RAFI – Platform moneo IIoT untuk transparansi dalam proses pencetakan injeksi plastik
|
|
Ringkasan Dari pendekatan firasat hingga pendekatan berbasis data: Di RAFI di Bad Waldsee, teknologi sensor dan platform moneo IIoT membuat proses pencetakan injeksi menjadi transparan. Suhu, laju aliran, udara kompresi, dan konsumsi energi dipantau, ditampilkan, dan dianalisis secara kontinu. Hal ini memungkinkan RAFI untuk mendeteksi deviasi sejak dini, mengoptimalkan pendinginan dan konsumsi media, serta menetapkan fondasi untuk kualitas yang konsisten, efisiensi yang lebih tinggi, dan produksi yang lebih berkelanjutan. |
Informasi digital tentang alat
Bagaimana teknologi sensor dan IIoT meningkatkan kualitas dan efisiensi energi dalam proses pencetakan injeksi
Pemrosesan plastik modern ditandai dengan tuntutan akan kualitas yang semakin tinggi, tekanan biaya yang semakin besar, serta kebutuhan akan stabilitas proses yang maksimal. Terlebih dalam proses pencetakan injeksi, kondisi yang dapat direproduksi dan kontrol proses yang presisi merupakan faktor kunci yang memengaruhi tingkat limbah, konsumsi energi, dan efisiensi biaya. Salah satu syarat utama untuk hal ini adalah ketersediaan data proses yang andal. Di lokasi pabrik Bad Waldsee, RAFI Group menunjukkan bagaimana penggunaan sensor yang bertarget dan platform moneo IIoT dapat mengubah data mentah menjadi informasi yang berharga untuk optimalisasi produksi.
Di lokasi pabrik Bad Waldsee, RAFI memproduksi komponen plastik hasil cetakan injeksi, baik untuk produk HMI standarnya sendiri maupun untuk aplikasi spesifik yang dipesan oleh pelanggan. Bidang aplikasinya meliputi berbagai sektor, mulai dari teknologi medis dan pertanian hingga aplikasi industri dan otomotif. Hasilnya, persyaratan terkait akurasi dimensi, kualitas permukaan, dan stabilitas jangka panjang komponen pun menjadi sangat tinggi.
Dalam proses pencetakan injeksi, granulat plastik yang telah dikeringkan terlebih dahulu dilelehkan dan diinjeksikan ke dalam cetakan dengan tekanan tinggi. Fase pendinginan selanjutnya sangat penting untuk kualitas komponen. Suhu alat, laju aliran cairan pendingin, dan perbedaan suhu antara saluran masuk dan saluran balik harus dijaga dengan presisi. Bahkan deviasi terkecil sekali pun bisa berdampak negatif terhadap waktu siklus, stabilitas dimensi, atau sifat visual.
Motivasi: Membuat proses terlihat, daripada hanya mengandalkan pada perkiraan
Projek didasarkan pada penggunaan sensor secara bertarget dan platform moneo IIoT dari ifm, spesialis di bidang otomatisasi. Tujuannya adalah untuk tidak lagi menilai proses pencetakan injeksi semata-mata berdasarkan pengalaman dan pemeriksaan secara acak. Sebaliknya, proses harus dibuat transparan dan dapat dilacak melalui data.
Guido Zoll, dari departemen Development and Design di RAFI, menjelaskan pendekatan ini sebagai berikut: “Kami ingin memahami secara tepat apa yang terjadi selama siklus pencetakan injeksi dan parameter apa saja yang memengaruhi kualitas dan efisiensi.”
Fokusnya, terutama, terletak pada kondisi termal pada alat, pemanfaatan sirkuit pendinginan, serta konsumsi media tambahan seperti udara kompresi dan energi listrik. Tujuannya adalah untuk menciptakan transparansi dan kemudian mengidentifikasi peluang yang spesifik untuk perbaikan.
Gambar 2: Suhu yang presisi dan waktu yang tepat menjadi dasar kualitas produk yang unggul dalam proses pencetakan injeksi.
Gambar 3 Berbagai sirkuit pendinginan di alat cetakan injeksi dipantau dengan menggunakan sensor suhu yang terpasang di saluran masuk dan saluran balik, dengan tingkat akurasi sepersepuluh derajat.
Sensor yang berfungsi sebagai sumber data di dalam alat dan di mesin
Dalam praktiknya, berbagai sirkuit pendinginan pada alat pencetak injeksi telah dilengkapi sensor aliran dan sensor suhu. Sensor-sensor ini secara kontinu mengukur suhu aliran dan suhu balik, serta masing-masing volume air pendingin. Berdasarkan data ini, perbedaan suhu dapat ditentukan secara presisi yang memungkinkan untuk menarik kesimpulan yang dapat diandalkan tentang efisiensi pendinginan alat.
“Selain sirkuit pendinginan, kami juga menganalisis konsumsi daya mesin untuk mendeteksi beban puncak sejak dini. Kami juga memantau suplai udara kompresi ke lengan robot dan mesin cetak injeksi, karena kebocoran atau koneksi yang longgar akan langsung tercermin dalam kurva karakteristik. moneo secara kontinu mendeteksi dan menganalisis data ini. Software secara otomatis akan memicu alarm jika nilai yang diukur melebihi batas yang telah ditentukan. Hal ini memungkinkan gangguan dideteksi secara real-time, misalnya, ketika sebuah robot menjatuhkan sebuah komponen akibat tekanan yang tidak mencukupi,” kata Guido Zoll. Karena udara kompresi merupakan salah satu bentuk energi yang paling mahal, kebocoran sekecil apa pun bisa berdampak signifikan terhadap efisiensi.
moneo sebagai platform IIoT sentral
Volume data sensor yang besar saja tidak menciptakan nilai tambah apa pun. Yang terpenting adalah pengumpulan, analisis, dan interpretasi yang terstruktur. Di sinilah tepatnya moneo berperan: “Platform IIoT kami dapat memberikan transparansi di pabrik secara menyeluruh dan mengungkap bagaimana mesin sebenarnya dioperasikan,” jelas Christoph Schneider, Vice President IIoT Use Cases di ifm solutions.
Guido Zoll menambahkan: “Selain itu, setiap anggota tim, mulai dari pemimpin kelompok hingga supervisor shift, memiliki akses ke indikator kinerja utama. Siapa pun bisa langsung mengetahui dari kurva karakteristik apakah suatu proses berjalan lancar atau ada yang tidak beres.”
Sensor IO-Link yang digunakan berkomunikasi melalui melalui IO-Link yang mengumpulkan data dan mengirimnya ke jaringan perusahaan melalui Ethernet. Kemudian, nilai yang diukur dimasukkan ke dalam moneo. Desain modular platform terbukti memberikan keuntungan dari sejak awal dalam tahap pengoperasian:
“Dengan menggunakan software moneo configure, kami dapat mengonfigurasi sensor terlebih dahulu dan kemudian mengoperasikannya tanpa waktu henti yang berarti,” kata Christoph Schneider, yang mendukung pelaksanaan projek tersebut atas nama ifm.
moneo memiliki struktur modular dan mencakup beberapa level, mulai dari manajemen perangkat dan akuisisi data hingga analisis dan alarm.
Foto 4: Semua sinyal sensor digital dan analog digabungkan melalui modul IO-Link AL2301 dan dikirimkan sebagai sinyal IO-Link ke pengontrol dan moneo.
Foto 5: Transparansi digital: moneo mendeteksi, memvisualisasikan, dan menganalisis semua data sensor, serta secara otomatis akan memberi peringatan jika terdeteksi ambang batas telah terlewati atau adanya anomali.
Pengumpulan, analisis, visualisasi, dan pengarsipan data
Di moneo, seluruh data sensor direkam, disimpan secara terpusat, dan diproses sedemikian rupa sehingga memungkinkan ditelusuri riwayatnya. Dasbor memberikan gambaran umum secara numerik dan grafis tentang kondisi proses yang aktual. Pengguna dapat melihat secara sekilas apakah suhu, laju aliran, atau angka konsumsi berada dalam batas toleransi yang telah ditetapkan.
Transparansi ini, dikombinasikan dengan analisis nilai pengukuran untuk menghasilkan indikator kinerja utama yang bermakna, merupakan langkah sangat penting, sebagaimana yang ditekankan oleh Christoph Schneider, Vice President IIoT Use Cases di ifm solutions: “Anda baru bisa menentukan dari mana harus memulai setelah data terlihat.”
Selain sekadar memvisualisasikan data, moneo memungkinkan pelacakan riwayat secara komprehensif. Hal ini memungkinkan tren proses dianalisis dalam rentang waktu berjam-jam, berhari-hari, atau berminggu-minggu, serta dikaitkan dengan karakteristik kualitas dari komponen yang diproduksi.
Ambang batas, alarm, dan deteksi anomali
Salah satu fitur utama moneo adalah pemantauan ambang batas yang telah ditentukan secara otomatis. Sistem ini akan mengirimkan peringatan, misalnya melalui email atau notifikasi di dasbor, jika ambang batas telah terlewati atau tidak terpenuhi. Hal ini memungkinkan deviasi dideteksi dan dikoreksi pada tahap awal, sebelum menyebabkan komponen menjadi rusak.
Selain itu, moneo membantu mengidentifikasi anomali dalam proses. Perubahan pada kurva suhu atau kurva laju aliran, serta analisis perpindahan panas yang dihitung, dapat mengungkap, misalnya tentang adanya penumpukan kotoran secara bertahap di saluran pendingin.
“Orang sering beranggapan bahwa semuanya baik-baik saja selama komponennya terlihat bagus. “Namun, data menunjukkan apakah pendinginan tersebut mungkin terlalu intensif atau tidak merata,” kata Christoph Schneider. Fungsi analisis pintar dari moneo ini berperan penting dalam memastikan proses yang stabil dan kualitas produk yang tinggi secara konsisten.
Foto 1: Mesin cetak injeksi plastik dengan robot terintegrasi untuk menangani komponen yang dicetak.
Dari pemantauan hingga optimalisasi proses secara aktif
Nilai tambah moneo tidak hanya terletak pada pemantauan, tetapi juga pada penetapan langkah yang spesifik. Di RAFI, data telah membantu mengidentifikasi potensi optimalisasi, misalnya terkait volume air pendingin.
Dalam satu kasus, terlihat bahwa, alih-alih perbedaan suhu target sebesar dua derajat Celcius, nilai yang dicapai hanya 0,8 derajat saja secara jelas menunjukkan laju aliran yang berlebihan.
Dengan menyesuaikan sirkuit pendinginan, penghematan energi dapat dicapai tanpa mengorbankan stabilitas proses. Di saat yang sama, data memungkinkan untuk mengurangi waktu siklus secara bertarget dan bisa meningkatkan output produksi dalam jangka waktu yang sama.
“Nilai tambah hanya akan tercipta jika tindakan yang diambil didasarkan pada data dan dimasukkan ke dalam proses,” kata Christoph Schneider. Guido Zoll dari RAFI sependapat dengan hal ini: “Ide dasarnya adalah menghemat sumber daya dan hanya menggunakan sebanyak yang diperlukan; dengan kata lain, menggunakan air pendingin, listrik, atau udara kompresi secara bertarget. Kami juga ingin menghindari arus puncak. Ketika beberapa mesin menyalakan elemen pemanas secara bersamaan, hal ini menyebabkan lonjakan beban yang tinggi. Dengan menggunakan data yang dikumpulkan, kami dapat memastikan mesin-mesin tersebut akan dinyalakan secara bergiliran di masa mendatang. Hal ini memungkinkan kami untuk mengurangi lonjakan beban dan menghemat energi.”
Dalam jangka panjang, rencananya adalah menghubungkan sistem eksternal, seperti unit kontrol suhu secara langsung agar variabel kontrol dapat disesuaikan secara otomatis.
Efisiensi energi dan keberlanjutan
Selain optimalisasi kualitas dan proses, efisiensi energi semakin menjadi fokus yang penting. moneo memungkinkan untuk perekaman mendetail, analisis, dan evaluasi hemat biaya terhadap konsumsi energi dan media. Dengan cara ini, potensi penghematan tidak hanya menjadi jelas, tetapi juga terukur. Contoh spesifiknya adalah konsumsi udara kompresi: “Tidak lama setelah sistem mulai beroperasi, kami memperhatikan adanya peningkatan yang kontinu dalam konsumsi udara kompresi. Kami dapat segera mengidentifikasi penyebabnya dan mengambil tindakan yang diperlukan,” kata Christoph Schneider.
Berkat pengumpulan data yang berkelanjutan, kebocoran sekecil apa pun, seperti yang terjadi ketika mesin dimatikan, bisa dideteksi dengan andal. Berdasarkan informasi yang diperoleh, kita dapat menentukan secara presisi kapan langkah pemeliharaan akan lebih hemat biaya. Selain secara langsung mengurangi biaya, pendekatan berbasis data juga memberikan kontribusi yang terukur dalam menurunkan konsumsi energi dan emisi CO₂.
Menentukan skala dan pengembangan lebih lanjut
RAFI secara sengaja merancang projek ini dengan mempertimbangkan skalabilitas. Mesin tambahan akan dihubungkan secara bertahap, dan berbagai sensor lainnya, misalnya untuk mengukur suhu atau kelembapan ruangan, sudah direncanakan. Tujuannya adalah untuk mengintegrasikan semua faktor yang terkait dengan kualitas di moneo dan menghubungkannya satu sama lain.
“Saat ini kami sedang berencana untuk memperluas ini ke mesin yang lain. Kami juga berencana mengintegrasikan berbagai sensor lain, misalnya untuk mengukur kelembapan di dalam pengering, tekanan di dalam alat, suhu bengkel, atau sistem pendinginan udara. Tujuannya adalah untuk merekam semua parameter yang dapat memengaruhi kualitas komponen hasil cetakan injeksi di moneo,” kata Guido Zoll.
Peningkatan di masa mendatang, seperti pemeliharaan berbasis kondisi, rekomendasi tindakan secara otomatis, dan analisis yang didukung AI, bertujuan untuk semakin mendukung transisi dari transparansi menuju produksi yang dapat dioptimalkan secara otomatis.
Foto 6: Meteran udara kompresi SD8500 mengukur laju aliran, konsumsi, tekanan, dan suhu media dengan presisi tinggi. Semua nilai pengukuran dikirim secara digital melalui IO-Link ke pengontrol dan moneo.
Kesimpulan
Contoh di RAFI menunjukkan bahwa sensor dalam proses pencetakan injeksi hanya dapat mencapai potensi penuhnya jika dikombinasikan dengan platform IIoT berkinerja tinggi. moneo berfungsi sebagai platform sentral untuk produksi, yang akan mengumpulkan, mengatur, dan menginterpretasikan data proses, serta membuatnya tersedia untuk berbagai peran pengguna. Transparansi yang dihasilkan tidak hanya memungkinkan jaminan kualitas yang konsisten, tetapi juga penghematan energi bertarget serta optimalisasi waktu siklus secara berkelanjutan. Hal ini menjadikan moneo sebagai alat utama untuk pengambilan keputusan berbasis data dan daya saing yang berkelanjutan dalam industri pencetakan injeksi plastik.
