Průmysl 4.0 ve společnosti Windmöller & Hölscher

V rámci aktivity průmysl 4.0 se velmi často zmiňují různá klíčová slova, která se souhrnně schovávají za pojem digitalizace. Nejtypičtějšími příklady pro komplexní digitalizaci jsou procesy s velkými sériemi a opakovanou výrobou, nejčastěji v lehkém strojírenském průmyslu. Naproti tomu je často slyšet, že se Česko stává evropskou montovnou: nevyrábí finální výrobky a má malou přidanou hodnotu. Je to do značné míry pravda, ale určitě ne na sto procent.

Proto bylo zajímavé seznámit se se špičkovou společností, která v Česku vyrábí malé série výrobků, popř. i unikátní produkty na míru. Jde o dceřinou firmu německé společnosti Windmöller & Hölscher, produkující flexotiskové stroje a další stroje a montážní celky na výrobu flexibilních obalů z fólie a z polypropylenové tkaniny. V Prostějově je umístěna výroba tiskových strojů s možností potisku flexibilních materiálů, např. sáčků z plastů (obr. 1).

Běžné flexotiskové stroje mají možnost soutisku osmi až deseti barev, v případě hlubotiskových strojů je možné rozšíření až na dvanáct barev. Zákazníci si mohou v technologickém centru vyzkoušet tisk na vzorky vlastních materiálů a konzultovat s dodavateli jak aniloxových válců, tak barev.

Většina tiskových strojů má sušení horkým vzduchem. To je preferovaná metoda z několika důvodů. Urychluje zaschnutí nanesené barvy, což zvyšuje rychlost výroby a zkracuje dobu tisku zakázky. Zajišťuje také rovnoměrné schnutí a tím stálou kvalitu tisku. Sušičky jsou navržené tak, aby byly energeticky účinné, což snižuje spotřebu energie při zachování vysokého výkonu sušení. Nejužší materiál k potisku může mít šířku 870 mm. Jestliže si zákazník přeje užší tisk např. etiket, je k dispozici řezačka. Tiskové stroje umožňují potisk obalů v potravinářském průmyslu a plně vyhovují hygienickým požadavkům. Používají vodou ředitelné barvy.

Tiskové stroje Windmöller & Hölscher jsou světovou špičkou jak v oblasti hlubokotiskových, tak flexitiskových strojů. V Prostějově firma vyrábí přibližně jeden velký stroj měsíčně (obr. 2). Opakovatelnost je minimální. Úzce spolupracuje s mateřským závodem, kde probíhá většina komunikace se zákazníky v předvýrobní fázi.

Digitalizace přípravy, výroby a provozu stroje

V předvýrobní fázi se po marketingových a obchodních krocích využívá především konfigurátor konkrétního stroje, který umožňuje technikům společnosti ve spolupráci se zákazníkem podle jeho potřeb stanovit požadavky na finální řešení a to následně navrhnout tak, aby byly náklady jak na výrobu, tak na provoz stroje co nejmenší. V této fázi se také kalkulují náklady a zpřesňují termíny. V následné fázi je vyhotovena dokumentace s použitím systémů CAD a v poslední době též podklady pro rozšířenou realitu, popř. pro digitální dvojče stroje. To má konkrétní využití při servisní činnosti po celém světě. Dalším krokem jsou objednávky jednotlivých částí a strojních celků od externích dodavatelů. Jak v Prostějově, tak v Německu se finalizují jednotlivé stroje a zařízení ze subdodavatelských dodávek. Při montáži se provádějí zátěžové zkoušky a diagnostika dohotovených funkčních celků, včetně certifikace. Po ukončení montáže následují finální zkoušky jak celého stroje, tak jeho programového vybavení, které je v podstatě pro každý stroj navrhováno na míru. Jako řídicí jednotky se používají zařízení společnosti B&R, s nimiž má firma ty nejlepší zkušenosti. Ovšem i zde zasáhly krize minulých let, kdy bylo třeba v mnoha případech improvizovat a z důvodu nedostatků čipů, a tím i řídicích jednotek, po vyzkoušení stroje řídicí jednotku demontovat a po­užít ji pro následující stroj a právě vyzkoušený stroj potom dovybavit až při finální instalaci u zákazníka. Stále platí, že si technici firmy Windmöller & Hölscher dokážou poradit i v náročných stresových situacích.

Z uvedeného vyplývá, že v továrně tohoto typu je minimální prostor pro robotizaci. Co kus, to originál – to je situace, která předpokládá především zapojování rozváděčů kvalifikovaným personálem podle detailní dokumentace, realizaci fyzické části s přesností na tisíciny milimetru a osobní odpovědnost za každý krok při výrobě.

Po dodání tiskového stroje zákazníkovi teprve začíná ta pravá spolupráce. Díky servisním centrům po celém světě a digitalizovanému archivu nově budovaných strojů je spolupráce při diagnostice chyb a jejich odstraňování velmi efektivní. Vzhledem k možnosti vzdáleného přístupu k řídicímu systému tiskárny, využití rozšířené reality technikem na místě nebo konzultace s autorem programového vybavení může být odstranění závady nebo nedostatku velmi rychlé. Na druhou stranu je také poučením pro příští realizaci, popř. pro změnu metodiky zaškolení obsluhy.

Systém IoT Ruby

Ruby je důležitý a cílený pomocník, který jako nadstavba IoT může být realizován, bez požadavků na další hardware, na strojích vyrobených po roce 2016. Umožňuje především sběr technologických dat a jejich vyhodnocování jak v trendech, tak v tabulkách a přehledových panelech. Je možné jej snadno propojit se systémy MES a podnikovými informačními systémy prostřednictvím OPC UA.

Hlavním přínosem je online diagnostika tiskového stroje, a především soutisku barev, online korekce a vyřazení neshodné části z výroby. Další výhodou je automatická pomoc s nastavováním jednotlivých prvků při přechodu mezi zakázkami na základě znalostí nastavení předchozí zakázky stejného typu. Časová úspora představuje významnou položku v úspoře nákladů a zvýšení efektivity tisku.

Digitalizace se bude týkat všech oborů průmyslu. U společnosti Windmöller & Hölscher si tuto situaci uvědomují a řeší ji krok za krokem. V Česku jde o finální výrobu složitých a neopakovatelných strojů, které provozují nároční zákazníci po celém světě. S tím souvisí i míra digitalizace předprojektové přípravy, zkoušky a diagnostika při výrobě, tvorba řídicích algoritmů, ale i podpora provozu a servisu, včetně kompletních školicích programů.

Vhled do situace s digitalizací ve společnosti tohoto typu umožnili Ing. Adolf Dolák a Ing. Jakub Popelka. Oběma vřelý dík za čas a spolupráci.

Obr. 1. Pohled do výrobní haly

Obr. 2. Tiskový stroj Heliostar II