1. Az automatizálás jelentősége a precíziós formagyártásban
A precíziós szerszámgyártás kritikus iparág, amely számos ágazatot támogat, beleértve az autógyártást, az elektronikát és az orvosi eszközöket. A penészgyártás minősége és hatékonysága közvetlenül befolyásolja a végtermékek teljesítményét és költségét. Az elmúlt években a nagyobb pontosság és a gyorsabb gyártási ciklusok iránti piaci igények növekedésével a hagyományos kézi és félautomata gyártási módszerek kevésbé versenyképesek. Az automatizálási technológiák, különösen a programozható logikai vezérlők (PLC) a modern formagyárak elengedhetetlen eszközeivé váltak. A különböző PLC márkák közül a Siemens PLC kiemelkedik megbízhatóságával, rugalmasságával és fejlett funkcióival. Ez az esettanulmány azt vizsgálja, hogy egy közepes méretű precíziós szerszámgyártó hogyan ülteti be sikeresen a Siemens PLC-t a gyártósorába, milyen eredményeket értek el, és milyen tanulságokat vont le. Emellett kiemeli a Siemens PLC implementációjának értékét az öntőformagyártásban azon vállalkozások számára, amelyek tevékenységüket frissíteni kívánják.
2. Az öntőforma gyártója előtt álló kihívások
Ennek az esettanulmánynak a tárgya egy közepes{0}}méretű precíziós szerszámgyár Kelet-Európában, amely autóipari műanyag alkatrészek fröccsöntőformáinak gyártására szakosodott. A Siemens PLC bevezetése előtt a gyár számos jelentős kihívással szembesült. Először is, a gyártási folyamat nagymértékben támaszkodott a kézi működtetésre, ami inkonzisztens öntőforma pontossághoz vezetett. A formaméretek hibaaránya 3,5% körül volt, ami gyakran okozott késéseket a termékek vevőkhöz történő szállításában. Másodszor, a termelés hatékonysága alacsony volt. Egy öntőforma elkészítése átlagosan 8 órát vett igénybe, és a gép leállása gyakori volt a kézi hibás működés miatt. Harmadszor, a karbantartási költségek magasak voltak. A régi vezérlőrendszerből hiányoztak a valós idejű felügyeleti{10}funkciók, ami megnehezítette a lehetséges berendezéshibák előzetes észlelését. Ezek a problémák nemcsak a termelési költségeket növelték, hanem a gyár versenyképességét is gyengítették a világpiacon. E problémák megoldása érdekében a gyár úgy döntött, hogy beruház az automatizálás átalakításába, és a Siemens PLC-t választotta központi vezérlőrendszernek, hogy javítsa a gyártás pontosságát, hatékonyságát és csökkentse a működési költségeket. Ez a döntés a Siemens ipari automatizálás terén szerzett jó hírnevén és a Siemens PLC számára a szerszámgyártás hatékonysága érdekében rendelkezésre álló műszaki támogatás széles körű elérhetőségén alapult.
3. Siemens PLC bevezetési folyamat
3.1 Tervezés és Siemens PLC kiválasztása
A projekt első lépése a részletes tervezés és a PLC kiválasztása volt. A gyár mérnöki csapata szorosan együttműködött a Siemens műszaki tanácsadóival a gyártási folyamat elemzésében, beleértve a formatervezést, az anyagfeldolgozást és az összeszerelést. Az elemzés alapján megállapították, hogy a Siemens S7{7}}1500 PLC a legmegfelelőbb választás. A Siemens S7-1500 PLC nagy feldolgozási sebességet, kiváló megbízhatóságot kínál, és több kommunikációs protokollt támogat, amelyek zökkenőmentesen kapcsolódhatnak a gyár meglévő gépeihez, például CNC marógépekhez és fröccsöntőgépekhez. Ezenkívül az S7-1500 PLC egy felhasználóbarát programozó szoftverrel (TIA Portal) van felszerelve, amely leegyszerűsíti a programozási és hibakeresési folyamatot. A csapat mérlegelte a rendszer méretezhetőségét is, biztosítva, hogy a Siemens PLC alkalmazkodni tudjon a jövőbeni gyártásbővítéshez. Ez a gondos tervezés és kiválasztás szilárd alapot teremtett a Siemens PLC-integráció sikeres megvalósításához a szerszámgyártó sorokon.
3.2 Telepítés és rendszerintegráció
A következő fázis a telepítés és a rendszerintegráció volt. A mérnöki csapat először eltávolította a régi vezérlőelemeket, és telepítette a Siemens S7{5}}1500 PLC-t, valamint a kapcsolódó modulokat, például a digitális bemeneti/kimeneti modulokat és az analóg bemeneti/kimeneti modulokat. A telepítés során szigorú figyelmet fordítottak a vezetékek minőségére, hogy biztosítsák a stabil jelátvitelt. A hardver telepítése után a csapat a TIA Portal segítségével programozta a Siemens PLC-t a gyártási folyamat követelményeinek megfelelően. A program olyan funkciókat tartalmazott, mint az automatikus anyagadagolás, a precíziós feldolgozás vezérlése és a valós idejű adatfigyelés. Ezenkívül integrálták a Siemens PLC-t a gyár MES-ével (Manufacturing Execution System), hogy megvalósítsák az adatmegosztást a vezérlőrendszer és az irányítási rendszer között. Ez az integráció lehetővé tette a vezetők számára, hogy valós időben nyomon kövessék a gyártás előrehaladását, a gép állapotát és a minőségi adatokat. Az integrációs folyamat körülbelül négy hetet vett igénybe, és ezalatt a csapat ismételt teszteket végzett annak biztosítása érdekében, hogy az összes összetevő zökkenőmentesen működjön együtt. Ennek a fázisnak a kulcsa a gyár mérnökei és a Siemens műszaki támogatási csapata közötti szoros együttműködés volt, amely sok műszaki probléma időben történő megoldásában segített.
3.3 A személyzet képzése és üzembe helyezése
A hivatalos üzembe helyezés előtt a gyár tréningsorozatot szervezett kezelőinek és karbantartóinak. A Siemens műszaki szakértői által lebonyolított képzés a Siemens PLC alapelveit, a TIA Portal szoftver működését, a napi karbantartást és a hibaelhárítást ismertette. A képzés döntő fontosságú volt, mert az automatizálási rendszer sikere nagyban függ attól, hogy a személyzet mennyire tudja használni és karbantartani azt. A képzést követően a csapat egy-hónapos üzembe helyezési időszakot hajtott végre. Ebben az időszakban a gyártósor 50%-os kapacitással működött, és a csapat szorosan figyelemmel kísérte a rendszer teljesítményét. A PLC programot a tényleges gyártási adatok alapján igazították a gyártási folyamat optimalizálása érdekében. Például módosították az automata adagolórendszer paramétereit, hogy csökkentsék az anyagpazarlást. Az üzembe helyezési időszak végére a rendszer stabil volt, és készen állt a teljes körű-üzemre. Ez a fázis rávilágított a megfelelő személyzet képzésének fontosságára a Siemens PLC hatékony felhasználásának biztosításában a precíziós gyártásban.
4. A Siemens PLC bevezetésének eredményei
4.1 Jobb gyártási pontosság és minőség
A Siemens PLC bevezetésének egyik legjelentősebb eredménye az öntőforma pontosságának drámai javulása volt. A Siemens PLC nagy feldolgozási sebessége és pontos vezérlési képességei 3,5%-ról 0,8%-ra csökkentették a formák mérethiba arányát. Ezt a javulást azért sikerült elérni, mert a Siemens PLC 0,001 mm-es pontossággal tudta vezérelni a feldolgozó berendezést, ami jóval nagyobb, mint a kézi működtetés. A stabil ellenőrzés emellett egyenletes penészminőséget biztosított, csökkentve a hibás termékek számát. Jelentősen nőtt a vásárlók elégedettsége a gyár termékeivel, az ismétlődő megrendelések száma fél év alatt 25%-kal emelkedett. Ez az eredmény teljes mértékben bemutatta, hogy a Siemens PLC hogyan javítja a precíziós szerszámgyártást és javítja a termékek versenyképességét.
4.2 Fokozott termelési hatékonyság
A Siemens PLC bevezetése a termelés hatékonyságát is nagymértékben javította. Az automatikus vezérlőrendszer csökkentette a kézi működtetéstől való függést, lehetővé téve egyetlen kezelő számára, hogy két gyártósort kezeljen egy helyett. Egy öntőforma gyártási ciklusa 8 óráról 5,5 órára rövidült, ami 31%-os hatékonyságnövekedést jelent. Ezenkívül a Siemens PLC valós idejű felügyeleti funkciója{6}}minimalizálja a gép állásidejét. A bevezetés előtt az átlagos napi állásidő 1,5 óra volt; megvalósítása után 0,4 órára csökkent. A hatékonyság növekedése lehetővé tette a gyár számára, hogy a gyártási méret bővítése nélkül több megrendelést teljesítsen, közvetlenül 28%-kal növelve a havi bevételt. Ez a hatékonyságnövekedés a Siemens PLC bevezetésének kulcsfontosságú előnye az öntőformagyártásban, ami segít a vállalkozásoknak nagyobb teljesítmény elérésében kisebb ráfordítás mellett.
4.3 Csökkentett működési költségek
Egy másik fontos eredmény a működési költségek csökkenése volt. Először is, a hibás termékek számának csökkenése 22%-kal csökkentette az anyagpazarlást, ami körülbelül havi 15 000 USD anyagköltséget takarított meg. Másodszor, a csökkentett állásidő és a jobb berendezések megbízhatósága 18%-kal csökkentette a karbantartási költségeket. A Siemens PLC prediktív karbantartási funkciója lehetővé tette a személyzet számára, hogy előre észlelje az esetleges berendezéshibákat, elkerülve a költséges sürgősségi javításokat. Harmadszor, a gyártási folyamat automatizálása 12%-kal csökkentette a munkaerőköltséget, mivel kevesebb operátorra volt szükség. A Siemens PLC bevezetése után a gyár összesen havi 30 000 dollárt takarított meg a működési költségeken. Ez a költségcsökkentés jelentősen javította a gyár haszonkulcsát és pénzügyi stabilitását.
5. A megvalósításból levont tanulságok
5.1 Végezzen alapos tervezést a megvalósítás előtt
A projekt egyik legfontosabb tanulsága az alapos tervezés fontossága a Siemens PLC bevezetése előtt. A gyár sikere nagyrészt a gyártási folyamat részletes elemzésének és a Siemens PLC modellek helyes kiválasztásának volt köszönhető. A PLC-rendszerek bevezetését tervező vállalkozásoknak először fel kell mérniük sajátos igényeiket, beleértve a gyártási méretet, a precíziós követelményeket és a meglévő berendezések feltételeit. Együtt kell működniük professzionális műszaki csapatokkal is, például a Siemens tanácsadóival, hogy a kiválasztott PLC-rendszer kompatibilis legyen a működésükkel. A megfelelő tervezés nélküli elsietett megvalósítás az össze nem illő berendezésekhez, megnövekedett költségekhez és sikertelen átalakításhoz vezethet.
5.2 Fektessen be a személyzet képzésébe
Egy másik fontos tanulság, hogy a Siemens PLC sikeres használatához elengedhetetlen a személyzet képzésébe való befektetés. A gyár megállapította, hogy még a legfejlettebb PLC-rendszer sem tudja betölteni teljes szerepét, ha a személyzet nem tudja megfelelően működtetni vagy karbantartani. A vállalkozásoknak átfogó képzéseket kell szervezniük az üzemeltetők és a karbantartó személyzet számára, amely kiterjed az elméleti ismeretekre és a gyakorlati készségekre egyaránt. A képzést hivatásos szakértőknek kell lefolytatniuk a tanulás minőségének biztosítása érdekében. Ezenkívül folyamatos képzést kell nyújtani annak érdekében, hogy a személyzet naprakész legyen a Siemens PLC legújabb funkcióival és karbantartási módszereivel kapcsolatban. Ez segít maximalizálni az automatizálási rendszer előnyeit.
5.3 A rendszerintegráció és az adatmegosztás prioritása
A projekt azt is megmutatta, hogy a rendszerintegráció és az adatmegosztás kulcsfontosságú a Siemens PLC-ben rejlő lehetőségek teljes kihasználásához. A Siemens PLC és a MES rendszer integrálásával a gyár valós idejű termelési adatokat{1}} tudott gyűjteni és elemezni, ami segítette a vezetőket a megalapozott döntések meghozatalában. A vállalkozásoknak nem csak a PLC vezérlési funkciójára kell összpontosítaniuk, hanem azt is mérlegelniük kell, hogyan kapcsolják össze más irányítási rendszerekkel. Ez az integráció javíthatja az általános működési hatékonyságot, és alapot biztosíthat az adatközpontú-kezeléshez. Az adatvesztés vagy -szivárgás elkerülése érdekében fontos az adatátvitel biztonságának és megbízhatóságának biztosítása az integráció során is.
5.4 Folyamatos optimalizálás végrehajtása a megvalósítás után
Végezetül a Siemens PLC rendszer teljesítményének fenntartásához a megvalósítás után folyamatos optimalizálás szükséges. A gyár nem állt meg az első üzembe helyezésnél, hanem továbbra is figyelemmel kísérte a rendszer működését és a gyártási adatok alapján korrigálta a programot. A piaci igények és a gyártási folyamatok folyamatosan változnak, ezért a PLC rendszert rendszeresen frissíteni és optimalizálni kell. A vállalkozások műszaki támogatási csapatokkal együttműködve meghatározhatják a fejlesztésre szoruló területeket és végrehajthatják a szükséges módosításokat. Ez a folyamatos optimalizálás segít a gyárnak alkalmazkodni a piaci változásokhoz és megőrizni versenyelőnyét.
6. Következtetés: A Siemens PLC értéke a precíziós formagyártásban
Ez az esettanulmány egyértelműen bemutatja a Siemens PLC bevezetésének jelentős értékét a precíziós szerszámgyártásban. A Siemens PLC sikeres integrációja segített a gyárnak megoldani a kulcsfontosságú kihívásokat, beleértve az alacsony pontosságot, az alacsony hatékonyságot és a magas költségeket. Az eredmények a penész minőségének javulását, a termelés hatékonyságának növekedését és a működési költségek csökkenését mutatták, ami nagymértékben növelte a gyár versenyképességét. A levont tanulságok, mint például az alapos tervezés, a személyzet képzése, a rendszerintegráció és a folyamatos optimalizálás értékes útmutatást adnak az automatizálási technológiák bevezetését tervező többi formagyártó számára. Mivel a szerszámgyártás precizitása és hatékonysága iránti igény folyamatosan növekszik, a Siemens PLC továbbra is megbízható és hatékony megoldás marad azon vállalkozások számára, amelyek tevékenységük fejlesztését kívánják. Legyen szó kis műhelyről vagy nagy gyárról, a Siemens PLC megvalósítása kézzelfogható előnyökkel járhat, és támogathatja a hosszú távú fejlődést. Azok számára, akik az automatizálási átalakítást fontolgatják, ez az esettanulmány bizonyítja, hogy a Siemens PLC bevezetése a szerszámgyártásban megtérülő befektetés, amely elősegítheti az üzleti növekedést és a sikert.
