Reakcja, prewencja czy może predykcja?
Nie ma róży bez kolców i nie ma linii produkcyjnej, która nie wymaga utrzymania ruchu. Na dzień dzisiejszy stosowane są trzy podejścia do utrzymania działającego parku maszynowego. Najprostszym modelem jest podejście reaktywne - coś przestało działać więc trzeba to naprawić. Takie podejście, choć wydaje się naturalne, naraża jednak producenta na znaczne straty – czasowe (przestoje), kosztowe (zniszczenie części maszyny na skutek długotrwałej nieprawidłowej pracy maszyny) i jakościowe (maszyny zużywają się powoli i niezauważona wadliwa praca urządzenia, która doprowadza w końcu do awarii, może znacznie znacznie obniżać jakość produktów). Drugim rozwiązaniem jest tzw. prewencyjne utrzymanie ruchu, polegające na regularnie dokonywanym serwisie urządzeń, w odstępach czasu ustalanych na podstawie oszacowań statystycznych i doświadczeniu specjalistów w kwestii częstotliwości psucia się maszyn. Jest to krok naprzód o tyle, że producent unika przestojów, ale wciąż jednak kłopotliwe ze względu na wysokie koszty i tak naprawdę brak jakiejkolwiek pewności, że serwis zostanie wykonany na czas, a nie za późno lub za wcześnie i „na wyrost”. Nie mówiąc już o tym, że sam serwis również często wiąże się z przestojem, zaplanowanym ale nieuniknionym.
Trzecim wreszcie podejściem jest dumna zdobycz przemysłu 4.0. czyli predykcyjne utrzymanie ruchu (ang. predictive maintenance), polegające na monitoringu pracy maszyn i planowaniu zabiegów serwisowych w oparciu o rzeczywisty stan urządzeń i przebieg pracy stanowisk. Polega ono na bieżącym sczytywaniu danych pobieranych przez znajdujące się na maszynach czujniki i ustawieniu odpowiednich alertów, jeśli zauważone zostaną anomalie. W przypadku stanowisk zrobotyzowanych, takimi anomaliami mogą być np. wydłużenie długości cyklu pracy stanowiska, co oznacza, że coś niedomaga i robot musi czekać. Jest to rozwiązanie, które pozwala na uniknięcie przestojów i dokonywanie serwisów wyłącznie wtedy, kiedy są one rzeczywiście potrzebne, a co za tym idzie – znaczne obniżenie związanych z tym kosztów.
Z deszczu - pod rynnę, czyli jak nie utonąć w morzu danych
O ile założenia predykcyjnego utrzymania ruchu brzmią świetnie, to jednak ich wprowadzenie w rzeczywistość generuje niezwłocznie szereg problemów. Aby je przybliżyć, przyjrzyjmy się procesowi uruchamiania funkcjonalnego zdalnego monitoringu stanowiska zrobotyzowanego krok-po-kroku. Zakładamy, że w odpowiedzialnej formie stanowisko zostanie wdrożone przez integratora (lub przynajmniej wykwalifikowanego robotyka) więc możemy przyjąć, że ustawienie sczytywania danych ze sterownika PLC kierującego pracą stanowiska i/lub dodatkowych pomiarów z lokalnie umieszczonych czujników nie będzie problemem. Stanowisko rusza, możemy rozpocząć pobieranie danych i.... pojawia się pierwszy problem: gdzie te dane gromadzić? Na lokalnym komputerze? Na serwerze? W sieci? Ilości danych pobieranych ze stanowiska potrafią być ogromne. Kto ma je sortować? Jak zapewnić sobie do nich dostęp i jak je analizować? Jak zapewnić przepływ tych danych do osób zarządzających produkcją w czytelnym dla nich formacie i w czasie pozwalającym na prewencję awarii lub korektę wydajności? Wypadałoby kupić sprzęt komputerowy, zatrudnić informatyków i modlić się, żeby potrafili to wszystko ogarnąć. Jeżeli jednak cała przewaga predykcyjnego utrzymania ruchu ma polegać na zamianie kosztów związanych z okresowymi przeglądami na koszty związane z utrzymaniem dodatkowego działu IT, trudno to nazwać wielkim postępem.
Wskocz Pan na obłoczek, to widoki będą lepsze
Zdefiniowaliśmy główne problemy, które mogą podważyć zasadność wdrożenia predykcyjnego utrzymania ruchu na produkcji, czas teraz zastanowić się, jak ich uniknąć bądź im zaradzić. Na początek, warto przy wyborze integratora stanowiska zrobotyzowanego zwrócić uwagę, czy ma on zdalny monitoring w ofercie, w wersji idealnej: połączony ze zdalnym serwisem i/lub wspomaganiem programowania. Integrator, który ma świadomość, że sprawność działania zdalnego monitoringu przełoży się bezpośrednio na nakład jego pracy w przyszłości, dołoży starań aby skonfigurować i wdrożyć jak najsprawniejszy system analizy i przetwarzania danych. Po drugie, warto rozważyć takie rozwiązania, które zakładają przechowywanie danych w chmurze. Mają one szereg zalet; przede wszystkim, zdejmują nam z głowy kwestie związane z zakupem i utrzymaniem potrzebnej przestrzeni dyskowej jak również z zarządzaniem i bezpieczeństwem posiadanych serwerów. Co więcej, rozwiązania cloud-based zwiększają dynamikę wymiany danych; dając użytkownikom dostęp nie tylko z poziomu komputera ale i telefonu czy innych urządzeń mobilnych, w dowolnym miejscu i o dowolnym czasie. Należy pamiętać, że poprzez dostęp rozumiemy nie tylko możliwość zalogowania się do aplikacji i sprawdzenia stanu produkcji, ale również- a właściwie przede wszystkim – możliwość odebrania alertu wygenerowanego przez system, informującego o zaistniałym zagrożeniu awarią lub o realnej usterce. Dlaczego „przede wszystkim”? Ponieważ całą ideą zdalnego monitoringu produkcji jest uzyskanie rozwiązania, które będzie funkcjonowało w dużej mierze bez naszego udziału, zwalniając nas z konieczności żmudnej analizy i wymagało naszej interwencji jedynie w przypadku zarejestrowania anomalii w systemie.
Po trzecie wreszcie, warto dopytać integratora, czy wdrażane prze niego rozwiązanie pozwala na analitykę krawędziową, niezależnie od analizy przeprowadzanej w chmurze. Analityka krawędziowa jest korzystna w monitoringu maszyn ponieważ daje możliwość przetwarzania części danych na peryferiach sieci, czyli w tym przypadku na sterowniku PLC zarządzającym stanowiskiem. W praktyce oznacza to, że alerty krytyczne zostają przekazane do osób decyzyjnych równorzędnie z przesłaniem danych do chmury. Dodatkowo, przesunięcie algorytmów analitycznych sterownika zmniejsza obciążenie sieci. Najlepsze rozwiązania monitoringowe łączą analitykę krawędziową z regularnym zapisem danych w chmurze.
Po co mi te wszystkie dane, czyli kiedy czujniki gubią oczy
W natłoku informatycznych terminów i opcji konfiguracji można by zadać sobie pytanie czy tak skomplikowany system monitoringu jest tak naprawdę potrzebny. Okazuje się jednak, że posiadanie szczegółowego zapisu przebiegu pracy stanowiska zrobotyzowanego potrafi oddać nieocenione przysługi … i podsunąć zaskakujące wyjaśnienie pozornie nierozwiązywalnych problemów.
- Jakiś czas temu mieliśmy dziwny problem ze stanowiskiem do pakowania i paletyzacji.- mówi Krzysztof Sulikowski, właściciel firmy Roboty Przemysłowe – klient zadzwonił do nas z informacją, że roboty co jakiś czas „wariują”, tak jakby nie mogły zlokalizować przedmiotów na taśmie.
Podejrzenie padło rzecz jasna na czujniki znajdujące się na chwytaku, odpowiedzialne za określanie pozycji pakowanych elementów, ale szczegółowa inspekcja mechaniczna nie wykazała żadnych usterek. Na wszelki wypadek czujniki zostały wymienione, lecz nie zaradziło to sytuacji.
- Znajdowaliśmy się wtedy wciąż na etapie testowania systemu monitoringu, więc było to swoista próba ognia. Ku naszemu zdziwieniu, jedyną prawidłowością wykazaną przez analizę zebranych danych był czas pojawiania się problemu. O ile utrudnienia w pracy robota nie występowały codziennie, to zawsze pojawiały się pomiędzy 16 a 18.
Uzbrojeni w te enigmatyczne wnioski, robotycy wrócili do fabryki Klienta i o godzinie 15.30 zasiedli murem przy robocie. Faktycznie, tuż przed 16 robot zaczął zawieszać się przy pobieraniu detali... ale inżynierzy mieli już odpowiedź na zagadkę. Winowajcą okazały się... świetliki w świeżo wyremontowanym dachu hali. Ich umiejscowienie oznaczało, że pomiędzy 16 a 18 na czujniki padało ostre słońce, niejako oślepiając je i utrudniając pracę robota.
- Wielokrotnie zdarza się, że robotyzacja produkcji jest częścią szeroko zakrojonej modernizacji przedsiębiorstwa, obejmującej również zakup lub remont hal montażowych, reorganizację układu stanowisk etc. - dodaje Sulikowski – Jest to o tyle powszechna sytuacja, że specjalnie z tego powodu wprowadziliśmy do oferty stanowiska zamontowane na wspólnej platformie, przystosowane do szybkiego montażu i relokacji. W momencie pierwotnej instalacji stanowiska nie znajdowało się ono bezpośrednio pod świetlikami. Kiedy zostało przesunięte, pogoda musiała być pochmurna, bo przez kilka pierwszych dni nic się nie działo, co wprowadziło dodatkowe zamieszanie. Kiedy wróciło słońce, nikt nie skojarzył faktu zmiany pogody z utrudnieniami w pracy robota.... gdyby nie podpowiedź systemu, być może długo jeszcze szukalibyśmy rozwiązania problemu.
Licencja Sherlocka niewymagana
O ile przykład z czujnikami jest barwną ilustracją przydatności danych rejestrujących przebieg pracy stanowiska zrobotyzowanego, o tyle w większości przypadków korzystanie z systemu zdalnego monitoringu nie jest aż tak dramatyczne. W zależności od indywidualnych potrzeb i uzgodnień z integratorem, system będzie nam podawał bieżące informacje o statusie naszych maszyn, wielkości produkcji, odnotowanych kolizjach, możliwym zużyciu newralgicznych części (np. przekładni czy siłowników), zbliżającej się potrzebie uzupełnienia materiałów eksploatacyjnych etc. Warto zaznaczyć, że informacje pozyskiwane podczas monitoringu nie muszą służyć jedynie zapobieganiu awariom; mogą być równie dobrze wykorzystywane do generowania raportów, monitorowania i poprawy wydajności produkcji czy jakości samych wyrobów. A ponieważ sam system, poza etapem wdrożenia, nie wymaga ani nakładu pracy ani de facto ingerencji użytkownika, jest to doskonały sposób na zapewnienie wydajnej i bezawaryjnej pracy stanowisk zrobotyzowanych, znacznie korzystniejszy od okresowych przeglądów czy powypadkowych reakcji na już zaistniałe usterki.
Poprawnie wdrożony system zdalnego monitoringu stanowiska zrobotyzowanego pozwala na:
- zapewnienie bezawaryjnej pracy
- obniżenie kosztów eksploatacyjnych
- poprawę jakości i wydajności produkcji
- śledzenie procesów produkcyjnych i przekazywanie odpowiednich informacji osobom decyzyjnym
- zapisywanie i przechowywanie danych historycznych dla zapewnienia możliwości ich analizy w przyszłości.
więcej informacji na:
www.RobotyPrzemyslowe.pl
