Maszyny CNC – czym są i jak monitorować ich pracę?

Jedną z wiodących branż w polskim przemyśle jest obróbka metali i tworzyw sztucznych. Takie procesy produkcyjne mogą być realizowane na maszynach konwencjonalnych lub maszynach numerycznych. W przypadku maszyn automatycznych, na których czas obróbki detalu jest bardzo cenny z perspektywy przedsiębiorstwa, ważne jest aby dokładnie znać efektywność procesu produkcyjnego. W jaki sposób to zmierzyć oraz wizualizować? Na to pytanie odpowiadamy w poniższym artykule.

CNC – co to znaczy?

Maszyny CNC z ang. Computer Numerical Control to maszyny sterowania numerycznego, pobierające cyfrowe dane z maszyny. Taką maszyna może być frezarka, tokarka, wycinarka laserowa, wykrawarka do blach i wiele innych maszyn. Sterownik CNC współgra z silnikami i elementami napędowymi, aby sterować osiami maszyny, wykonując zaprogramowane ruchy dla maszyny. Maszyny CNC służą w przedsiębiorstwach produkcyjnych. Najczęściej wykorzystywane są w branży metalowej, drzewnej i tworzyw sztucznych, jak również przy obrabianiu szkła i innych materiałów. Dzięki nim można wykonać bardzo precyzyjnie i w krótkim czasie skomplikowane kształty i wzory.

Jak działa obrabiarka CNC?

Na obrabiarkę CNC składa się nośnik danych, który jest bazą wejściową urządzenia i zawiera informacje dotyczące sterowania maszyny, napędy połączone osiami przesyłu i przetwornik danych, który pełni role przetwarzania informacji. Dzięki zróżnicowanym czujnikom ryzyko powstawania błędów jest zniwelowane do minimum. Każdy element jest tak skomponowany, aby zapewnić wytrzymałość na największe siły, którym jest poddawana maszyna.

System monitorujący maszyny CNC

System zapewnia monitorowanie pracy maszyn CNC w czasie rzeczywistym, zwiększając tym samym czas pracy maszyn przy jednoczesnym zminimalizowaniu występowania przestojów. System dedykowany ma tą zaletę, że zna charakter danej branży i produkcji, a także ma doświadczenie we wdrożeniach.

Aplikacja pozwala na bieżąco obserwować wszystkie najważniejsze parametry obrabiarek takie jak wykorzystywane narzędzia, prędkości oraz obciążenie osi i wrzeciona, czy też stan obrabiarki z pomiarami i czasem potrzebnym do zakończenia obróbki. Tworzy się historian, powiadomienia oraz wszystko co potrzebne jest przedłożone w postaci wizualizacji. Oprócz tego system posiada dodatkowe funkcje takie jak instrukcje dedykowane produktom lub stanowiskom, karty kontroli wewnętrznej, możliwość dodawania filmów i zdjęć itd.

System oferuje:

• Monitorowanie parku maszynowego w czasie rzeczywistym,
• Obliczanie osiąganych wskaźników OEE / KPI,
• Tworzenie i aktualizacja planu produkcyjnego dla całego parku maszynowego,
• Wykrywanie i kategoryzowanie przestojów, awarii,
• Powiadamianie użytkowników systemu o bieżącym stanie produkcji, stopniu wykorzystania maszyn i przyczynach przestojów: SMS, e-mail, wizualizacje, tablet, telefon, TV,
• Rejestracja aktualnego etapu realizacji produkcji: czas rozpoczęcia i zakończenia zlecenia, zaplanowana i wykonana ilość, faktyczny odrzut, kategoryzacja odrzutu.
  
  

Jakie funkcjonalności ma system CNC Tracker?

System CNC Tracker pozwala na monitoring maszyn w czasie rzeczywistym, w prosty sposób za pomocą przeglądarki Web. System mierzy aktualne wartości binarne i analogowe oraz prezentuje je w formie wizualizacji. Wizualizacje bieżącego stanu parku maszynowego, stanowią główne narzędzie pracy przede wszystkim operatorów maszyn oraz liderów linii. Podłączenie maszyn i linii do systemu, umożliwia pobieranie istotnych informacji o ich stanie oraz tempie pracy w sposób ciągły. Pozwala to na obliczenia wskaźników tj.: OEE (dostępność, wydajność, jakość), TEEP, ECP, Scrap, TPM (MTTR, MTTF, MTBF). System oblicza wymienione wskaźniki wskaźniki na podstawie dostępnego czasu produkcji (nie uwzględniając planowanych przerw), czasu awaryjności oraz liczby zdarzeń naprawczych. Moduł monitorujący współczynnik OEE pozwala na generowanie analiz porównawczych, wykorzystując dane o wydajności całego procesu w dowolnej konfiguracji:

• Z podziałem na zlecenia,
• Z podziałem na pracowników,
• Z podziałem na zmiany,
• Z podziałem na produkty,
• Z podziałem na linię, stanowisko, grupę maszyn,
• W zadanym czasie (dzień, tydzień, miesiąc),

Dzięki tej funkcjonalności w bardzo łatwy sposób można ustalić kiedy wystąpił dany problem i go wyeliminować. System pozwala również na wykrywanie i kategoryzowanie przestojów, awarii i przekazanie za pomocą sygnałów świetlnych, dźwiękowych i powiadomień SMS/e-mail informacji do odpowiednich jednostek o zaistniałym problemie.  Zgłoszony problem produkcyjny jest również widoczny na ekranie wizualizacyjnym umieszczonym w widocznym miejscu na hali produkcyjnej. Pozwala to na uruchomienie natychmiastowej procedury usuwania awarii przez np. zmianę parametrów pracy maszyny czy jej wyłączenie. Takie rozwiązanie ogranicza do minimum wszelkie przestoje czy spowolnienie procesów technologicznych. Informacje pozyskane z maszyn aktualizują się na bieżąco w systemie. Operatorzy mogą rewidować informacje zawarte w systemie i aktualizować ich ilości. Dodatkowo sztuki wadliwe zliczone w systemie mogą zostać przypisane do zdefiniowanych kategorii odrzutu. Dzięki takiemu działaniu, dział jakości zna dokładne kategorie nieprawidłowych wyrobów i może wdrażać skutecznie działania naprawcze.

Raportowanie pracy maszyn CNC

Raportowanie wykonywane ręcznie jest procesem bardzo czasochłonnym. Trudne jest w tym przypadku przekazywanie informacji na bieżąco, zawsze odbywa się to ze sporym opóźnieniem. Aplikacja umożliwia generowanie wachlarza różnych raportów z najważniejszymi informacjami o przebiegu produkcji. Osoby zarządzające produkcją otrzymują skondensowaną informację, dzięki czemu redukują czas poświęcony na przygotowywanie raportów oraz ich późniejszą analizę. System generuje raport z dowolnego dnia, godziny, zmiany, operatora lub produktu, przez co skutecznie usprawnia codzienną pracę. Każdy raport może zostać wyeksportowany do pliku pdf. lub xls.

Przykładowe raporty możliwe do wygenerowania w systemie: 

• Podsumowanie pracy stanowiska – prezentuje rozkład dnia pracy na maszynie w podziale na pracę, brak pracy oraz awarię komunikacji. Dodatkowo raport może być rozszerzony o wybrane andony,
• Efektywność stanowiska na grupę użytkowników – pokazuje efektywność pracy użytkowników przypisanych do danego stanowiska.
• Podsumowanie produkcji – obrazuje jak rozkładał się czas pracy, brak pracy oraz przygotowawczo-zakończeniowy względem czasu normatywnego w ujęciu dni pracujących. Poniżej raportu prezentowane są wskaźniki obliczone dla danego stanowiska,
• Czas pracy vs. czas andon – obrazuje na wykresie słupkowym stosunek czasu pracy do czasu zgłoszonych Andonów per zlecenie produkcyjne,
• Czas reakcji – umożliwia nadzorowanie czasu reakcji odpowiednich służb na zgłoszenia, tak jakie wezwania UR, jakości, logistyki, lidera, inżyniera procesu. Raport prezentuje czas jaki upłynął pomiędzy rozpoczęciem wezwania, a jego przyjęciem przez odpowiednio pracownika.
  
  

Monitoring maszyn – sposoby

Maszyny można kontrolować na różne sposoby. Opcji rozwiązań jest wiele poczynając od własnych usprawnień, zatrudnienia firmy doradczej, zmobilizowania operatorów do spisywania wyników na kartkach czy wdrożenia rozwiązania informatycznego w postaci aplikacji. Pracę maszyn można analizować na podstawie graficznego podglądu przebiegu produkcji w odniesieniu do wybranych maszyn i linii produkcyjnych. Podgląd szczegółowych informacji w czasie rzeczywistym na temat aktualnie występujących zdarzeń produkcyjnych umożliwia natychmiastową reakcję i wprowadzenie zmian w procesie produkcyjnym. Aplikacja może być ogólna np. system erpz modułem produkcyjnym lub też rozwiązanie dedykowane. System CNC Tracker prezentuje informacje na temat przebiegu pracy w ujęciu zmianowym w formie czytelnego wykresu timeline. W historianie jest możliwość podglądu wykresów z ubiegłych dni oraz zmian, jak również obserwacja aktualnego przyrostu wykresu. Operatorzy mogą rewidować informacje zawarte w systemie i aktualizować ich ilości. Dodatkowo sztuki wadliwe zliczone w systemie mogą zostać przypisane do zdefiniowanych kategorii odrzutu. Dzięki takiemu działaniu, dział jakości zna dokładne kategorie nieprawidłowych wyrobów i może wdrażać skutecznie działania naprawcze.

System monitoruje i wizualizuje stany binarne maszyny, zmienne parametry takie jak: temperatura, ciśnienie, prędkość, posuw, obroty oraz logi, które wystawia maszyna zawierające informacje o wykorzystywanych narzędziach lub programach.

System CNC Tracker ma zdolność komunikowania się z dowolną maszyną CNC. Spośród  kilku sposobów komunikacji jednym z nich jest komunikacja przez protokoły m.in.: OPC UA/DA, Modbus TCP/RTU, MTConnect, Fanuc FOCAS, Siemens S7 PUT/GET, SLMP, EtherNet/IP, Heidenhain.

Korzyści z wdrożenia systemu monitorującego pracę maszyn

Potrzeba kontroli procesów produkcyjnych jest oczywistą sprawą. Dbanie o najwyższą jakość wyrobów i utrzymywanie największej efektywności to cele, które starają się wypełniać wszyscy pracownicy i właściciele firm produkcyjnych. System umożliwia monitorowanie maszyn w czasie rzeczywistym, a co za tym idzie, pozwala znaleźć gdzie w ciągu produkcyjnym występują wąskie gardła, dzięki czemu mogą one zostać wyeliminowane. Dzięki historianowi pracy maszyny można przeprowadzić symulację przebiegu procesu dzięki czemu wszystkie problemy i awarie można wykluczyć zanim proces produkcyjny się zacznie. Dostęp do danych online i natychmiastowe informowanie o przestojach czy awariach, również przyczynia się do skrócenia czasu reakcji służb co przekłada się na ogólny uzysk w wydajności produkcji. Dodatkowym atutem jest możliwość pobrania instrukcji, raportu itd. w formie pliku pdf lub excel co eliminuję zbędne drukowanie dokumentów, zgodnie z ideą paperless. Dzięki systemowi zyskuję się czas, lepszą jakość oraz lepszy komfort pracy. W tym przypadku korzyści jest wiele i nie ma mowy o tym aby inwestycja w aplikację nie wiązała się z optymalizacją produkcji oraz finansów.

Autor grafiki – cookie_studio: https://pl.freepik.com/darmowe-zdjecie/zamyka-up-metalworking-maszyna_7813737.htm