Modernizarea oferă mașinilor de filat o nouă viață

Safilin, o companie care combină capitalul francez cu expertiza poloneză, produce produse pe bază de in și cânepă, inclusiv fire utilizate în îmbrăcăminte, mobilier, textile tehnice, alimente, automobile și multe alte industrii. Compania produce, de asemenea, rochii pentru materiale compozite, precum și sfoară și fire răsucite pentru o varietate de aplicații. În Polonia, Safilin operează unități de producție în Miłakowo și Szczytno. Acest din urmă amplasament găzduiește atât o moară de filare umedă, cât și o plantă de pieptănare. Fabrica produce anual aproximativ 2.000 de tone de produse finite. Pentru filarea umedă, folosește mașini PM88, denumite în mod obișnuit PM. Aceste mașini sunt în funcțiune din 1982, ceea ce înseamnă că funcționează de mai bine de 40 de ani. Ca parte a strategiei sale industriale, compania a decis să exploreze alternative la echipamentele sale existente și să își valorifice expertiza profundă în proces pentru a construi un avantaj competitiv în producția de fire de in. Căutând să profite la maximum de activele sale existente, echipa de conducere a lansat un program de modernizare menit să ofere mașinii PM o a doua viață în timp ce o redenumea PZ-KA. Decizia de modernizare a mașinilor învechite a permis automatizarea proceselor și vizualizarea în timp real a parametrilor de producție, rezultând o eficiență operațională îmbunătățită și economii semnificative de costuri. Un factor cheie de succes a fost crearea unei echipe cuprinzătoare de proiect, care să reunească specialiști Safilin din diferite discipline care au contribuit activ la inițiativă.

Procesul de filare a inului implică redactarea și răsucirea simultană a unui roving tratat chimic, adică o fâșie de in pre-prelucrată și ușor răsucită cu o densitate liniară specificată.

”La instalația Szczytno, filarea se efectuează folosind metoda de filare umedă. O bobină rotativă este așezată pe cadrul de filare, unde începe procesul de „pregătire a filării”. Aceasta implică trecerea rovering-ului printr-o baie de apă menținută la 18-22°C și apoi printr-o serie de ghidaje care îi permit să se relaxeze treptat și într-o manieră controlată,”
explică Aleksandra Kaszubowska, inginer de proces la Safilin.

Mașina PM88 a constat din trei componente principale: un dulap electric, un dulap mecanic și un modul de lucru. Dulapul mecanic a fost proiectat pentru a transmite puterea de acționare printr-un sistem de angrenaje, lanțuri și curele. De fapt, întregul mecanism, cuprinzând aproximativ 50 de componente, în principal roți dințate, a fost acționat de un singur motor electric.

”Această soluție a îngreunat schimbarea parametrilor mașinii, deoarece a necesitat intervenție manuală, inclusiv înlocuirea angrenajelor pentru a modifica raporturile de transmisie. În plus, trebuiau utilizate componente de reglare mecanică, cum ar fi un mecanism cu clichet pentru controlul mișcării ciclice. Acest lucru a necesitat ajustări precise ale setărilor și a prelungit timpul necesar adaptării mașinii la o nouă gamă de produse,”
își amintește Aneta Siemak, supraveghetorul departamentului de filare.

Lucrările la proiectul de modernizare au început în mai 2023 și au continuat până în iulie 2024. Întregul dulap mecanic a fost reproiectat și adaptat pentru instalarea servomotoarelor. În timpul modernizării, au fost înlocuite mai multe componente, inclusiv trenul de viteze, care a fost înlocuit cu sisteme servo-acționate. Ansamblurile de rulmenți și arborii de antrenare au fost, de asemenea, modificați pentru a funcționa în noile condiții. Aceste modificări au permis ajustarea precisă a parametrilor de funcționare a mașinii, îmbunătățind semnificativ performanța generală.

”Datorită servomotoarelor, nu mai este necesară intervenția manuală în sistemul de acționare, eliminând necesitatea înlocuirii angrenajelor. Parametrii mașinii sunt acum ajustați prin intermediul controlerului PLC. În plus, avem vizibilitate completă a fiecărui parametru din cadrul fiecărei secțiuni de lucru a mașinii, permițând reconfigurarea rapidă și ușoară a setărilor și optimizarea procesului de producție,” spune Maciej Rusinek, inginer șef energetic la Safilin.

”Am optimizat durabilitatea componentelor cheie de transmisie a puterii, cum ar fi rulmenții, arborii și alte ansambluri, ceea ce a îmbunătățit semnificativ fiabilitatea întregului sistem,” adaugă Kamil Baran, inginer mecanic la Safilin.

Reducerea numărului de componente mecanice a făcut, de asemenea, întreținerea mai ușoară, oferind un acces mai bun la piesele critice, reducând semnificativ timpul de nefuncționare. În total, aceste îmbunătățiri au contribuit la o eficiență mai mare a mașinii și la o mai mare fiabilitate operațională.

Cabinet de control electric înainte de modernizare.

Datorită modernizării, siguranța funcționării mașinii a fost, de asemenea, îmbunătățită semnificativ. PZ-KA este acum echipat cu un nou sistem de siguranță proiectat în conformitate cu cerințele identificate prin procesul de evaluare a riscurilor. Printre alte caracteristici, mașina a fost echipată cu butoane standard de oprire de urgență de tip ciupercă.

”Sistemul de siguranță este supravegheat de un releu de siguranță programabil din familia SIRIUS 3SK2. În plus față de funcția de bază de oprire de urgență, a fost implementată și o funcție de solicitare de deblocare, permițând oprirea mașinii în siguranță,” spune Ewelina Radomska, specialist în sănătate, siguranță și mediu.

Automatizarea este controlată de CPU Siemens integrat în controlerul SIMATIC S7-1500, care coordonează funcționarea servomotoriilor și a altor componente ale mașinii. Printre funcțiile sale se numără sincronizarea vitezelor și proceselor de acționare, precum și controlul electrovalvelor și a sistemelor de ventilație. Panoul de operare TP1200 Comfort HMI, la rândul său, gestionează funcțiile de bază ale mașinii. Acesta permite diagnosticarea componentelor sistemului, inclusiv a unităților, și asigură controlul și monitorizarea parametrilor procesului. Panoul vizualizează, de asemenea, datele cheie de operare, cum ar fi nivelul de umplere al bobinei pe care este înfășurat firele.

Proiectul de modernizare a mașinilor a inclus o gamă largă de activități legate de integrarea tehnologică și implementarea de noi soluții IT. Obiectivul principal al acestei părți a proiectului a fost crearea unui sistem capabil să colecteze digital datele de producție, să le proceseze și să le analizeze pentru a optimiza procesele de fabricație.

”Datele colectate fac posibilă recrearea unei imagini complete a funcționării mașinii, permițându-ne să identificăm problemele potențiale, să planificăm acțiuni corective și să îmbunătățim eficiența operațională. Sunt înregistrați peste 120 de parametri ai mașinii, dintre care cei mai importanți includ viteza axului, oscilația șinei inelare, rata de alimentare și rata de livrare,” spune Jan Słowiński.

”Ca parte a proiectului, serverele de aplicații au fost configurate pentru a colecta date de producție live. Transmiterea datelor este simplificată de mediul de orchestrare a proceselor Node-RED, care permite automatizarea fluxurilor de date între diferite sisteme. Combinat cu utilitarul de planificare cron, ne oferă o flexibilitate completă în definirea momentului și modului în care sunt transmise informațiile. Toate datele de mașină colectate sunt stocate într-o bază de date SQL,” explică Maciej Chudziński, Software Engineer la Safilin.

Etapa finală a implementării IT a fost dezvoltarea unui sistem de vizualizare a datelor în Power BI. Această platformă permite crearea de rapoarte interactive și tablouri de bord analitice care oferă utilizatorilor informații clare și dinamice asupra performanței producției. Aceste vizualizări sprijină identificarea problemelor și facilitează luarea deciziilor bazate pe date.

Rezultatele obținute prin modernizarea PM88 au fost atât de reușite încât uzina intenționează să modernizeze utilaje suplimentare. Conform ipotezelor proiectului, se preconizează că rentabilitatea investiției va fi atinsă în puțin peste un an. Alte beneficii includ creșterea siguranței operaționale și o îmbunătățire semnificativă a condițiilor de muncă, datorită reducerii nivelului de zgomot de la 94 dB la 89,5 dB. Calitatea produsului finit s-a îmbunătățit, în special în ceea ce privește rezistența și uniformitatea firelor. Datorită soluțiilor IT implementate, indicatorii de calitate a firelor sunt acum monitorizați continuu în Power BI.

Beneficiile financiare provin în primul rând din costurile mai mici de producție a firelor, obținute printr-o creștere de aproximativ 19% a productivității mașinilor. În termeni absoluți, producția medie a crescut de la 176 kg pe zi la 209,5 kg pe zi.