Η μετασκευή δίνει νέα ζωή στις περιστρεφόμενες μηχανές

Η Safilin, μια εταιρεία που συνδυάζει γαλλικό κεφάλαιο με πολωνική τεχνογνωσία, κατασκευάζει προϊόντα με βάση το λινάρι και την κάνναβη, συμπεριλαμβανομένων νημάτων που χρησιμοποιούνται στην ένδυση, τα έπιπλα, τα τεχνικά κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, τα τρόφιμα, την αυτοκινητοβιομηχανία και πολλές άλλες βιομηχανίες. Η εταιρεία παράγει επίσης ράβδους για σύνθετα υλικά, καθώς και σπάγγους και στριμμένα νήματα για ποικίλες εφαρμογές. Στην Πολωνία, η Safilin διαθέτει εγκαταστάσεις παραγωγής στο Miłakowo και στο Szczytno. Η τελευταία τοποθεσία στεγάζει τόσο ένα υγρό κλωστείο όσο και ένα εργοστάσιο χτενίσματος. Η μονάδα παράγει περίπου 2.000 τόνους τελικών προϊόντων ετησίως. Για υγρή περιστροφή, χρησιμοποιεί μηχανές PM88, που συνήθως αναφέρονται ως PM. Αυτά τα μηχανήματα λειτουργούν από το 1982, πράγμα που σημαίνει ότι λειτουργούν για περισσότερα από 40 χρόνια. Στο πλαίσιο της βιομηχανικής στρατηγικής της, η εταιρεία αποφάσισε να διερευνήσει εναλλακτικές λύσεις στον υπάρχοντα εξοπλισμό της και να αξιοποιήσει τη βαθιά τεχνογνωσία της στη διαδικασία για να δημιουργήσει ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα στην παραγωγή νημάτων λιναριού. Επιδιώκοντας να αξιοποιήσει στο έπακρο τα υπάρχοντα περιουσιακά της στοιχεία, η ομάδα διαχείρισης ξεκίνησε ένα πρόγραμμα μετασκευής με στόχο να δώσει στη μηχανή PM μια δεύτερη ζωή, μετονομάζοντάς την σε PZ-KA. Η απόφαση εκσυγχρονισμού των παλιωμένων μηχανημάτων επέτρεψε την αυτοματοποίηση των διαδικασιών και την απεικόνιση των παραμέτρων παραγωγής σε πραγματικό χρόνο, με αποτέλεσμα τη βελτιωμένη λειτουργική απόδοση και τη σημαντική εξοικονόμηση κόστους. Βασικός παράγοντας επιτυχίας ήταν η δημιουργία μιας ολοκληρωμένης ομάδας έργου, η οποία συγκέντρωσε ειδικούς της Safilin από διάφορους κλάδους που συνέβαλαν ενεργά στην πρωτοβουλία.

Η διαδικασία κλίνισης λίνου περιλαμβάνει τη σύνταξη και την ταυτόχρονη συστροφή ενός χημικά επεξεργασμένου περιβόλου, δηλαδή μιας προεπεξεργασμένης και ελαφρώς στριμμένης λωρίδας λίνου συγκεκριμένης γραμμικής πυκνότητας.

»Στην εγκατάσταση Szczytno, η περιστροφή πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο υγρής περιστροφής. Μια περιπλανώμενη μπομπίνα τοποθετείται στο περιστρεφόμενο πλαίσιο, όπου ξεκινά η διαδικασία «προετοιμασίας περιστροφής». Αυτό περιλαμβάνει τη διέλευση της περιπλάνησης μέσα από ένα λουτρό νερού που διατηρείται στους 18-22°C και στη συνέχεια μέσω μιας σειράς οδηγών που του επιτρέπουν να χαλαρώνει σταδιακά και με ελεγχόμενο τρόπο,»
εξηγεί η Αλεξάνδρα Κασζουμπόβσκα, Μηχανικός Διαδικασίας στο Safilin.

Το μηχάνημα PM88 αποτελείται από τρία κύρια εξαρτήματα: ένα ηλεκτρικό ντουλάπι, ένα μηχανικό ντουλάπι και μια μονάδα εργασίας. Το μηχανικό περίβλημα σχεδιάστηκε για να μεταδίδει ισχύ κίνησης μέσω ενός συστήματος γραναζιών, αλυσίδων και ιμάντων. Στην πραγματικότητα, ολόκληρος ο μηχανισμός, που περιλαμβάνει περίπου 50 εξαρτήματα, κυρίως οδοντωτά γρανάζια, οδηγούνταν από έναν μόνο ηλεκτρικό κινητήρα.

»Αυτή η λύση κατέστησε δύσκολη την αλλαγή των παραμέτρων του μηχανήματος, καθώς απαιτούσε χειροκίνητη παρέμβαση, συμπεριλαμβανομένης της αντικατάστασης γραναζιών για την αλλαγή των αναλογιών μετάδοσης. Επιπλέον, έπρεπε να χρησιμοποιηθούν εξαρτήματα μηχανικής ρύθμισης, όπως ένας μηχανισμός καστάνας για τον έλεγχο της κυκλικής κίνησης. Αυτό απαιτούσε ακριβείς ρυθμίσεις ρύθμισης και παράτεινε το χρόνο που απαιτείται για την προσαρμογή του μηχανήματος σε μια νέα γκάμα προϊόντων,»
θυμάται η Aneta Siemak, Επόπτης του Τμήματος Περιστροφής.

Οι εργασίες για το έργο μετασκευής ξεκίνησαν τον Μάιο του 2023 και συνεχίστηκαν μέχρι τον Ιούλιο του 2024. Ολόκληρο το μηχανικό περίβλημα επανασχεδιάστηκε και προσαρμόστηκε για την εγκατάσταση σερβοκινητήρων. Κατά τη διάρκεια του εκσυγχρονισμού, αντικαταστάθηκαν διάφορα εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένου του γραναζιού, το οποίο αντικαταστάθηκε με σερβοκίνητα συστήματα. Τα συγκροτήματα ρουλεμάν και οι άξονες κίνησης τροποποιήθηκαν επίσης για να λειτουργούν υπό τις νέες συνθήκες. Αυτές οι αλλαγές επέτρεψαν την ακριβή ρύθμιση των παραμέτρων λειτουργίας του μηχανήματος, βελτιώνοντας σημαντικά τη συνολική απόδοση.

»Χάρη στους σερβοκινητήρες, δεν υπάρχει πλέον ανάγκη για χειροκίνητη παρέμβαση στο σύστημα κίνησης, εξαλείφοντας την απαίτηση αντικατάστασης γραναζιών. Οι παράμετροι του μηχανήματος ρυθμίζονται τώρα μέσω του ελεγκτή PLC. Επιπλέον, έχουμε πλήρη ορατότητα κάθε παραμέτρου σε κάθε τμήμα εργασίας του μηχανήματος, επιτρέποντας γρήγορη και εύκολη αναδιαμόρφωση των ρυθμίσεων και βελτιστοποίηση της παραγωγικής διαδικασίας,» λέει ο Maciej Rusinek, Επικεφαλής Ενεργειακός Μηχανικός της Safilin.

»Βελτιστοποιήσαμε την ανθεκτικότητα των βασικών εξαρτημάτων μετάδοσης ισχύος, όπως ρουλεμάν, άξονες και άλλα συγκροτήματα, γεγονός που έχει βελτιώσει σημαντικά την αξιοπιστία ολόκληρου του συστήματος,» προσθέτει ο Kamil Baran, Μηχανολόγος Μηχανικός στο Safilin.

Η μείωση του αριθμού των μηχανικών εξαρτημάτων έχει επίσης διευκολύνει τη συντήρηση παρέχοντας καλύτερη πρόσβαση σε κρίσιμα μέρη, μειώνοντας σημαντικά τον χρόνο διακοπής λειτουργίας. Συνολικά, αυτές οι βελτιώσεις συνέβαλαν σε υψηλότερη απόδοση μηχανών και μεγαλύτερη λειτουργική αξιοπιστία.

Ηλεκτρικός πίνακας ελέγχου πριν από τον εκσυγχρονισμό.

Χάρη στην μετασκευή, η ασφάλεια της λειτουργίας του μηχανήματος έχει επίσης βελτιωθεί σημαντικά. Το PZ-KA είναι πλέον εξοπλισμένο με ένα νέο σύστημα ασφαλείας σχεδιασμένο σύμφωνα με τις απαιτήσεις που προσδιορίζονται μέσω της διαδικασίας αξιολόγησης κινδύνου. Μεταξύ άλλων χαρακτηριστικών, το μηχάνημα έχει εξοπλιστεί με τυπικά κουμπιά διακοπής έκτακτης ανάγκης τύπου μανιταριού.

»Το σύστημα ασφαλείας εποπτεύεται από ένα προγραμματιζόμενο ρελέ ασφαλείας από την οικογένεια SIRIUS 3SK2. Εκτός από τη βασική λειτουργία διακοπής έκτακτης ανάγκης, έχει επίσης εφαρμοστεί μια λειτουργία αιτήματος ξεκλειδώματος, επιτρέποντας στο μηχάνημα να σταματήσει με ασφάλεια,«λέει η Ewelina Radomska, Ειδικός Υγείας, Ασφάλειας και Περιβάλλοντος.

Ο αυτοματισμός ελέγχεται από το Η CPU της Siemens ενσωματωμένη στον ελεγκτή SIMATIC S7-1500, η οποία συντονίζει τη λειτουργία των σερβοκινητήρων και άλλων εξαρτημάτων μηχανών. Μεταξύ των λειτουργιών του είναι ο συγχρονισμός των ταχυτήτων και των διαδικασιών κίνησης, καθώς και ο έλεγχος των ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων και των συστημάτων εξαερισμού. Ο πίνακας χειρισμού TP1200 Comfort HMI, με τη σειρά του, διαχειρίζεται τις βασικές λειτουργίες του μηχανήματος. Επιτρέπει τη διάγνωση των στοιχείων του συστήματος, συμπεριλαμβανομένων των μονάδων δίσκου, και παρέχει έλεγχο και παρακολούθηση των παραμέτρων της διαδικασίας. Ο πίνακας απεικονίζει επίσης βασικά δεδομένα λειτουργίας, όπως το επίπεδο πλήρωσης της μπομπίνας πάνω στην οποία τυλίγεται το νήμα.

Το έργο εκσυγχρονισμού μηχανών περιελάμβανε ένα ευρύ φάσμα δραστηριοτήτων που σχετίζονται με την τεχνολογική ολοκλήρωση και την εφαρμογή νέων λύσεων πληροφορικής. Ο πρωταρχικός στόχος αυτού του μέρους του έργου ήταν η δημιουργία ενός συστήματος ικανού να συλλέγει ψηφιακά δεδομένα παραγωγής, να τα επεξεργάζεται και να τα αναλύει για τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών παραγωγής.

»Τα δεδομένα που συλλέγονται καθιστούν δυνατή την αναδημιουργία μιας πλήρους εικόνας της λειτουργίας του μηχανήματος, επιτρέποντάς μας να εντοπίσουμε πιθανά ζητήματα, να σχεδιάσουμε διορθωτικές ενέργειες και να βελτιώσουμε την λειτουργική απόδοση. Καταγράφονται περισσότερες από 120 παράμετροι μηχανής, οι σημαντικότερες από τις οποίες περιλαμβάνουν την ταχύτητα του άξονα, την ταλάντωση της ράγας δακτυλίου, τον ρυθμό τροφοδοσίας και τον ρυθμό παράδοσης,«λέει ο Γιαν Σλοβίνσκι.

»Ως μέρος του έργου, οι διακομιστές εφαρμογών διαμορφώθηκαν για τη συλλογή δεδομένων ζωντανής παραγωγής. Η μετάδοση δεδομένων βελτιώνεται από το περιβάλλον ενορχήστρωσης διεργασιών Node-RED, το οποίο επιτρέπει την αυτοματοποίηση των ροών δεδομένων μεταξύ διαφορετικών συστημάτων. Σε συνδυασμό με το βοηθητικό πρόγραμμα προγραμματισμού cron, μας δίνει πλήρη ευελιξία στον καθορισμό του πότε και του τρόπου μετάδοσης των πληροφοριών. Όλα τα δεδομένα μηχανών που συλλέγονται αποθηκεύονται σε μια βάση δεδομένων SQL,» εξηγεί ο Maciej Chudziński, Μηχανικός Λογισμικού στη Safilin.

Το τελικό στάδιο της εφαρμογής πληροφορικής ήταν η ανάπτυξη ενός συστήματος οπτικοποίησης δεδομένων στο Power BI. Αυτή η πλατφόρμα επιτρέπει τη δημιουργία διαδραστικών αναφορών και αναλυτικών πινάκων ελέγχου που παρέχουν στους χρήστες σαφείς και δυναμικές πληροφορίες για την απόδοση της παραγωγής. Αυτές οι απεικονίσεις υποστηρίζουν τον εντοπισμό ζητημάτων και διευκολύνουν τη λήψη αποφάσεων βάσει δεδομένων.

Τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν μέσω του εκσυγχρονισμού του PM88 ήταν τόσο επιτυχημένα που το εργοστάσιο σχεδιάζει να μετασκευάσει επιπλέον μηχανήματα. Σύμφωνα με τις παραδοχές του έργου, η απόδοση της επένδυσης αναμένεται να επιτευχθεί σε λίγο περισσότερο από ένα έτος. Άλλα οφέλη περιλαμβάνουν αυξημένη ασφάλεια λειτουργίας και σημαντική βελτίωση των συνθηκών εργασίας, χάρη στη μείωση των επιπέδων θορύβου από 94 dB σε 89,5 dB. Η ποιότητα του τελικού προϊόντος έχει επίσης βελτιωθεί, ιδιαίτερα όσον αφορά την αντοχή και την ομαλότητα του νήματος. Χάρη στις εφαρμοζόμενες λύσεις πληροφορικής, οι δείκτες ποιότητας νήματος παρακολουθούνται πλέον συνεχώς στο Power BI.

Τα οικονομικά οφέλη προέρχονται κυρίως από το χαμηλότερο κόστος παραγωγής νημάτων, που επιτυγχάνεται με αύξηση περίπου 19% της παραγωγικότητας των μηχανών. Σε απόλυτους όρους, η μέση παραγωγή αυξήθηκε από 176 κιλά ημερησίως σε 209,5 κιλά ημερησίως.