Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

SPAX – systém pro sledování stavových veličin výrobních strojů

Článek informuje o možnostech nabízených systémem SPAX při sběru výrobních dat ze strojních celků a jejich následném zpracování za účelem sledování vytížení a ekonomiky stroje, činnosti obsluhy, údajů o výrobcích a parametrech výrobního procesu, využití diagnostiky stroje na dálku apod. Shromažďované údaje a informace z výroby jsou systémem předkládány způsobem umožňujícím zdokonalit rozhodování a řízení na úrovni obsluhy jednotlivého stroje, dispečerského řízení dílny i managementu podniku.
 
V současné ekonomicky náročné době významně roste potřeba sledovat chování výrobních strojů. Jsou proto nabízeny technické a programové prostředky, které u různých typů strojů, zvláště však u robotizovaných pracovišť, sledují údaje o jejich stavu a činnosti a agregují je do podoby informací potřebných na různých stupních sledování a řízení výroby či podniku. Jedním z takových komplexních prostředků je systém označený SPAX.
 

Co je systém SPAX?

 
Systém SPAX je otevřená kombinace hardwaru a softwaru specificky určená především ke sledování stavových veličin výrobních strojů a jejich komplexnímu využití na jednotlivém pracovišti, v závodě i v podniku. Projekt koncipovaly i realizují ve spolupráci firma Sp-Tech, s. r. o. (základní sběr provozních údajů na strojích a jejich přenos k dalšímu zpracování ve vyšších úrovních řízení), a firma atx, s. r. o. (sběr, archivace, zpracování a zobrazování údajů přebraných ze základní úrovně). Název SPAX vznikl spojením značek SP-Tech a atx.
 

Co systém SPAX nabízí?

 
Systém SPAX uživateli umožňuje komplexně sledovat stroj nebo větší počet strojů v klíčových oblastech jejich činnosti, kterými jsou:
  • provoz stroje: kdy byl stroj v chodu, co vyrobil, proč měl prostoje a kým byl obsluhován,
  • energetická náročnost: spotřeba např. elektrické energie, technických plynů, svařovacího drátu apod.,
  • technické parametry provedených výrobních operací: např. s jakými proudovými parametry byl proveden konkrétní svar, kdo stroj v danou chvíli obsluhoval apod.,
  • celkový stav stroje: posuzuje se na základě sledování hodnot provozních parametrů jednotlivých komponent stroje, jako např. motorů (teploty, proudy apod.), převodovek, přípravků atd., zejména za účelem diagnostiky stroje na dálku a zajištění servisu a údržby stroje.
Údaje všech uvedených kategorií jsou při použití systému SPAX k dispozici vesměs v reálném čase a současně je lze sledovat a vyhodnocovat také zpětně. Umožňují sledovat produktivitu jednotlivých strojů a kvalitu práce jejich obsluhy. Ve své základní i různě agregovaných podobách představují informace umožňující realizovat účinnou zpětnou vazbu v systému plánování a řízení výroby, logistiky a údržby na úrovni dílny, závodu i podniku.
 
Potřebné informace mohou jejich oprávnění uživatelé sledovat a hodnotit na místní úrovni u stroje, na dispečerské úrovni, na vnitropodnikových počítačových sítích i na dálku díky vzdálenému přístupu přes internet.
 

Struktura a činnost systému SPAX

 
Principiální schéma systému SPAX je na obr. 1. V systému existují tři úrovně práce s daty a informacemi od nejnižší, přímo u stroje, až po nejvyšší, tj. na úrovni podnikových sítí, nebo přes internet.
 
Na nejnižší úrovni zajišťují místní (decentrální) stanice systému lokální sběr dat z jednotlivých strojů nebo pracovišť, včetně identifikace obsluhy. Do systému SPAX zde vstupují, popř. jsou vkládány, signály a údaje informující o stavech stroje, analogové měřicí signály (elektrická napětí a proudy), čísla výrobků a pracovních operací, výstrahy, identifikační čísla pracovníků apod. Současně jsou zde lokálně zobrazována základní data pro potřebu obsluhy. Vzhled zobrazení lze uživatelsky měnit (obr. 2).
 
Na střední úrovni systému SPAX komunikují prostřednictvím sítě Ethernet s protokolem TCP/IP místní stanice s tzv. centrálním PC. Na centrálním PC běží program centrální vizualizace (tzv. centrální aplikace), databázový server a webový server. Jsou zde zpracovávána a ukládána do společné databáze naměřená data z místních stanic. Při přerušení spojení mezi místní stanicí a nadřazeným serverem se data ukládají v místní stanici, odkud jsou po obnově spojení zaslána do serveru a okamžitě zpracována a uložena do databáze. Centrální aplikace zobrazuje data z lokálních jednotek v režimu on-line pro dispečerské účely s možností analýzy zpětně v čase (historie). Při tom je opět možné volit různé způsoby zobrazení a lze také dispečersky reagovat na vzniklou chybovou situaci. Databázový server umožňuje pracovat s již uloženými daty: opětovně je prohlížet, analyzovat, zpracovávat do zpráv (reportů) a exportovat do souborů ve formátu CSV.
 
Nejvyšší úroveň zpracování dat v systému SPAX je určena pro potřeby vyšších úrovní řízení (managementu). Má podobu webového rozhraní. Oprávněné osoby tudíž mají přes internet přístup k datům archivovaným na serveru, nad nimiž mohou s použitím své webové aplikace analyzovat aktuální stav výroby ve firmě včetně zpracovávání historie. Požadované zprávy se uživatelům zobrazují ve tvaru přehledných a snadno srozumitelných tabulek a grafů.
 

Činnost centrální aplikace

 
Centrální aplikace je určena k zobrazení aktuálních stavů robotů a svářeček, výstražných hlášení, naměřených hodnot a zpráv ze všech místních stanic s ní spojených. Program je vytvořen v prostředí ControlWeb.
 
Po zapnutí PC a inicializaci operačního systému se program automaticky spustí a zobrazí se panel s přehledem stanic a operátor (dispečer) může začít sledovat jednotlivá pracoviště s použitím těchto typových zobrazení:
  • Přehled buněk: kompletní přehled veškerých pracovišť,
  • Detail stanice: podrobné zobrazení aktuálních stavů daného stroje (v textové a grafické podobě),
  • Poruchová hlášení: obsahuje seznam výstražných hlášení generovaných danou stanicí,
  • Diagnostický panel: zobrazení stavu diagnostických signálů z jednotlivých připojených místních stanic,
  • Panel přihlášení a odhlášení,
  • Správa dat a reporty: tvorba a zobrazení zpráv (reportů), spojení na webovou aplikaci (viz dále), která generuje požadované zprávy s jednoznačnými tabulkami a grafy.
Ukázka zobrazení typu Detail stanice je na obr. 3. Uvedeným způsobem se v režimu on-line zobrazují data předávaná z místních stanic příslušných jednotlivým pracovištím. Detailní zobrazení se u jednotlivých typů pracovišť svým obsahem liší podle aktuální úlohy. Mezi zobrazeními jednotlivých aktivovaných stanic s různým uspořádáním operátor přepíná tlačítky vpravo nahoře.
 
V daném případě jde o zobrazení příslušné konkrétnímu pracovišti Stanice 1 se dvěma svařovacími roboty a dvěma svářečkami, které informuje operátora o:
  • stavu pracoviště jako celku (stavové údaje, přihlášený pracovník, spotřeba elektřiny a plynu);
  • robotech (Robot 1, Robot 2): číslo programu, stavy robotu;
  • svářečkách (Svářečka 1, Svářečka 2):
  • číslo programu,
  • stav (Svařování, Svářečka OK, Svařovací drát OK),
  • okamžité hodnoty a krátkodobý časový průběh svařovacího proudu a napětí,
  • odběr drátu (Rychlost drátu, Proud motoru, Spotřeba drátu).
V dolní části zobrazení jsou umístěna obecná ovládací tlačítka včetně tlačítka přístupu k systému správy výstražných hlášení a napravo tlačítka pro výběr stanice.
 

Webová aplikace

 
Webový aplikační program (webová aplikace) pracuje na principu klient-server. Je vytvořen v prostředí ASP.NET. Jeho základem je server IIS (Internet Information Services). Používá se k vytváření jednoduchých i složitých zpráv mapujících celý proces výroby dané komponenty na sledovaném stroji i činnost stroje v určitém období. Je kompatibilní se všemi běžnými webovými klienty (Microsoft Internet Explorer, Opera, Mozilla Firefox apod.).
 
Webová aplikace v současné podobě umožňuje zobrazovat údaje o dvou typech pracovišť – robotizovaných svařovacích pracovištích s roboty značky Motoman a děrovacím lisu Euromac. Systém je připraven k rozšíření na další stroje a zařízení podle požadavků dalších zákazníků.
 
K vygenerování požadované zprávy musí uživatel ve vstupním menu každé zprávy zadat vstupní údaje typu:
  • datum a čas (časový interval, den, týden, měsíc),
  • výběr stanice (limitem je počet dostupných stanic),
  • specifické filtrační položky (název svařence, typy nástrojů, typy výrob atd.).
Po vložení vstupních údajů a stisku jednoho z funkčních tlačítek webové aplikace obdrží uživatel požadovanou zprávu v podobě tabulek či grafů (včetně zobrazení časových průběhů).
 

Zprávy z robotizovaných pracovišť Motoman

Pro robotizovaná svařovací pracoviště značky Motoman jsou v současné webové aplikaci k dispozici tyto šablony zpráv (reportů):
  • Celkové spotřeby a náklady: spotřeba elektrické energie, plynu a drátu všech stanic celkem,
  • Spotřeby a náklady na stanici (robotické pracoviště): spotřeba elektrické energie, plynu a drátu podle stanic v čase (obr. 4),
  • Využití robotů: vytížení robotu, časové kalkulace, příčiny prostojů robotu,
  • Analýza svařenců: zobrazení průběhu svařovacích proudů a napětí v čase, porovnání dvou svařenců,
  • Náklady na svařenec: výpočet jednicové spotřeby elektrické energie, plynu a drátu,
  • Alarmy,
  • Operátoři (obsluha robotu): prostoje a efektivita práce jednotlivých operátorů, porovnání dvou operátorů (obr. 5),
  • Odpisy robotu,
  • Export dat: export dat do souboru ve formátu CSV.

Zprávy z děrovacího lisu Euromac

Podobně mají uživatelé k dispozici šablony zpráv o činnosti děrovacího lisu Euromac. Jsou to šablony:
  • Teplota hydraulického oleje,
  • Vytíženost lisu Euromac: zobrazení práce vykonané lisem celkové i po vybraných položkách,
  • Reporty JOBů: analýzy pracovních úloh či výrobků,
  • Životnost nástroje: životnosti jednotlivých nástrojů, porovnání dvou nástrojů (obr. 6),
  • Alarmy a statusy,
  • Spotřeba energie: množství elektrické energie spotřebované lisem,
  • Operátoři (obsluha lisu): prostoje a efektivita práce jednotlivých operátorů, porovnání dvou operátorů,
  • Odpisy lisu,
  • Export dat: export dat ve formátu CSV.

Reference produktu

 
Systém SPAX je v současnosti použit ke sledování robotizovaných svařovacích pracovišť s roboty Motoman (dodavatelé SP-Tech, s. r. o., Bobcat CZ, a. s.) a děrovacího lisu Euromac (dodavatel Sp-Tech, s. r. o.). Spolu s nimi byl jako novinka vystaven na MSV v Brně v září 2009 (obr. 8).
 
Ing. David Veselý, atx, s. r. o.
 
Článek je editovanou verzí příspěvku Veselý, D. a kol.: SPAX – systém sledování stavových veličin výrobních strojů, publikovaného ve sborníku z konference Automatizace, regulace a procesy – ARaP 2009, Praha, listopad 2009, ISBN 978-80-903844-3-9.
 
Obr. 1. Základní struktura systému SPAX
Obr. 2. Ukázka zobrazení na displeji místní stanice (zobrazovat lze i grafy)
Obr. 3. Centrální aplikace – Detail stanice
Obr. 4. Webová aplikace – Spotřeby a náklady (robotizované pracoviště): grafické zobrazení průběhu spotřeby a nákladů na elektrickou energii během dne
Obr. 5. Webová aplikace – Operátoři (robotizované pracoviště): podílový graf prostojů operátorů za den
Obr. 6. Webová aplikace – Životnost nástroje (děrovací lis): grafické porovnání životnosti dvou nástrojů
Obr. 7. Systém SPAX nyní sleduje robotizovaná svařovací pracoviště s roboty Motoman (dodavatelé SP-Tech, Bobcat CZ; vlevo) a děrovací lis Euromac (dodavatel Sp-Tech; vpravo) – snímek z MSV 2009 v Brně (foto: SpTech)