Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Wonderware DT Analyst sleduje chod výrobních zařízení

číslo 3/2002

Wonderware DT Analyst sleduje chod výrobních zařízení

1. Úvod

Softwarové produkty společnosti Wonderware Corporation jsou i českým uživatelům dobře známy a pomáhají jim zvyšovat efektivitu, výkonnost a kvalitu výroby v mnoha různých odvětvích. Pokrývají široké potřeby řízení a sledování výroby, toků materiálu a výrobních zařízení, včetně řízení jejich údržby a správy hmotného majetku firmy, a podporují integraci těchto oblastí a výměnu dat mezi nimi.

Firma Wonderware průběžně analyzuje potřeby výrobních podniků a nabízí jim nejvhodnější produkty a řešení. Moderní výrobní podniky se stále více zaměřují na optimalizaci využití výrobního zařízení a zvýšení jeho výkonnosti a produktivity, protože si nikdo, bez ohledu na momentální stav ekonomiky, nemůže dovolit vyrábět neefektivně. Firma Wonderware vyšla vstříc těmto potřebám a rozšířila svoji nabídku o nový produkt Wonderware DT Analyst, určený pro detailní sledování a analýzu prostojů a odstávek výrobních zařízení.

2. Pozice produktu

2.1 Ztráty ve výrobě
Při každé výrobě dochází ke ztrátám, které znemožňují plně využít maximální teoretický výkon výrobního zařízení. Jak často a jak velké ztráty vznikají, záleží především na odpovědných pracovnících, kterými jsou nejen vedoucí výrobních úseků, ale i obsluha a operátoři na výrobních linkách. Ztráty ve výrobě jsou čtyř druhů:

  • plánované ztráty v důsledku přerušení činnosti o volných dnech a dovolených, při preventivní údržbě, úklidu, vývoji, zkouškách apod.;
  • provozní ztráty v důsledku nastavování a přestavování strojů, změny výrobků, nedostatku materiálu a lidí, chyb v obsluze, výpadků zařízení, úzkých míst ve výrobě apod.;
  • ztráty výkonu jako důsledek špatného seřízení strojů, úmyslných zpomalení, selhání, prodloužení výrobního cyklu aj.;
  • ztráty z nekvalitní výroby způsobované vadami materiálu, nepřesnou výrobou, opravami výrobků atd.

Je zřejmé, že některé ztráty ve výrobě není možné úplně odstranit (např. vliv dovolené, vývoje, zkoušek, seřizování strojů, změn produkce, preventivní údržby aj.), ale většinu ztrát významně zmenšit, popř. i odstranit lze. A nakolik se to optimalizací a řízením výroby podaří, takový bude skutečný výkon výrobního zařízení. Je jasné i bez podrobných studií, že úsporou jedné koruny ve výrobě získá firma více, než když o tutéž částku vzroste konečná prodejní cena produktu.

Přestože je to na první pohled nepravděpodobné, jsou výrobní zařízení velmi často využívána na méně než 50 % jejich kapacity. S cílem plnit výrobní cíle se často přidá další výrobní linka nebo stroj. Znatelně tím vzrostou výrobní náklady; a není-li práce dobře organizována, nemusí ani toto opatření vést k očekávanému nárůstu výroby. Důkladnou analýzou se přitom často zjistí skryté výrobní kapacity a možnosti lepšího využití stávajících strojů. Zvýšení výroby je tudíž zpravidla možné dosáhnout rychleji a zejména hospodárněji, tj. bez investování do nákupu dalších strojů.

K optimálnímu využití strojů, materiálu, lidí a dalších zdrojů je třeba hledat a odstraňovat příčiny vzniku ztrát ve výrobě. K tomu je nutné získávat správné a úplné informace o událostech, které ve výrobě nastávají.

2.2 Ztráty času ve výrobě
Ke ztrátám času ve výrobě dochází kvůli zpomalení či přerušení činného chodu výrobních zařízení vlivem prostojů, odstávek z důvodu údržby a oprav zařízení, zdržení produktů v úzkých místech výrobního procesu atd.

Ve většině závodů se ztráty času ve výrobě sledují. Přínos této evidence přitom významně závisí na přesnosti záznamů. Při manuální evidenci lze tímto způsobem, i za idealistického předpokladu zcela poctivých pracovníků, získat informace jen o prostojích delších než několik minut.

Po stanovení „celkové účinnosti zařízení“ (Overall Equipment Effectiveness – OEE) se ukáže značný rozdíl mezi očekávaným a skutečným výkonem výrobního zařízení. Často proto, že očekávaná hodnota výkonu v sobě sice zahrnuje delší prostoje, plánované i neplánované, avšak nepostihne velký počet krátkých prostojů v trvání od sekund po minuty, které nejsou nikde zaznamenány, ale v celkovém souhrnu způsobují nezanedbatelný pokles skutečného výkonu výroby. Příčinou takových krátkých prostojů jsou převážně provozní vlivy (nedostatek materiálu, krátkodobá porucha zařízení, úzké místo procesu aj.). Neautomatizované sledování a zaznamenávání tohoto druhu prostojů by velmi zatížilo pracovníky ve výrobě, a je tudíž v praxi neuskutečnitelné. Bez podrobných údajů však nelze zajistit kvalitní a přesné informace o pravé příčině nízkého výkonu jednotlivého zařízení anebo výrobní linky.

Problém lze řešit automatickým sběrem informací přímo z procesu (z programovatelných automatů, čidel apod.), jejich ukládáním do databáze a poskytnutím uživatelských nástrojů umožňujících prostoje z nashromážděných dat snadno vyhodnocovat a analyzovat. Právě tyto funkce nabízí produkt Wonderware DT Analyst.

3. Hlavní vlastnosti a přínosy produktu

3.1 Charakteristika
Wonderware DT Analyst je software umožňující detailně zobrazit události, které způsobují, že výrobní systémy nebo jejich části přestanou pracovat nebo nepracují s maximálním možným výkonem. Výhody, jež přináší uživatelům, jsou stručně popsány z následujících odstavcích.

3.2 Menší náklady na sběr údajů o prostojích
Ručně na papíře zapsané záznamy o prostojích jsou z různých důvodů jen velmi přibližným odhadem skutečných dob trvání a příčin prostojů. K tomu přistupují náklady na další úřednický personál, který záznamy přepisuje a připravuje podle nich denní, týdenní a měsíční výkazy.

Údaje pro systém DT Analyst lze sbírat automaticky nebo zadávat ručně. Automatický sběr ulehčuje práci operátorům ve výrobě a zajišťuje, že se na nic nezapomene. Systém automaticky rozpozná, o jaký konkrétní prostoj jde, a může o něm automaticky vyrozumět obsluhu. Základní údaje o prostoji (začátek, konec, doba trvání, typ) jsou získány a zaznamenány automaticky a jsou okamžitě dostupné všem zainteresovaným pracovníkům v podniku. Obsluha může přidat záznam o kategorii prostoje a komentář s detailnějším popisem problému.

3.3 Možnost měřit skutečnou účinnost zařízení
Přesné údaje o prostojích získané systémem DT Analyst mohou být použity k výpočtům OEE jako součásti programu údržby zaměřené na celkovou produktivitu (Total Productive Maintenance – TPM).

3.4 Snadné určení skutečné příčiny prostojů
Zjistit skutečné příčiny prostojů je ve výrobním prostředí někdy opravdu velmi obtížné. Monitorováním v reálném čase lze podchytit příčiny různého typu, a i s nepatrným časovým odstupem, které mohou vzniknout v různých výrobních zařízeních a částech výrobního podniku.

3.5 Optimalizace intervalů údržby
Historická data mohou být použita ke stanovení spolehlivosti a skutečné doby provozu každého ze sledovaných výrobních zařízení. Je tudíž možné zpřesnit intervaly údržby podle skutečné potřeby a nevykonávat ji mechanicky jen na základě předem stanovených časových plánů.

3.6 Důkazy pro jednání s dodavateli výrobních zařízení a surovin
Jestliže prostoje vznikají vinou poruchovosti výrobního zařízení nebo surovin nevyhovujících specifikacím, mohou záznamy v databázi sloužit jako důkazní materiál pro reklamaci u příslušných dodavatelů.

3.7 Analýza dat v prostředí internetu
Analyzovat prostoje a popř. i ručně zadávat do systému údaje o prostoji lze pohodlně v prohlížeči MS Internet Explorer. Protože MS Internet Explorer má dnes na svém PC téměř každý, jsou informace přístupné a lze je analyzovat téměř odkudkoliv.

Obr. 1.
1 – klientské stanice (MS Internet Explorer 5.x), 2 – DT Analyst Server (Logic Manager, Configuration Manager, MS SQL Server), 3 – internetový server (MS IIS, dtWeb), 4 – klientské stanice – intranet (MS Internet Explorer 5.x), 5 – operátorská pracoviště (Wonderware InTouch, ActiveX Event Monitor), 6 – PLC, I/O

3.8 Nalezení skryté kapacity výroby
Přidat nové výrobní zařízení nebo zvýšit směnnost výroby je velmi nákladné. DT Analyst umožňuje optimalizovat výrobní proces a využít zdánlivě nedostupné výrobní kapacity závodu tím, že se zkrátí prostoje, náběhové časy, omezí se problémy s údržbou a s pohybem výrobků v rámci výrobního procesu. DT Analyst umožní i zjistit, zda výrobní zařízení dosahuje předepsaného výkonu, a pokud ne, kde jsou rezervy.

3.9 Rychlá implementace a nízké náklady na systém
Implementace sytému DT Analyst (instalace, konfigurování a uvedení do provozu) je rychlá a snadná. Přívětivé prostředí umožňuje uživateli rychlou a efektivní práci (konfigurování, analýzu dat) po velmi krátkém zaškolení. Použití standardních informačních technologií, vstřícnost k uživateli, nenáročné školení, snadná rozšiřitelnost systému podle přání uživatele apod. znamenají menší celkové náklady na systém (Total Cost of Ownership – TCO).

4. Architektura systému

4.1 Princip
Systém DT Analyst podporuje distribuovanou architekturu v prostředí Microsoft Windows (obr. 1). Skládá se ze serverové aplikace (Windows 2000) a klientských pracovních stanic (Windows 9x/NT/2000).

4.2 DT Analyst Server

4.2.1 Databáze
Systém DT Analyst ukládá své konfigurační údaje a historické údaje o prostojích do otevřené standardní databáze Microsoft SQL Server, což usnadňuje práci s daty a jejich přenos do jiných aplikací i správu systému. K omezení práce s velkými objemy dat, které by mohly zpomalit sestavování reportů, je systémem podporován přesun uložených historických údajů do archivačních tabulek.

Obr. 2.

4.2.2 Configuration Manager
Program Configuration Manager slouží k definici prostojů a jejich příčin a ke konfigurování celého systému (obr. 2). Uživatelské rozhraní, podporující metodu „ukaž a klikni“, dovoluje snadno a rychle přidávat nové příčiny prostojů, definovat nové proměnné, měnit příčinné souvislosti a kombinace prostojů a jemně dolaďovat celý systém.

Příčinami prostojů mohou být např. nefunkčnost výrobního zařízení, nedostatek zpracovávaného materiálu, výpadek napájení, nízký tlak vzduchu pro pneumatické pohony, přetížení následujícího stroje ve výrobní cestě, chyba obsluhy apod. Jednotlivé příčiny lze vzájemně kombinovat.

Veškeré definice prostojů jsou uživatelsky konfigurovatelné bez nutnosti programování nebo změn v programech řídicích systémů (PLC).

4.2.3 Logic Manager
Program Logic Manager sbírá data z řídicího systému i ze zařízení (PLC, snímače) prostřednictvím protokolu SuiteLink nebo OPC a sleduje stav zařízení. Podle podmínek definovaných v modulu Configuration Manager vyhodnocuje, zda došlo k prostoji nebo odstávce zařízení. O vzniklém prostoji informuje klientské počítače s nainstalovaným programem DT Analyst Event Monitor a tak umožňuje v reálném čase reagovat na vzniklý stav.

4.3 Klienti

4.3.1 DT Analyst Event Monitor
DT Analyst Event Monitor je objekt ActiveX, který lze vložit do jiné aplikace s funkcemi kontejneru ActiveX. Takovou aplikací je např. známý vizualizační systém (SCADA/HMI) Wonderware InTouch [4] (obr. 3) nebo Microsoft Visual Basic.

Obr. 3.

Event Monitor získává z modulu Logic Manager údaje o vzniku a ukončení prostojů a zobrazuje je na monitoru operátora, který tak může okamžitě reagovat. V uživatelské aplikaci je možné nadefinovat i zcela automatickou reakci na vzniklý prostoj v podobě přímého zásahu do výrobního procesu. Event Monitor také umožňuje operátorům do systému ručně zaznamenat plánované prostoje, které nejsou způsobeny poruchou, jako např. přestavení, čištění nebo pravidelná údržba výrobních zařízení.

Díky podpoře terminálových služeb operačního systému Windows 2000 [4] je možné data o prostojích sledovat i na přenosných a mobilních zařízení (např. Pocket PC Compaq iPAQ aj.).

4.3.2 dtWeb
Výrobní data se stanou užitečnými informacemi, jen budou-li názorně zobrazena a snadno dostupná různým skupinám pracovníků, kteří potřebují příslušné informace. Pro tyto účely je součástí systému DT Analyst internetová aplikace dtWeb, která poskytuje nejdůležitější nástroje nutné pro monitorování a analýzu prostojů výrobních zařízení (obr. 4, obr. 5). Aplikaci dtWeb lze používat samostatně nebo ji lze snadno začlenit do výrobního internetového portálu Wonderware SuiteVoyager [5].

Obr. 4.

Aplikace dtWeb zpřístupňuje vytvořené zprávy všem „výrobním“ i „kancelářským“ uživatelům přímo do prostředí jimi běžně používaného prohlížeče MS Internet Explorer. Uživatelé tak mohou odkudkoliv ze sítě Internet nebo z firemního intranetu prohlížet, analyzovat a tisknout zprávy o prostojích výrobních zařízení.

Systém DT Analyst graficky zobrazuje výkonnost výrobních zařízení téměř v reálném čase (to znamená jen s minimálním zpožděním, které je z hlediska operativního řízení výroby bezvýznamné), a je tudíž neocenitelným nástrojem všech vedoucích pracovníků výroby, umožňujícím jim rychle a pružně reagovat na vzniklé problémy.

Při změně konfigurace systému DT Analyst (např. přidání dalšího stroje nebo druhu prostoje) se systém vytvářející zprávy automaticky upraví tak, aby v sestavách zpráv byla dostupná veškerá data. K dispozici jsou zprávy tříděné podle místa, výrobního systému, směny nebo dne v týdnu. Výkonné filtrovací a slučovací funkce aplikace dtWeb nabízejí uživateli podrobný hierarchický pohled na všechny aspekty údajů o provozu i prostojích. Dostupná jsou jak živá, tak historická data.

5. Uživatelé systému DT Analyst

Systém DT Analyst poslouží různým uživatelům s různými požadavky na analýzu výrobních dat:

  • ředitel závodu: „Jak právě teď funguje můj závod?“;
  • vedoucí výroby: „Proč jsem dnes vyrobil méně než včera? Proč je výkon druhé směny stále podprůměrný?“;
  • vedoucí výroby: „Které zařízení častěji potřebuje údržbu?“;
  • výrobní technolog: „Které zařízení je třeba vyměnit?“;
  • operátor zařízení: „Dokážu vysvětlit, proč vznikaly ztráty ve výrobě, …, aby další směna mohla pracovat lépe…?“.

Obr. 5.

6. Závěr

Wonderware DT Analyst je uživateli vstřícný a snadno konfigurovatelný softwarový systém určený pro detailní sledování prostojů výroby a jejich příčin, který se snadno začlení do stávající infrastruktury podniku nezávisle na tom, zda se v něm již používají jiné softwarové systémy firmy Wonderware.

Systém DT Analyst pomůže zjistit skrytou kapacitu výroby a nabídnout tak lepší využití výrobních zařízení nebo i zdůvodnění nákupu nových strojů, odhalit příčiny prostojů, změřit účinnost zařízení a upřesnit intervaly údržby. Přívětivost k uživateli a využití standardních informačních technologií snižují celkové náklady na systém a usnadňují jeho propojení s ostatními informačními systémy v podniku (SCADA, EAM, MES, ERP aj.).

Literatura:

[1] Wonderware DT Analyst – Product Data Sheet. Informační materiál firmy Wonderware Corporation.

[2] Tracking & Analysis of Production Equipment Downtime Enhances Productivity, Increases Net Margins for Manufacturing. Dokument firmy Wonderware Corporation.

[3] SVĚTLÍK, V.: Přínosy nasazení systému MES – Wonderware InTrack. Automa, 7, 2001, č. 11, s. 43-47.

[4] JARKA, J.: Terminálové služby pro InTouch. Automa, 7, 2001, č. 2, s. 47-50.

[5] PRŮŠA, P.: Wonderware SuiteVoyager – Internetový portál a tencí klienti. Automa, 7, 2001, č. 3, s. 58-60.

[6] VOZANDYCH,V.: Wonderware MaintenanceSuite – softwarový systém pro řízení údržby a správu podnikového hmotného majetku. Automa, 7, 2001, č. 9, s. 83-86.

Ing. Vladimír Světlík, Pantek (CS) s. r. o.
(vsvetlik@pantek.cz)

Inzerce zpět