Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Automatizovat krok za krokem

Základní myšlenkou při instalaci nových nebo inovovaných automatizačních prostředků je úspora: času, pracovníků, energie atd. Přestože počáteční investice nebývají malé a návratnost nemusí mít vždy přesně danou dobu, většinou jde o nejlépe vynaložené peníze pro rozvoj společnosti. Tento krok s sebou nese vyšší produktivitu, úsporu energií, nižší zmetkovitost i poruchovost a jednoznačný přehled nad výrobou i strojovým parkem.

 

Řešení lokální nebo komplexní

Existují výrobní závody, kde jsou procesy přesně nastaveny a komplexní automatizační řešení je stanoveno do všech detailů. V provozu se pak provádí pouze standardní servis, např. náhrada vadných komponent. Pokud celý systém správně funguje, není důvod pro radikální změny. Ale jak poznat, že funguje správně? Vývoj jde stále kupředu a inovace za pět let zastará. Senzory jsou stále přesnější, motory méně vibrují, dotykové panely jsou odolnější a lépe čitelné a účinnost ionizérů je lepší. Nezbývá než sledovat trendy a novinky na trhu a neustále je porovnávat s již instalovanými prostředky.
 
Aby bylo možné optimálně spravovat komplexní automatizační soustavy firem, je třeba je logicky rozdělit do co nejmenších samostatných bloků. Návrhy na modernizaci je zapotřebí směrovat na tyto jednotlivé celky. Každou investici je třeba analyzovat z hlediska přínosů a návratnosti. Rozdělením výroby do samostatných bloků je zároveň minimalizován negativní dopad plošného zavádění nové techniky do provozu.
 

Konkrétní inovace ve výrobním bloku

Každý samostatný výrobní blok obsahuje množinu technických prostředků a pro každý z nich je třeba zvážit možnou inovaci. Pojďme si ukázat možné postupy na jednom z výrobních bloků – na úseku, kde je deska plošných spojů umístěna na přesně určené místo, je na ni instalován konektor a postupně jsou prováděny operace pájení, označení, zalití a vytvrzení těsnicí pryskyřice.
 

Manipulovat lze i levněji

Mechanický podavač vkládal desky na předem určené místo, jehož hranice hlídaly jemné koncové spínače. Po aktivaci příslušného počtu koncových spínačů byla poloha považována za správnou. Jednou týdně bylo třeba znovu kalibrovat správnou polohu a přibližně jednou měsíčně vyměnit vadný koncový spínač. To se ale neobešlo bez zastavení výroby. Nabízelo se nahradit koncové spínače bezkontaktními fotoelektronickými senzory řady EX-10, které se svými miniaturními rozměry ukázaly jako vhodné. To bylo prokázáno následným provozem, při němž byl snížen počet prostojů.
 
Pneumatický manipulátor přesunoval desky přibližně 30krát za hodinu. Při takto častých přesunech bylo třeba řádně zvážit náhradu pneumatického pohonu servomotorem. Bylo nutné změřit spotřebu vzduchu na příslušném rozvodu stlačeného vzduchu včetně ztrát ve vedení. Výpočet ukázal osmiměsíční návratnost investice. Vzhledem k tomu, že byly nahrazeny pneumatické pohony i na několika dalších blocích v okolí, bylo možné úplně uzavřít přívodní větev stlačeného vzduchu a odpojit od něj tuto část výroby. Tím se návratnost zkrátila na pět měsíců. Servomotory řady LIQI s výkonem od 50 W se ukázaly jako vhodně naddimenzované, což bylo potvrzeno bezchybným provozem.
 

Když značit, tak navždy

Dalším krokem výroby byl popis umístěného konektoru. Stávající inkoustová tiskárna svou rychlostí vyhovovala. Horší to však bylo s čitelností a odolností potisku. Nevýhodou bylo časté čištění a doplňování spotřebního materiálu. Jako bezúdržbová náhrada se nabízel popis laserem. Jde však o nákladnou technologii, a tak návratnost vycházela na roky. Nakonec se podařilo najít kompromis. Ve fázi popisu bylo možné spojit dva výrobní bloky a tím náklady rozdělit. Výkon laserového popisovače je dostatečný pro případné dodatečné zapojení ještě dvou bloků, ukáže-li se to v budoucnu jako vhodné. Pro označení konektoru byl použit laserový popisovač CO2, ale pro náročnější značení jsou zde popisovače typu FAYb.
 

Vytvrzovat ještě rychleji

Již instalovaný systém dávkování pryskyřice se ukázal jako vyhovující. Bylo však nutné analyzovat postup vytvrzování. To bylo úzké hrdlo výroby. Po nanesení pryskyřice postupovala deska do vytvrzovací pece s UV lampou o příkonu 1,5 kW. Starosti servisním technikům dělala nejen spotřeba energie, ale i nutnost lampu chladit. Další slabinou byla nutnost lampu zapínat a nechat ji svítit skoro hodinu před započetím výroby, aby bylo dosaženo vyrovnané a správné úrovně ultrafialového záření. Navíc bylo nezbytné vyměňovat ji vždy po 1 500 h provozu. Proto bylo rozumné najít alternativu. Ideální náhradou se ukázal vytvrzovací přístroj Aicure řady UJ s UV světelnými diodami (LED). Bezúdržbový provoz v nepřetržitém provozu, životnost vytvrzovacích hlavic 20 tisíc hodin a výkon nad hranicí 20 W/cm2 jsou rozhodující argumenty pro jeho pořízení. Při započtení menší spotřeby energie a spotřebního materiálu (výměna UV žárovky každých 80 dnů při dvousměnném provozu) vycházela návratnost na jednotky měsíců. Při zachování stejných podmínek a doby vytvrzování 5 s je životnost vytvrzovacích hlavic 82 let. Dalším pozitivem bylo zvýšení produktivity, protože vyšší výkon dokázal pryskyřici vytvrdit v polovičním čase.
 

Bezpečnost obsluhy na prvním místě

Bezpečnost obsluhy nebyla původně v tomto výrobním segmentu vůbec řešena. Laserový bezpečnostní skener, u kterého lze hranice ochranné zóny stanovovat bez omezení, se zde ukázal jako nepotřebný. Proto byla investorovi doporučena ochrana optickými závorami, jimiž byla zabezpečena všechna potenciálně nebezpečná místa.
 

Výsledky inovace

Těmito kroky byla dokončena inovace jednoho výrobního bloku. Produkce vzrostla z 30 na 41 desek za hodinu, uspořeny byly výrobní náklady a zvýšena bezpečnosti obsluhy. Návratnost celé investice byla spočítána na dvanáct měsíců, ale ve skutečnosti byla ještě o měsíc kratší. Vyzkoušené a osvědčené technické prostředky lze následně bez rizika použít i v dalších výrobních blocích.
 
Luděk Barták,
 
Obr. 1. Servomotor řady LIQI
Obr. 2. Aicure – přístroj pro LED UV vytvrzování s výkonem 20 W/cm2