4 trendy w przemyśle budowy maszyn w 2020 roku

fot. Eaton

Dzięki cyfryzacji, cała gospodarka znajduje się obecnie w fazie wielkich zmian. Ponadto kwestie środowiskowe i energetyczne nabierają coraz większego znaczenia. Dotyczy to również produkcji maszyn. Nowe regulacje prawne, rosnąca presja na rynki światowe i zmieniające się potrzeby klientów wymagają branżowych innowacji, które oferują zupełnie nowe możliwości dla przemysłu.

Jak te trendy i zmiany wyglądają z perspektywy firmy Eaton? Zapytaliśmy o to Kamila Smęta, z-ca Dyrektora ds. Sprzedaży mOEM w firmie Eaton. Zwraca on uwagę na cztery czynniki, które będą miały szczególny wpływ na budowę maszyn w bieżącym roku.

Wydajność energetyczna

„W 2021 r. wejdzie w życie nowa Dyrektywa UE dotycząca Eko-projektów. Dla przemysłu budowy maszyn planowane są dodatkowe oszczędności energii, w szczególności dla silników elektrycznych. Uwzględnione zostaną również regulatory prędkości. Od 1 lipca 2021 r. wydajność energetyczna silników trójfazowych o mocy znamionowej 0,75 kW lub większej, ale mniejszej niż 1000 kW, posiadających 2, 4, 6 lub 8 biegunów, musi odpowiadać wydajności silników IE3. Wyjątek stanowią silniki Ex eb o wysokim stopniu bezpieczeństwa”, wyjaśnia Kamil Smęt.

Aby w pełni wykorzystać potencjał energooszczędności zastosowań, konieczne jest określenie optymalnej formy napędu, wybierając między softstarterem a przemiennikiem częstotliwości. Przed dokonaniem wyboru, firmy powinny przeprowadzić kompleksową analizę systemu w celu określenia najbardziej wydajnego rozwiązania dla każdej aplikacji. Ważnym instrumentem zwiększającym wydajność energetyczną w przedsiębiorstwach jest wprowadzenie systemu zarządzania energią zgodnie z normą ISO 50001.Pozwala to na wdrożenie procesów i procedur, które znacznie zmniejszają zużycie energii. Z jednej strony mniejsze zużycie energii przynosi oszczędności, a z drugiej strony dostrzegalne są również efekty podatkowe w wielu krajach UE. Podstawowym warunkiem wstępnym, jest jednak pomiar jej zużycia i jego udokumentowanie. Inteligentnym sposobem na osiągnięcie tego celu jest zastosowanie cyfrowych wyłączników z wbudowanym pomiarem energii Klasy 1, takich jak wyłączniki NZM firmy Eaton.

Standaryzacja protokołów komunikacyjnych w inteligentnych fabrykach

Przemysł 4.0 i inteligentne fabryki to obecnie szeroko dyskutowane tematy. Jednak stworzenie odpowiednich warunków dla tych innowacji stanowi często duże wyzwanie, zwłaszcza w kwestii komunikacji pomiędzy stosowanymi maszynami. Nie da się tego osiągnąć przy stosowaniu tak dużej ilości różnych protokołów komunikacyjnych. OPC Unified Architecture (OPC UA) to niezależny od platformy standard wymiany danych pomiędzy maszynami. Według Kamila Smęta „Obecnie, ciągle jeszcze dominują protokoły zależne od producenta, ale już możemy przyjąć, że w niedalekiej przyszłości operatorzy maszyn i urządzeń będą coraz częściej wymagali jednolitych standardów. Standard OPC UA, ewentualnie w połączeniu ze standardem TSN (Time Sensitive Networking) do komunikacji w czasie rzeczywistym, jest obiecującą platformą. Ważne jest, aby te same typy maszyn mówiły tym samym językiem już na początkowym etapie. Takie podejście jest sensowne, ponieważ wymagania dotyczące komunikacji są bardzo różne.” Obrabiarki dostarczają innych danych niż np. maszyny do produkcji żywności. W tym celu opracowuje się obecnie dla wielu branż tzw. specyfikacje towarzyszące, w których uzgadnia się modele informacyjne dla typów maszyn w poszczególnych przemysłach. Specyfikacja towarzysząca przemysłowi opakowań, na przykład, jest bardzo nowoczesna. Zrozumiałe jest, że przy tak wysoce zautomatyzowanych, długich łańcuchach procesowych pragnienie standaryzacji jest pierwszym, które się pojawia. Inne sektory, takie jak robotyka, podążają obecnie za tym przykładem. Producenci powinni oczekiwać, że ich klienci przedstawią odpowiednie wymagania w przyszłym roku.

Ewolucja cyfrowych bliźniaków

Obecnie tzw. cyfrowe bliźniaki (ang. digital twin) są stosowane przede wszystkim w rozwoju systemów produkcyjnych. Cyfrowe obrazy maszyn są wykorzystywane np. do symulacji w celu skrócenia cykli rozwojowych. Jest zatem rzeczą naturalną, że ta koncepcja powinna być rozszerzana: Nawet podczas pracy, wirtualny obraz maszyn lub całych zakładów i fabryk, oferuje ogromne korzyści. „Jeżeli do opracowania produktu wykorzystano cyfrowego bliźniaka, który odzwierciedla aktualny stan maszyny lub zakładu produkcyjnego, oczywiste jest, że należy skorzystać z tego modelu danych po jego utworzeniu, na potrzeby fazy operacyjnej. W ten sposób dane z czujników pracujących na maszynie mogą być łatwo porównywane z „wartościami docelowymi” z cyfrowego bliźniaka w celu łatwego wykrywania odchyleń i poprawy dostępności maszyny”, podkreśla Kamil Smęt. Na podstawie tego „porównania z rzeczywistymi wartościami” można znacznie ograniczyć prace przygotowawcze wymagane do zastosowania takich metod, jak konserwacja zapobiegawcza.

Konsumeryzacja przemysłu

W ostatnich dziesięcioleciach nastąpiły poważne zmiany w funkcjonowaniu maszyn. Dźwignie, koła i śruby regulacyjne ustąpiły miejsca wyświetlaczom i przyciskom, a następnie panelom z obsługą dotykową. Panele dotykowe stały się integralną częścią codziennego życia, powiększamy i przesuwamy je już intuicyjnie. Tego typu rozwiązań właśnie oczekuje zwłaszcza młodsze pokolenie, także w pracy. Ekrany pierwszej generacji, które reagują tylko na nacisk, często zbudowane ze skomplikowanych menu wyboru, są nadal wystarczające i funkcjonalne dla prostych wymagań. Jednak technologia wielodotykowa Multi Touch również w dalszym ciągu triumfuje w przemyśle. Następnym krokiem technologicznym byłoby oddzielenie panelu od urządzenia tak, aby dane mogły być odczytane z tabletu lub telefonu komórkowego. Zdalna obsługa tych inteligentnych urządzeń to z pewnością kolejny krok w rozwoju branży, który powinien być jednak dobrze przemyślany pod kątem bezpieczeństwa eksploatacji.

Kamil Smęt zaznacza, że „Poprawa wydajności energetycznej silników elektrycznych w przemyśle budowy maszyn nie jest zagadnieniem nowym. Często, zastosowanie układów umożliwiających sterowanie prędkością obrotową napędów przynosi adekwatne oszczędność energii, np. w układach pompowych bądź wentylatorowych znaczne korzyści przynosi zastosowanie przemienników częstotliwości zamiast mechanicznych układów kontroli przepływu. Firma Eaton wychodząc naprzeciw tym zagadnieniom w swojej ofercie ma różne serie funkcjonalnie zoptymalizowanych urządzeń przeznaczonych do efektywnych energetycznie zastosowań w szerokiej gamie aplikacji, należą do nich m.in. przemienniki częstotliwości rodziny PowerXL.”

Czytaj również: Kompendium wiedzy o maszynach do cięcia wodą