Nadgradnja daje predelnim strojem novo življenjsko dobo

Safilin, podjetje, ki združuje francoski kapital s poljskim strokovnim znanjem, proizvaja izdelke na osnovi lana in konoplje, vključno s prejo, ki se uporablja v oblačilih, pohištvu, tehničnem tekstilu, živilski, avtomobilski in številnih drugih industrijah. Podjetje proizvaja tudi rože za kompozitne materiale, pa tudi vrvice in zvite preje za različne namene. Na Poljskem Safilin upravlja proizvodne obrate v Miłakowie in Szczytnu. Na slednjem mestu sta tako mokro predelnica kot česalna naprava. Obrat letno proizvede približno 2000 ton končnih izdelkov. Za mokro predenje uporablja stroje PM88, ki se običajno imenujejo PM. Ti stroji delujejo od leta 1982, kar pomeni, da delujejo že več kot 40 let. V okviru svoje industrijske strategije se je podjetje odločilo raziskati alternative obstoječi opremi in izkoristiti svoje poglobljeno strokovno znanje o procesih za izgradnjo konkurenčne prednosti pri proizvodnji lanene preje. V želji, da bi kar najbolje izkoristili svoja obstoječa sredstva, je vodstvena ekipa sprožila program naknadne vgradnje, katerega namen je dati PM stroju drugo življenje, hkrati pa ga preimenovati v PZ-KA. Odločitev o posodobitvi starajočih se strojev je omogočila avtomatizacijo procesov in vizualizacijo proizvodnih parametrov v realnem času, kar je povzročilo izboljšano operativno učinkovitost in znatne prihranke stroškov. Ključni dejavnik uspeha je bilo oblikovanje celovite projektne ekipe, ki je združevala strokovnjake Safilin iz različnih disciplin, ki so aktivno prispevali k pobudi.

Postopek lanenega predenja vključuje risanje in istočasno zvijanje kemično obdelanega rovingovanja, torej predhodno obdelanega in rahlo zvijanega lanenega drobca določene linearne gostote.

«V objektu Szczytno se predenje izvaja po metodi mokrega predenja. Na vrtilni okvir je nameščena lotujoča špulica, kjer se začne postopek »priprave predenja«. To vključuje prehod potovanja skozi vodno kopel, vzdrževano pri 18—22° C, nato pa skozi vrsto vodil, ki omogočajo postopno in nadzorovano sprostitev,«
pojasnjuje Aleksandra Kaszubowska, procesna inženirka pri Safilinu.

Stroj PM88 je bil sestavljen iz treh glavnih komponent: električne omare, mehanske omare in delovnega modula. Mehanska omara je bila zasnovana za prenos pogonske moči skozi sistem zobnikov, verig in jermenov. Dejansko je celoten mehanizem, ki je obsegal približno 50 komponent, predvsem zobnikov, poganjal en sam elektromotor.

«Ta rešitev je otežila spreminjanje parametrov stroja, saj je zahtevala ročno posredovanje, vključno z zamenjavo zobnikov za spreminjanje prenosnih razmerij. Poleg tega je bilo treba uporabiti mehanske nastavitvene komponente, kot je mehanizem z rogalnico za nadzor cikličnega gibanja. To je zahtevalo natančne nastavitve in podaljšal čas, potreben za prilagoditev stroja novi paleti izdelkov,«
se spominja Aneta Siemak, nadzornica oddelka za predenje.

Dela na projektu nadgradnje so se začela maja 2023 in se nadaljevala do julija 2024. Celotna mehanska omara je bila preoblikovana in prilagojena za vgradnjo servo motorjev. Med posodobitvijo je bilo zamenjanega več komponent, vključno z zobnikom, ki je bil zamenjan s sistemi na servo pogon. Tudi ležajni sklopi in pogonske gredi so bili spremenjeni za delovanje v novih pogojih. Te spremembe so omogočile natančno prilagajanje delovnih parametrov stroja, kar je bistveno izboljšalo splošno učinkovitost.

«Zahvaljujoč servo motorjem ni več potrebe po ročnem posegu v pogonski sistem, kar odpravlja zahtevo po zamenjavi zobnikov. Parametri stroja se zdaj prilagajajo prek krmilnika PLC. Poleg tega imamo popolno vidnost vseh parametrov znotraj vsakega delovnega dela stroja, kar omogoča hitro in enostavno rekonfiguracijo nastavitev in optimizacijo proizvodnega procesa,»pravi Maciej Rusinek, glavni energetski inženir pri Safilinu.

«Optimizirali smo trajnost ključnih komponent prenosa moči, kot so ležaji, gredi in drugi sklopi, kar je bistveno izboljšalo zanesljivost celotnega sistema,»dodaja Kamil Baran, inženir strojništva pri Safilinu.

Zmanjšanje števila mehanskih komponent je olajšalo vzdrževanje tudi z zagotavljanjem boljšega dostopa do kritičnih delov, kar znatno zmanjša čas izpada. Te izboljšave so skupaj prispevale k večji učinkovitosti stroja in večji zanesljivosti delovanja.

Električna nadzorna omara pred posodobitvijo.

Zahvaljujoč naknadni vgradnji se je bistveno izboljšala tudi varnost delovanja stroja. PZ-KA je zdaj opremljen z novim varnostnim sistemom, ki je zasnovan v skladu z zahtevami, ugotovljenimi v postopku ocene tveganja. Med drugimi lastnostmi je stroj opremljen s standardnimi gumbi za zasilno zaustavitev gob.

«Varnostni sistem nadzira programabilni varnostni rele iz družine SIRIUS 3SK2. Poleg osnovne funkcije zaustavitve v sili je bila uvedena tudi funkcija zahteve za odklepanje, ki omogoča varno zaustavitev stroja,»pravi Ewelina Radomska, strokovnjakinja za zdravje, varnost in okolje.

Avtomatizacijo nadzoruje Siemens CPU, integriran v krmilnik SIMATIC S7-1500 controller, ki usklajuje delovanje servo pogonov in drugih komponent stroja. Med njegovimi funkcijami so sinhronizacija hitrosti in procesov pogona ter nadzor magnetnih ventilov in prezračevalnih sistemov. TP1200 Comfort HMI upravljalska plošča, nato upravlja osnovne funkcije stroja. Omogoča diagnostiko sistemskih komponent, vključno z pogoni, ter omogoča nadzor in spremljanje procesnih parametrov. Plošča prikazuje tudi ključne operativne podatke, kot je raven polnjenja špulice, na katero je navita preja.

Projekt posodobitve strojev je vključeval širok spekter dejavnosti, povezanih s tehnološko integracijo in izvajanjem novih IT rešitev. Primarni cilj tega dela projekta je bil ustvariti sistem, ki je sposoben digitalno zbirati proizvodne podatke, njihovo obdelavo in analizirati za optimizacijo proizvodnih procesov.

«Zbrani podatki omogočajo ponovno ustvarjanje popolne slike delovanja stroja, kar nam omogoča prepoznavanje morebitnih težav, načrtovanje korektivnih ukrepov in izboljšanje operativne učinkovitosti. Zabeleženih je več kot 120 parametrov stroja, med katerimi najpomembnejši vključujejo hitrost vretena, nihanje obročne tirnice, hitrost podajanja in hitrost dostave,»pravi Jan Słowiński.

«V okviru projekta so bili aplikacijski strežniki konfigurirani za zbiranje podatkov o produkciji v živo. Prenos podatkov poenostavi okolje za orkestracijo procesov NODE-RED, ki omogoča avtomatizacijo pretoka podatkov med različnimi sistemi. V kombinaciji s pripomočkom za načrtovanje cron nam daje popolno prilagodljivost pri določanju, kdaj in kako se informacije prenašajo. Vsi zbrani strojni podatki so shranjeni v zbirki podatkov SQL,»pojasnjuje Maciej Chudziński, programski inženir pri Safilinu.

Zadnja faza implementacije IT je bil razvoj sistema za vizualizacijo podatkov v Power BI. Ta platforma omogoča ustvarjanje interaktivnih poročil in analitičnih nadzornih plošč, ki uporabnikom zagotavljajo jasen in dinamičen vpogled v uspešnost proizvodnje. Te vizualizacije podpirajo prepoznavanje težav in olajšajo odločanje, ki temelji na podatkih.

Rezultati, doseženi s posodobitvijo PM88, so bili tako uspešni, da obrat načrtuje naknadno opremljanje dodatnih strojev. Glede na predpostavke projekta naj bi donosnost naložbe dosežena v nekaj več kot enem letu. Druge prednosti vključujejo večjo varnost delovanja in znatno izboljšanje delovnih pogojev, zahvaljujoč zmanjšanju ravni hrupa s 94 dB na 89,5 dB. Izboljšala se je tudi kakovost končnega izdelka, zlasti glede trdnosti in enakomernosti preje. Zahvaljujoč implementiranim IT rešitvam se kazalniki kakovosti preje v Power BI nenehno spremljajo.

Finančne koristi izhajajo predvsem iz nižjih stroškov proizvodnje preje, doseženih s približno 19-odstotnim povečanjem produktivnosti strojev. V absolutnem smislu se je povprečna proizvodnja povečala s 176 kg na dan na 209,5 kg na dan.