Standardizace a produktivita v procesní výrobě

Společnost Festo má dlouholeté zkušenosti zejména z oblasti automatizace strojní výroby, které je však možné úspěšně implementovat i do oblasti procesní výroby a procesních technologií, jako jsou chemický, farmaceutický a potravinářský průmysl, energetika nebo vodohospodářství. Integrovaná automatizace spolu s globální orientací firmy jsou základem úspěchů zákazníků společnosti Festo na světovém trhu. 

Na tiskové konferenci, která se konala 18. a 19. června 2013 v sídle firmy Festo v Esslingenu, o tom hovořil Dr. Eckhard Roos, vedoucí sekce Process Automation Management společnosti Festo.

Předpokladem úspěchu inženýrských firem v procesní výrobě je důkladná znalost výrobních technologií a procesů. Zmíněná znalost umožňuje hledat společně s koncovým zákazníkem optimální řešení jeho zadání a toto řešení následně zavádět již od počátečního návrhu, přes všechny fáze projektových prací až po realizaci zařízení v provozu, a to kdekoliv na světě, kde to zákazník potřebuje.

Úvodní přednáška Eckharda Roose byla doplněna prezentacemi úspěšných produktů z celého světa a exkurzí po výrobním závodě a testovací laboratoři firmy Festo. 

Systematická automatizace

Klíčovým slovem pro počáteční návrh projektu automatizovaného systému v procesní výrobě je standardizace. Standardizace zjednodušuje objednávání komponent systému a je předpokladem jejich dostupnosti kdekoliv na světě. Vyplatí se také během provozu technologických zařízení. V procesní výrobě zůstávají zařízení v provozu až 25 let, tedy podstatně déle než ve strojní výrobě, a po celou dobu je třeba mít k dispozici náhradní díly. Standardizace napomáhá zmenšit počet položek náhradních dílů na skladě, snižuje požadavky na zaškolení obsluhy a pracovníků údržby a usnadňuje validaci výrobních zařízení a procesů.

Jako příklad vhodného uplatnění standardizace byl uveden závod na výrobu infuzních roztoků firmy B. Braun Melsungen AG (obr. 1). Díky důkladné analýze automatizační techniky, provedené odborníky firem Festo a B. Braun, se podařilo výrazně zvýšit dostupnost zařízení a snížit náklady na údržbu a na náhradní díly. Standardizace znamená, že v celé výrobní lince, od míchacích nádrží, přes plničky, sterilizátory a kontrolní zařízení až po balicí stroje, byly v maximální možné míře použity shodné nebo podobné komponenty. Výhody jsou zřejmé: menší sklad výrobních dílů, jednodušší údržba a možnost jednat pouze s jedním dodavatelem automatizační techniky. Posledně jmenovaná výhoda urychluje proces objednávání komponent a díky větším objemům objednaného zboží dovoluje vyjednat lepší pořizovací cenu.  

Kompletní řešení úlohy

Standardizace v počáteční fázi návrhu projektu se ovšem netýká jen automatizační techniky. Sjednocení připojovacích rozměrů je výhodné zvláště pro víceúčelová zařízení a zařízení, kde se počítá s častou změnou sortimentu.

Typickým příkladem je výroba kosmetiky. Složitá soustava trubek a přírub vede k velkým ztrátám v okamžiku, kdy se při přechodu z jednoho produktu na druhý musí výrobní zařízení propláchnout a vyčistit. Zde je opět výhodné použít techniku od firmy Festo. Konkrétně jde o nový kompaktní ventilový terminál s kulovými ventily, který umožňuje obsluhovat až dvacet zásobních nádrží s různými parfémy. Nejprve vznikl prostorový model v CAD a potom prototyp v měřítku 1 : 5 (obr. 2). Na něm byly společně se zákazníkem realizovány závěrečné úpravy před výrobou originálních dílů.   

Zvýšení efektivity

Pro zvyšování efektivity a snižování energetické i materiálové náročnosti výroby není třeba nakupovat nová zařízení, nebo dokonce budovat nový závod, ale často stačí optimálně využívat dosavadní zařízení. Na tiskové konferenci byly jako příklady uvedeny projekty z oblasti vodohospodářství.

Například úpravna vody v Petrohradě počítala pro otevírání a uzavírání nátoků a výtoků pískových filtrů nebo čerpacích stanic s elektrickými akční členy. To vyžadovalo příkon 75 kW, jejž ovšem nebylo možné zajistit bez modernizace elektrické infrastruktury. Společnost Festo proto navrhla použít pneumatické akční členy DAPS (obr. 3). Ty vyžadují dva kompresory o celkovém příkonu pouze 10 kW. Provozovatel úpravny vody tak ušetří na počátečních nákladech na infrastrukturu i na průběžných nákladech na elektřinu.  

Jak z dat vytvořit informace

Na předních místech žebříčku přání mnoha uživatelů je omezit neplánované odstávky zařízení v důsledku poruchy. Má-li být tento požadavek splněn, je třeba automatizační prostředky vybavit diagnostickými funkcemi a získaná data použít pro plánování údržby. Diagnostika se neomezuje jen na monitorování automatizační techniky značky Festo. Cíleně vyhodnocovaná data poskytují informace o blížícím se selhání jakékoliv součásti systému. Diagnostika je jednou z cest, jak zvýšit dostupnost zařízení. Získaná surová data mohou být přenášena lokální sítí, prostřednictvím intranetu nebo internetu a až na koncovém počítači je lze zpracovat do podoby požadovaných informací, které mohou být názorně zobrazeny uživateli nebo použity v navazujících systémech pro správu údržby a plánování výroby.  

Přehled o dodávkách vody v reálném čase

Jako příklad lze uvést vodohospodářskou soustavu města Angeles na Filipínách. Základním prvkem celého systému je komunikační síť WLAN mezi čerpadly jednotlivých studní, distribučními čerpacími stanicemi a centrálním řídicím systémem. Společnost Festo je zodpovědná za celý projekt, od vývoje až po nákup komponent, instalaci a uvedení do provozu.

Centrální řídicí systém má díky komunikační síti aktuální data, operátor může v každém okamžiku vidět stav všech zařízení a v případě potřeby zasáhnout (obr. 4). To ovšem jen ve výjimečných případech, protože provoz celého systému je plně automatický a za běžných podmínek nevyžaduje zásahy obsluhy.  

Kam pro další informace

Pokud čtenáře některé z těch­to případových studií či výrob­ků zaujaly, rádi je uvítáme na dnech otevřených dveří, které se konají 20. a 21. listopadu v budově firmy Festo v Praze na adrese Modřanská 543/76.

Více informací zájemci najdou na www.festo.cz/denpraha. 

[Materiály Festo AG z tiskové konference. 18. a 19. června 2013, Esslingen.]  

(Překlad a úprava: Bk. Foto: Festo AG.)

Obr. 1. Využití standardizace v praxi: výrobní zařízení v závodě na výrobu infuzních roztoků společnosti B. Braun Melsungen

Obr. 2. Dávkovací ventilový terminál se uplatní pro dávkování parfémů v lince na výrobu kosmetiky; na obrázku je jeho model vytvořený 3D tiskárnou

Obr. 3. Pneumatické akční členy různých velikostí zajišťují spolehlivé otevření a uzavření nátoků a výtoků pískových filtrů úpravny vody v Petrohradě při běžném provozu i propírání zpětným tokem

Obr. 4. Obrazovka řídicího systému vodárenské sítě města Angeles na Filipínách