Benzinger – Modernizace soustružnických a frézovacích strojů pomocí digitálních technologií
Jak udržet přesné stroje přesnými
Benzinger spoléhá na komplexní digitalizační řešení od společnosti ifm
Již více než 100 let je jméno Benzinger synonymem pro vysoce přesné soustružnické a frézovací stroje vyráběné v Německu. Se zhruba 170 zaměstnanci pracujícími v centrále společnosti v Pforzheimu působí tato středně velká firma jako dodavatel pro náročná odvětví, jako je letectví, hydraulika, nástrojařství a šperkařský průmysl. Její úspěch je založen na vysokém zastoupení vlastní výroby, modulárních konceptech strojů a komplexním přístupu.
„Nepřemýšlíme primárně v intencích strojů, nýbrž v intencích řešení“, říká Steffen Krämer, odborník na soustružnické stroje ve společnosti Carl Benzinger GmbH. „Naším cílem je vždy nabídnout zákazníkovi to nejlepší možné řešení.“ Aby toho bylo možné dosáhnout, rozhodla se společnost sídlící v Pforzheimu pro velmi vysokou míru zastoupení vlastní výroby. Od mechaniky a elektrotechniky přes výrobu komponentů na vlastních strojích až po montáž, kontrolu kvality a zavádění procesů – ve společnosti Benzinger se každý krok odehrává pod jednou střechou.
Přesnost a odolnost založená na tradici
Tento komplexní přístup se odráží také v modulárním designu strojů. Různé modely lze flexibilně přizpůsobit požadavkům zákazníků a konkrétním scénářům použití. Komponenty, jako jsou drážkovací jednotky, otočné stoly nebo honovací moduly pro precizní dokončování otvorů, jsou přesně voleny a kombinovány do individuálního řešení na míru. Ať už se jedná o standardní nebo individuálně připravené řešení – důraz je vždy kladen na maximální přesnost.
„Naši zákazníci chtějí dosáhnout maximální možné přesnosti – klidně až na poslední mikron“, vysvětluje Steffen Krämer. „Tuto poptávku po maximální přesnosti naplňujeme díky velmi pevné a odolné mechanické konstrukci.“
IO-Link: zavedený průmyslový standard
Kromě přesnosti a kvality se společnost Benzinger stále více zaměřuje na digitální služby a monitorování procesů. V tomto směru se společnost Benzinger spoléhá na senzory a IO-Link řešení značky ifm. IO-Link – otevřený standard pro jednoduchou obousměrnou digitální datovou komunikaci mezi senzory a aktuátory – byl vyvinut společností ifm ve spolupráci s dalšími odborníky na automatizaci a vydobyl si pevné místo v průmyslovém prostředí.
Od uvedení na trh v roce 2009 bylo již nainstalováno více než 50 milionů uzlů této point-to-point infrastruktury.
IO-Link přináší řadu výhod, které dokáže společnost Benzinger efektivně využít, a to jak ve vlastním provozu, tak ve prospěch svých zákazníků.
„IO-Link nám poskytuje řadu možností v oblasti mechanického a elektrického řešení, které běžné zapojení jednoduše nenabízí. Díky decentralizované datové infrastruktuře můžeme například navrhovat kompaktnější celkové systémy a snížit složitost kabeláže“, dodává Steffen Krämer.
Obrázek 1: Aby společnost Benzinger splnila náročné požadavky na přesnost, spoléhá na vysokou míru zastoupení vlastní výroby.
Obrázek 2: Senzory proudění (na obrázku) poskytují přesné informace o technickém stavu soustružnického stroje značky Benzinger.
Data ze senzorů jsou efektivně shromažďována pomocí IO-Link masterů kompatibilních s provozním prostředím. Díky použití standardizovaných konektorů M12 pro připojení senzorů k IO-Link masteru je riziko chyb v kabeláži prakticky vyloučeno. IO-Link master poté předává data ve sloučené podobě prostřednictvím sběrnice nebo Ethernetu na úroveň PLC a IT systémů. Díky tomu jsou data snadno dostupná jak pro řízení stroje, tak pro vyhodnocení na úrovni IT – a to bez nutnosti dalších zásahů. V důsledku toho již nejsou data ze senzorů využívána pouze pro řízení procesů, ale lze z nich vytěžit cenné informace pro analýzu procesů a plánování údržby. Společnost Benzinger tuto možnost využívá například při monitorování vřeten.
„Vřetena si vyrábíme sami. Díky nainstalovaným senzorům vibrací získáváme cenné informace o kvalitě a robustnosti vřeten přímo z provozu.“ Získané informace přímo ovlivňují další vývoj těchto klíčových komponent.
Dohled nad efektivitou a technickým stavem stroje
Dalším stále aktuálnějším tématem je monitorování technického stavu, které rovněž využívá data ze senzorů k poskytování přesných a průběžně dostupných informací. „Naši zákazníci spoléhají na vysokou míru dostupnosti strojů“, říká Steffen Krämer. Aby byl zajištěn úplný přehled o potřebách údržby soustružnických a frézovacích strojů, je jejich technický stav průběžně sledován pomocí široké škály dat: Průběžná analýza vibrací například pomáhá okamžitě odhalit známky nevyváženosti, což slouží jako prevence poškození stroje a snížené kvality vyráběných dílů. Chlazení vřetena je monitorováno pomocí senzorů proudění. Vzhledem k tomu, že IO-Link přenáší také údaj o teplotě média, lze vyhodnotit účinnost chlazení vřetena. Hladinové senzory ve druhém chladicím okruhu – určeném pro chlazení nástroje i obrobku – zajišťují, že je vždy k dispozici dostatek chladicí kapaliny.
„Energetická efektivita procesů je pro naše zákazníky stále důležitějším tématem,“ vysvětluje Steffen Krämer. „Proto používáme průtokoměry stlačeného vzduchu, které umožňují přesné sledování jeho přívodu do procesu. Tím je zajištěno, že stlačený vzduch je využíván co nejefektivněji.“ Údaj o elektrické energii, vyjádřený v kilowattech a kilowatthodinách, je rovněž průběžně zaznamenáván a analyzován. Zvýšená spotřeba energie může být známkou toho, že je třeba provést údržbu.
Analýza dat a vzdálená údržba pomocí cloudové IIoT platformy ifm moneo
Toto množství informací poskytuje cenné poznatky o technickém stavu strojů. Pomocí brány edgeGateway a zařízení LTE routert od společnosti ifm jsou data přenášena do cloudové verze platformy moneo, specializovaného IIoT řešení pro automatizaci. Ve společnosti Benzinger je přenos většiny dat zajištěn prostřednictvím struktury IO-Link. Kromě toho umožňuje volitelné datové rozhraní ifm Agent připojení dalších datových zdrojů,
jako jsou řídicí jednotky strojů nebo elektroměry, k platformě moneo. Platforma moneo nabízí uživatelům centrální sběr a analýzu dat ze strojů a systémů. Na základě těchto dat pak mohou uživatelé činit smysluplná rozhodnutí. V cloudové verzi je to možné provádět dokonce napříč několika pracovišti. Například vibrační charakteristiky čerpadel, motorů, vřeten a ventilátorů lze pohodlně monitorovat a předejít tak poruchám způsobeným poškozením ložisek nebo nevyvážeností. Procesní hodnoty, jako je teplota, úroveň hladiny, tlak, průtok a spotřeba elektrické energie, lze rovněž centrálně sledovat prostřednictvím platformy moneo. Pokud se hodnoty dostanou mimo stanovený rozsah, systém automaticky upozorní uživatele. Pokročilejší analýza dat založená na umělé inteligenci je dostupná prostřednictvím rozšíření moneo IIoT-Insights. Díky funkci Remote Connect lze prostřednictvím platformy moneo dokonce provádět servis strojů na dálku.
„V prostředí cloudové platformy moneo mohou zákazníci na přehledném kontrolním panelu okamžitě zjistit, zda je k dispozici dostatek chladicí kapaliny nebo zda je potřeba provést další údržbu“, dodává Steffen Krämer. Ne všichni koncoví zákazníci společnosti Benzinger však mají dostatečné personální kapacity pro nepřetržitou analýzu dat a plánování údržby, které s ní souvisí. „Z tohoto důvodu nám řada zákazníků umožňuje vzdálený přístup ke svým strojům kvůli údržbě. Jakmile se ke stroji připojíme prostřednictvím funkce Remote Connect v platformě moneo, optimalizujeme ve spolupráci se zákazníkem procesy nebo doporučíme vhodná opatření v rámci údržby.“
Lepší analýza díky řídicím datům
„Pokud stejně jako společnost Benzinger zahrnete do platformy moneo i data z řídicí jednotky stroje pomocí rozhraní ifm Agent, získáte ucelený přehled o jeho technickém stavu. Tím dosáhnete co nejvyšší kvality v oblasti monitorování technického stavu a zároveň zvýšíte úroveň proaktivních servisních služeb, což má pozitivní dopad na dostupnost strojů i kvalitu procesů“, vysvětluje Christoph Schneider, viceprezident pro produktový management ve společnosti ifm.
Z IO-Link masteru (vlevo uprostřed) a vyhodnocovací jednotky pro vibrační senzory (vpravo dole) jsou data přenášena prostřednictvím brány edgeGateway (vpravo nahoře) do cloudu.
Data ze stroje jsou přehledně zobrazena a analyzována na kontrolním panelu platformy moneo.
Závěr
Integrací digitalizace a automatizace do výrobních procesů se společnosti Benzinger podařilo zvýšit efektivitu a zároveň snížit náklady. Díky nejmodernější technologii senzorů a analýze dat lze potenciální problémy odhalit a řešit včas, tedy ještě předtím, než způsobí výrazné prostoje. To nejen prodlužuje životnost strojů, ale zároveň zákazníkům zajišťuje maximální produktivitu i ziskovost.
