Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Mezinárodní společnost Festo pozorně sleduje rozvoj konceptu Industrie 4.0 (Průmysl 4.0) a vydatně k němu přispívá jak po technické stránce, tak i pokud jde o šíření znalostí a vzdělávání odborníků.
Všichni jsme svědky zrychlujícího se rozvoje nejen vědy, techniky, ale i světového obchodu. Globalizace trhu vede k poptávce po rychle pracujících výrobních linkách a strojích vykazujících výjimečné výkony. Současně se stále častěji objevuje potřeba uspokojit požadavky na malé série výrobků, které se od těch masových odlišují.
Jak ale zajistit ekonomiku provozu a jak velkokapacitní zařízení přimět k výrobě přesně podle přicházejících objednávek? Odpovědí na tyto trendy jsou aktivity shrnované v současnosti pod označení Průmysl 4.0.
Klíčovým pojmem je v tomto směru přizpůsobivost. Jak vytvořit univerzální zařízení? Nebude to příliš drahé a komplikované? Jde o nápad nikterak nový, ale také vždy spojený s technickými komplikacemi. Vyrovnat se s nimi pomáhá podnikatelům mnoho nových směrů, které se v automatizační technice objevují. Povšimněme si některých z nich podrobněji.
Preventivní údržba a sledování stavu zařízení
Preventivní údržba zabraňuje nečekaným prostojům a zvyšuje tak produktivitu a disponibilitu strojů. Včas poskytnutá informace mnohdy zabrání velkým ztrátám způsobeným havárií.
Preventivní údržba je neoddělitelně a těsně spjata se sledováním stavu zařízení (condition monitoring). Tento prosazující se trend vede k obsáhlejšímu toku údajů o stavu jednotlivých základních prvků strojů a strojních zařízení – o jejich opotřebení, počtu absolvovaných pracovních cyklů, době provozu apod. Využívá se vlastní inteligence výrobků podpořená vybavením nejrůznějšími snímači, ale i softwarovými nástroji.
Obvykle lze stav zařízení sledovat s využitím běžných snímačů a softwaru a jejich promyšlené kombinace, objevují se však i specializované výrobky nabízející autonomní dílčí i kombinované funkce sledování stavu výrobního zařízení a jeho komponent. V nabídce společnosti Festo jde např. o funkce:
- lokálního zpracování údajů a sledování jednotlivých pohonů při použití instalačních terminálů CPX s vestavěnou inteligencí, které automaticky sledují dosažení plánovaných počtů pracovních cyklů a včas požadují údržbu nebo výměnu pohonů či ventilů,
- zajištění spolehlivého přisátí manipulovaných předmětů, kdy ejektory OVEM sledují postupné prodlužování doby potřebné k přisátí přísavek a informují o míře jejich opotřebení,
- sledování stavu pneumatických obvodů na stroji a úspory energie při použití modulů pro zvýšení energetické účinnost MS6-E2M (obr. 1), které nejenže automaticky uzavírají přívod stlačeného vzduchu v době nečinnosti zařízení a šetří tak značné prostředky, ale především sledují energetické hodnoty včetně úniků média a dokážou tak odhadnout, v jakém stavu se pneumatické obvody nacházejí; více na www.festo.cz/MS6-E2M.
S funkcemi nabízenými uvedenými komponentami tak lze nejen předvídat poruchy, s předstihem zasáhnout a vyloučit nečekané potíže, ale i získat údaje o nákladech na jednotlivé výrobky. Výrobní výkon je tudíž stabilní a vysoký a náklady transparentní.
Rychlá výměna komponent
Dosahovat větší rychlosti při výměně komponent umožňuje především zaváděný vyšší stupeň komunikace. S ním roste schopnost přenášet ty nejpřesnější diagnostické údaje spolu s výrobními daty, a to pokud možno sjednoceným způsobem. Pro koncept Průmysl 4.0 byl zvolen jako standard komunikační protokol OPC-UA (
Object Linking and Embedding for Process Control – Unified Architecture), jehož autorem je nezisková organizace OPC Foundation (
www.opcfoundation.org).
V rámci standardu OPC-UA je přesně definováno vše, včetně např. povinných veličin pro dané (detailně specifikované) výrobky. Z toho vyplývá pro výrobce např. inteligentních snímačů povinnost předávat údaje v jednotném formátu. Účelem je dosáhnout rychlé výměny takových komponent nezávisle na jejich výrobci bez nutnosti jakkoliv měnit řídicí programy či nastavení parametrů. Některá z dnešních PLC tento druh komunikace již poskytují. Vedle zmíněných terminálů Festo CPX je to např. i malý kompaktní programovatelný automat CECC (více na
www.festo.cz/cecc).
Sběr a zpracování údajů
Funkce sběru a zpracování údajů se používají ve stále větší míře při využívání nových možností komunikace. Údaje a informace se mezi strojem a výrobkem přenášejí (u levných výrobků nosičem výrobku, obvykle při použití čipů a čteček RFID) tak, aby linka dokázala svoji produkci modifikovat podle zadaných výrobních příkazů (přijatých zakázek). Údaje a informace se čím dál častěji přenášejí i dosud neobvyklými cestami – často se v této souvislosti mluví o internetu věcí (Internet of Things – IoT).
Přizpůsobivá mechanická struktura strojů
Potřeba přizpůsobivé mechanické struktury strojů vede k mnohem širšímu využití elektrických pohonů. Velmi názorným příkladem je uzel dopravníku Multi Carrier System MCS®, který využívá řady za sebou jdoucích lineárních elektromotorů k realizaci téměř libovolných pohybů běžných nosičů výrobků (obr. 2). Úsek dopravníku MCS lze vložit do běžné dopravní dráhy a nosiče výrobků na něm mechanicky vést (např. řadou ložisek), a tedy i namáhat – např. lisováním.
Nosiče výrobků jsou standardní, lze je kdykoliv snadno odebrat či vložit. Jedinou změnou, která je při použití uzlu MCS nutná, je opatřit standardní nosiče permanentními magnety.
Vzdělávání a příprava lidí
Je možné uvést ještě mnoho dalších směrů vývoje souvisejících s konceptem Průmysl 4.0. Je ovšem zřejmé, že se nelze omezit jen na jeho technické aspekty. Mnohé je nutné učinit také ve vzdělávání a přípravě lidí. Jasným společným cílem je zvýšení výkonu, a zejména schopnost vyrábět přímo podle objednávek, bez použití skladových kapacit. Výroba tak bude v budoucnu schopna přizpůsobovat se momentálnímu stavu zakázek, výpadkům částí technologického zařízení atd. V této souvislosti vytvořila společnost Festo výukový systém s názvem CP Factory (Cyberphysical Factory) – modulární výukovou
továrnu umožňující zájemcům získat, popř. si ověřit mnoho poznatků spjatých s použitím konceptu Průmysl 4.0 v praxi (obr. 3).
Zájemci o téma Průmysl 4.0, kteří by rádi získali další informace či chtějí vidět výukový systém CP Factory naživo, jsou zváni na akci Dny otevřených dveří, která se koná 14. až 15. června v centrále společnosti Festo v Praze.
Václav Lacina,
Obr. 1. Modul Festo MS6-E2M zvyšuje energetickou hospodárnost pneumatických obvodů (foto: Festo)
Obr. 2. Uzel dopravníku Multi Carrier System MCS (foto: Festo)
Obr. 3. Výukovým systém Festo CP Factory (Cyberphysical Factory) umožňuje zájemcům získat reálnou představu o fungování konceptu Průmysl 4.0 v praxi (foto: Festo)