Print

Zavádění flexibilní automatizace

-- 14.07.17

Technologická vylepšení určená speciálně pro průmyslovou automatizaci usnadňují navrhování a implementaci flexibilní automatizace. Firmy spatřují v používání nových aplikací četné výhody. 

Využívání technologií flexibilní automatizace je nyní pro firmy nezbytností k tomu, aby si udržely svůj růst, mohly na svých výrobních linkách pracovat s rozmanitou řadou produktů a minimalizovaly odstávky spojené s přechodem na jiný produkt. Pokrok v oblasti průmyslových technologií a celková evoluce automatizace jsou od konce minulého století bezprecedentní. Za tuto dobu přešla automatizace z „fixního“ stavu na flexibilnější charakter (viz obrázek 1). 

Fixní automatizace má za cíl vyrábět jediný produkt opakovaně a efektivně. Tato koncepce v minulosti dobře fungovala ve výrobních provozech, které často vyráběly jeden výrobek nebo omezený sortiment produktů ve velkých sériích s omezenou variabilitou. Tento typ automatizace je výhodný, protože počáteční náklady na zařízení jsou nižší než u flexibilních řešení. Optimalizovaný je také objem výroby, pokud stroj vyrábí pouze jeden díl. Nicméně u původního provedení se obvykle nepočítalo s modularitou, což znamená, že přestavba stroje, aby podporoval více konfigurací produktu, je často finančně nevýhodná a náročná na implementaci. 

Větší konfigurovatelnost

Další úroveň automatizace, tzv. programovatelná automatizace, nabízí i po své implementaci určitou konfigurovatelnost. Patří sem možnost psát nový kód pro provádění operací a mechanické přestavby pro nový produkt, které se provádějí manuálně. Nevýhodou je, že proces přestavby je často pracovně velmi náročný a vyžaduje dlouhou odstávku na výměnu nástrojů a provedení změn programování.

Modernějším přístupem je flexibilní neboli „měkká“ automatizace, kdy operátor stroje využívá kombinaci řízení receptur a mechanické automatizace, která plynule, pouhým stisknutím tlačítka konvertuje jeden proces na druhý. To výrobcům umožňuje vyrábět širší paletu produktů na jediném stroji, jenž se dokáže přizpůsobovat nové generaci produktů. Flexibilní zařízení využívá elektromechanickou automatizaci, která pomocí pozičního řízení umožňuje rychlé a opakovatelné přestavby procesů. Díky tomu může linkou procházet rozmanitá řada produktů s velmi krátkými odstávkami (viz obrázek 2). 

Jakmile je do systému zavedena variabilita produktu, fixní automatizace se z hlediska nákladů stává mimořádně neefektivní. A naopak, flexibilní automatizace se stává rentabilnější, když se zvýší variabilita produktů, a stává se optimálním řešením, jakmile je dosaženo přiměřené variability. 

Vnější vlivy

Prudká evoluce v oblasti přístupu k informacím ze strojů a managementu dat vytvořila pro flexibilní automatizaci neomezené možnosti. Svět se stal mnohem menším a funguje mnohem rychlejším tempem než před deseti lety. Na dosah ruky máme neustálý přísun informací, ať už je použijí stroje, nebo lidé, kteří s nimi pracují. Obrovský vliv mělo také zavádění robotiky do průmyslu. Tyto faktory vytvořily prostředí, v němž může flexibilní automatizace zdárně prospívat.

Významnou roli pro flexibilní automatizaci hraje také průmyslový internet věcí (IIoT). Průmyslový internet věcí popisuje síť elektronických zařízení se zabudovaným softwarem a senzory poskytujícími nekonečný tok informací, které lze využít ke zdokonalení flexibilní automatizace. K senzorům, jež tyto údaje shromažďují, mohou vzdáleně přistupovat jakékoli počítače (nebo osoby) a provádět v reálném čase úpravy na základní výrobní úrovni k maximalizaci efektivity. 

Průmysl 4.0, evropská iniciativa, jejímž účelem je povzbuzovat výrobce, aby vyvíjeli chytřejší automatizované výrobní závody, které mohou v zásadě uvažovat a reagovat nezávisle na měnící se dynamiku výrobní úrovně, je také hnacím motorem pokroku v oblasti flexibilní automatizace. Průmysl 4.0 se soustředí na vývoj chytrých výrobních závodů, v nichž je automatizované vybavení programováno tak, aby bylo autonomní a vyžadovalo minimální zásahy člověka.

Na podobu flexibilní automatizace mají vliv také kooperativní roboty, které umožňují rychlé změny účelu a použití mechanické automatizace. Jak z jejich názvu vyplývá, kooperativní roboty pracují společně s lidmi na provádění nejrůznějších úkonů, a to způsobem, jenž nepředstavuje žádné bezpečnostní riziko. Kooperativní robot může například vyjmout díl z lisu a provádět dokončovací operace, které by obvykle prováděl člověk, nicméně nevyžaduje stejnou míru bezpečnostního ohrazení u stroje. 

Velká pozornost je také věnována maximalizaci objemu výroby a omezování odstávek výrobních zařízení, což je v kontrastu se stále rostoucím trendem v průmyslu směrem k pestré kombinaci produktů s nízkým objemem výroby.

Všechny tyto vnější vlivy se kombinují a vytvářejí prostředí příznivé pro rozvoj flexibilní automatizace. 

Využití stávajících technologií

Kromě vnějších faktorů, které prošlapávají cestu expanzi flexibilní automatizace, se na otevírání nových možností podílí také neustálý rozvoj stávajících automatizačních technologií. Například programovatelné automaty PAC nabízejí na jediné platformě kombinaci polohování a řízení stroje. Tyto řídicí prvky jsou určeny k podpoře jak celkového řízení stroje, tak specifických koordinovaných pohybů prostřednictvím akčních členů řízených servem. 

Ve srovnání s tradičními hydraulickými mechanismy umožňují elektromechanické akční členy flexibilnější polohování a lépe se přizpůsobují novým rozměrům produktů a změnám procesu. Je možno vytvářet speciální polohovací profily pro potřeby konkrétních produktů procházejících linkou. Aby se plně realizovala hodnota flexibilní automatizace, systém musí být schopen měnit nastavení mezi produkty rychle a plynule. Toho lze dosáhnout, jen pokud se akční členy dokážou přizpůsobovat různým rozhodnutím v rámci dostupného pracovního prostoru. 

Výrobci strojů jsou nuceni vyrovnávat se s unikátními výzvami různých aplikací a musejí proto řešit otázky dimenzování komponent. V minulosti to mohli učinit výběrem různých rodin automatizačních komponent pro různé stroje, aby se přizpůsobili změnám rychlosti, zatížení nebo síly. Důležité je také volit spolehlivé komponenty, aby se tak předešlo předčasnému selhání. 

Širší záběr

Vzhledem k četným výzvám, jimž konstruktéři strojů čelí při vytváření flexibilní automatizace, se objevuje otázka: Co mohou výrobci elektromechanických komponent a mechanických fází dělat, aby se s těmito výzvami lépe vyrovnali? Alespoň částečně lze na to odpovědět tím, že budou navrhovat škálovatelné a konfigurovatelné produktové platformy, jež se dokážou přizpůsobit širšímu rozsahu aplikačních požadavků. 

Mechanické fáze, které jsou škálovatelné, byly navrženy s konkrétním záměrem přizpůsobit se značné míře variability požadavků aplikace, jako je kapacita, rychlost, délka zdvihu, změny zatížení nebo namáhání zkrutem, síly a přesnosti. Pro dosažení této úrovně flexibility lze využít celou řadu automatizačních platforem, k nimž patří např. kloubová robotická ramena. Tradiční robotická ramena byla navržena jako napevno vestavěná do provozní úrovně s úkolem produkovat jeden druh výstupu. 

Nicméně s nástupem kooperativních robotů je snadnější opětovně nasazovat systémy s kloubovým ramenem do nových aplikací. Lineární mechanické fáze lze využít v jednoosových nebo víceosových orientacích, které ze své podstaty nabízejí flexibilitu.

Jako jednoosová fáze jsou velmi rentabilní, ale i ve víceosových konfiguracích, obvykle v karteziánských nebo portálových řešeních, jsou mimořádně rentabilní. Lineární fáze mohou obvykle dosahovat vyššího zatížení a přesnosti a jsou schopny pracovat v prostorově náročnějších aplikacích než robotická ramena (viz obrázek 3). 

Dotykové obrazovky, jako jsou rozhraní HMI, umožňují řídit receptury a okamžitá seřizování mezi jednotlivými procesy. Tyto obrazovky lze přeprogramovat tak, aby obsahovaly specifická tlačítka a alarmy a umožňovaly operátorovi zobrazit náhled změn systému a zvolit receptury, které implementují přestavby stroje potřebné pro různé produkty nebo procesy. Řízení nabídek prostřednictvím rozhraní HMI usnadňuje změnu profilů zdvihu a polohování s ohledem na různé rozměry balení.

Méně odstávek

Za rohem již bezesporu čekají další technologické průlomy, které podpoří přechod směrem k flexibilní automatizaci. I další technologie, jež dosud nebyly nasazeny, budou mít zásadní význam při prohlubování ústupu od fixní a programovatelné automatizace. Všechny tyto technologie společně se stále rostoucím tokem informací a snižující se tolerancí k odstávkám budou nadále vytvářet prostor pro expanzi éry flexibilní automatizace. 

Jeremy Miller je produktový manažer společnosti Parker Hannifin. Upravil Chris Vavra, redaktor časopisu Control Engineering, CFE Media, cvavra@cfemedia.com.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

WEBINÁŘ: Trendy v IIoT V
2017-09-13 - 2017-09-13
Místo: webinář
3. ročník konference SMART HOME
2017-09-19 - 2017-09-19
Místo: Grandior Hotel Prague, Na Poříčí 42, Praha, konferenční sál C + D
Moderní metody rozpoznávání a zpracování obrazových informací 2017
2017-09-19 - 2017-09-19
Místo: Technická univerzita v Liberci Budova G, Univerzitní náměstí 1410/1, Liberec (posluchárna G312)
Moderní technologie pro potravinářský průmysl IV
2017-09-20 - 2017-09-20
Místo: Kongresové centrum Praha
Konference CityCON 2017
2017-09-20 - 2017-09-20
Místo: Clarion Congress, České Budějovice

Katalog

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 737 489 292

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

Mitsubishi Electric Europe B.V.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Pekařská 621/7
155 00 Praha 5
tel. +420 251 551 470

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Ano, proto se je snažíme minimalizovat
Ne, jsou na odpovídající úrovni
Nejsou vysoké, ale rychle rostou

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2017 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI