Folyamatautomatizálás: úton a felhőkbe

A felhő alapú megoldásokról beszél napjainkban mindenki: Digitális adatok applikáció alapú „erődítményekben”, és mindez felhőkben tárolva. E megoldás alkalmazásával az automatizálási folyamatok is hatékonyabbá tehetők. Az EMO Hannover 2017 szakkiállításon megismerhetünk olyan életképes megközelítéseket, valamint e célra kifejlesztett navigációs segédeszközöket, melyek „az adatok országútján” a jövő intelligens gyárai felé vezetnek bennünket. 

Az EMO Hannover 2017 alkalmával, a stuttgarti székhelyű, Gyártástechnológiáért és Automatizálásért felelős Fraunhofer Intézet (IPA) mutat majd be az érdeklődők számára egy olyan „intelligens rendszeroptimalizálási” megoldást, mely képes arra, hogy az összekapcsolt gyártási folyamatokban észlelje a hibákat, megjelölje a hiba okát és kiterjedését.

Intelligens rendszeroptimalizálás

Intelligens rendszeroptimalizálás

Hogyan működik mindez a gyakorlatban?

Erre a kérdésre Felix Georg Müller, az intézet autonóm gyártási rendszerek optimalizálásért felelős szakembere, az alábbi magyarázatot adja:

„Az intelligens rendszeroptimalizálás egy olyan megoldás, ami egy adott gyártósor vonatkozásában képes a gépleállás és az azt előidéző hiba közötti ok-okozati kapcsolat technikailag részletes és egyben automatizált kiértékelésére.  Ahogy a gyártási tevékenység elindul, megkezdődik a gyártási folyamat valamennyi lépését rögzítő adattömeg egyidejű továbbítása egy analitikai eszközre.” Ez az eszköz a Fraunhofer IPA-nál kifejlesztett algoritmusok segítségével képes arra, hogy következetéseket vonjon le, továbbá arra, hogy a releváns információt a kívánt formában összeállítsa.

"Ahogy a gyártási tevékenység elindul, megkezdődik a gyártási folyamat valamennyi lépését rögzítő adattömeg egyidejű továbbítása egy analitikai eszközre."

“Ahogy a gyártási tevékenység elindul, megkezdődik a gyártási folyamat valamennyi lépését rögzítő adattömeg egyidejű továbbítása egy analitikai eszközre.”

Adatvezérelt gyártásoptimalizálás

Az adatbázis a teljes folyamatlánc valamennyi kisebb műszaki lépéséről tartalmaz státusz- és folyamatinformációt. Ezeket az információkat az analitikai eszköz képes arra használni, hogy a gyártási folyamat különböző pontjain egymásra ható, nem megfelelő tényezők nyomán felmerülő aktuális, illetve várható hibákat vagy leállásokat folyamatosan, közel valós időben azonosítsa. A klasszikus TEH-megoldásokkal ellentétben, itt a felhasználó a hibakimutatást azonnal megkapja.

A szerkesztő megjegyzése: TEH – teljes eszközhatékonyság (angol rövidítése: OEE) egy, a gyártósor által előállított hozzáadott érték mérésére alkalmas mutatószám, egyúttal egy olyan viszonyszám, amely a gyártási folyamatokkal összefüggésben segítséget nyújt a termelékenység, a jövedelmezőség és az átfogó hatékonyság meghatározásában, ellenőrzésében és javításában.

Így például a felhasználó látja, melyik folyamat gátolja a másikat, és képes azonosítani azt, hogy hol található a hibát előidéző probléma. Lehetőség van továbbá a hibaelhárítások rangsorolására is, mivel a gyártósort illető szűk keresztmetszet bármely időpontban kiszámítható. Mindez a hibaminták, rövid megállások és selejt arányok folyamatos felderítésén alapul, így adva egy közel valós idejű képet a szóban forgó gyártósorról.

Az adatforrások vagy pótlólagosan telepített szenzorok, például okos kamerák, vagy – ha folyamatinformáció elérésére nincs lehetőség – az IPA-nál kifejlesztett gépi adattároló, jelenthet megoldást. Ez a készülék már képes arra, hogy az analitikai eszközt ellássa a Siemens S7-1500, a Beckhoff CX1020 és a Mitsubishi Q sorozatú ipari vezérlőrendszerekből nyert adattömeggel. Mivel ez azt jelenti, hogy valamennyi releváns változó milliszekundumnyi idő alatt elérhető, a működés sajátosságai megtanulhatók. „Ily módon az általánosan használt gépi vezérlőrendszerek adottságait kibővíthetjük a Big-Data kezelésének képességével, és a létező gépadatokat integrálhatjuk az analitikai modellbe,” mondja az IPA szakértője, Felix Georg Müller. „Az általunk kifejlesztett eszköz alkalmazásával autóipari alkatrészgyártással foglalkozó beszállítók esetében képesek voltunk a ciklusidőt 6-10 százalékkal lerövidíteni, továbbá képesek voltunk folyamatosan ellenőrizni a nagymértékben szabványosított gépek működési optimumának teljesülést.”

Az adatvezérelt gyártásoptimalizálás alapját a gyártósor, illetve a gyártósorban zajló összes folyamat működésének, viselkedésének megszakítás nélküli és rendkívül részletes elemzése képezi. A hagyományos megoldások alkalmazásával a folyamatoptimalizálás már csak az adatrekord átvizsgálásának, illetve elemzésének időigénye miatt is órákat, sőt napokat venne igénybe, és mégis mindig csak egy időszakaszt lenne képes vizsgálni – nevezetesen azt, amelyet a szóben forgó adatrekord képvisel.

“Az EMO Hannover 2017 alkalmával”, összegez Felix Georg Müller, „a látogatók élőben tapasztalhatják meg, hogy voltaképpen hogyan is működik az adatvezérelt gyártásoptimalizálás. Azok a vendégek, akik ellátogatnak a standunkhoz, maguk is láthatják majd, hogy a felállított mini-üzemünkben hogyan zajlik a gyártósorokon előforduló elakadások, valamint a felmerülő anomáliák felderítése és értékelése. Mindez azt jelenti, hogy bármely időpontban biztosítható komplett gyártósorok teljes, valós idejű átláthatósága.”

Folyamatláncok az autógyárakban

A folyamatautomatizálás volt a központi kérdés a Bielefeldben, 2017. július 3-4. között megrendezett „Folyamatlánc az autógyárakban” (PiA) elnevezésű konferencián is, ahol az egyik bemutatott projekt az ún. HL-Pro-Ket volt. Ám pontosan mi is az újdonság ebben az „integrált megközelítésben”? Patrick Kuhlemann, a hannoveri Leibniz Egyetem gyártástechnológiával és szerszámgépekkel foglalkozó intézetének (IFW) tudományos segédmunkatársa erre a kérdésre az alábbi választ adja: „Mindenekelőtt az innovatív esztergálási/hengerelési folyamatról kell említést tennem: e célból egy hibrid esztergálásra/hengerelésre egyaránt alkalmas szerszám került kifejlesztésre, mely egymaga képes hagyományos esztergálási, valamint mélyhengerlési feladatok elvégzésére. Egy másik fontos eredmény, amiről beszámolhatok, a marószerszámok területe, amelyek összekapcsolják a simítás, érdesítés és letörés gyártási folyamatát, így járulva hozzá a hatékonyság növeléséhez. A fenti folyamatok helyettesítik a hagyományos fémalakítási módszereket, folyamatokat, valamint feleslegessé teszik az ez idáig nélkülözhetetlen, ám fáradtságos finommegmunkálást.” Az eszergálás/hengerelés lehetővé teszi az edzés következtében fellépő eltorzulás előzetes kompenzálását, mely szinte felére csökkenti a folyamatláncot. Továbbá ily módon a rugalmasság is jelentősen megnövelhető, mivel, egy adott variáns változása esetén csak az NC kódot kell módosítani, és nem szükséges az alakítógépek átállítása.

Patrick Kuhlemann, a hannoveri Leibniz Egyetem gyártástechnológiával és szerszámgépekkel foglalkozó intézetének (IFW) tudományos segédmunkatársa

Patrick Kuhlemann, a hannoveri Leibniz Egyetem gyártástechnológiával és szerszámgépekkel foglalkozó intézetének (IFW) tudományos segédmunkatársa

A „holisztikus folyamatlánc-vezérlés,” mondja az IFW kutatója, „egy olyan koncepció, amely a különböző gépek „keresztezésén” alapul: ez azt jelenti, hogy az esztergáló/maró központ és az induktív edzőkészülék összekapcsolásra kerül, és koordinálja egymást folyamatintegrált, geometriai mérések útján.” Amennyiben egy alkatrész az edzési folyamatot követően megközelít egy adott tűréshatárt, akkor a következő alkatrész előzetes kompenzációja közvetlenül finommegmunkálás során kerül beállításra. Ez azt jelenti, hogy a gyártási minőség autonóm módon teljesül, mégpedig gépek közötti „átjárhatóságot” biztosító alapon.

“Tekintettel arra, hogy az egyedi termékek előállítása egyre nagyobb mértéket ölt”, mondja Patrick Kuhlemann, „arra számítunk, hogy az EMO Hannover 2017 szakkiállításon egyértelműen érzékelhető lesz egy olyan trend, amely a gyártási folyamatok optimalizálását integrált, innovatív folyamatvezérléssel kívánja elérni. E folyamatnak kifejezett célja, hogy az alkatrész-verziónkénti optimalizálási költségeket összhangba hozza a hatékony tömegtermelés költségeivel.” Az IFW bemutat egy ún. „érző” szerszámgépet.  Azzal, hogy a folyamatvezérlést és az elérhető szenzorjelek sokaságának pontos használatát sikerült ügyesen integrálni, a gép képes érzékelni és előre jelezni a geometria vagy az alak eltéréseit, és így automatikusan elvégezni a szükséges kompenzációt: „A bemutatásra kerülő gép formájában így egy olyan innovatív eljárást mutatunk be, mely hatékonyan kezeli a verziók sokféleségéből adódó kihívásokat.”

A folyamatok egymásra hatása létfontosságú, ha a termelékenységről van szó

Az eislingeni FFG-Werke GmbH marási és gyártási automatizálásért felelős elnöke, Gerald Mies sszerint „egy megfelelően működő gyártási folyamatban a gyártósor termelékenysége mindig is alapvető fontosságú volt.” Ezért éppen e területen kell – mondja ő – számos fontos döntést meghozni a jövőben ahhoz, hogy a megmunkálás, az automatizálás és az összeszerelési folyamatok közötti ideális együttműködés, kölcsönhatás megvalósuljon. Ezért olyan eladókra, kereskedőkre van szükség, akik az adott gyártósorral összefüggő valamennyi tervezési munkával tisztában vannak, és azt egy forrásból tudják biztosítani. Ez – folytatja – opciókat kínál az alkatrészek és szekvenciák rugalmas módosítására, miközben a fejlesztés még folyamatban van, így viszont tökéletesen összehangolt megmunkálási és automatizálási ciklusokat és ezáltal maximális termelékenységet biztosít.

Az automatizálás, a megmunkáló berendezések és a perifériák közötti adatcsere a jövőben egyre nagyobb jelentőségre tesz majd szert. „Mi ezt a feladatot úgy optimalizáljuk”, mondja Gerald Mies “hogy a CNC megmunkálás és automatizálás területén nagy jártassággal rendelkező szakembereket alkalmazunk. Így biztosítható a felületek szinergiája, és azok specifikus elvárásoknak megfelelő összeillesztése. A gyártósor hatékonyságának optimalizálása és a működési költségek mellett jelentős szerepet játszanak azok az új automatizálási koncepciók, melyeket a gépekkel és automatizálással szimbiózisban kell kidolgozni. Az EMO Hannover 2017 alkalmával új ötleteket és elképzeléseket mutatunk majd be.” Így például a jelenlegi gyártási technológiát illetően egy páratlanul széleskörű kiállításra készülhetünk, úttörőnek számító digitális megoldásokkal.

Pontosan mire számíthatnak majd a látogatók?

Gerald Mies erről a következőket mondja:

„Tulajdonképpen mindenkinek, aki a mechanikai gyártásban, illetve automatizálásban érintett, tudunk ötleteket adni saját gyártási műveleteinek fejlesztésére. A kínálat a sztenderd gépektől kezdve egészen a kulcsrakész rendszerekben dolgozó, forgó transzfer gépeken alapuló, rendkívül termelékeny sorozatokig terjed. Lesznek továbbá olyan kiállítási darabok is, melyek képesek – additív technológiák és vágás nélküli folyamatok integrálásával – nagy mérető alkatrészek megmunkálására. Mi a saját standunkon azt szeretnénk bemutatni a látogatóknak, hogy olyan hozzáadott értéket tudunk nyújtani számukra, amire eddig semmilyen más eladótól nem számíthattak.”

Erőteljesen fejlődő digitalizáció

Hogyan kívánja elérni a Salach városbeli Emag Csoport a digitalizálás nagymértékű fejlesztését a saját gyártástechnológiájában ahhoz, hogy intelligens gyárakat hozhasson létre? Oliver Hagenlocher, a cég marketingigazgatója a következőket mondja erről:

„A digitalizció már most is valóság számunkra. Digitális világban élünk,ezért azonnali megoldásokra van szükségünk. Az első feladat,” – mondja – “hogy megállapítsuk, a már létező alkalmazások hogyan optimalizálhatók és válhatnak elérhetővé a digitális világ számára. Másodszor tisztázni kell, hogy mindez milyen elvárásokat von maga után a jövőbeli gyártási műveletek tekintetében.”

A szoftvermegoldások fejlesztése mellett az Emag arra is törekszik, hogy a releváns hardverkörnyezetet (szerszámgépek és automatizálási megoldások) az intelligens gyár igényeihez igazítsa. Ez a törekvés érzékelhető a moduláris gépek és az ahhoz illeszkedő moduláris Trackmotion automatizáció esetében. A kettő kombinációja lehetővé teszi, hogy a gyártósorokat a modularitás elve alapján alakítsák ki. A megmunkálási folyamatok kisebb, könnyen kezelhető alfolyamatokra bonthatók, és azokat a megfelelő moduláris gépek bevonásával rakják össze – melyeket már használnak, mondjuk például egy lánckerék-gyártással foglalkozó üzemben. A Trackmotion automatizálási rendszer ez esetben lehetővé teszi, hogy a moduláris gépek rendkívül egyszerű és hatékony összekapcsolását.

A használhatóság tekintetében a fenti megoldásokhoz igazított szoftver segítségével az Emag célja, hogy „egyszerűsítse a gyártási műveletek vezérlését, ellenőrzését és elemzését. A gyakorlatban” – mondja Oliver Hagenlocher “ez a következőképpen működik: A használhatóság vagy felhasználói élmény (UX) a digitalizálással összefüggő fejlesztéseket foglal magában, és leírja, rögzíti azokat a tapasztalatokat, melyeket a végfelhasználó egy adott szoftvercsomag használata során szerzett. Különösképpen a mobil applikációk esetében létontosságú a pozitív UX egy-egy szoftvercsomag sikeréhez. Napjainkban a felhasználók nem csupán azt várják el, hogy a szoftvercsomag tartalmilag megfeleljen a célnak, hanem egy olyan intuitív operátor vezérlési rendszer is elvárás a részükről, amely megkönnyíti a gyors üzembe helyezést, anélkül, hogy ahhoz bármiféle bonyolult képzésre lenne szükség.”

„Nagyon várjuk,” – mondja Oliver – „hogy az EMO Hannover 2017 során bemutathassuk új megoldásainkat jelenlegi és leendő ügyfeleink számára, valamint, hogy közvetlen beszélgetések során olyan további ötleteket és véleményeket nyerjünk, mellyel a termékeinket még pontosabban az ipari szektor igényeihez, elvárásaihoz igazíthatjuk.”

Megoldások a felhőben és az egyes gépen szintjén

A folyamatoptimalizálás egy másik eszköze a Tool Lifecycle Management Strategy (TLM), melyet a tübingeni TDM Systems GmbH fejlesztett ki. A cég ügyvezető igazgatója, Peter Schneck elmagyarázza, miért olyan fontos ez a stratégia a jövő gyára számára: „Két évvel ezelőtt, amikor bevezettük ezt a stratégiát, a klasszikus adatkezelést egy egészen új szintre emeltük. Így az általunk kifejlesztett szoftver egyediségét az adja, hogy a rendszer nem csupán kezel, illetve elérhetővé tesz minden információt, ami egyszer bevitelre került, hanem az, hogy egy adott munkadarab gyártása során minden releváns adatot a gépnél gyűjt be. Így az adatok visszacsatolása (data-feedback) egy folyamatos fejlesztési folyamatot eredményez, mintegy titokban.”

Peter Schneck, a tübingeni TDM Systems GmbH ügyvezető igazgatója

Peter Schneck, a tübingeni TDM Systems GmbH ügyvezető igazgatója

Az EMO Hannover 2017-től Peter Schneck elsősorban azt várja, hogy az a hangsúlyt a digitalizálásra és a hálózatokra, hálózati munkára helyezi majd. „Ez a cégünk számára mindig is egy alapvető fontosságú terület volt, jóval az Ipar 4.0 megszületése előtt. Ezzel az új területtel a szerszám-életciklus menedzsment számára elérhető opciók, lehetőségek köre megsokszorozódik.” A hálózati munka – és így a TLM – most már nem ér véget a gyártócsarnok bejáratánál. Napjainkban a TLM átláthatóságot és együttműködést jelent, mely a gyors válaszadási időknek és mobilitásának köszönhetően túlmutat, túlnyúlik az egyes üzemek, helyek és országok határain. Hogy Peter Schneck-et idézzűk: „Mi, természetesen, elfogadjuk és igyekszünk kihasználni azt a domináns trendet, mely az adatkezelésre, illetve arra helyezi a hangsúlyt, hogy azok a felhőn keresztül, illetve a felhőben legyenek elérhetők. Így a TLM jövője ugyancsak a felhőben van.”

ForrásEMO Hannover

További információ:

Az EMO Hannover 2017 hivatalos honlapján.