Eftermontering giver spindemaskiner nyt liv

Safilin, en virksomhed, der kombinerer fransk kapital med polsk ekspertise, fremstiller hør- og hampbaserede produkter, herunder garn, der bruges i beklædning, møbler, tekniske tekstiler, fødevarer, bilindustrien og mange andre industrier. Virksomheden producerer også rovings til kompositmaterialer samt garn og snoede garn til en række applikationer. I Polen driver Safilin produktionsanlæg i Miłakowo og Szczytno. Sidstnævnte sted huser både en vådspindermølle og et kæmeanlæg. Anlægget producerer årligt ca. 2.000 tons færdige produkter. Til vådspinding bruger den PM88-maskiner, almindeligvis benævnt PM'er. Disse maskiner har været i drift siden 1982, hvilket betyder, at de har kørt i mere end 40 år. Som en del af sin industrielle strategi besluttede virksomheden at undersøge alternativer til sit eksisterende udstyr og udnytte sin dybe procesekspertise til at opbygge en konkurrencemæssig fordel inden for produktion af hørgarn. For at få mest muligt ud af sine eksisterende aktiver lancerede ledelsesteamet et eftermonteringsprogram med det formål at give PM-maskinen et nyt liv, mens den omdøbte til PZ-KA. Beslutningen om at modernisere de aldrende maskiner muliggjorde automatisering af processer og visualisering i realtid af produktionsparametre, hvilket resulterede i forbedret driftseffektivitet og betydelige omkostningsbesparelser. En vigtig succesfaktor var oprettelsen af et omfattende projektteam, der samlede Safilin-specialister fra forskellige discipliner, der aktivt bidrog til initiativet.

Hørspindeprocessen involverer udarbejdelse og samtidig vridning af en kemisk behandlet roving, det vil sige en forbehandlet og let snoet hørskive med en specificeret lineær densitet.

“På Szczytno-anlægget udføres spinding ved hjælp af vådspindemetoden. En roterende spole placeres på spinderammen, hvor 'spindeforberedelse'-processen begynder. Dette indebærer, at vandreturen føres gennem et vandbad, der holdes ved 18-22° C, og derefter gennem en række guider, der gør det muligt at slappe af gradvist og på en kontrolleret måde,“
forklarer Aleksandra Kaszubowska, procesingeniør hos Safilin.

PM88-maskinen bestod af tre hovedkomponenter: et elektrisk skab, et mekanisk skab og et arbejdsmodul. Det mekaniske skab blev designet til at overføre drivkraft gennem et system af gear, kæder og bælter. Faktisk blev hele mekanismen, bestående af ca. 50 komponenter, primært tandhjul, drevet af en enkelt elektrisk motor.

“Denne løsning gjorde det vanskeligt at ændre maskinparametre, da det krævede manuel indgriben, herunder udskiftning af gear for at ændre transmissionsforhold. Derudover skulle mekaniske justeringskomponenter anvendes, såsom en skraldemekanisme til styring af cyklisk bevægelse. Dette krævede præcise indstillingsjusteringer og forlængede den tid, der var nødvendig for at tilpasse maskinen til et nyt produktsortiment,“
minder om Aneta Siemak, vejleder for spinningafdelingen.

Arbejdet med eftermonteringsprojektet begyndte i maj 2023 og fortsatte indtil juli 2024. Hele det mekaniske skab blev redesignet og tilpasset til installation af servomotorer. Under moderniseringen blev flere komponenter udskiftet, herunder gearstangen, som blev erstattet med servodrevne systemer. Lejesamlinger og drivaksler blev også ændret til at fungere under de nye forhold. Disse ændringer muliggjorde præcis justering af maskinens driftsparametre, hvilket forbedrede den samlede ydeevne betydeligt.

“Takket være servomotorer er der ikke længere behov for manuel indgriben i drivsystemet, hvilket eliminerer kravet om udskiftning af gear. Maskinparametre justeres nu via PLC-controlleren. Derudover har vi fuld synlighed af hver parameter inden for hver arbejdssektion af maskinen, hvilket giver mulighed for hurtig og nem omkonfiguration af indstillinger og optimering af produktionsprocessen,“ siger Maciej Rusinek, Chief Energy Engineer hos Safilin.

“Vi optimerede holdbarheden af vigtige kraftoverførselskomponenter, såsom lejer, aksler og andre samlinger, hvilket har forbedret pålideligheden af hele systemet betydeligt,“ tilføjer Kamil Baran, maskiningeniør hos Safilin.

Reduktionen i antallet af mekaniske komponenter har også gjort vedligeholdelsen lettere ved at give bedre adgang til kritiske dele, hvilket reducerer nedetiden betydeligt. Alt i alt har disse forbedringer bidraget til højere maskineffektivitet og større driftssikkerhed.

Elektrisk kontrolskab før modernisering.

Takket være eftermonteringen er sikkerheden ved maskinens drift også blevet væsentligt forbedret. PZ-KA er nu udstyret med et nyt sikkerhedssystem designet i overensstemmelse med de krav, der er identificeret gennem risikovurderingsprocessen. Maskinen er blandt andet udstyret med standard nødstopknapper af svampetype.

“Sikkerhedssystemet overvåges af et programmerbart sikkerhedsrelæ fra SIRIUS 3SK2-familien. Ud over den grundlæggende nødstopfunktion er der også implementeret en oplåsningsanmodningsfunktion, der gør det muligt at bringe maskinen til et sikkert stop,“ siger Ewelina Radomska, specialist inden for sundhed, sikkerhed og miljø.

Automatisering styres af Siemens CPU integreret i SIMATIC S7-1500 controller, som koordinerer driften af servodrev og andre maskinkomponenter. Blandt dens funktioner er synkronisering af drevhastigheder og processer samt styring af magnetventiler og ventilationssystemer. TP1200 Comfort HMI betjeningspanel, styrer igen maskinens grundlæggende funktioner. Det muliggør diagnosticering af systemkomponenter, herunder drev, og giver kontrol og overvågning af procesparametre. Panelet visualiserer også vigtige driftsdata, såsom fyldningsniveauet for spolen, som garnet vikles på.

Maskinmoderniseringsprojektet omfattede en bred vifte af aktiviteter relateret til teknologisk integration og implementering af nye it-løsninger. Det primære mål med denne del af projektet var at skabe et system, der er i stand til digitalt at indsamle produktionsdata, behandle dem og analysere dem for at optimere fremstillingsprocesser.

“De indsamlede data gør det muligt at genskabe et komplet billede af maskinens drift, så vi kan identificere potentielle problemer, planlægge korrigerende handlinger og forbedre driftseffektiviteten. Mere end 120 maskinparametre registreres, hvoraf de vigtigste inkluderer spindelhastighed, ringskinneoscillation, tilførselshastighed og leveringshastighed,“ siger Jan Słowiński.

“Som en del af projektet blev applikationsservere konfigureret til at indsamle live produktionsdata. Datatransmission strømlines af Node-RED-procesorkestreringsmiljøet, som muliggør automatisering af datastrømme mellem forskellige systemer. Kombineret med cron-planlægningsværktøjet giver det os fuld fleksibilitet til at definere, hvornår og hvordan information overføres. Alle indsamlede maskindata gemmes i en SQL-database,“ forklarer Maciej Chudziński, Software Engineer hos Safilin.

Den sidste fase af it-implementeringen var udviklingen af et datavisualiseringssystem i Power BI. Denne platform muliggør oprettelse af interaktive rapporter og analytiske dashboards, der giver brugerne klar og dynamisk indsigt i produktionsydelsen. Disse visualiseringer understøtter identifikation af problemer og letter datadrevet beslutningstagning.

Resultaterne opnået gennem moderniseringen af PM88 har været så vellykkede, at anlægget planlægger at eftermontere yderligere maskiner. Ifølge projektforudsætningerne forventes investeringsafkastet at blive opnået på lidt over et år. Andre fordele inkluderer øget driftssikkerhed og en betydelig forbedring af arbejdsforholdene takket være en reduktion i støjniveauet fra 94 dB til 89,5 dB. Kvaliteten af det færdige produkt er også forbedret, især med hensyn til styrke og garnjævnhed. Takket være de implementerede it-løsninger overvåges nu garnkvalitetsindikatorerne løbende i Power BI.

De økonomiske fordele skyldes primært lavere garnproduktionsomkostninger, der opnås gennem en stigning i maskinproduktiviteten på ca. 19%. I absolutte tal steg den gennemsnitlige produktion fra 176 kg pr. dag til 209,5 kg pr. dag.