Liejyklos vis dažniau taiko duomenimis pagrįstą procesų automatizavimą, siekdamos ilgalaikių tikslų – aukštesnės kokybės, mažesnio atliekų kiekio, maksimalaus veikimo laiko ir minimalių sąnaudų. Visiškai integruota skaitmeninė liejimo ir formavimo procesų sinchronizacija (vientisas liejimas) yra ypač vertinga liejykloms, susiduriančioms su iššūkiais, susijusiais su gamybos laiku, trumpesniu ciklo laiku ir dažnesniu modelių keitimu. Automatizuotoms liejimo ir liejimo sistemoms, kurios sklandžiai susijungia, liejimo procesas tampa greitesnis, o aukštesnės kokybės dalys gaminamos nuosekliau. Automatizuotas liejimo procesas apima liejimo temperatūros stebėjimą, taip pat inokuliacijos medžiagos tiekimą ir kiekvienos formos tikrinimą. Tai pagerina kiekvieno liejinio kokybę ir sumažina atliekų kiekį. Ši išsami automatizacija taip pat sumažina ilgametę specializuotą patirtį turinčių operatorių poreikį. Operacijos taip pat tampa saugesnės, nes apskritai dalyvauja mažiau darbuotojų. Ši vizija nėra ateities vizija; tai vyksta dabar. Tokios priemonės kaip liejyklų automatizavimas ir robotika, duomenų rinkimas ir analizė vystėsi per dešimtmečius, tačiau pastaruoju metu pažanga paspartėjo, nes atsirado įperkamų didelio našumo skaičiavimų ir pažangių „Industry 4.0“ tinklinių jutiklių bei suderinamų valdymo sistemų. Sprendimai ir partneriai dabar leidžia liejykloms sukurti tvirtą, išmanią infrastruktūrą, skirtą ambicingesniems projektams paremti, sujungiant kelis anksčiau nepriklausomus subprocesus, kad būtų galima koordinuoti jų pastangas. Šių automatizuotų, integruotų sistemų surinktų procesų duomenų saugojimas ir analizė taip pat atveria duris į duomenimis pagrįsto nuolatinio tobulinimo ciklą. Liejyklos gali rinkti ir analizuoti procesų parametrus, nagrinėdamos istorinius duomenis, kad rastų koreliacijas tarp jų ir procesų rezultatų. Tada automatizuotas procesas sukuria skaidrią aplinką, kurioje bet kokius analizės metu nustatytus patobulinimus galima kruopščiai ir greitai išbandyti, patvirtinti ir, jei įmanoma, įdiegti.
Sklandaus liejimo iššūkiai Dėl tendencijos gaminti pagal „just-in-time“ principą, klientai, naudojantys DISAMATIC® liejimo linijas, dažnai turi dažnai keisti modelius tarp mažų partijų. Naudojant tokią įrangą kaip DISA automatinis miltelių keitiklis (APC) arba greitasis miltelių keitiklis (QPC), šablonus galima pakeisti vos per vieną minutę. Kadangi vyksta didelio greičio šablonų pakeitimai, proceso kliūtis linkusi persikelti į liejimą – laiką, reikalingą rankiniu būdu perkelti liejimo indą liejimui po šablono pakeitimo. Sklandus liejimas yra geriausias būdas patobulinti šį liejimo proceso etapą. Nors liejimas dažnai jau yra iš dalies automatizuotas, visiškam automatizavimui reikalinga sklandi liejimo linijos ir pildymo įrangos valdymo sistemų integracija, kad jos veiktų visiškai sinchroniškai visose įmanomose darbo situacijose. Norint tai patikimai pasiekti, liejimo įrenginys turi tiksliai žinoti, kur saugu pilti kitą formą, ir, jei reikia, pakoreguoti pildymo įrenginio padėtį. Efektyvų automatinį pildymą pasiekti stabiliame tos pačios formos gamybos procese nėra taip sunku. Kiekvieną kartą gaminant naują formą, formos kolona juda tuo pačiu atstumu (formos storiu). Tokiu būdu pildymo įrenginys gali likti toje pačioje padėtyje, pasiruošęs užpildyti kitą tuščią formą, kai gamybos linija sustabdoma. Norint kompensuoti formos storio pokyčius, atsiradusius dėl smėlio suspaudžiamumo pokyčių, reikia atlikti tik nedidelius liejimo padėties pakeitimus. Šių tikslių pakeitimų poreikis neseniai dar labiau sumažėjo dėl naujų liejimo linijos funkcijų, kurios leidžia liejimo padėtis išlikti pastovesnėms pastovios gamybos metu. Užbaigus kiekvieną liejimą, liejimo linija vėl juda vienu judesiu, įstatydama kitą tuščią formą į vietą, kad būtų galima pradėti kitą liejimą. Tuo tarpu pildymo įrenginį galima papildyti. Keičiant modelį, formos storis gali pasikeisti, o tam reikia sudėtingos automatizacijos. Skirtingai nuo horizontalaus smėlio dėžės proceso, kai smėlio dėžės aukštis yra fiksuotas, vertikalus DISAMATIC® procesas gali pakoreguoti formos storį iki tikslaus storio, reikalingo kiekvienam modelių rinkiniui, kad būtų išlaikytas pastovus smėlio ir geležies santykis ir atsižvelgta į modelio aukštį. Tai yra didelis privalumas užtikrinant optimalią liejimo kokybę ir išteklių panaudojimą, tačiau skirtingas formų storis apsunkina automatinį liejimo valdymą. Pakeitus modelį, DISAMATIC® mašina pradeda gaminti kitą to paties storio formų partiją, tačiau linijoje esanti pildymo mašina vis tiek pildo ankstesnio modelio formas, kurių formų storis gali skirtis. Siekiant to išvengti, liejimo linija ir pildymo įrenginys turi sklandžiai veikti kaip viena sinchronizuota sistema, gaminanti vieno storio formas ir saugiai pilant kito. Sklandus liejimas po šablono pakeitimo. Pakeitus šabloną, likusios formos storis tarp liejimo mašinų išlieka toks pats. Iš ankstesnio modelio pagamintas liejimo mazgas išlieka tas pats, tačiau kadangi iš liejimo mašinos išeinanti nauja forma gali būti storesnė arba plonesnė, visa eilė kiekviename cikle gali judėti skirtingais atstumais – iki naujos formos storio. Tai reiškia, kad su kiekvienu liejimo mašinos eiga besiūlė liejimo sistema turi reguliuoti liejimo padėtį, ruošdamasi kitam liejiniui. Išliejus ankstesnę formų partiją, formos storis vėl tampa pastovus ir atnaujinama stabili gamyba. Pavyzdžiui, jei nauja forma yra 150 mm storio, o ne 200 mm storio forma, kuri vis dar buvo liejama anksčiau, liejimo įrenginys su kiekvienu liejimo mašinos judesiu turi pasislinkti 50 mm atgal link liejimo mašinos, kad būtų teisingoje liejimo padėtyje. Kad liejimo įrenginys galėtų pasiruošti pilti, kai formų kolonėlė nustoja judėti, pildymo įrenginio valdiklis turi tiksliai žinoti, į kokią formą jis bus pilamas, kada ir kur jis atvyks į liejimo zoną. Naudojant naują modelį, kuris gamina storas formas, o lieja plonas formas, sistema turėtų galėti išlieti dvi formas per vieną ciklą. Pavyzdžiui, gaminant 400 mm skersmens formą ir liejant 200 mm skersmens formą, liejimo įrenginys turi būti 200 mm atstumu nuo liejimo mašinos kiekvienai pagamintai formai. Tam tikru momentu 400 mm eiga išstums dvi neužpildytas 200 mm skersmens formas iš galimos liejimo zonos. Tokiu atveju liejimo mašina turi palaukti, kol pildymo įrenginys baigs pilti dvi 200 mm formas, prieš pereidama prie kito judesio. Arba, gaminant plonas formas, liejėjas turi turėti galimybę visiškai praleisti liejimą cikle, tuo pačiu metu pildamas storas formas. Pavyzdžiui, gaminant 200 mm skersmens formą ir pilant 400 mm skersmens formą, naujos 400 mm skersmens formos įdėjimas į liejimo zoną reiškia, kad reikia pagaminti dvi 200 mm skersmens formas. Integruotai liejimo ir liejimo sistemai reikalingas stebėjimas, skaičiavimai ir duomenų mainai, siekiant užtikrinti sklandų automatizuotą liejimą, kaip aprašyta aukščiau, anksčiau kėlė iššūkių daugeliui įrangos tiekėjų. Tačiau dėka šiuolaikinių mašinų, skaitmeninių sistemų ir geriausios praktikos, sklandų liejimą galima (ir buvo) pasiekti greitai, atliekant minimalią sąranką. Pagrindinis reikalavimas yra tam tikra proceso „apskaitos“ forma, teikianti informaciją apie kiekvienos formos vietą realiuoju laiku. DISA „Monitizer®|CIM“ (kompiuterinio integruoto modulio) sistema šį tikslą pasiekia registruodama kiekvieną pagamintą formą ir stebėdama jos judėjimą gamybos linijoje. Kaip proceso laikmatis, ji generuoja laiko žyma pažymėtų duomenų srautų seriją, kuri kas sekundę apskaičiuoja kiekvienos formos ir jos antgalio padėtį gamybos linijoje. Jei reikia, ji realiuoju laiku keičiasi duomenimis su fasavimo įrenginio valdymo sistema ir kitomis sistemomis, kad būtų pasiektas tikslus sinchronizavimas. DISA sistema iš CIM duomenų bazės išgauna svarbius kiekvienos formos duomenis, pvz., formos storį ir ar galima/negalima pilti, ir siunčia juos į fasavimo įrenginio valdymo sistemą. Naudodamas šiuos tikslius duomenis (generuojamus po to, kai forma yra išspaudžiama), pilstytojas gali perkelti liejimo agregatą į teisingą padėtį prieš atvykstant formai ir tada pradėti atidaryti kamščio strypą, kol forma dar juda. Forma atvyksta laiku, kad gautų geležį iš fasavimo įrenginio. Šis idealus laikas yra labai svarbus, t. y. lydalas tiksliai pasiekia liejimo taurę. Pilstymo laikas yra dažna produktyvumo kliūtis, o idealiai nustatant liejimo pradžios laiką, ciklo laiką galima sutrumpinti keliomis dešimtosiomis sekundės dalimis. DISA liejimo sistema taip pat perduoda svarbius duomenis iš liejimo mašinos, pvz., dabartinį formos dydį ir įpurškimo slėgį, taip pat platesnius proceso duomenis, pvz., smėlio suspaudžiamumą, į „Monitizer®|CIM“. Savo ruožtu „Monitizer®|CIM“ iš pildymo gamyklos gauna ir saugo kiekvienos formos kokybės požiūriu svarbius parametrus, tokius kaip liejimo temperatūra, liejimo laikas ir liejimo bei inokuliacijos procesų sėkmė. Tai leidžia atskiras formas pažymėti kaip blogas ir atskirti prieš sumaišant jas kratymo sistemoje. Be liejimo mašinų, liejimo linijų ir liejinių automatizavimo, „Monitizer®|CIM“ teikia su Industry 4.0 suderinamą duomenų rinkimo, saugojimo, ataskaitų teikimo ir analizės sistemą. Liejyklų vadovybė gali peržiūrėti išsamias ataskaitas ir analizuoti duomenis, kad galėtų stebėti kokybės problemas ir numatyti galimus patobulinimus. Sklandi „Ortrander“ liejimo patirtis „Ortrander Eisenhütte“ yra šeimos valdoma liejykla Vokietijoje, kuri specializuojasi vidutinio dydžio, aukštos kokybės ketaus liejinių, skirtų automobilių komponentams, sunkiosioms malkomis kūrenamoms krosnims ir infrastruktūrai bei bendrųjų mašinų dalims, gamyboje. Liejykla gamina pilkąjį ketų, kaliojo ketaus ir sutankintą grafitinę geležį ir per metus pagamina apie 27 000 tonų aukštos kokybės liejinių, dirbdama dviem pamainomis penkias dienas per savaitę. „Ortrander“ valdo keturias 6 tonų indukcines lydymo krosnis ir tris DISA liejimo linijas, kurios per dieną pagamins maždaug 100 tonų liejinių. Tai apima trumpus vienos valandos gamybos etapus, kartais trumpesnius svarbiems klientams, todėl šabloną reikia dažnai keisti. Siekdamas optimizuoti kokybę ir efektyvumą, generalinis direktorius Berndas H. Williams-Bookas investavo daug išteklių į automatizavimo ir analizės diegimą. Pirmasis žingsnis buvo automatizuoti geležies lydymo ir dozavimo procesą, atnaujinant tris esamas liejimo krosnis naudojant naujausią „pourTECH“ sistemą, kuri apima 3D lazerio technologiją, inkubaciją ir temperatūros valdymą. Krosnys, liejimo ir liejimo linijos dabar yra valdomos skaitmeniniu būdu ir sinchronizuojamos, veikia beveik visiškai automatiškai. Kai liejimo mašinos modelis pasikeičia, „pourTECH“ liejimo valdiklis užklausia DISA Monitizer®|CIM sistemą apie naujus formos matmenis. Remdamasis DISA duomenimis, liejimo valdiklis apskaičiuoja, kur kiekvienam liejimui įdėti liejimo mazgą. Jis tiksliai žino, kada pirmoji nauja forma atkeliauja į pildymo gamyklą, ir automatiškai persijungia į naują liejimo seką. Jei bet kuriuo metu įtaisas pasiekia savo eigos pabaigą, DISAMATIC® mašina sustoja ir įtaisas automatiškai grįžta. Kai iš mašinos išimama pirmoji nauja forma, operatorius įspėjamas, kad galėtų vizualiai patikrinti, ar ji yra teisingoje padėtyje. Sklandaus liejimo privalumai Tradiciniai rankinio liejimo procesai arba mažiau sudėtingos automatizuotos sistemos gali lemti gamybos laiko praradimą keičiant modelį, o tai neišvengiama net ir greitai keičiant formas liejimo mašinoje. Rankinis pilstytuvo ir liejimo formų nustatymas iš naujo yra lėtesnis, reikalauja daugiau operatorių ir yra linkęs į klaidas, tokias kaip pliūpsniai. „Ortrander“ pastebėjo, kad pilstydami butelius rankomis, jo darbuotojai galiausiai pavargdavo, prarasdavo susikaupimą ir darydavo klaidų, pavyzdžiui, apsileisdavo. Sklandus liejimo ir liejimo integravimas leidžia užtikrinti greitesnius, nuoseklesnius ir aukštesnės kokybės procesus, tuo pačiu sumažinant atliekas ir prastovas. Naudojant „Ortrander“, automatinis pildymas panaikina tris minutes, kurios anksčiau buvo reikalingos pildymo įrenginio padėčiai reguliuoti keičiant modelį. Visas konvertavimo procesas anksčiau trukdavo 4,5 minutės, sakė p. Williams-Book. Šiandien – mažiau nei dvi minutes. Keisdami nuo 8 iki 12 modelių per pamainą, „Ortrander“ darbuotojai dabar tam skiria apie 30 minučių per pamainą, perpus mažiau nei anksčiau. Kokybė gerinama didesniu nuoseklumu ir galimybe nuolat optimizuoti procesus. „Ortrander“ sumažino atliekas maždaug 20 %, įdiegdama besiūlių liejinių technologiją. Be to, kad sutrumpėjo prastovos keičiant modelius, visai liejimo ir liejimo linijai reikia tik dviejų žmonių, o ne trijų anksčiau. Kai kuriomis pamainomis trys žmonės gali valdyti dvi pilnas gamybos linijas. Stebėjimas yra beveik viskas, ką šie darbuotojai daro: be kito modelio pasirinkimo, smėlio mišinių valdymo ir lydalo transportavimo, jiems tenka atlikti nedaug rankinių užduočių. Kitas privalumas – sumažėjęs patyrusių darbuotojų, kuriuos sunku rasti, poreikis. Nors automatizavimui reikia tam tikrų operatorių mokymų, ji suteikia žmonėms svarbią informaciją apie procesą, kurios jiems reikia norint priimti gerus sprendimus. Ateityje visus sprendimus gali priimti mašinos. Duomenų dividendai iš besiūlių liejinių. Bandydamos patobulinti procesą, liejyklos dažnai sako: „Mes darome tą patį tuo pačiu būdu, bet su skirtingais rezultatais.“ Taigi jos lieja toje pačioje temperatūroje ir lygyje 10 sekundžių, tačiau kai kurie liejiniai yra geri, o kai kurie – blogi. Pridėjus automatinius jutiklius, renkant laiko žyma pažymėtus duomenis apie kiekvieną proceso parametrą ir stebint rezultatus, integruota besiūlių liejinių sistema sukuria susijusių proceso duomenų grandinę, todėl lengviau nustatyti pagrindines priežastis, kai kokybė pradeda blogėti. Pavyzdžiui, jei stabdžių diskų partijoje atsiranda netikėtų intarpų, vadovai gali greitai patikrinti, ar parametrai neviršija priimtinų ribų. Kadangi liejimo mašinos, liejimo įrenginio ir kitų funkcijų, tokių kaip krosnys ir smėlio maišyklės, valdikliai veikia kartu, jų generuojamus duomenis galima analizuoti, siekiant nustatyti ryšius visame procese – nuo smėlio savybių iki galutinės liejinio paviršiaus kokybės. Vienas iš galimų pavyzdžių – kaip liejimo lygis ir temperatūra veikia kiekvieno individualaus modelio formos užpildymą. Gauta duomenų bazė taip pat sudaro pagrindą būsimam automatizuotų analizės metodų, tokių kaip mašininis mokymasis ir dirbtinis intelektas (DI), naudojimui procesams optimizuoti. „Ortrander“ renka proceso duomenis realiuoju laiku per mašinų sąsajas, jutiklių matavimus ir bandinius. Kiekvienam liejiniui renkama apie tūkstantį parametrų. Anksčiau ji fiksavo tik kiekvienam liejimui reikalingą laiką, bet dabar ji tiksliai žino, koks yra liejimo antgalio lygis kas sekundę, todėl patyrę darbuotojai gali ištirti, kaip šis parametras veikia kitus rodiklius, taip pat ir galutinę liejinio kokybę. Ar skystis iš liejimo antgalio išleidžiamas pildant formą, ar liejimo antgalis užpildomas beveik iki pastovaus lygio pildymo metu? „Ortrander“ per metus pagamina nuo trijų iki penkių milijonų formų ir surenka didžiulį kiekį duomenų. „Ortrander“ taip pat saugo kelis kiekvieno liejimo vaizdus „pourTECH“ duomenų bazėje, kad būtų galima išspręsti kokybės problemas. Ateities tikslas – rasti būdą, kaip automatiškai įvertinti šiuos vaizdus. Išvada. Vienalaikis automatinis formavimas ir liejimas lemia greitesnius procesus, pastovesnę kokybę ir mažiau atliekų. Dėl sklandaus liejimo ir automatinio šablonų keitimo gamybos linija veikia efektyviai autonomiškai, todėl reikia tik minimalių rankinių pastangų. Kadangi operatorius atlieka priežiūros vaidmenį, reikia mažiau personalo. Besiūlis liejimas dabar naudojamas daugelyje pasaulio vietų ir gali būti taikomas visose šiuolaikinėse liejyklose. Kiekvienai liejyklai reikės šiek tiek skirtingo sprendimo, pritaikyto jos poreikiams, tačiau technologija jam įdiegti yra gerai patikrinta, šiuo metu ją siūlo DISA ir jos partnerė „pour-tech AB“, ir ji nereikalauja daug darbo. Galima atlikti individualius darbus. Didesnis dirbtinio intelekto ir išmaniosios automatizacijos naudojimas liejyklose vis dar yra bandymų etape, tačiau liejykloms ir originalios įrangos gamintojams (OEM) per ateinančius dvejus trejus metus surenkant daugiau duomenų ir papildomos patirties, perėjimas prie automatizavimo žymiai paspartės. Šiuo metu šis sprendimas yra neprivalomas, tačiau kadangi duomenų išmanymas yra geriausias būdas optimizuoti procesus ir didinti pelningumą, didesnė automatizacija ir duomenų rinkimas tampa standartine praktika, o ne eksperimentiniu projektu. Anksčiau didžiausias liejyklos turtas buvo jos modelis ir darbuotojų patirtis. Dabar, kai sklandus liejimas derinamas su didesne automatizacija ir „Industry 4.0“ sistemomis, duomenys sparčiai tampa trečiuoju liejyklos sėkmės ramsčiu.
— Nuoširdžiai dėkojame „pour-tech“ ir „Ortrander Eisenhütte“ už jų komentarus rengiant šį straipsnį.
Taip, norėčiau gauti kas dvi savaites leidžiamą „Foundry-Planet“ naujienlaiškį su visomis naujienomis, bandymais ir ataskaitomis apie produktus ir medžiagas. Taip pat norėčiau gauti specialius naujienlaiškius – visus juos galima bet kada nemokamai atšaukti.
Įrašo laikas: 2023-10-05