Οι αισθητήρες διασφαλίζουν διαφάνεια και απόδοση
Η HARTING βασίζεται σε ψηφιοποιημένες διαδικασίες παραγωγής για την παρακολούθηση της χρήσης ενέργειας
Η HARTING Technology Group είναι κορυφαίος παγκόσμιος προμηθευτής τεχνολογίας βιομηχανικών συνδέσεων. Περίπου 6.200 εργαζόμενοι απασχολούνται στον όμιλο σε 44 εταιρείες πωλήσεων και 15 εγκαταστάσεις παραγωγής σε όλο τον κόσμο. Εκτός από τον στόχο να παρέχει πάντα στους πελάτες της προϊόντα της καλύτερης δυνατής ποιότητας, η οικογενειακή εταιρεία δεσμεύεται επίσης για τη βιωσιμότητα. Προκειμένου να παράγει όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά και να ελαχιστοποιεί τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της, η HARTING εστιάζει στην ψηφιοποίηση των εγκαταστάσεων παραγωγής της στην έδρα της στο Espelkamp.
«Ο υψηλός βαθμός διαφάνειας δεδομένων που έχουμε επιτύχει στα τρία εργοστάσια μας, μας επιτρέπει να εξετάζουμε αντικειμενικά τις παραγωγικές μας διαδικασίες», αναφέρει ο Thomas Kämper, Επικεφαλής Λύσεων & Υπηρεσιών IIoT στην HARTING Electronics. Αρκετές εκατοντάδες μηχανές μεταδίδουν τα δεδομένα τους στο επίπεδο IT όπου αναλύονται συνεχώς από την ομάδα του Thomas Kämper.
Πρότυπο αναβάθμισης για ετερογενές μηχανοστάσιο
Ο Luca Manuel Steinmann, Μηχανικός Δεδομένων Διεργασιών IIoT στην HARTING Electronics, περιγράφει τις προκλήσεις που σχετίζονται με την εφαρμογή μιας κεντρικής λύσης αξιολόγησης δεδομένων: «Έχουμε πολύ ετερογενή συστήματα με ποικίλες διασυνδέσεις και πρωτόκολλα στο μηχανοστάσιό μας, τα οποία ήδη παρέχουν πολλά σχετικά δεδομένα και πληροφορίες διεργασιών, π.χ. για χρόνους κύκλων και διακοπής λειτουργίας. Για να γίνουν οι πληροφορίες αυτές προσβάσιμες για ανάλυση σε επίπεδο IT, χρειαζόταν να τις ενσωματώσουμε στην υποδομή δεδομένων του επιπέδου OT. Προσθέσαμε επίσης επιπλέον αισθητήρες, π.χ. για την επιτήρηση του νερού ψύξης, του πεπιεσμένου αέρα και της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας.»
Αφού εξέτασε διάφορα πρότυπα αναβάθμισης για την ψηφιοποίηση εγκαταστάσεων, η HARTING επέλεξε γρήγορα το IO-Link. Οι κύριες μονάδες IO-Link που είναι εγκατεστημένες στη μηχανή λαμβάνουν δεδομένα από τους αισθητήρες που είναι τοποθετημένοι στην περιοχή της μηχανής και τα μεταδίδουν σε επίπεδο IT. Αυτό δημιουργεί τη διασύνδεση πληροφοριών μεταξύ του επιπέδου Τεχνολογίας Λειτουργιών (OT), δηλαδή των μηχανών, και του επιπέδου Τεχνολογίας Πληροφορικής (IT).
Εικόνα 1: Όλα τα δεδομένα των μηχανών συλλέγονται και μεταδίδονται στο επίπεδο IT για να αναλυθούν από τους αναλυτές δεδομένων της HARTING.
Εικόνα 2: Η κύρια μονάδα IO-Link συλλέγει τα δεδομένα από τους συνδεδεμένους αισθητήρες και τα μεταδίδει στο βιομηχανικό δίκτυο πεδίου και σε ένα edgeGateway.
IO-Link: ένας αισθητήρας με μια πληθώρα πληροφοριών
«Τα πλεονεκτήματα του IO-Link είναι εμφανή», λέει ο Thomas Kämper. «Χάρη σε αυτό το ευρέως χρησιμοποιούμενο ανοιχτό πρότυπο, μπορούμε εύκολα να συνδέσουμε πρόσθετους αισθητήρες για περαιτέρω ευκρίνεια της ψηφιακής εικόνας των μηχανών. Χρησιμοποιώντας συνήθεις διασυνδέσεις, όπως το Modbus TCP ή το IoT Core, μπορούμε να συλλέγουμε τα δεδομένα με τυποποιημένο
και διαισθητικό τρόπο.»
Ένα άλλο πλεονέκτημα: Οι αισθητήρες μπορούν να μεταδίδουν διάφορες σημαντικές τιμές διεργασίας ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, η HARTING χρησιμοποιεί τον μετρητή πεπιεσμένου αέρα SD της ifm για την ακριβή επιτήρηση της κατανάλωσης πεπιεσμένου αέρα. Αυτός ο αισθητήρας όχι μόνο μεταδίδει τις τρέχουσες τιμές ροής μέσω του IO-Link, αλλά παρέχει και άλλα σχετικά δεδομένα, όπως πίεση, θερμοκρασία και συνολική ποσότητα, τα οποία σχετίζονται με την επιτήρηση πεπιεσμένου αέρα. Ένα παράδειγμα: Για αξιόπιστη λειτουργία, οι μηχανές συνήθως απαιτούν πίεση λειτουργίας από 6 έως 6,5 bar. Εάν αυτή η τιμή μειωθεί, αυτό μπορεί να υποδηλώνει διαρροή στο σύστημα σωληνώσεων.
Μείωση κόστους μέσω συνεχούς επιτήρησης των σωληνώσεων
Η ifm προσφέρει μία ολοκληρωμένη γκάμα προϊόντων για σωληνώσεις από DN8 έως DN250, για συνεχή επιτήρηση του πεπιεσμένου αέρα – από τον συμπιεστή έως τη μηχανή – και μετάδοση δεδομένων στο επίπεδο IT. Αυτό καθιστά δυνατό τον γρήγορο και με ακρίβεια εντοπισμό και την εξάλειψη τυχόν απώλειας πίεσης στο σύστημα σωληνώσεων, που μακροπρόθεσμα είναι πολύ πιο οικονομικό και αποτελεσματικό από την αύξηση της πίεσης του συμπιεστή για την αντιστάθμιση των πτώσεων πίεσης: Στην πραγματικότητα, μία μείωση της πίεσης λειτουργίας κατά 1 bar μπορεί να μειώσει το ενεργειακό κόστος έως και 7%. Με την πλατφόρμα IIoT moneo, η ifm προσφέρει ένα εργαλείο λογισμικού που υπολογίζει αυτόματα τη διαφορά πίεσης, παρέχοντας μία γρήγορη και εύκολη μέθοδο ανίχνευσης διαρροών, φραγμένων φίλτρων και άλλων προβλημάτων που οδηγούν σε υπερβολική κατανάλωση πεπιεσμένου αέρα.
Πολύτιμες πληροφορίες για το σύστημα πεπιεσμένου αέρα. Διακρίνεται ξεκάθαρα: Η βασική κατανάλωση (1) και η κατανάλωση παραγωγής (2) αυξάνονται σημαντικά μετά την εμφάνιση διαρροής (3). Μετά την εξάλειψή της, η βασική κατανάλωση μειώνεται σχεδόν στο μηδέν (4).
Ο μετρητής πεπιεσμένου αέρα SD διατίθεται για σωληνώσεις από DN8 έως DN 250.
Έλεγχος της πιο ακριβής πηγής ενέργειας
Ήδη σε πολύ πρώιμο στάδιο της πορείας της προς την ψηφιοποίηση, η HARTING
επικεντρώθηκε στην επιτήρηση πεπιεσμένου αέρα.
«Ο πεπιεσμένος αέρας είναι μία από τις πιο ακριβές μορφές ενέργειας στη βιομηχανία», δηλώνει ο Luca Manuel Steinmann. «Επομένως, είναι σημαντικό να παρακολουθείται επισταμένα η κατανάλωσή του προκειμένου να εντοπίζονται έγκαιρα τυχόν διαρροές στο σύστημα πεπιεσμένου αέρα. Καθώς ο πεπιεσμένος αέρας είναι ένας αόρατος πόρος και οι διαρροές είναι δύσκολο να εντοπιστούν σε θορυβώδες περιβάλλον παραγωγής, εφαρμόσαμε το ‘έργο ανίχνευσης διαρροών’.» Οι δυνατότητες εξοικονόμησης φάνηκαν γρήγορα: «Με βάση τα μεταδιδόμενα δεδομένα, παρατηρήσαμε μία απότομη αύξηση στην κατανάλωση πεπιεσμένου αέρα σε μία μηχανή. Επειδή αυτή η αύξηση ήταν αισθητή όχι μόνο κατά τη διάρκεια της παραγωγής, αλλά και κατά τη λειτουργία αναμονής, ήταν σαφές ότι η μηχανή απαιτούσε συντήρηση. Από τον έλεγχο διαπιστώθηκε διαρροή στο σύστημα πεπιεσμένου αέρα. Η διαρροή επισκευάστηκε με την πρώτη ευκαιρία, το οποίο σημαίνει ότι ο χρόνος συντήρησης από τον εντοπισμό διαρροών έως την επισκευή μειώθηκε σημαντικά», αναφέρει ο Thomas Kämper.
Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι η προκύπτουσα εξοικονόμηση ενέργειας. Άρα, τόσο οι οικονομικές όσο και οι ενεργειακές απώλειες μπορούν να μειωθούν σημαντικά. Κάθε μηχανή μεταδίδει πολλαπλές μετρούμενες τιμές στο επίπεδο IT.
«Εδώ είναι όπου τα κομμάτια του παζλ πληροφοριών ενώνονται για να σχηματίσουν μία ολοκληρωμένη εικόνα, παρέχοντάς μας ακριβείς πληροφορίες για την τρέχουσα λειτουργική κατάσταση κάθε μηχανής», λέει ο Thomas Kämper. Σε συνδυασμό με την ανάλυση της ποιότητας της παραγωγής που βασίζεται σε κάμερες, μπορούμε να εξασφαλίζουμε όχι μόνο τη συντήρηση των μηχανών με βάση τις ανάγκες, αλλά και τη σταθερά υψηλή ποιότητα της παραγωγής. Ο υψηλός βαθμός διαφάνειας της διεργασίας που επιτυγχάνουμε μέσω της ανάλυσης των δεδομένων μειώνει τον χρόνο απόκρισής μας, επιτρέποντας πιο στοχευμένο προγραμματισμό της συντήρησης. Όλα αυτά συμβάλλουν σε ένα υψηλότερο επίπεδο ποιότητας και παραγωγής προϊόντων, ενώ ταυτόχρονα μειώνουν τα επίπεδα των απορριφθέντων προϊόντων».
Προγράμματα συντήρησης βελτιστοποιημένα με τεχνητή νοημοσύνη
Ωστόσο, η διαδικασία βελτιστοποίησης απέχει πολύ ακόμα από την ολοκλήρωση σύμφωνα με τον Thomas Kämper και την ομάδα του: Οι αναλυτές εργάζονται πάνω σε μία λύση που βασίζεται σε δεδομένα για να προσδιορίζουν την καλύτερη στιγμή αποκατάστασης μιας διαρροής. «Η άμεση διακοπή λειτουργίας μιας μηχανής για την εκτέλεση της συντήρησης δεν είναι πάντα η πιο οικονομική επιλογή, διότι δεν είναι μόνο η διαρροή που προκαλεί οικονομική ζημία, αλλά και ο χρόνος διακοπής λειτουργίας της μηχανής. Είμαι πεπεισμένος ότι με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης θα γίνουμε πιο αποτελεσματικοί σε αυτόν τον τομέα στο μέλλον.»
Για να επιτυγχάνεται πλήρης διαφάνεια δεδομένων, όλες οι μηχανές στις εγκαταστάσεις της HARTING στο Espelkamp είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο.
Δεν υπάρχει έτοιμη λύση
Τα δεδομένα που συλλέγονται δεν βοηθούν μόνο την HARTING στον τομέα διασφάλισης ποιότητας, αλλά παρέχουν επίσης πληροφορίες για το αποτύπωμα άνθρακα κάθε προϊόντος που κατασκευάζεται στο εργοστάσιο στο Espelkamp. «Ξεκινήσαμε να μετράμε και να αναλύουμε ψηφιακά την κατανάλωση ενέργειας εδώ στην παραγωγή, ως μέρος της πιστοποίησης ISO 50001 του συστήματός μας για τη διαχείριση ενέργειας το 2017. Καθώς δεν υπήρχε έτοιμη λύση για αυτήν την εφαρμογή, επιστρατεύσαμε την ifm ως συνεργάτη για να μας υποστηρίξει με την απαιτούμενη τεχνογνωσία και προϊόντα. Η εξαιρετική και στενή συνεργασία οδήγησε γρήγορα στα πρώτα έργα ψηφιοποίησης.»
Διαφάνεια CO2 - επίσης προς τον πελάτη
Οι πληροφορίες των αισθητήρων και τα δεδομένα των μηχανών βοήθησαν επίσης την HARTING να κάνει ένα άλμα προς τον στόχο της για την επίτευξη μιας βιώσιμης παραγωγής με εξοικονόμηση πόρων, όπως εξηγεί ο Thomas Kämper: «Δεδομένου ότι εκτελούμε κάθε βήμα παραγωγής επιτόπου, από την επεξεργασία των πρώτων υλών έως το τελικό προϊόν, μπορούμε να προσδιορίζουμε με ακρίβεια το ενεργειακό κόστος και το αποτύπωμα άνθρακα κάθε τελικού προϊόντος. Σκοπεύουμε επίσης να διαβιβάζουμε μελλοντικά αυτές τις πληροφορίες στους πελάτες μας, για να τους βοηθήσουμε να προσδιορίζουν με ακρίβεια το δικό τους αποτύπωμα άνθρακα.»
Πεπεισμένοι για την προστιθέμενη αξία της ψηφιοποίησης
Σχεδιάζονται έργα για την περαιτέρω ενίσχυση της απόδοσης και της διασφάλισης της ποιότητας στην παραγωγή. «Σκοπεύουμε να παρακολουθούμε επισταμένα και άλλες μορφές ενέργειας όπως κάνουμε με τον πεπιεσμένο αέρα», αναφέρει ο Thomas Kämper. «Σχεδιάζουμε επίσης να αναλύουμε κεντρικά τους παράγοντες διασφάλισης ποιότητας στο μέλλον, όπως τις τιμές ψυκτικού/λιπαντικού, π.χ. μετρώντας την αγωγιμότητα.»
Ακριβής ανάλυση της απόδοσης της παραγωγής
Καθώς όλο και περισσότερες μηχανές μεταδίδουν συνεχώς αυξανόμενους όγκους δεδομένων, μπορούν να συγκριθούν ολόκληρες ακολουθίες διεργασιών: «Τα δεδομένα μας δίνουν τη δυνατότητα να προσδιορίζουμε αντικειμενικά ποια μηχανή είναι πιο αποτελεσματική στην παραγωγή του εκάστοτε προϊόντος. Εναρμονίζοντας ανάλογα τον προγραμματισμό της παραγωγής μας, μπορούμε να επιτυγχάνουμε περαιτέρω εξοικονόμηση ενέργειας».
Η HARTING είναι σε θέση να προσδιορίζει την κατανάλωση ενέργειας για κάθε μεμονωμένο προϊόν. Πρόκειται για πολύτιμες πληροφορίες για την εταιρεία - αλλά και για τους πελάτες της.
Συμπέρασμα
Με την υποστήριξη της ifm, η HARTING έχει κάνει ένα μεγάλο βήμα προς την πλήρη διαφάνεια δεδομένων στις εγκαταστάσεις της στο Espelkamp και μπορεί πλέον να κατασκευάζει τα υψηλής ποιότητας προϊόντα της πιο αποτελεσματικά χάρη στην ΙΤ ανάλυση.
