OCENA STANU TECHNICZNEGO LINII PRODUKCYJNEJ HOR6000 W ZAKŁADACH PRODUKCYJNYCH PHILIPS LIGHTING POLAND W PILE RAFAŁ BOCHEN, HENRYK TYLICKI Streszczenie Praca dotyczy wyznaczenia procedur oceny stanu technicznego maszyn linii produkcyjnej typu HOR 6000 znajduj cej si w zakładach produkcyjnych Philips Lighting Poland w Pile, dzi ki którym z kolei, zostan uzyskane dane pozwalaj ce na sformułowanie procedur prognozowania stanu linii produkcyjnej. Głównym celem pracy było okre lenie najodpowiedniejszej metody badawczej, daj cej empiryczne podstawy wyznaczania procedur oceny stanu oraz prognozowania stanu. Słowa kluczowe: linia produkcyjna HOR 6000, procedura oceny stanu technicznego, procedura prognozowania stanu technicznego, Philips Lighting Polska, algorytm wyznaczania procedur oceny stanu, algorytm wyznaczania procedur prognozowania stanu 1. Wprowadzenie W yciu codzienny mamy do czynienia z wyrobami, które czas wzrostu maj za sob i znajduj si w okresie dojrzało ci. W fazie tej, ka dy produkt posiada wielu wytwórców, którzy przy porównywalnej jako ci, konkuruj przede wszystkim kosztem ich wytworzenia, a tym samym cen sprzeda y. Poniewa jako jest czynnikiem bezdyskusyjnym, dodatkowym atutem konkretnego wytwórcy danego wyrobu, mo e by terminowo w realizacji dostaw. Eksploatacja maszyn uwzgl dniaj ca diagnozowanie, zapewniaj ce informacj o aktualnym stanie technicznym maszyn, oraz prognozowanie, które przy zało eniu monotoniczno ci zmian warto ci parametrów diagnostycznych w czasie eksploatacji, umo liwia wyznaczenie kolejnego terminu i zakresu obsługiwania maszyn, a tym samym zapewnienia dotrzymania terminu dostawy wyrobów do klienta, przez co spełnia si jedno z głównych wymaga współczesnego klienta. Diagnozowanie stanu maszyn oraz prognozowanie zmiany stanu mo e równie pomóc w spełnieniu wymogu konkurencyjno ci produktu ze wzgl du na cen, poniewa pozwoli ograniczy postoje przegl dowe oraz wymiany zespołów do minimum, a tym samym zminimalizuje koszt eksploatacji maszyn. Trzeci cz ci ci głego rozpoznawania stanu maszyn jest genezowanie, pozwalaj ce okre li przyczyny zaistniałego stanu, co z kolei pozwala na ewentualne wyeliminowanie przyczyn zaistniałego stanu si gaj c nawet do zało e konstrukcyjnych monitorowanego obiektu, udoskonalaj c go, a tym samym minimalizuj c, lub całkowicie eliminuj c prawdopodobie stwo wyst pienia podobnego stanu w przyszło ci.
22 Rafał Bochen, Henryk Tylicki Ocena stanu technicznego linii produkcyjnej HOR6000 w zakładach produkcyjnych Philips Lighting Poland w Pile W celu spełnienia powy szych wymaga, dla nowoczesnych systemów obsługiwania maszyn, formułuje si potrzeb informacji o stanie maszyny w przeszło ci (genezowanie), tera niejszo ci (ocena stanu) i przyszło ci (prognozowanie), st d istnieje potrzeba opracowania metodyki, która powy sze umo liwi. Na podstawie analizy literaturowej problematyki analizy stanu maszyn oraz bada własnych mo na stwierdzi, e: 1. genezowanie stanu powinno: a) okre la (przy niepełnych lub niepewnych danych warto ci parametrów diagnostycznych) trend zmian ich warto ci; b) przyrówna genezowane warto ci parametrów diagnostycznych do ich warto ci granicznych; c) umo liwi analiz przyczyny zlokalizowanego w chwili badania stanu niezdatno ci maszyny 2. ocena stanu powinna: a) okre li stan techniczny maszyn w czasie bie cym na podstawie wyników bada diagnostycznych b) lokalizowa uszkodzenia w przypadku stanu niezdatno ci maszyn. 3. prognozowanie stanu powinno: a) przewidywa stan maszyny w czasie przyszłym na podstawie niepełnej historii wyników bada diagnostycznych b) umo liwi oszacowanie czasu niezawodnego u ytkowania maszyn; System monitorowania stanu maszyn spełniaj cy wymagania co do genezowania, diagnozowania i prognozowania umo liwi zwi kszenie konkurencyjno ci oraz terminowo ci, byłby równie synonimem nowoczesno ci pozwalaj cym ukaza pilsk fabryk Philips Lighting Poland jako lidera technologii nie tylko w bran y o wietlenia, ale równie szeroko rozumianego utrzymania ruchu[1]. 2. Charakterystyka obiektu bada linii produkcyjnej HOR 6000 Aktualnie na teranie zakładów produkcyjnych Philips Lighting Poland w Pile znajduj si cztery linie produkcyjne typu HOR 6000, dla których proponowane jest przej cie od strategii planowo zapobiegawczej do strategii obsługiwania według stanu. W zale no ci od wdro onych modyfikacji, s w stanie wytwarza liniowe lampy fluoroscencyjne TLD o rednicy 8/8 z pr dko- ciami od 6 900 do 7 400 sztuk na godzin [2]. Pocz tkiem linii s dwie maszyny powlekarki kasetowe (Cassette Coating Machine). Słu one do powleczenia rury szklanej mieszanin luminoforów, przetwarzaj cym wiatło niewidzialne na widzialne o okre lonej barwie (rys. 1). Rura szklana dostarczana jest automatycznie przez automatyczne wózki widłowe, sterowane laserowo (LGV Laser Guided Vehicles) w specjalistycznych pojemnikach (skidach), wstawianych do podsystemu rozładunkowego (rys. 1). Za powlekarkami znajduje si system kontroli wizyjnej sprawdzaj cy czy powleczenie rury luminoforem mie ci si w ci le okre lonych kryteriach jako ciowych. Nast pnie w linii znajduje si robot buforuj cy powleczone rury, np. na czas zmiany produkowanej barwy wietlówki, co ma miejsce głównie na powlekarkach. Kolejnymi maszynami s czyszczarka oraz piec wypalaj cy le-
Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 23 pik z luminoforu. W czyszczarce ko ce rur s czyszczone z luminoforu, co jest istotne dla operacji zatapiania, a nast pnie mieszanina luminoforów jest wysuszana i wypalany lepik powoduj cy trwałe przywarcie luminoforów do cianki rur szklanej. Operacja zatapiania, realizowana na zatapiarce, polega na obustronnym zamkni ciu rury, przez poł czenie jej z wn trzami. Gdy wn trza s trwale poł czone z rur, na pompownicy, nast puje napełnienie lampy odpowiedni mieszanin gazów. Na kolejnej maszynie odbywa si poł czenie lampy z trzonkiem (automat montuj cy). Po obróbce termicznej kleju (cementu), lampa jest kompletna i teoretycznie gotowa do u ytku, pozostaje jedynie sprawdzenie jej parametrów na odpowiednim testerze, jakim jest wy wiecarka. Gotowe lampy s pakowane i wysyłane do klientów. Podczas wytwarzania produktu finalnego, jakim jest liniowa lampa fluorescencyjna TLD, jedyn wymagan czynno ci obsługow, pod warunkiem prawidłowego funkcjonowania linii, jest dostarczanie komponentów. Oprócz tego, w poszczególnych maszynach (np. w zatapiarce, pompownicy, nó karce) znajduj si cz ci szybkozu ywaj ce si, które podlegaj regeneracji w warsztacie. Pomimo, i linia produkcyjna jest zautomatyzowana (system Siemens S7), konieczny jest jej nadzór przez operatorów o wysokich kwalifikacjach procesowych. Ci gło pracy linii produkcyjnej jest w stanie zapewni minimum siedem osób. Mediami, dzi ki którym funkcjonuje linia s : pr d elektryczny, woda lodowa demineralizowana (< 5 o C), gaz ziemny, tlen, spr one powietrze o dwóch stopniach kompresji. Proces produkcyjny jest stabilny i nie wymaga ci głych regulacji. Drobne korekty na maszynach s jednak konieczne ze wzgl du na zmienno komponentów. Zmiana produkowanego asortymentu lamp polega na zmianie barwy lub zmiany mocy lampy. Zmiana barwy odbywa si głównie w obszarze powlekarek, gdzie polega na wymianie roztworu wodnego mieszaniny luminoforów suspensji dotychczas produkowanej lampy, na suspensj, której skład chemiczny jest dostosowany do wytwarzania wiatła o barwie wymaganej po przestawieniu. Działania zwi zane ze zmian barwy, odbywaj si tak e na linii bocznej zmian ilo ci rt ci dozowanej do lampy, oraz w systemach kontroli produktu poprzez wprowadzenie parametrów referencyjnych odpowiednich dla danej barwy. Zmiana mocy lampy polega przede wszystkim na zmianie geometrycznych ustawie linii głównej, poniewa lampy o ró nych mocach maj ró ne długo ci. Dodatkowo, na linii bocznej, nale y zmieni skr tk, a systemy kontroli lampy nale y przestawi na odpowiedni moc lampy. Obsługiwanie maszyn linii produkcyjnej HOR 6000 realizowane jest według strategii planowo zapobiegawczej. Polega ono na tym, e raz w tygodniu przeprowadzany jest przegl d, podczas którego, zgodnie z harmonogramem, sprawdzane s poszczególne zespoły maszyn. Podobne przegl dy o odpowiednim zakresie realizowane s raz na miesi c oraz w ci gu roku. Zwi kszenie efektywno ci eksploatacji linii produkcyjnej, jak wykazały badania podobnych systemów eksploatacji, mo liwe jest poprzez zastosowanie strategii eksploatacji według stanu, której niezb dnym elementem jest monitorowanie stanu maszyn linii produkcyjnej.
24 Rafał Bochen, Henryk Tylicki Ocena stanu technicznego linii produkcyjnej HOR6000 w zakładach produkcyjnych Philips Lighting Poland w Pile Rysunek 1. Schemat funkcjonalny linii produkcyjnej HOR600 Linia główna: 1 powlekarki (2 x CCM), 2 system kontroli wizyjnej, 3 zrobotyzowany bufor powleczonych rur, 4 piec wypalania lepiku luminoforu, czyszczarka 5 zatapiarka, 6 pompownica, 7 automat trzonkuj cy, 8 wypalarka, 9 wy wiecarka. Gniazdo pakowania: 10 zautomatyzowany bufor lamp, 11 pakowaczka indywidualna, 12 pakowaczka zbiorcza, 13 smarowaczki.linia boczna: 14 nó karka, 15 monta ówka (z kapsułk rt ciow /bez kapsułki rt ciowej)
25 Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 3. Monitorowanie stanu obiektów przemysłowych Problem opracowania monitorowania linii produkcyjnej, tzn. oceny stanu, prognozy i genezy stanu maszyny istotny jest zarówno na etapie opracowywania jej konstrukcji, produkcji i eksploatacji. Przyst puj c do wyznaczania procedur monitorowania stanu, jako testów kontroli stanu i lokalizacji uszkodze, prognozy oraz genezy stanu maszyn linii natrafia si na problemy, które sprowadzaj si do nast puj cych pyta : a) czy optymalny zbiór parametrów diagnostycznych jednoznacznie opisuje stan maszyn, czy jest skorelowany ze zmian ich stanu, czy zawiera odpowiedni ilo informacji o stanie maszyn? b) czy optymalny zbiór parametrów diagnostycznych jest stabilny, czy te wykazuje istotne zmiany a je li tak, to jaki jest charakter tych zmian w zale no ci od czynników wynikaj cych z eksploatacji maszyn? c) w jaki sposób na stabilno optymalnego testu i programu kontroli stanu i lokalizacji uszkodze wpływaj czynniki charakterystyczne dla eksploatacji maszyn, mianowicie: podatno diagnostyczna maszyn, warto poziomu wiarygodno ci diagnozy (o którym mo e decydowa u ytkownik maszyny), zmienne warunki eksploatacji i zmienna niezawodno zespołów maszyny? d) w jaki sposób na stabilno optymalnej prognozy lub genezy wpływaj czynniki charakterystyczne dla eksploatacji maszyn, mianowicie: warto horyzontu prognozy lub genezy (o którym mo e decydowa u ytkownik maszyny), zmienne warunki eksploatacji i zmienna niezawodno zespołów maszyny? Trafne rozwi zanie tych problemów jest niezb dne do efektywnego monitorowania stanu maszyn linii produkcyjnej, a tym samym wymusza konieczno badania wra liwo ci procedur na powy sze czynniki. Je eli badanie wykazuje, e wyznaczone procedury s stabilne wówczas mo na je wykorzysta do wyznaczania programów kontroli stanu i lokalizacji uszkodze, prognozy oraz genezy stanu maszyn. W przeciwnym wypadku nale y podj decyzj o modyfikacji zało e i ogranicze procesu wyznaczania procedur monitorowania stanu, np. poprzez wiadome nieuwzgl dnienie czynników wywołuj cych niestabilno rozwi zania i tym samym zmniejszenie uniwersalno ci otrzymanego rozwi zania. 4. Analiza systemów monitorowania maszyn linii HOR 6000 Linia produkcyjna HOR 6000 posiada trzy systemy, które mogłyby zosta wł czone w system monitorowania stanu maszyn linii produkcyjnej, lecz informacja przez nie przekazywana jest w bardzo wysokim stopniu niepełna i post factum [2,3,4]. Dwa z przytoczonych systemów skupiaj si na danych procesowych, a jeden przede wszystkim na parametrach pracy maszyn. Równie dwa spo ród dost pnych systemów s w pełni zautomatyzowane, a jeden obsługiwany jest przez pracowników linii produkcyjnej HOR 6000. Systemami w pełni zautomatyzowanymi s : CIRCLE (Control, Information, Recording, Communication, Labeling, Evaluation) oparty na odpowiednio oprogramowanych komputerach PC oraz kontrolerach PLC Siemens S7, oraz diagnozowania niektórych zespołów maszyn linii HOR 6000 oparty o kontrolery PLC Siemens S7 z odpowiednim oprogramowaniem.
26 Rafał Bochen, Henryk Tylicki Ocena stanu technicznego linii produkcyjnej HOR6000 w zakładach produkcyjnych Philips Lighting Poland w Pile System CIRCLE jest systemem kolekcjonuj cym i archiwizuj cym dane procesowe, które dotycz niewielkiej liczby zespołów maszyn linii HOR (rys. 2), maj cych bezpo redni wpływ na proces produkcyjny. Na podstawie danych z systemu CIRCLE in ynier procesu mo e oceni stan niektórych zespołów poszczególnych maszyn, maj cych bezpo redni kontakt z wyrobem, np. wielko odpadu wymiarowan w % produkcji z poszczególnych maszyn oraz jego rodzaj, czy parametry wyrobu gotowego. Nie jest w stanie oceni stanu pozostałych podzespołów i tego jaki wpływ maj one na parametry procesu. Pierwsz reakcj na zwi kszanie si odpadu jest regulacja mo liwa do zrealizowania w ruchu. Gdy brak jest pozytywnej reakcji na regulacj, lub jest negatywna, a odpad nadal zmierza w kierunku warto ci granicznej, okre lonej warunkami ekonomicznymi, maszyna zostaje zatrzymana, co wi e si najcz ciej z postojem całej linii produkcyjnej. W kolejnym kroku, przegl dane s poszczególne zespoły maszyny w celu lokalizacji uszkodzenia wpływaj cego na zwi kszenie odpadu. Cz sto zdarza si, e wymiana danego zespołu nie wpływa znacz co na zmniejszenie ilo ci generowanego odpadu, co skutkuje kolejnym zatrzymaniem maszyny oraz linii i wymian kolejnego zespołu. Typ generowanego odpadu informuje eksperta, jakie podzespoły mog by niezdatne, lecz tylko ich przejrzenie daje 100% pewno ci o trafno ci diagnozy. Rysunek 2. Widok ekranu CIRCLE dla zatapiarki System komputerowy Siemens S7 (rys. 3), który steruje i nadzoruje prac linii jest zaprogramowany na grup uszkodze, które jest w stanie zidentyfikowa na podstawie sygnałów cyfrowych z odpowiednich, jednobitowych, czujników. Dodatkowo monitorowany jest czas pracy poszczególnych maszyn i w odpowiednim momencie (przewidzianym przez konstruktora), za pomoc zaprogramowanych komunikatów, informuje o konieczno ci sprawdzenia wyspecyfikowanych zespołów.
27 Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 Poniewa sygnał z czujników jest jednobitowy, daje to informacj o zdatno ci lub niezdatno- ci danego zespołu. Informacj t otrzymuje si w chwili, gdy linia zostaje zatrzymana z powodu uszkodzenia jednego z zespołów. Skraca to czas uzdatniania maszyny i linii, lecz nie pozwala na ocen stanu danego zespołu (np. zdatne, obsługiwanie mo liwe lecz nie konieczne, wymagaj ce obsługiwania, niezdatny). W ostatnim czasie (od połowy stycznia 2010) linia HOR6006 boryka si z odpadem dochodz cym do 18% produkcji linii. Wszelkie regulacje oraz wymiany podzespołów w oparciu o system CIRCLE oraz wiedz eksperck nie przynosz wi kszego efektu (aktualnie odpad oscyluje wokół 10%). Sytuacja ta jest znakomitym dowodem na potrzeb rozszerzenia diagnozowania maszyn w systemie obsługiwaniu, a by mo e nawet poł czenia systemu oceny z wykorzystaniem parametrów procesowych z systemem obsługiwania według stanu. Procedura oceny stanu, b d ca cz ci systemu monitorowania stanu linii produkcyjnej, pozwoliłaby na szybk lokalizacj uszkodzenia, a tak e na dyskretn, lub ci gł, ocen stanu danej maszyny linii, co pozwoliłoby na implementacj logiki rozmytej oraz, w poł czeniu z systemem monitorowania parametrów procesowych, na okre lenie czy pogarszaj ce si parametry procesowe maj przyczyn mechaniczn czy procesow (komponent, nastawy). Rysunek 3. Ekran komunikatów Siemens 5. Analiza uszkodze maszyn linii produkcyjnej HOR 6000 Pierwszym etapem przechodzenia do strategii obsługiwania według stanu, która wydaje si o wiele bardziej odpowiednia dla maszyn linii produkcyjnej o tak wysokim stopniu zaawansowania technologicznego, jest okre lenie słabych ogniw oraz identyfikacja ich stanów niezdatno ci [5,6,7,8]. W tym celu wykonano analiz uszkodze wszystkich maszyn linii HOR 6000, która wykazała, e dwie trzecie wszystkich uszkodze na linii produkcyjnej pochodzi od maszyn: monta- ówka, pompownica, zatapiarka.
28 Rafał Bochen, Henryk Tylicki Ocena stanu technicznego linii produkcyjnej HOR6000 w zakładach produkcyjnych Philips Lighting Poland w Pile Rysunek 4. Prawdopodobie stwo wyst pienia uszkodzenia maszyn Aby zwymiarowa problem uszkodze grupy wymienionych maszyn zdefiniowano dwa wska niki [5,9,10,11,12]: a) główny prawdopodobie stwo (p x 100%) wyst pienia uszkodzenia danej maszyny (rys. 4); b) pomocniczy czas niezdatno ci danej maszyny w minutach w skali roku (rys. 5). Rysunek 5. Czas niezdatno ci maszyn w minutach Wska nik pomocniczy, w postaci czasu niezdatno ci poszczególnych maszyn, został celowo wybrany ze wzgl du na warunki ekonomiczne. Kalkulacja kosztów wytworzenia lampy zakłada produkcj lamp z okre lon wydajno ci maszyn, a ka dy postój linii obni a powoduje jej obni enie. Wyniki analizy czasów postoju poszczególnych maszyn w ci gu roku potwierdziła, e najcz stsze uszkodzenia maszyn s równie najbardziej uci liwe. Samo okre lenie słabych ogniw w zbiorze kilkunastu maszyn jest informacj zbyt słab do budowy systemu monitorowania stanu maszyn, dlatego te wykonano analiz uszkodze na ni szym poziomie dekompozycji dla grupy maszyn zdefiniowanych jako słabe ogniwa, przykładowo przedstawiono analiz uszkodze mechanizmów zatapiarki. Wynikiem przeprowadzonej analizy jest wskazanie grupy zespołów maszyn (słabych ogniw), stwarzaj cych najwi ksze problemy w kon-
Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 29 tek cie uszkodze : palniki lewej strony maszyny, rozchylacz elektrod lewej strony, podajnik wn trz i nap d. Podobnie jak dla wszystkich maszyn linii zdefiniowano prawdopodobie stwo uszkodzenia danego mechanizmu (rys. 6) oraz wprowadzono współczynnik pomocniczy w postaci czasu przywracania zdatno ci danego zespołu danej maszyny (rys. 7). Warto ci wska nika pomocniczego dla poszczególnych mechanizmów potwierdza wybór mechanizmów: palniki lewej strony, aparat rozchylenia elektrod, podajnik wn trz + nap d jako determinuj cych stan maszyny, w tym przypadku zatapiarki. Rysunek 6. Prawdopodobie stwo uszkodzenia mechanizmów zatapiarki Rysunek 7. Czas niezdatno ci mechanizmów wybranej maszyny zatapiarka
30 Rafał Bochen, Henryk Tylicki Ocena stanu technicznego linii produkcyjnej HOR6000 w zakładach produkcyjnych Philips Lighting Poland w Pile 6. Identyfikacja stanów maszyn i parametrów diagnostycznych linii HOR 6000 Jednym z powszechnie znanych narz dzi pozwalaj cych na identyfikacj stanów obiektu oraz opisuj cych je parametrów diagnostycznych jest model topologiczny. Modelem topologicznym obiektu jest nazywany pewien abstrakcyjny opis obiektu rzeczywistego, dokonany za pomoc kategorii poj ciowych stosowanych w topologii. Uwzgl dniane s przy tym istotne cechy funkcjonowania obiektu oraz zbiór jego parametrów i zwi zki mi dzy nimi. Jako przestrze topologiczn rozumie si par T=(X,Θ) X={x i }, j=1 l sko czony, abstrakcyjny zbiór cech, Θ topologia, okre lona w zbiorze X przez nało enie zwi zków binarnych. W zbiorze X nało ono zale no binarn ϕ, je eli w zbiorze X2 wszystkich uporz dkowanych par <x i,x j > wydzielony został podzbiór Θ ϕ. Dla dowolnych x i oraz x j element x i X znajduje si w stosunku ϕ do elementu x j X czyli x i ϕ x j Θ ϕ X 2 <x i,x j > Θ ϕ. W praktyce zwykle wyst puj sko czone zbiory cech parametrów obiektu, dlatego te model topologiczny ka dego, realnego, rozwa anego obiektu mo na przedstawi w postaci sko czonego grafu skierowanego G(X,Q), czyli zbioru X punktów wierzchołków, poł czonych zbiorem Q={q l }, l=1 s łuków. Graf G(X,Q) jest rodzin uporz dkowanych par q l =<x i,x j >, wskazuj cych jakie wierzchołki s ze sob wzajemnie zwi zane. Ka da para q l =<x i,x j >, stanowi łuk grafu wyznaczony przez wierzchołki x i oraz x j i skierowany od x i do x j, je eli w zbiorze X pomi dzy x i oraz x j istnieje binarny stosunek ϕ, tzn. x i ϕ x j. Podczas budowy topologicznego modelu funkcjonalnego obiektu, zbiór X jest wyznaczany ze zbioru cech istotnych dla jego normalnego funkcjonowania, natomiast topologia Θ wynika z konkretnych zwi zków pomi dzy wybranymi cechami. Zbiór X mo e by ustalony na ró nych poziomach szczegółowo ci [13].
Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 31 Rysunek 8. Szczegółowy model topologiczny zatapiarki A dostarczenie energii elektrycznej, B dostarczenie gazu ziemnego, C dostarczenie tlenu, D dostarczenie powietrza, E emisja spaliny, F transport zamkni tej rury, a przepływ pr du przez uzwojenia stojanu, a1 przepływ pr du przez uzwojenia stojanu, a2 przepływ pr du przez uzwojenia stojanu, a3 wytworzenie pola elektromagnetycznego, a4 zaindukowanie pr dów w uzwojeniach wirnika, a5 powstanie/pokonanie sił tarcia, a6 obrót wirnika (wytworzenie energii mechanicznej), b transfer energii mechanicznej do wału krzywkowo nap dowego, c podział energii mechanicznej, d transfer energii mechanicznej do podajnik rur, d1 podjazd chwytaków po rur, d2 pobranie rury, d3 podjazd pod pozycj załadunku do zatapiarki, d4 załadunek rury do zatapiarki, d5 transfer energii mechanicznej do palców centruj cych, d6 pozycjonowanie rury, d7 zamkni cie chwytaków, d8 otwarcie chwytaków, e transfer energii mechanicznej do podajnika wn trz, e1 podjazd chwytaka po wn trze, e5 pobranie wn trza, e2 transport wn trza pod pozycj załadunku do palnika, e3 załadunek wn trza do palnika, e4 załadunek wn trza do rury, f transfer energii mechanicznej do karuzel, f1 ruch indeksowy karuzel, g wytworzenie mieszanki grzewczej(a5), g1 podanie mieszanki palnej do planików, g2 odpalenie palników, g3 spalanie mieszanki, g4 grzanie szkła wn trza, g5 grzanie zatopienia, h transfer energii mechanicznej do dobijaków prawej i lewej strony maszyny, h1 poł czenie rury z wn trzami (zamkni cie rury), h2 cofni cie palnika, h3 rozchylenie elektrod, g6 chłodzenie zatopienia, g7 wytworzenie mieszanki chłodz cej, g8 odł czenie mieszanki od palników, i transfer energii mechanicznej do mechanizmu wyładunku rur, i1 podjazd ło a pod rur, i2 poło enie rury na transporterze (d7)
32 Rafał Bochen, Henryk Tylicki Ocena stanu technicznego linii produkcyjnej HOR6000 w zakładach produkcyjnych Philips Lighting Poland w Pile Dzi ki sporz dzeniu modeli topologicznych maszyn (tutaj zatapiarki) (rys. 8) mo na okre li zbiór najlepszych parametrów diagnostycznych X pozwalaj cych trafnie okre li stan maszyny. Dla przytoczonej na schemacie zatapiarki proponowane s poni sze parametry: a) pobór energii elektrycznej prze nap d (po redni pomiar oporów); b) drgania (pomiar zu ycia ło ysk); c) ci nienie dostarczanych gazów (pomiar stopnia niedro no ci palników; d) geometria karuzel (równoległo, pochylenie, odkształcenia, rozstaw); e) temperatura (ochrona przed zbyt szybkim zu ywaniem zespołów nara onych na wysok temperatur ); f) centryczno podania komponentów; g) synchronizacja. Przy opracowywaniu grupy najlepszych parametrów diagnostycznych nale y pami ta o istniej cym systemie CIRCLE, który dostarcza danych odno nie procesu, przez które równie mo na ocenia stan maszyny. Pierwsze przeprowadzone eksperymenty maj ce na celu potwierdzi lub zanegowa trafno wyboru parametrów najlepiej opisuj cych stan, wykazały, e cz stotliwo, amplituda, czy np. współczynnik impulsowo ci drga, jako parametry mog opisywa stan maszyny, czy konkretnego mechanizmy. Na podstawie zebranych danych mo liwe jest stworzenie mapy drga obiektu zdatnego, która stanowiłaby referencj do mapy drga stanu w którym znajdowałby si problematyczna maszyna. Pomimo tak szerokich mo liwo ci diagnostycznych, jakie daje analiza drga obraz stanu realizowany jedynie w oparciu o same drgania nie byłby pełny, dlatego te trwaj dalsze prace nad uzupełnieniem monitorowanych parametrów o parametry takie jak zu ycie energii elektrycznej czy innych mediów. Dobór odpowiednich czujników nie jest jednak kwesti łatw, ze wzgl du na rodowisko pracy, co bezpo rednio powi zane jest z kosztem budowy systemu. 7. Wst pna koncepcja systemu monitorowania stanu maszyn linii produkcyjnej HOR 6000 Prawdopodobnie pokładowy system monitorowania stanu maszyn (rys. 9) b dzie mógł by zbudowany w oparciu o mikrokontrolery Siemens S7 400 oraz 1200, w które wyposa one s linie HOR. Poniewa dost pne sygnały diagnostyczne maj charakter binarny zapewne konieczne b dzie doposa enie sterowników w analogowe karty wej, zbieraj ce warto ci sygnałów diagnostycznych proponowanych na podstawie modelu topologicznego. Poniewa linie HOR 6000 wyposa one s w rozbudowany system oceny procesu produkcyjnego oparty równie na mikrokontrolerach Siemens S7 400 oraz 1200, nale ałoby wykorzysta istniej cy ju system oceny procesu i wł czy go do pokładowego systemu monitorowania stanu maszyn, dzi ki czemu wyj ciowe informacje byłby pełniejsze i podawane na podstawie niezale nych danych uzyskiwanych z dwóch podsystemów mechanicznego i procesowego. Informacje generowane na podstawie ródeł mechanicznego i procesowego przedstawiałby sob równie wi ksz warto co do ich wiarygodno ci. System monitorowania stanu maszyn linii HOR, za pomoc jednego z ekranów oraz sygnalizatorów wietlno-d wi kowych miałby zwraca informacj o stanie maszyny oraz o uszkodzonych zespołach (w przypadku niezdatno ci maszyny) lub przewidywanym kolejnym terminie obsługiwa-
Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 33 nia, ze wskazaniem szczególnych punktów przegl du. Aktualnie, sygnały mo liwe do kolekcjonowania przez system zrealizowany w oparciu o zaimplementowane sterowniki s ubogie, dlatego te linia b dzie musiała by wyposa ona w odpowiednie czujniki przetwarzaj ce wielko ci mechaniczne na elektryczne. Siln stron jest jednak strona procesowa monitorowania linii, a poł czenie nowego systemu monitorowania parametrów diagnostycznych z systemem monitorowania procesu mo e da pełen obraz stanu linii produkcyjnej, co ułatwi genezowanie stanu i zmniejszy bł d prognozowania stanu. Analiza kosztowa wskazuje, e przy budowie systemu monitorowania stanu nale y si przede wszystkim skupi na ocenie stanu i prognozowaniu stanu, jako najbardziej warto ciowych dla firmy Philips Lighting jako przyszłego u ytkownika systemu. Przeprowadzone eksperymenty oraz analiza zgromadzonych danych wykazały, e najcz stsz przyczyn uszkodze na linii s zespoły maszyn o przekroczonych resursach i bł dnie ocenionym stanie podczas planowego obsługiwania maszyn linii. Genezowanie realizowane za pomoc konwencjonalnych technik, jak metody delfickie, film szybkoklatkowy, wizja lokalna całkowicie sprawdza si w aktualnej strategii obsługiwania, poniewa jedynie 1,6% czasu niezdatno ci linii jest skutkiem przyczyn wynikaj cych ze ródeł innych ni przekroczenie resursów. Rysunek 9. Blokowy schemat pokładowego systemu monitorowania stanu maszyn
34 Rafał Bochen, Henryk Tylicki Ocena stanu technicznego linii produkcyjnej HOR6000 w zakładach produkcyjnych Philips Lighting Poland w Pile 8. Podsumowanie Reasumuj c przedstawione powy ej rozwa ania oraz dotychczas przeprowadzone badania, aktualny system obsługiwania maszyn linii nie jest wystarczaj co efektywny, poniewa wyst puj uszkodzenia, których lokalizacja podczas obsługiwania według stosowanej obecnie strategii planowo zapobiegawczej nie jest mo liwa. Przekłada si to na obni enie poziomu ufno ci wystarczaj cego do planowania produkcyjnego, co bezpo rednio przekłada si na wizerunek firmy, która traci w oczach klientów nie dotrzymuj c podj tych zobowi za. Przej cie do strategii obsługiwania według stanu, oprócz zwi kszenia jako ci kontroli nad procesami produkcyjnymi umo liwi prawdopodobnie planowanie postojów według potrzeb, co mo e przynie korzy ci w postaci zmniejszenia ilo ci pozycji magazynowych, zmniejszenia pracochłonno ci obsługiwania i bezpo- rednio mo e wyrazi w zaoszcz dzonych rodkach finansowych. Dzi ki poł czeniu istniej cego ju systemu oceny procesu z projektowanym systemem mechanicznym zostanie osi gni ty efekt synergii w dziedzinie monitorowania stany linii HOR 6000. Dla u ytkownika systemu monitorowania stanu linii HOR 6000 (Philips Lighting) najwa niejszymi byłyby mo liwo ci oceny i prognozowania stanu, co mo e przynie wymierne korzy ci finansowo marketingowe. Oprócz parametrów opisuj cych drgania, niezb dne do opisu stanów s dodatkowe parametry zwi zane np. z konsumpcj mediów przez maszyny oraz ich zespoły. Aktualnie, badania nad rozwi zaniem problemu zdefiniowania procedur monitorowania stanu maszyn linii HOR 6000 s na etapie doboru czujników przetwarzaj cych wielko ci nieelektryczne na elektryczne, co pozwoli na ich łatwe kolekcjonowanie i przetwarzanie. Bibliografia 1. ółtowski B., Tylicki H.: Elementy diagnostyki technicznej maszyn, PWSZ, Piła 2008. 2. Linia produkcyjna HOR 6002, Materiały Philips Lighting Poland S.A., Piła 2006. 3. Cholewa W., Diagnostyka techniczna maszyn, Wyd. Politechniki l skiej, Gliwice 1992 4. Korbicz J., Ko cielny J.M., Kowalczuk Z., Cholewa W. (red.): Diagnostyka procesów. WNT, Warszawa 2002 5. B dkowski L.: Elementy diagnostyki technicznej, WAT, Warszawa 1991. 6. Box G., Jenkins G.: Time series analysis, forecasting and control, London 1970. 7. Cempel C.: Ewolucyjne modele symptomowe w diagnostyce maszyn, Materiały I Kongresu Diagnostyki Technicznej, Gda sk 1996. 8. Tylicki H.: Optimization of the prognosis method of mechanical vehicles technical state, Wydawnictwa uczelniane ATR, Bydgoszcz 1998. 9. Nizi ski S., Michalski R.: Diagnostyka obiektów technicznych, ITE Radom 2002. 10. Uhl T., Batko W.: Wybrane problemy diagnostyki maszyn, CCATIE 4, Kraków 1996 11. ółtowski B.: Podstawy diagnostyki maszyn. Wydawnictwa Uczelniane ATR, Bydgoszcz 1997. 12. ółtowski B., Nizi ski S.: Modelowanie procesów eksploatacji maszyn, WITPiS, Sulejówek 2008.
35 Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 13. Hebda M, Nizi ski S., Pelc H.: Podstawy diagnostyki pojazdów mechanicznych, WKŁ, Warszawa 1980 TECHNICAL STATE EVALUATION PROCEDURE OF THE MACHINES IN THE HOR 6000 LINE IN PHILIPS LIGHTING POLAND PRODUCTION PLANT IN PILA Summary The article concerns determination of the technical state evaluation procedures of the machines in the HOR 6000 production line placed in Philips Lighting Poland production plant in Piła. The data gathered this way will allow for formulation of the state of the production line prognostic procedures. The main objective of the article is determination of the most appropriate research method which will give empirical basis for determination of the evaluation procedures and prognosis. Key words: production line HOR 6000, technical state evaluation procedure, technical state prognosis procedure, Philips Lighting Poland, technical state procedure defining algorithm, technical state prognosis defining algorithm Techniki wirtualne w badaniach stanu, zagro e bezpiecze stwa i rodowiska eksploatowanych maszyn. Numer projektu: WND-POIG.01.03.01-00-212/09. Rafal Bochen Industrial Engineer Philips Lighting Poland ul. Kossaka 150, 64-920 Piła e-mail: rafal.bochen@philips.com Henryk Tylicki Wydział In ynierii Mechanicznej Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-789 Bydgoszcz e-mail: tylicki@utp.edu.pl