Danfoss – Digitalizirana proizvodna linija
Prilagodljivost od samega začetka
IO-Link za prilagodljivo proizvodnjo
Danfoss in ifm electronic uspešno sodelujeta pri razvoju inovativnih rešitev za avtomatizacijo. Primer tega partnerstva je uspešna digitalizacija nove proizvodne linije za robotsko podprto montažo vgrajenih polnilnikov za električna vozila.
Danfoss je dansko družinsko podjetje, ustanovljeno leta 1933, ki ima danes proizvodne obrate v več kot 100 različnih državah po vsem svetu. Danfoss na lokaciji Nordborg izdeluje izdelke, vključno z zmogljivimi vgrajenimi polnilniki za električne tovornjake in gradbene stroje.
Mia Parsberg Brumvig, vodja operativnega oddelka pri podjetju Editron Danfoss, pojasnjuje: »V Nordborgu izdelujemo ED3, vgrajeni polnilnik za terenske in cestne aplikacije. Gre za rešitev tri v enem, katere posebnost je, da zagotavlja do 44 kilovatov, kar je dvakrat več kot standardni 22-kilovatni vgrajeni polnilnik na trgu. V primerjavi z drugimi vgrajenimi polnilniki naš 44-kilovatni polnilnik na izmenični tok skrajša čas polnjenja za polovico. Naš ED3 ima tudi 44-kilovatni pretvornik DC/DC in DC/AC, ki lahko na primer napaja pomožna orodja na podvozjih tovornjakov ali gradbenih strojev.«
Slika 1: Modul IO-Link na dvižnem orodju povezuje vse senzorje in aktuatorje. Povezava s krmilnikom poteka prek protokola Profinet.
Slika 2: Optični senzorji razdalje in cilindrični senzorji na dvižnem orodju zagotavljajo natančno pozicioniranje.
Slika 3: Končno sestavljen vgrajeni polnilnik ED3.
Izzivi pri vzpostavitvi proizvodne linije
Pri načrtovanju nove proizvodne linije za vgrajene polnilnike se je družba Danfoss soočila z različnimi izzivi, da bi našla rešitev za prihodnost.
»Začetno načrtovanje proizvodnega obrata je bilo precej težavno, saj izdelek še ni bil v celoti razvit,« pojasnjuje Karsten Fibiger, proizvodni inženir pri družbi Danfoss. »To je pomenilo, da je bilo treba razmišljati izven okvirjev, saj je načrtovanje še posebej zahtevno, če ni znana natančna velikost dela, ki ga je treba izdelati.«
Zaradi teh neznank je bilo treba zasnovati proizvodno linijo, ki jo je bilo mogoče prilagoditi novim zahtevam. Pri Danfoss so se odločili za pristop industrije 4.0 z inteligentnimi senzorji za zbiranje podatkov za prediktivno vzdrževanje in zmanjšanje števila različnih vrst senzorjev.
Karsten Fibiger: »Eden od naših ciljev je bil zbrati podatke iz vseh senzorjev, da bi lahko izvedli ukrepe za prediktivno vzdrževanje, preden bi prišlo do okvare. Poleg tega je uporaba inteligentnih senzorjev pomenila, da je bilo potrebnih manj različnih tipov senzorjev, saj je mogoče na primer merilno območje in stikalne točke prilagoditi v senzorju.«
Dodaten izziv je bil prenos številnih signalov s senzorjev in aktuatorjev, nameščenih na glavah za menjavo orodja, prek kontaktnih površin na robotsko roko in od tam na krmilnik. Ta zapletena naloga je zahtevala inovativno rešitev, ki je učinkovita in zanesljiva.
Inteligentna rešitev za avtomatizacijo prek povezave IO-Link
V tesnem sodelovanju z družbo ifm electronic je Danfoss razvil inteligentno rešitev za avtomatizacijo na podlagi sistema IO-Link. »Skupaj z družbo ifm smo opravili številne preskuse, da bi ugotovili, katere module IO-Link je mogoče postaviti skupaj in tako omogočiti menjavo glav na koncu robotske roke z uporabo samo treh kablov,« pojasnjuje Fibiger. »In delovalo je, saj to ni predstavljalo nobene težave in test je bil uspešen.«
Ta rešitev je znatno poenostavila postopke in pripomogla k večji učinkovitosti proizvodne linije. Uspešna uvedba sistema IO-Link dokazuje, kako pomembno je tesno sodelovanje med partnerji pri razvoju inovativnih rešitev.
Družba Danfoss se je namerno odločila za družbo ifm kot celovitega dobavitelja senzorjev in komponent za avtomatizacijo. Karsten Fibiger: »Namenoma sem se odločil za enega samega dobavitelja za celoten sistem, saj je enostavneje imeti na zalogi le nekaj komponent enega proizvajalca, kot pa številne različice različnih blagovnih znamk. Vedel sem, da ima ifm senzorje IO-Link, ki jih potrebujem za ta sistem. Zato sem za dobavitelja celotne proizvodne linije izbral družbo ifm.«
Uporaba sistema IO-Link znatno pospeši namestitev na liniji. Kabelske konektorje je zdaj mogoče priključiti namesto ročno priviti, kar poenostavi tudi razširitev sistema. Ta poenostavitev postopkov je omogočila precejšen prihranek časa in večjo prilagodljivost proizvodnje. Karsten Fibiger: »Sistem IO-Link znatno pospeši montažo na liniji, saj je vse povezano s kabli in vtiči, zaradi česar ročno ožičenje ni potrebno. Tudi razširitev sistema je bila zelo enostavna, saj smo lahko preprosto namestili še en modul IO-Link in liniji dodali do osem dodatnih senzorjev. Glede na to, da nismo natančno vedeli, kako naj bi bila proizvodna linija videti, nam je sistem IO-Link omogočil največjo prilagodljivost.«
Karsten Fibiger: »Sistem IO-Link znatno pospeši montažo na liniji, saj je vse povezano s kabli in vtiči, zaradi česar ročno ožičenje ni potrebno. Tudi razširitev sistema je bila zelo enostavna, saj smo lahko preprosto namestili še en modul IO-Link in liniji dodali do osem dodatnih senzorjev. Glede na to, da nismo natančno vedeli, kako naj bi bila proizvodna linija videti, nam je sistem IO-Link omogočil največjo prilagodljivost.«
Slika 1: V tovrstnih električnih tovornjakih Danfossov vgrajeni polnilnik polni pogonske baterije ter napaja njihove naprave na izmenični in enosmerni tok.
Slika 2: Robot med sestavljanjem samostojno zamenja različne glave. IO-Link zagotavlja, da so vsi signali združeni in se prek štirih kontaktov prenašajo prek protokola Profinet.
Pametna uporaba senzorjev
Ponekod so bili za elegantno reševanje izzivov uporabljeni posebni senzorji ifm. Na primer, senzorji razdalje s časom potovanja (time-of-flight) na robotski glavi omogočajo brezkontaktno preverjanje, ali so deli v vroči pečici, ne da bi bili senzorji izpostavljeni vročini. »Ugotovili smo, da je bolje, da v pečici ni senzorjev, saj je precej težko najti senzorje, ki bi bili stalno odporni na visoke temperature,« pojasnjuje Fibiger. »Uporaba optičnih senzorjev časa potovanja (time-of-flight) namesto standardnih senzorjev v pečici je pomenila, da smo lahko rešili to težavo in si prihranili prihodnja vzdrževalna dela.«
Ta rešitev prikazuje, kako je mogoče s pametnimi senzorji podaljšati življenjsko dobo komponent in zmanjšati obseg vzdrževanja. Drug primer je uporaba senzorjev za vlago pri sušenju komponent po preskusih z vodo. Namesto da bi ocenjevali čas sušenja in zapravljali stisnjen zrak, lahko Danfoss zdaj meri dejansko preostalo vlago. To omogoča učinkovitejšo uporabo virov in večjo natančnost proizvodnje. Z uporabo senzorja razdalje ifm za merjenje nivoja v kemični kopeli je bilo mogoče nadomestiti nezanesljiva plavajoča stikala. Ta rešitev je pripomogla k večji zanesljivosti procesa in zmanjšanju proizvodnih stroškov.
Zanesljivo partnerstvo s prihodnostjo
Sodelovanje med podjetjema Danfoss in ifm electronic dokazuje, kako je mogoče z inovativnimi senzorji in inteligentnim omrežjem učinkovito reševati tudi zapletene naloge avtomatizacije. Zanesljivost in prilagodljivost izdelkov ifm sta družbi Danfoss omogočili, da je razvila proizvodno linijo, odporno na prihodnost, ki ustreza potrebam sodobne industrije. »Tudi integracija ifm v naš sistem MES deluje zelo dobro. Izdelek enostavno priključimo in uporabljamo,« povzame Anders Abildtrup Jørgensen, proizvodni IT-inženir v družbi Danfoss. »Če imamo težavo, ki jo lahko odpravi dodatni senzor ifm, ga lahko preprosto priključimo na modul IO-Link in običajno deluje le po minimalnih prilagoditvah konfiguracije.«
Ta preprostost in visoka stopnja zanesljivosti izdelka sta odločilna dejavnika za učinkovito delovanje naprave. Tudi servis in podpora družbe ifm sta bili v vseh pogledih impresivna. V primeru težav je družba ifm družbi Danfoss vedno zagotovila hitro in strokovno podporo ter podrobno predlagala rešitve. Ta hitra in kompetentna podpora je pripomogla k nemotenemu izvajanju proizvodnih procesov in zmanjšanju morebitnih izpadov na najmanjšo možno mero. Podjetje namerava uspešno partnerstvo z družbo ifm nadaljevati z namestitvijo nadaljnjih proizvodnih linij. To dolgoročno sodelovanje dokazuje, kako pomembna so močna partnerstva za doseganje uspeha v sodobni industriji.
Zaključek
Kombinacija inovativne tehnologije, zanesljivih izdelkov in tesnega sodelovanja je družbi Danfoss omogočila, da je ustvarila proizvodno linijo, ki ne izpolnjuje le današnjih zahtev, temveč je opremljena tudi za prihodnje izzive. Partnerstvo z družbo ifm je primer, kako je mogoče s skupnimi močmi in uporabo sodobnih tehnologij razviti trajnostne rešitve, ki ponujajo resnično dodano vrednost.