Danfoss – Ψηφιοποιημένη γραμμή παραγωγής
Ευελιξία από την αρχή
IO-Link για ρυθμιζόμενη παραγωγή
Η Danfoss και η ifm electronic συνεργάζονται επιτυχώς για την προώθηση καινοτόμων λύσεων αυτοματισμού. Ένα παράδειγμα αυτής της συνεργασίας είναι η επιτυχής ψηφιοποίηση νέας γραμμής παραγωγής για ρομποτικά υποβοηθούμενη συναρμολόγηση ενσωματωμένων φορτιστών ηλεκτρικών οχημάτων.
Η Danfoss είναι μια Δανέζικη οικογενειακή εταιρεία, ιδρύθηκε το 1933, και σήμερα διαθέτει παραγωγικές εγκαταστάσεις σε περισσότερες από 100 χώρες παγκοσμίως. Στο εργοστάσιο της στη Nordborg, η Danfoss κατασκευάζει προϊόντα όπως ισχυρούς ενσωματωμένους φορτιστές για ηλεκτρικά φορτηγά και μηχανήματα έργων.
Η Mia Parsberg Brumvig, Επικεφαλής Λειτουργιών στη Danfoss Editron, εξηγεί: «Εδώ στη Nordborg παράγουμε το ED3, έναν ενσωματωμένο φορτιστή για εφαρμογές εκτός και εντός δρόμου. Είναι μια λύση τρία-σε-ένα, με χαρακτηριστικό στοιχείο ότι αποδίδει έως 44 κιλοβάτ - διπλάσια ισχύ από τον συνήθη φορτιστή 22 κιλοβάτ της αγοράς. Σε σύγκριση με άλλους ενσωματωμένους φορτιστές, ο δικός μας AC φορτιστής 44 kW μειώνει τον χρόνο φόρτισης στο μισό. O ED3 διαθέτει επίσης μετατροπέα 44 kW DC/DC και DC/AC, ο οποίος μπορεί να τροφοδοτήσει βοηθητικά εργαλεία σε φορτηγά ή μηχανήματα έργων.»
Εικόνα 1: Η μονάδα IO-Link στο ανυψωτικό εργαλείο συνδέει όλους τους αισθητήρες και τους ενεργοποιητές. Η σύνδεση με τον ελεγκτή πραγματοποιείται μέσω Profinet.
Εικόνα 2: Οι οπτικοί αισθητήρες απόστασης και οι αισθητήρες κυλίνδρων στο ανυψωτικό εργαλείο εξασφαλίζουν ακριβή τοποθέτηση.
Εικόνα 3: Ο τελικά συναρμολογημένος ενσωματωμένος φορτιστής ED3.
Προκλήσεις κατά την εγκατάσταση της γραμμής παραγωγής
Κατά τον σχεδιασμό της νέας γραμμής παραγωγής ενσωματωμένων φορτιστών, η Danfoss αντιμετώπισε πολλές προκλήσεις για να βρει μια λύση με προοπτική στο μέλλον.
«Ο αρχικός σχεδιασμός της παραγωγικής εγκατάστασης ήταν αρκετά δύσκολος, επειδή το προϊόν δεν είχε ακόμη αναπτυχθεί πλήρως», εξηγεί ο Karsten Fibiger, Μηχανικός Παραγωγής στη Danfoss. «Αυτό σήμαινε ότι έπρεπε να σκεφτούμε έξω από το συνηθισμένο πλαίσιο, καθώς ο σχεδιασμός είναι ιδιαίτερα απαιτητικός όταν δεν είναι γνωστό το ακριβές μέγεθος του εξαρτήματος που πρόκειται να παραχθεί.»
Αυτές οι αβεβαιότητες κατέστησαν απαραίτητο τον σχεδιασμό μιας γραμμής παραγωγής που θα μπορούσε να προσαρμόζεται ευέλικτα σε νέες απαιτήσεις. Η Danfoss επέλεξε μια προσέγγιση Industry 4.0 με έξυπνους αισθητήρες για τη συλλογή δεδομένων προληπτικής συντήρησης και τη μείωση του αριθμού διαφορετικών τύπων αισθητήρων.
Karsten Fibiger: «Ένας από τους στόχους μας ήταν να συλλέγουμε δεδομένα από όλους τους αισθητήρες ώστε να μπορούμε να εφαρμόζουμε προληπτικά μέτρα συντήρησης πριν εμφανιστεί κάποια βλάβη. Επιπλέον, η χρήση έξυπνων αισθητήρων σήμαινε ότι απαιτούνταν λιγότεροι διαφορετικοί τύποι αισθητήρων, επειδή πχ το εύρος μέτρησης και τα σημεία μεταγωγής μπορούν να ρυθμιστούν μέσα στον ίδιο τον αισθητήρα.»
Μια ακόμη πρόκληση ήταν η μετάδοση των πολυάριθμων σημάτων από τους αισθητήρες και τους ενεργοποιητές που ήταν τοποθετημένοι στις κεφαλές αλλαγής εργαλείων, μέσω επιφανειών επαφής στον ρομποτικό βραχίονα και από εκεί στον ελεγκτή. Αυτό το πολύπλοκο έργο απαιτούσε μια καινοτόμο λύση που να είναι ταυτόχρονα αποδοτική και αξιόπιστη.
Έξυπνη λύση αυτοματισμού μέσω IO-Link
Σε στενή συνεργασία με την ifm electronic, η Danfoss ανέπτυξε μια έξυπνη λύση αυτοματισμού βασισμένη στο IO-Link. «Διενεργήσαμε πολλές δοκιμές μαζί με την ifm για να καθορίσουμε ποιές μονάδες IO-Link μπορούσαν να τοποθετηθούν μαζί, ώστε να μπορούμε να αλλάζουμε τις κεφαλές στο άκρο του ρομποτικού βραχίονα χρησιμοποιώντας μόνο τρία καλώδια», εξηγεί ο Fibiger. «Και λειτούργησε: δεν παρουσιάστηκαν προβλήματα και η δοκιμή ήταν επιτυχής.»
Αυτή η λύση απλοποίησε σημαντικά τις διαδικασίες και συνέβαλε στην αύξηση της αποδοτικότητας της γραμμής παραγωγής. Η επιτυχής εφαρμογή του IO-Link δείχνει τη σημασία της στενής συνεργασίας μεταξύ των εταίρων στην ανάπτυξη καινοτόμων λύσεων.
Η Danfoss επέλεξε συνειδητά την ifm ως ενιαίο προμηθευτή αισθητήρων και εξαρτημάτων αυτοματισμού. Karsten Fibiger: «Σκόπιμα στόχευσα σε έναν μόνο προμηθευτή για ολόκληρο το σύστημα, επειδή είναι απλούστερο να διαθέτεις λίγα εξαρτήματα από έναν μόνο κατασκευαστή, αντί να αποθηκεύεις πολλές παραλλαγές από διαφορετικές μάρκες. Και γνώριζα ότι η ifm διέθετε τους αισθητήρες IO-Link που χρειαζόμουν για αυτό το σύστημα. «Γι’ αυτό επέλεξα την ifm ως προμηθευτή για ολόκληρη τη γραμμή παραγωγής.»
Η χρήση του IO-Link επιτάχυνε σημαντικά την εγκατάσταση στη γραμμή. Οι συνδέσεις καλωδίων μπορούν πλέον να κουμπώνουν αντί να βιδώνονται χειροκίνητα, γεγονός που απλοποιεί επίσης την επέκταση του συστήματος. Αυτή η απλοποίηση των διαδικασιών οδήγησε σε σημαντική εξοικονόμηση χρόνου και μεγαλύτερη ευελιξία παραγωγής. Karsten Fibiger: Το σύστημα IO-Link επιταχύνει σημαντικά τη συναρμολόγηση στη γραμμή, επειδή όλα συνδέονται με καλώδια και κονέκτορες, καθιστώντας περιττή τη καλωδίωση με το χέρι. Και η επέκταση του συστήματος ήταν επίσης πολύ εύκολη, επειδή απλώς μπορούμε να εγκαταστήσουμε μία ακόμη μονάδα IO-Link και στη συνέχεια να προσθέσουμε έως οκτώ επιπλέον αισθητήρες στη γραμμή. «Δεδομένου ότι δεν γνωρίζαμε ακριβώς πώς θα έπρεπε να είναι η γραμμή παραγωγής, το IO-Link μας πρόσφερε μέγιστη ευελιξία.»
Karsten Fibiger: Το σύστημα IO-Link επιταχύνει σημαντικά τη συναρμολόγηση στη γραμμή, επειδή όλα συνδέονται με καλώδια και κονέκτορες, καθιστώντας περιττή τη καλωδίωση με το χέρι. Και η επέκταση του συστήματος ήταν επίσης πολύ εύκολη, επειδή απλώς μπορούμε να εγκαταστήσουμε μία ακόμη μονάδα IO-Link και στη συνέχεια να προσθέσουμε έως οκτώ επιπλέον αισθητήρες στη γραμμή. «Δεδομένου ότι δεν γνωρίζαμε ακριβώς πώς θα έπρεπε να είναι η γραμμή παραγωγής, το IO-Link μας πρόσφερε μέγιστη ευελιξία.»
Εικόνα 1: Σε αυτού το είδος ηλεκτρικού φορτηγού, ο ενσωματωμένος φορτιστής της Danfoss φορτίζει τις κινητήριες μπαταρίες και τροφοδοτεί με ισχύ τις AC και DC συσκευές τους.
Εικόνα 2: Το ρομπότ αλλάζει αυτόνομα τις διαφορετικές κεφαλές κατά τη συναρμολόγηση. Το IO-Link διασφαλίζει ότι όλα τα σήματα ομαδοποιούνται και μεταδίδονται μέσω Profinet από τέσσερις επαφές.
Έξυπνη χρήση αισθητήρων
Σε ορισμένα σημεία χρησιμοποιήθηκαν ειδικοί αισθητήρες της ifm για την κομψή αντιμετώπιση προκλήσεων. Για παράδειγμα, οι αισθητήρες απόστασης μέτρησης χρόνου τροχιάς στην κεφαλή του ρομπότ επιτρέπουν έλεγχο χωρίς επαφή για το αν υπάρχουν εξαρτήματα στον θερμό φούρνο, χωρίς να εκτεθούν οι αισθητήρες στη θερμότητα. «Καταλήξαμε ότι είναι καλύτερο να μην υπάρχουν αισθητήρες στον φούρνο, επειδή είναι αρκετά δύσκολο να βρεθούν αισθητήρες που να αντέχουν συνεχώς στις υψηλές θερμοκρασίες», εξηγεί ο Fibiger. «Η χρήση οπτικών αισθητήρων μέτρησης χρόνου τροχιάς αντί για τυπικούς αισθητήρες μέσα στον φούρνο μάς επέτρεψε να λύσουμε αυτό το πρόβλημα και να γλιτώσουμε μελλοντικές εργασίες συντήρησης.»
Αυτή η λύση δείχνει πώς οι έξυπνοι αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επιμήκυνση της διάρκειας ζωής των εξαρτημάτων και τη μείωση της συντήρησης. Ένα ακόμη παράδειγμα είναι η χρήση αισθητήρων υγρασίας κατά το στέγνωμα εξαρτημάτων μετά από δοκιμές νερού. Αντί να εκτιμάται ο χρόνος στεγνώματος και να σπαταλιέται πεπιεσμένος αέρας, η Danfoss μπορεί πλέον να μετρά την πραγματική υπολειμματική υγρασία. Αυτό επιτρέπει πιο αποδοτική χρήση των πόρων και μεγαλύτερη ακρίβεια στην παραγωγή. Με τη χρήση ενός αισθητήρα απόστασης της ifm για μέτρηση στάθμης σε χημικό μπάνιο, κατέστη δυνατό να αντικατασταθούν οι αναξιόπιστοι διακόπτες φλοτέρ. Αυτή η λύση συνέβαλε στην αύξηση της αξιοπιστίας της διεργασίας και στη μείωση του κόστους παραγωγής.
Αξιόπιστη συνεργασία με προοπτική για το μέλλον
Η συνεργασία μεταξύ Danfoss και ifm electronic δείχνει πώς ακόμη και σύνθετες εργασίες αυτοματισμού μπορούν να επιλυθούν αποδοτικά μέσω καινοτόμων αισθητήρων και έξυπνης δικτύωσης. Η αξιοπιστία και η ευελιξία των προϊόντων της ifm επέτρεψαν στη Danfoss να αναπτύξει μια γραμμή παραγωγής με μελλοντική προοπτική που ανταποκρίνεται στις ανάγκες της σύγχρονης βιομηχανίας. «Η ενσωμάτωση της ifm στο σύστημά μας MES λειτουργεί επίσης πολύ καλά. Είναι απλώς τοποθέτηση και λειτουργία», λέει ο Anders Abildtrup Jørgensen, Μηχανικός IT Παραγωγής στη Danfoss. «Αν έχουμε ένα πρόβλημα που μπορεί να διορθώσει ένας επιπλέον αισθητήρας της ifm, αρκεί απλώς να συνδεθεί στη μονάδα IO-Link και συνήθως λειτουργεί μετά από ελάχιστες ρυθμίσεις.»
Αυτή η απλότητα και το υψηλό επίπεδο αξιοπιστίας των προϊόντων είναι καθοριστικοί παράγοντες για την αποδοτική λειτουργία της εγκατάστασης. Και η υποστήριξη και το service της ifm ήταν επίσης εντυπωσιακά σε κάθε επίπεδο. Σε περίπτωση προβλημάτων, η ifm παρείχε πάντα στη Danfoss γρήγορη, επαγγελματική υποστήριξη και λεπτομερείς προτεινόμενες λύσεις. Αυτή η γρήγορη και ικανή υποστήριξη συνέβαλε στην ομαλή λειτουργία των παραγωγικών διαδικασιών και στη μείωση των πιθανών διακοπών λειτουργίας. Η εταιρεία σχεδιάζει τώρα να συνεχίσει την επιτυχημένη συνεργασία με την ifm κατά την εγκατάσταση πρόσθετων γραμμών παραγωγής. Αυτή η μακροχρόνια συνεργασία δείχνει τη σημασία ισχυρών συνεργασιών για την επίτευξη επιτυχίας στη σύγχρονη βιομηχανία.
Συμπέρασμα
Ο συνδυασμός της καινοτόμου τεχνολογίας, των αξιόπιστων προϊόντων και της στενής συνεργασίας επέτρεψε στη Danfoss να δημιουργήσει μια γραμμή παραγωγής που όχι μόνο ανταποκρίνεται στις σημερινές απαιτήσεις, αλλά είναι επίσης εξοπλισμένη για να αντιμετωπίσει τις μελλοντικές προκλήσεις. Η συνεργασία με την ifm αποτελεί παράδειγμα για το πώς, μέσω κοινής προσπάθειας και χρήσης σύγχρονων τεχνολογιών, μπορούν να αναπτυχθούν βιώσιμες λύσεις με πραγματική προστιθέμενη αξία.