Decentrálne riešenia pre vyššiu efektívnosť pri výrobe karosérií automobilov
Decentrálne riešenia od Murrelektronik | Snaha o vyššiu efektívnosť a digitalizáciu nie je takmer v žiadnom odvetví taká výrazná ako v automobilovom priemysle. Včas rozpoznal trend elektrifikácie výrobných procesov a uvidel v ňom potenciál nahradenia neekonomickej pneumatiky. Pri výrobe karosérií automobilov je možné napríklad ukázať, ktoré riešenia sú pri výrobe efektívne. Práve v tejto oblasti je aizačná technika momentálne mimoriadne žiadaná
Pri inštalácii skriňových rozvádzačov na prepojenie strojov predstavuje klasická kabeláž najväčší faktor nákladov. Zaberie viac ako 50 % inštalačných nákladov. Kombinácia modularizácie a prefabrikovaných zásuvných konektorov tu prináša poriadny skok v efektívnosti, o minimalizácii chýb pri kabeláži ani nevraviac.
Decentrálne aizačné koncepty zvládajú plynulú integráciu decentrálnych servopohonov, pretože prinášajú zásobovanie energiou, snímače a akčné členy priamo do stroja a zariadenia. Skriňový rozvádzač tu už doslúžil, čo znamená zároveň celý rad výhod.
So štíhlymi inštalačnými konceptmi pripravenými na budúcnosť
Je najvyšší čas čeliť výzvam zajtrajšieho sveta výroby a nájsť správne odpovede na otázky týkajúce sa digitalizácie, priemyslu 4.0, umelej inteligencie, nedostatku kvalifikovaných pracovníkov a očakávaní nastupujúcich generácií v oblasti novej práce. Tiež flexibilita a čas potrebný na uvedenie na trh majú vo výrobe stále väčší význam a spolu s otázkami týkajúcimi sa energetickej efektívnosti, znižovania emisií CO2 a trvalej udržateľnosti ovplyvňujú plánovanie zariadení. Aktuálne sa teda testuje takmer všetko, na čo sa doteraz dalo vo výrobných procesoch spoľahnúť.
Pre aizáciu pri výrobe karosérií automobilov to znamená: vstup do poľa, decentralizácia, modularizácia, spájanie technológií, efektívnejšie využívanie energií, redukovanie a zjednodušenie komplexnosti. Základná myšlienka decentralizácie je rovnako jednoduchá ako zrejmá: najskôr sa z centrálneho skriňového rozvádzača odstráni zásobovanie energiou spolu s ďalšími štandardnými komponentmi, ako sú poistky alebo obvody a umiestni sa do menších, decentrálnych skríň. Tieto kompaktné jednotky sa potom umiestnia priamo na výrobnom stroji. To isté platí pre priemyselné počítače, ktoré preberajú komunikáciu a riadenie celého zariadenia alebo jednotlivých, modulárne použiteľných častí stroja. Ďalšou výhodou je jednoduchá montáž: inštalácia a kábeláž snímačov a akčných členov sa v ideálnom prípade realizuje podľa princípu plug and play s prefabrikovanými konektormi. Tým sa eliminujú aj časovo náročné a nákladné inštalačné práce v skriňovom rozvádzači, napríklad odizolovanie, nasadenie koncoviek káblových žíl a vlastné pripojenie. To oslobodzuje produkčné a výrobné haly od nadstavieb strojov a výrazne zoštíhľuje káblovú architektúru.
Efektívnosť na plnej čiare
V halách na výrobu (hrubých) karosérií to syčí a píska ešte omnoho viac. Starý dobrý stlačený vzduch tam ešte poháňa mnohé pneumatické upínače. Avšak každé syčanie a pískanie je zvukovým dôkazom toho, že pneumatika je veľmi zaťažená stratami. So stupňom účinnosti len 10 až 20 percent sa so vzduchom ako energetickým nosičom stráca príliš veľa energie v dôsledku nespočetných netesností a neefektívnych akčných členov. A stlačený vzduch je drahý.
Nahradenie pneumatických upínačov elektrickými upínačmi preto ponúka výhody všetkým zúčastneným:
· Výrobca automobilov môže vo svojich závodoch redukovať neefektívnu, zle ovládateľnú a pomerne drahšiu pneumatiku.
· Plánovač výroby sa teraz môže zamerať na jediný energetický nosič – a to na elektrinu.
· Zamestnanci pracujú v značne tichšom a zdravšom pracovnom prostredí. Stlačený vzduch má totiž negatívny vedľajší efekt, ktorým je uvoľňovanie hmly obsahujúcej olej.
A v neposlednom rade sa dajú v protiklade k pneumatike pri použití servomotorov počas cyklu pohybu zaznamenávať a analyzovať presné procesné údaje, ako je pozícia mechaniky alebo potrebný krútiaci moment. Nahradíte tak meracie systémy a spínače koncovej polohy, ktoré sú inak potrebné. Dajú sa tak rozpoznať dvojité plechy. Uvedenie do prevádzky je až o 80 percent rýchlejšie vďaka jednoduchému „učeniu“ namiesto „korigovania“. Okrem toho sú možné viaceré upínacie body a výroba variantov s rôznymi hrúbkami materiálov – heslo séria 1 – bez nového učenia. Pneumatické upínače sa naproti tomu musia nanovo nastavovať viackrát za týždeň. A v neposlednom rade sa to oplatí z hľadiska trvalej udržateľnosti a cieľov CO2, pretože prostredníctvom elektrických upínačov schopných spätného napájania sa ušetrí energia a to zase chráni životné prostredie.
Rýchla inštalácia a flexibilné použitie: Vario-X
Predpokladom decentralizácie pri výrobe karosérií je systémový prístup, ktorý zahŕňa kombináciu koncepcie a hardvéru. Na jednej strane rozsiahly aizačný koncept vrátane systematického pozorovania výziev a ich vzájomných interakcií. Na druhej strane modulárny a škálovateľný hardvér, ktorý preberá priamo na stroji všetky funkcie zo skriňového rozvádzača a dopĺňa ich z hľadiska digitalizácie. Takéto riešenie ponúka napríklad Vario-X od spoločnosti Murrelektronik: modulárna a flexibilná aizačná platforma, s ktorou sa dajú všetky aizačné funkcie po prvýkrát realizovať presne podľa potreby a decentrálne – teda bez architektúry skriňových rozvádzačov.
Oblasti použitia pri výrobe karosérií sú rozmanité: od osí prísuvu cez upínače s pohonom až po zdvíhacie jednotky sú mysliteľné všetky aplikácie – inými slovami, je možné realizovať všetky poháňané osi s výkonom do jedného kilowattu. Pneumatické ovládače je možné pomocou systému Vario-X ľahko prestavať na servoelektrické riešenie. Pretože pre aizačnú platformu od spoločnosti Murrelektronik, ktorá sa obsluhuje s napájaním 48 VDC, sú predurčené hnacie výkony do cca 600 W, ktoré sú bežné pri výrobe karosérií. Vďaka kódovaciemu zariadeniu integrovanému v pohone odpadá otravné pripájanie spínačov koncovej polohy a iných snímačov. Jednoducho vymeňte hadicu na stlačený vzduch za Power konektor MQ15 od spoločnosti Murrelektronik – hotovo. Pozitívny vedľajší efekt: v porovnaní s bežnou technikou servopohonov s 560 VDC pracujú zamestnanci so 48 VDC v oveľa bezpečnejšom pracovnom prostredí.
Obrázok: Platforma Vario-X umožňuje jednoduchú inštaláciu a zapojenie, ako aj flexibilnú integráciu do existujúcich zariadení a nových strojov – bez architektúry skriňového rozvádzača.
Vario-X pozostáva z rovnomennej platformy a sprievodného aizačného a inštalačného konceptu. Tento systém dostáva snímače a akčné členy do priameho strojného prostredia a zaručuje plynulú integráciu decentrálnych servopohonov pre spoľahlivú správu napätí, signálov a dát. Ústredným prvkom Vario-X sú robustné telesá neprepúšťajúce vodu a prach v triede ochrany IP65, v ktorých je zabudované napájanie napätím, riadenie, sieťové prepínače, bezpečnostná technika a IO moduly. Tieto sa dajú zasunúť modulovo vedľa seba do robustnej základnej dosky s integrovanými konštrukčnými profilmi stroja.
Digitálne dvojčatá
Digitálne dvojčatá presúvajú digitalizáciu na novú úroveň. Tento digitálny obraz zariadenia alebo stroja obsahuje všetky funkcie a parametre budúceho systému vrátane originálneho riadiaceho softvéru – a to už od fázy plánovania či dimenzovania. Relevantné to je napríklad pre predbežné pozorovania, ako je kontrola kolízie pohyblivých častí pri výrobe karosérií. Pomocou aplikácií virtuálnej reality (VR) sa dajú všetky priebehy pohybov pozorovať a analyzovať na tablete.
Digitálne dvojča počas prevádzky poskytuje databázu na monitorovanie stavu a prediktívnu údržbu. Na základe toho je možné odhaliť a odstrániť odchýlky vo výrobe skôr, ako utrpí kvalita. Dlhodobé analýzy umožňujú robiť vyhlásenia o energetickej efektívnosti a vykonávať simulácie rôznych procesných zmien, ktoré poskytujú informácie o možných potenciálnych úsporách.
Vario-X na základe digitálneho dvojčaťa a vďaka inovačnému inštalačnému konceptu skracuje uvedenie do prevádzky v priemere o 40 percent. Okrem toho celkový systém podporuje modulárne a transparentné procesy, vyššiu tvorbu hodnôt a tým aj vyššiu hospodárnosť a udržateľnosť pri výrobe karosérií. V konečnom dôsledku táto platforma s dôslednou realizáciou konceptu decentralizácie umožňuje vstup do digitálnej transformácie v bežiacej prevádzke – rozhodujúci krok správnym smerom.
Autor:
Murrelektronik Slovakia s. r. o.
Mýtna 48, 81107 Bratislava, SLOVAKIA
+421 2 57 351 351