пытаетесь решить», — сказал Карпентер. «А потом давайте дадим вам базу, чтобы начать. Большинство заводов не полностью оценили данные, которые там есть. Они ползают прямо сейчас. Я войду в цеха и почувствую жалость для них, потому что они даже не дошли до стадии ползания».

Карпентер вспомнил одного клиента, где менеджмент хотел базовую прозрачность — данные о том, что происходит на цехе. И цеховые рабочие давили против сбора данных из страха Большого Брата, смотрящего за ними.

Карпентер оставил вопрос для менеджмента цеха решить. Но он узнал, что рабочие не имели выбора. Он знал, что лидеры цеха искали данные для измерения производства и улучшения процессов, не как тактика Большого Брата. К сожалению, менеджмент не подготовило своих сотрудников к движению.

«Это открывает столько глаз на столько уровнях, но ваши люди должны быть готовы к изменению», — сказал он.

Как только основы отслеживаются — Режем ли мы? Если режем, это на 100%? И если нет, мы в режиме сниженного производства? — и данные кормятся в платформу Excellerant реального времени, станковых данных и коммуникаций, возможно добавить множество датчиков и преобразователей для получения больше данных.

Сенсоры могут быть включены для измерения температуры, вибрации, давления, потока, концентрации и больше.

«Вы должны определить, что важно», — сказал Карпентер. «Мы можем собирать всевозможные данные от точки на цехе. Есть огромное количество данных, когда вы вступаете в анализ вибрации и поломки инструментов. Список продолжается».

Всегда есть способ собрать больше данных, но иногда это становится стоимо-запретительным, сказал он. Владелец цеха должен решить, сколько он хочет потратить на датчик, чтобы получить свои данные на следующий уровень.

«Типично, когда вы оборачиваете это вокруг какого-то OEE проекта, это быстрый ROI», — сказал Карпентер.

Знайте вопросы, которые нужно задать

«Это очевидно отраслевая проблема, но вопросы, которые мы получаем, обычно попадают в две категории», — сказал Кори Вебер, старший промышленный IoT-архитектор в Bosch Rexroth. «Это: Как я увеличиваю качество моего производства, используя IoT или IIoT? Или: Как я увеличиваю мою эффективность?

«Другой вопрос, который закидывают туда: Как я уменьшаю мои производственные затраты?»

Помимо помощи в ответе на эти производственные вопросы, Вебер оценивает, что 90% клиентов хотят визуализацию в реальном времени и мониторинг станков, на сайте и удаленно.

«Это первый шаг, верно?» — сказал он. «Что делает моя [автоматизированная линия или станок]?»

Решение Bosch Rexroth для выжимания данных из устаревших станков — IoT-шлюз PR-21, который является маленьким одноплатным компьютером, закаленным для промышленных сред. Также есть IIoT-платформа ctrlX CORE, чтобы тянуть и обрабатывать данные и двигать их в хранилище на локальном сервере или в облаке.

Одно из более частых применений, которые Вебер видел для использования собранных данных — превентивное обслуживание.

Умные, данные-ориентированные твики в расписании обслуживания — один способ держать станки гудящими, пока снижая производственные затраты через сокращение отходов.

«Я знаю, что даже в наших собственных объектах мы делали вещи вроде переключения на часы использования вместо [календарного] планового обслуживания», — сказал Вебер.

Например, у Bosch Rexroth есть гидравлическая тестовая зона, где рабочие раньше меняли жидкость каждые две недели. После того как они поставили непрерывный мониторинг на станок, они смогли пересмотреть график замены жидкости на основанный на времени использования vs календарное время.

«Когда вы говорите 50-60 галлонов гидравлической жидкости или больше, это может стать дорого», — сказал он.

Другие типы жидкостей имеют установленные параметры, которые должны быть выполнены для их оптимального использования, будь то на основе концентрации, теплового воздействия или других факторов.

«Если вы можете тестировать регулярно, вы можете переключить обслуживание на по-необходимости и сэкономить много денег и защитить качество», — сказал Вебер. «Это привлекательная продажа и относительно низко висящий фрукт».

Вебер подобрал предметную экспертизу для производства, пока рос: его папа владеет малой производственной фирмой. Его образование, однако, в информационных технологиях. И производственная предметная экспертиза, и данные-смачность нужны для выгоды от внедрения Индустрии 4.0, сказал он.

«Вам нужен кто-то, кто понимает реальный процесс», — сказал он. «И кто-то, кто понимает процесс, может посмотреть на данные и сказать: „Это не выглядит так, как должно“».

Как только данные в руках, возможности бесконечны, в зависимости от того, сколько пользователь хочет их обработать.

Если владелец цеха достаточно счастлив иметь кого-то с реальным фоном в науке о данных, он может даже рискнуть в искусственный интеллект.

«Это вопрос сбора достаточно данных, чтобы сделать их ценными, а затем, и я не могу достаточно подчеркнуть это, знания, какие вопросы вы хотите задать данным», — сказал он.

Советы Вебера по данным, конечно, применяются к новым и устаревшим станкам. Добыча данных для умных операций применяется к обоим.