Мониторинг станков с ЧПУ и другого промышленного оборудования

Что такое мониторинг работы оборудования

Точная регистрация и анализ состояний

Мониторинг работы оборудования — это не просто модное слово. Это система, которая точно регистрирует и записывает все состояния станка. Включен он или выключен, работает по программе или простаивает. А если простаивает, то почему — техническая неисправность, технологические проблемы или организационные сложности.

Система фиксирует:

• начало каждого состояния;
• конец состояния;
• причины возникновения ошибок.

Почему это важно? Потому что без точных данных любые разговоры о повышении эффективности — просто слова.

Непрерывный контроль производственных данных

Мониторинг отвечает на три простых, но критически важных вопроса:

• Сколько произвели?
• Сколько простаиваем?
• Почему простаиваем?

Кажется, что ответы очевидны. Но на практике большинство руководителей не знают реальных цифр. Они оперируют приблизительными оценками, а не фактами.

Оперативный анализ с графиками и диаграммами

Собранные данные позволяют проводить оперативный анализ, в том числе в графическом виде:

• загрузки станка;
• реальной производительности оборудования;
• причин простоев станка.

Графики и диаграммы делают проблемы наглядными. То, что скрыто в таблицах, сразу бросается в глаза на диаграмме.

5 причин внедрить систему мониторинга

Объективные параметры вместо догадок

Мониторинг нужен для определения производительности станков с помощью объективных параметров. Никаких «примерно», «наверное», «кажется». Только факты, зафиксированные системой.

Оптимизация производства и дисциплина

Система помогает оптимизировать производство и повышает дисциплину работников. Когда каждый знает, что его работа фиксируется, отношение к делу меняется.

Увеличение времени работы станков

Благодаря точной информации по техническим, технологическим и организационным простоям удается увеличить время работы станков. Выявили проблему — устранили. Просто.

Данные для расчета новых заказов

Система предоставляет необходимые данные для расчетов новых заказов. Теперь вы можете точно сказать клиенту, когда будет готов его заказ, основываясь на реальных показателях, а не на интуиции.

Обоснование модернизации

Мониторинг помогает решать вопросы по модернизации и приобретению нового оборудования. Когда на руках есть данные о загрузке существующих станков, проще обосновать необходимость покупки нового оборудования.

Современное эффективное производство невозможно создать без мониторинга работы промышленного оборудования. Еще несколько лет назад необходимые для этого устройства и программное обеспечение имели очень высокую стоимость и поэтому могли быть внедрены только на богатых предприятиях.

Сегодня ситуация изменилась. Стоимость используемых для этих целей компонентов уменьшилась в разы. Мониторинг оборудования стал доступным даже для малых предприятий и частных предпринимателей.

Техническая реализация: от сбора данных до анализа

Три этапа мониторинга

В техническом плане мониторинг состоит из трех этапов:

1. Сбор информации.
2. Передача информации.
3. Анализ информации.

Все просто и логично. Сначала собираем данные, потом передаем их туда, где они нужны, и наконец анализируем.

Терминалы для сбора данных

Для сбора и первичного накопления информации предлагается использовать терминалы ТВВ и ТР. Передача данных выполняется по локальной сети ETHERNET, которая, как правило, в настоящее время имеется на каждом промышленном предприятии.

Анализ информации производится при помощи специального программного обеспечения для технического персонала и руководящего состава предприятия.

Терминалы ТВВ и ТР: сбор информации с оборудования

Терминал ввода-вывода ТВВ

Терминалы ввода-вывода ТВВ (рис. 1) используются для проведения мониторинга станков с ЧПУ. Помимо сбора информации о работе станка они позволяют осуществлять по сети ETHERNET передачу технологических программ.

Рис. 1. Терминал ввода-вывода ТВВ-03С

Терминал-регистратор ТР

Терминал-регистратор ТР (рис. 2) является более простой версией терминала ТВВ и используется только для целей мониторинга.

Рис. 2. Терминал-регистратор ТР-01

Карта памяти и сетевое подключение

Носителем информации в терминалах ТВВ и ТР является карта памяти типа ММС или SD. Карта памяти имеет объем от сотен до тысяч мегабайт и является съемной.

Она имеет стандартный компьютерный формат. Записать или прочитать информацию на карту можно как по сети, так и непосредственно с персонального компьютера.

Терминалы подключаются к локальной компьютерной сети ETHERNET стандарта IEEE 802.3 посредством разъема RJ45 (сетевой разъем ETHERNET). Соединение осуществляется кабелем UTP-5 (не экранированная витая пара пятой категории).

Максимальная длина одного соединения по стандарту — 105 м. На практике сеть работает и с сегментами большей длины, но гарантировать работоспособность такой конфигурации в любых условиях нельзя.

При использовании дополнительного оборудования возможно беспроводное подключение к сети по Wi-Fi.

Контроль состояний станка: автоматика и ручной ввод

Основные состояния оборудования

Для учета времени работы станка определяется ряд его состояний, исходя из задач мониторинга на конкретном предприятии и типа оборудования.

Основными состояниями станка являются:

• станок выключен / включен;
• станок работает по программе;
• простой станка по технической причине (можно выделить простой по электронике, электрике, механике);
• простой технологический (наладка станка, отсутствует программа, нет заготовок);
• необоснованный простой.

Автоматический и ручной сбор данных

Контроль указанных состояний осуществляется как посредством автоматического сбора информации, так и путем ручного ввода данных.

Информация, включен станок, выключен или работает по программе, поступает на терминал автоматически непосредственно с сигнальных линий либо с устройств индикации станка.

Данные о простое и его причине вводятся обслуживающим персоналом вручную. Для этого используется клавиатура терминала либо дополнительный пульт.

Энергонезависимая память

Все принимаемые терминалом данные по мониторингу через заданный промежуток времени (10–30 сек) записываются в его энергонезависимую память и затем передаются на сервер для осуществления контроля работы станков в реальном времени.

Наличие в терминале энергонезависимой памяти позволяет вести контроль работы станка при отключенной программе мониторинга и даже при неисправности или отключении сети.

При возобновлении работы по сети терминал передает программе мониторинга всю накопленную информацию и контроль в реальном времени продолжается.

Упрощенный вариант для малых предприятий

Для малых предприятий посредством терминала ТР-01 возможна упрощенная реализация мониторинга оборудования даже без использования локальной сети.

В этом случае информация о работе оборудования накапливается на карте памяти терминала и периодически вручную переносится на компьютер, где просматривается и анализируется.

Такой вариант удобно использовать для оборудования, куда невозможно провести локальную сеть.

Выявление «плавающих» неисправностей

Терминалы ТР и ТВВ также можно использовать для мониторинга технических параметров оборудования с целью выявления «плавающих» неисправностей.

Это те самые проблемы, которые то появляются, то исчезают. Найти их без постоянного мониторинга практически невозможно.

Практический пример: мониторинг на производстве

Схема организации мониторинга

Организация мониторинга на разных предприятиях может отличаться в зависимости от целей, задач и типа оборудования. Рассмотрим один из возможных вариантов мониторинга станков с ЧПУ (рис. 3).

Рис. 3. Схема организации мониторинга станков с ЧПУ

Терминал ТВВ-03С на каждом станке

На каждом станке устанавливается терминал ТВВ-03С, который используется одновременно для выполнения функций мониторинга и для передачи по сети технологической информации.

Терминал ТВВ-03С имеет в своем составе два микроконтроллера, что позволяет ему работать в сети ETHERNET и одновременно с этим передавать в станок технологическую программу в реальном времени.

ТВВ-03С имеет также 8 входов и 3 выхода с оптронной развязкой и клавиатуру для ввода состояний станка.

Сигнальные лампы трех цветов

На станках дополнительно монтируются три лампы, сигнализирующие три состояния станка:

• белая лампа — станок включен (находится в наладке или простаивает по вине оператора);
• зеленая лампа — станок работает по программе;
• красная лампа — станок простаивает, т.е. станок не работает по технической причине (механика, электрика, электроника), из-за отсутствия или неисправности технологической программы или отсутствия заготовок.

Сигнальные лампы управляются при помощи выходных оптронов терминала по командам с клавиатуры терминала или по сети с сервера.

Кнопки для фиксации причин простоя

Если станок останавливается (не работает по программе), оператор должен нажать одну из 4-х дополнительных кнопок на терминале:

• F1 — останов по электрике / электронике;
• F2 — останов по механике;
• F3 — нет заготовок;
• F4 — нет / неисправна программа.

Если не нажата ни одна из клавиш — станок находится в наладке или не работает по вине оператора (горит лампа «Станок включен»).

После нажатия оператором одной из четырех клавиш загорается лампа «Станок простаивает», информация по сети поступает в соответствующую службу предприятия и фиксируется простой по вине этой службы.

После устранения причины простоя и занесения в электронный журнал его причины, по сети или с клавиатуры терминала подается команда о завершении ремонта или другой причины простоя.

Гаснет лампа «Станок простаивает», станок переходит в состояние «Станок включен» и готов к работе по программе.

SMS-уведомления руководству

Возможен вариант, когда ремонтник или технолог должны подтвердить начало устранения причины простоя (по сети или с клавиатуры терминала).

В этом случае, если за определенное время подтверждения не произошло и в поставку программно-аппаратного комплекса дополнительно входит GSM-модуль, руководителю соответствующей ремонтной службы может быть отправлено SMS-сообщение на мобильный телефон.

Контактный телефон и формат сообщения настраиваются непосредственно в программе.

Обработка данных на сервере

Переданная по сети информация о работе станков обрабатывается на сервере и для каждого станка формируется файл учета его работы.

Программное обеспечение позволяет выполнять контроль работы станков в реальном времени, представлять статистику работы станка или группы станков в табличном и графическом видах за заданный промежуток времени (рис. 4).

Рис. 4. Графическое представление статистики работы станков

Результаты внедрения: от данных к решениям

Четыре главных результата

1. Оптимизация производства на основе реальных данных, собранных из систем управления технологическим оборудованием.
2. Наглядное представление совместной производительности оборудования в виде диаграмм.
3. Определение производительности оборудования благодаря объективному учету данных.
4. Принятие объективных решений по перевооружению производства.

Вот и все. Четыре пункта, которые меняют подход к управлению производством.

Вместо догадок — факты. Вместо приблизительных оценок — точные цифры. Вместо реактивного управления — проактивное.

С. Сергеев

ООО ПКФ «Магес» г. Смоленск

тел. (4812) 690910

Email service@cncinfo.ru

http://www.mages93.ru/