Сегодня предприятия сталкиваются со многими проблемами, включая усиление глобальной конкуренции, а также предъявление более высоких требований со стороны клиентов или законодательных органов. Примерами являются: возможность прослеживаемости производства и станков / требований к качеству, своевременная доставка или тщательно разработанные логистические решения.
Чтобы соответствовать этим новым требованиям, в первую очередь, на производстве должна обеспечиваться прозрачность процессов. Прозрачность позволяет компании быть достаточно информированной о собственных рабочих процессах при помощи различных технологий и программного обеспечения для получения четкой и объективной картины. Многие компании осуществляют рабочие процессы на своем производстве и даже используют программное обеспечение в некоторых из этих процессов, но из-за отсутствия прозрачности и нехватки систем связи у них нет четкой картины по фактической деятельности их предприятия.
В нашей статье мы разберемся, на базе каких решений достигается прозрачность производства, как внедряются и работают эти решения, и какие выгоды для станочного парка и производства в целом они дают.
Так как станок (или даже станок с ЧПУ) - основа современного промышленного производства, прозрачность производства обеспечивается с внедрением систем мониторинга промышленного оборудования – класс MDC-систем (Machine Data Collection). Системы класса MDC позволяют отслеживать работу оборудования в автоматическом режиме. Продвинутые системы мониторинга оборудования могут осуществлять не только мониторинг станочного оборудования (мониторинг станков с ЧПУ), но и включать в свой контур участки термообработки, гальванической обработки, сборочные участки и логистику, испытательные стенды, участки литья и т.д. Но чаще всего у нас запрашивают установку системы мониторинга именно на станок с ЧПУ.
Система мониторинга станков с чпу - основной и первый шаг на пути к цифровизации вашего производства.
В части мониторинга станков фрезерной и токарной группы производственный процесс будет детальнее, например, мы можем увидеть время работы оборудования, время простоя, собирать данные о технологических режимах (подача, нагрузка, обороты), отслеживать, какая управляющая программа выполняется на станке с ЧПУ, сколько обработанных деталей было выпущено, и контролировать вмешательство операторов в техпроцесс. Это далеко не вся информация, которая может быть собрана с помощью систем мониторинга MDC. Далее мы разберем подробнее решения от различных производителей и их особенности.
Полученную информацию из систем MDC можно использовать для оценки эффективности используемого оборудования, а также передавать данные в верхнеуровневые системы класса MES (Manufacturing Execution System) и ERP (Enterprise Resource Planning) для решения задач по синхронизации и координации на производстве.
Реализация систем класса MDC
Принцип работы MDC-систем достаточно простой. Через LAN-кабель локальной сети (или через беспроводной способ передачи данных) осуществляется сбор данных с оборудования на сервер, где производится обработка и визуализация полученной информации. В конечном итоге пользователь системы получает данные о работе оборудования в режиме реального времени в простом и удобном для восприятия виде. Станок, по сути, теперь предстает перед пользователем в цифровом виде.
Современные системы класса MDC включают в себя клиентские приложения, позволяющие настроить интерфейс индивидуально под себя и получать отчеты, которые интересуют того или иного пользователя без лишней информации.
Можно выделить два основных варианта реализации системы мониторинга:
- Аппаратный способ подключения – используются различные датчики и коммуникационные модули для контроля базовых состояний оборудования, например: включен/выключен, под нагрузкой, холостой ход, сигнал аварии и т.п.;
- Программный способ подключения – обеспечивается подключение сервера MDC-системы с контроллером оборудования (например системой ЧПУ станка) через существующий протокол обмена данными (MTConnect, OPC UA, MQTT и др.). В таком случае можно собирать гораздо больше данных: порядка 100-150 сигналов и больше;
Также существует комбинированный подход с использованием аппаратных и программных элементов для подключения оборудования к системе мониторинга (в том числе - подключение универсального оборудования к системе мониторинга). Все зависит от модели оборудования и поставленных задач в части мониторинга.
На современном оборудовании или станках с ЧПУ используется программный способ подключения, который позволяет получать более детализированные отчеты о работе станка или иного типа оборудования. Но далеко не всегда производство состоит только из современного оборудования и станков, которое готово передавать данные через существующие программные протоколы (от станка с ЧПУ в ПО). Обычно, на производстве имеется оборудование различных производителей, моделей, года выпуска. Также на производстве может использоваться универсальное оборудование, сварочные установки, печи термической обработки, гальванические участки и т.д. Поэтому на практике используется сочетание аппаратного и программного способов подключения, чтобы объединить сбор данных со всего оборудования на предприятии в единую систему. Таким образом, благодаря решению мониторинга станков стало реальным оцифровать весь станочный парк на вашем производстве и контролировать производственные процессы в полном объеме!
Основные задачи системы мониторинга оборудования и ключевые факторы выработки
На практике внедрения систем мониторинга у наших заказчиков мы получили следующие ключевые факторы увеличения выработки в процентном соотношении:
- Пересмотр технологических процессов и актуализация режимов – 25%
- Исключение нарушения технологических режимов – 17%
- Исключение случаев нарушения производственной дисциплины – 15%
- Актуализация технологических норм и контроль их выполнения – 14%
- Обеспечение ритмичности по одинаковым позициям – 12%
- Оптимизация управляющих программ и исключение лишних остановов – 7%
- Уменьшение количества внеурочных работ – 7%
- Сокращение времени простоя оборудования из-за выхода из строя – 3%
Всего этого позволяет добиться именно мониторинг работы оборудования
Многие ошибочно считают, что ключевым фактором увеличения выработки будет работа с простоями, их сокращение и устранение, но как показывает практика, это не так. В первую очередь, как показал опыт, ключевые факторы связаны с оптимизацией технологических процессов, их режимов и производственной дисциплиной в части вмешательства в эти техпроцессы. Далеко не все производители систем класса MDC могут собирать данные для оценки эффективности технологических процессов и предоставлять их пользователю в требуемом наглядном виде.
Все вышеуказанные факторы основаны на сборе данных в автоматическом режиме, т.е. без участия человека. Мы считаем это важным аспектом и в первую очередь предлагаем начинать внедрение системы класса MDC или мониторинг оборудования - без участия людей в сборе информации для получения максимально объективной картины – что происходит на производстве, какие издержки присутствуют, с чем они связаны и как их сократить? После того, как ваше производство освоит этот этап, можно поработать с детализацией данных о простоях оборудования.
Для такой детализации о простоях оборудование дополнительно оснащается планшетами, куда операторы заносят данные о причинах простоя. Также через эти планшеты операторы могут получать необходимую технологическую и справочную информацию, различные уведомления (о необходимости проведения ППР и т.д.).
В общем случае, классификация простоев оборудования лежит на плечах оператора оборудования. Желательно, чтобы эта классификация была максимально простой с набором из 5-10 причин простоя максимум (наладка, техническое обслуживание, отсутствие материала или инструмента, обеденный перерыв и т.п.). Этот список может расширяться или сужаться по вашему усмотрению, но мы настоятельно не рекомендуем вносить в этот список большое количество причин простоя. Ведь слишком длинный список может запутать оператора и отобьет всякое желание работать с этой системой. Также у систем мониторинга есть возможность интеграции с системами видеонаблюдения, чтобы можно было разобраться, например, в обстоятельствах аварийных ситуаций на производстве, сопоставляя время аварии с действием рабочего персонала в цехе.
Различные аппаратные опции могут быть полезными в случае работы с планшетами и облегчат работу операторам:
- Карты авторизации и датчики RFID используются для простой и быстрой авторизации пользователя;
- Сканеры штрих-кода применяются для считывания штрих-кодов на маршрутных и технологических картах, автоматизируя действия операторов;
Использование систем класса MDC или мониторинг состояния оборудования также позволяет контролировать фактический выпуск продукции на станках с ЧПУ (включая количество обработанных деталей), учет брака, отделить реальную обработку на станке от «липовой», когда станок «обрабатывает воздух». Особенно часто это встречается в третью смену.
В конечном итоге мониторинг работы оборудования позволяет обеспечивать прозрачность на производстве путем всестороннего сбора данных с оборудования на всех производственных переделах в единое информационное пространство. Вы всегда будете получать точную и достоверную информацию о состоянии рабочих процессов на производстве, что в результате позволит увеличить качество и выпуск продукции на вашем предприятии. Онлайн состояние вашего производства - эта новая реальность.
Важно также отметить, что система мониторинга станка с ЧПУ никаким образом не мешает работе станка (никак его дополнительно не нагружает).
Для того, чтобы вы могли выбрать наиболее оптимальную и современную систему MDC для вашего производства, мы сделали Обзор систем класса MDC на рынке РФ