" Γιατί να επενδύσει μια ελληνική επιχείρηση σε ρομποτικά συστήματα αυτοματοποίησης; Κάθε επιχείρηση επιλέγει την τοποθέτηση ρομποτικών συστημάτων, διότι παρέχουν κυρίως τα εξής πλεονεκτήματα:
Επαναληψιμότητα
Η επαναληψιότητα είναι το κύριο χαρακτηριστικό των ρομποτικών συστημάτων. Για να γίνει η έννοια απολύτως κατανοητή, ας υποθέσουμε ότι ένας εργαζόμενος πρέπει να εκτελέσει την ίδια εργασία πολλές φορές. Είναι προφανές ότι ο εργαζόμενος θα κουραστεί και επίσης δεν θα εκτελέσει την εργασία με τον ίδιο τρόπο όλες τις φορές.
Σταθερή Ποιότητα
Απόρροια της επαναληψιμότητας είναι η σταθερή ποιότητα στο παραγόμενο προιόν. Εάν βασιζόμαστε στο ανθρώπινο δυναμικό σε μια επαναληπτική εργασία, το αποτέλεσμα είναι να έχουμε διαφοροποίηση στην ποιότητα του προιόντος και επίσης πτώση του ηθικού του εργαζομένου καθώς η ρουτίνα προκαλεί υποπαραγωγικότητα.
Ακρίβεια
Ένας Ρομποτικός Βραχίονας μπορεί να έχει μεγαλύτερη ακρίβεια σε εργασίες όπως για παράδειγμα οι κολήσεις ή οι τομές στο σώμα σε μια λεπτή χειρουργική επέμβαση.
Προστασία του ανθρώπινου δυναμικού
Σε περιβάλλοντα όπου επικρατούν δυσμενείς συνθήκες εργασίας προτιμάται η χρήση ρομποτικών συστημάτων. Επίσης σε πρακτικό επίπεδο, σε εργασίες όπως η παλετοποίηση ή η στίβαξη, το βάρος που μπορεί να μεταφέρει ένας Ρομποτικός Βραχίονας είναι πολύ μεγαλύτερο από το βάρος που μπορεί ο άνθρωπος να σηκώσει είτε μόνος του είτε με την βοήθεια ανυψωτικών μηχανημάτων πχ γερανογέφυρα.
Εξοικονόμηση Χρόνου Εργασίας
Στο παράδειγμα της παλετοποίησης, ο χρόνος που χρειάζεται ένας Ρομποτικός Βραχίονας να μεταφέρει ένα φορτίο από την μια θέση στην άλλη, σε σχέση με την διαδικασία φόρτωσης της γερανογέφυρας, μεταφοράς του προιόντος και ξεφόρτωσης της γερανογέφυρας, είναι προφανές ότι είναι πολύ μικρότερος. Για τους λόγους αυτούς λοιπόν κάθε επιχείρηση οδηγείται στην τοποθέτηση Ρομποτικών Συστημάτων.
Η υιοθέτηση ρομποτικών συστημάτων σε ποιο στάδιο της παραγωγής παρατηρείται συνήθως στις ελληνικές επιχειρήσεις και ποιες είναι οι συνήθεις;
Στην Ελλάδα επί το πλείστον έχουμε χρήση Ρομποτικών Συστημάτων στο κομμάτι της συσκευασίας των προιόντων πχ παλετοποίηση όπως αναφέραμε και νωρίτερα ή διαχωρισμός προιόντων κατά τη στοίβαξη. Ακόμη, οι ελληνικές εταιρίες επενδύουν σε Ρομποτικά Συστήματα στο κομμάτι παραγωγής και μεταποίησης προιόντων, ειδικά στην τεχνολογία συγκολήσεων μετάλων και τέλος, ορισμένες επιχειρήσεις χρησιμοποιούν Ρομποτικά Συστήματα στον τομέα του ποιοτικού ελέχου, όπου ο βραχίονας αναλαμβάνει τη δειγματοληψία μετρήσεων με χρήση οργάνων όπως βιομηχανική κάμερα σε έλεγχο συγκoλήσεων για απόρριψη ή μη προιόντος βάσει προδιαγραφών.
Ποια είναι τα οφέλη από τη χρήση κεντρικών συστημάτων παρακολούθησης και έλεγχου στη βιομηχανία;
Το βιομηχανικό δίκτυο έφερε επανάσταση στη βιομηχανία και άλλαξε άρδην τον τρόπο λειτουργίας της. Πλεόν η φυσική παρουσία έρχεται σε δεύτερο χρόνο. Η χρήση της τεχνολογίας των δικτυωμένων λογικών ελεγκτών και αντίστοιχα των δικτυωμένων οργάνων μέτρησης και συσκευών, έδωσε τη δυνατότα στον τεχνικό – χειριστή ή επόπτη να έχει πρόσβαση στο πεδίο χωρίς την φυσική παρουσία του.
Η έλλειψη της ανάγκης για φυσική παρουσία, παρέχει οικονομικό όφελος από το λιγότερο ανθρώπινο δυναμικό που απαιτείται, καθώ επίσης οικονομικό όφελος προκύπτει και με την δυνατότητα απομακρισμένης τεχνικής υποστήριξης από εξειδικευμένους μηχανικούς. Τα Κεντρικά Συστήματα Εποπτείας και Ελέγχου, παρέχουν την αποδοτικότερη εικόνα για την παραγωγή για μελλοντικές αποφάσεις αναβάθμισής της, μέσω της καταγραφής δεδομένων, στα οποία γίνεται εύκολα στατιστική ανάλυση και μελέτη.
Η καταγραφή συμβάντων (events) και συναγερμών (alarms) σε πραγματικό χρόνο, για εντοπισμό και επίλυση σφαλμάτων καθώς και η εύκολη και γρήγορη παραμετροποιηση της παραγωγής για εναλλαγές προιόντων είναι εργαλεία που παρέχονται από τα συστήματα αυτά. Τέλος παρέχουν την δυνατότητα περιορισμού πρόσβασης στην διεργασία, μέσω χρηστών και των δικαιωμάτων που έχουν αυτοί (users/admin).
Λειτουργούν αποτελεσματικά στην ελληνική αγορά τα συστήματα επιτήρησης και καταγραφής ενέργειας;
Στην Ελληνική αγορά τα συστήματα επιτήρησης και καταγραφής ενέργειας, δεν είναι στο βαθμό που θα έπρεπε. Ελάχιστες επιχειρήσεις έχουν επενδύσει σε συστήματα που αξιοποιούν μεγάλο βαθμό της τεχνολογίας που διατήθεται στον κλάδο της ενέργειας. Θεωρούμε ότι βρισκόμαστε στο στάδιο που οι επιχειρήσεις θα αρχίσουν να επενδύουν στον τομέα αυτό, δεδομένων των πλεονεκτιμάτων που έχει μια τέτοια επένδυση.
Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των εφαρμογών PLC και των PID controllers και πόσο μειώνουν το κόστος;
Στις σύγχρονες εφαρμογές όπου χρησιμοποιούνται τα PLC, η χρήση του έχει ξεφύγει εδώ και καιρό από την υλοποίηση ελέγχου αποκλειστικά διακοπτικής λογικής. Η συνεργασία των PLC με τα Inverter έχει ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση ενέργειας κατά τη λειτουργία των κινητήρων, ενώ η συνεργασία των PLC με τις οθόνες διαλόγου χρήστη μηχανής (HMI), επιτρέπουν την εξ’αποστάσεως εποπτεία και επεξεργασία της εφαρμογής από το χρήστη.
Τα PLC υποστηρίζουν μια πληθώρα βιομηχανικών δικτύων (Modbus, Profibus, CanOpen κλπ.) γεγονός που επιτρέπει τη διασύνδεσή τους με άλλες συσκευές και αισθητήρες και η παραγωγή μπορεί να δεχθεί παραμετροποίηση ανά πάσα στιγμή.
Η ενσωμάτωση όλων των συστημάτων που επιτυγχάνεται με τα PLC, αποφέρει γρήγορη αποσφαλμάτωση σε ενδεχόμενη βλάβη και μπορούμε να ελέγξουμε επιμέρους συστήματα επιτήρησης ενέργειας (λογικοί αναλυτές) και η διευρυμένη υποστηριζόμενη βιομηχανική δικτύωση δίνει την δυνατότητα συνεργασίας με άλλους λογικούς ελεγκτές σε δευτεροβάθμια και τριτοβάμια συστήματα για βέλτιστες αποδόσεις. Τα PLC δίδουν ευελιξία και προοπτική δεδομένου ότι είναι μπροστά από την τεχνολογία.
Συνεπώς τα PLC στις σύγχρονες εφαρμογές δεν απαντόνται μόνα τους (αποκλειστικά), αποτελούν το μυαλό της διεργασίας και η διευρυμένη βιομηχανική δικτύωση που υποστηρίζουν, τους δίνει την δυνατότητα να συνεργάζονται είτε με άλλα PLC σε δίκτυο, είτε με inverters και HMI, καθώς επίσης και να στέλνουν τα δεδομένα τους στα συστήματα εποπτικού ελέγχου. Μέσα από τον ορθό προγραμματισμό τους, μπορούμε να κάνουμε εξοικονόμιση ενέργειας σε κάθε υποσύστημα της παραγωγής μιας βιομηχανίας.
Ο PID controller είναι μια τεχνική ελέγχου εφαρμογών που βασίζονται συνήθως σε έλεγχο φυσικών μεγεθών, συνήθως θερμοκρασία, στροφές κινητήρα, ατμοσφαιρική πίεση κλπ. Χαρακτηριστικό του PID ελεγκτή είναι η ακολούθηση εντολής και η αποκοπή ή εξασθένιση διαταραχών. Έτσι λοιπόν είναι διαδεδομένος σε εφαρμογές όπου έχουμε μια επιθυμητή τιμή που θέλουμε να λάβει το σύστημα και να διατηρήσει (πχ επιθυμητή θερμοκρασία).
Οφέλη από την σωστή ρύθμιση του συστήματος προκύπτουν από την εξάλειψη της υπερύψωσης (overshoot), την ρύθμιση του χρόνου απόκρισης (Settling Time), και κυρίως στην εξάλειψη του σφάλματος της μόνιμης τιμής (Steady State Error), (πχ θέλουμε σταθερή θερμοκρασία ίση με 30 oC και έχουμε θερμοκρασία ίση με 27 oC ή ίση με 32 oC).
Χωρίς την εφαρμογή του PID και την χρησιμοποίηση ενός άλλου σχήματος ελέγχου πχ διακοπτική λογική, παρατηρείται η αδυναμία διατήρησης συγκεκριμένης επιθυμητής τιμής του ελεγχόμενου μεγέθους, καθώς επίσης έχουμε την επίδραση διαταραχών. Σε ότι αφορά τα οικονομικά οφέλη, προκύπτουν από το γεγονός ότι δεν υπάρχει άσκοπη σπατάλη ενέργειας κατά τη λειτουργία της εφαρμογής και επίσης υλποιείται από πολλά PLC, συνεπώς δεν είναι απαραίτητη η προμήθεια ανεξάρτητου ελεγκτή PID σε μια εφαρμογή όπου θα χρησιμοποιηθεί PLC.
Υπάρχουν καινοτομίες από το εξωτερικό που αρχίζουν να εφαρμόζονται κι εδώ ή παρατηρείται στασιμότητα;
Ο κλάδος της αυτοματοποίσης των βιομηχανιών της ελληνικής αγοράς, βρίσκεται σε μια σχετική στασιμότητα, διότι η χώρα βρίσκεται σε οικονομική δυσχέρια, κάτι που επηρεάζει την υιοθέτηση των καινοτόμων τεχνολογιών από το εξωτερικό όπως είναι προφανές, αλλά ορισμένες επιχειρήσεις δεν πτωούνται και κινούνται προς την υιοθέτηση και ανάπτυξη καινοτομιών ειδικά στον τομέα της ενέργειας και της ρομποτικής.
Εκτός όμως από τις επιχειρήσεις υπαρχουν και δομές εκπαίδευσης που κινούνται προς την κατεύθυνση αυτή, πχ το ΠΜΣ Προηγμένα Συστήματα Ελέγχου και Ρομποτικής του Τμήματος Αυτοματισμού ΤΕ του ΤΕΙ Στερεάς Ελλάδας.
Συνεπώς, είθισται η τάση και το μέλλον είναι αισόδοξο ακόμη και για εγχώρια ανάπτυξη τεχνολογικών καινοτομιών.
Τι προκλήσεις έχει να αντιμετωπίσει η βιομηχανία, κυρίως σε ό,τι αφορά τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας, και πώς μπορούν οι αυτοματισμοί να βοηθήσουν σε αυτό;
Η ενέργεια διέπεται από ένα ασαφές πλαίσιο, σε ότι αφορά το κόστος της, καθώς αποτελεί αντικείμενο παγκόσμιας πολιτικής. Η αύξηση του κόστους της ενέργειας καθιστά αβέβαιο τον χρόνο ζωής της επιχείρησης, καθώς το κόστος λειτουργίας μιας βιομηχανίας βασίζεται άμεσα και προτίστως στην ενέργεια που καταναλώνει.
Έτσι λοιπόν η κατανάλωση ενέργειας είναι βασικός παράγωντας που κάθε βιομηχανία θέλει να βελτιστοποιήσει. Προς την κατεύθυνση αυτή, κινείται εύστοχα ο αυτοματισμός με ανεπτυγμένες τεχνολογίες όπως είναι οι επιτηρητές ενέργειας, οι αναλυτές ενέργειας, οι ρυθμιστές στροφών (inverters), οι PID ελεγκτές, τα PLC, τα HMI και τα συστήματα Scada, οι Servo Drives κλπ.
Τα σημερινά PLC υποστηρίζουν αυτές τις τεχνολογίες κι έχουν τον ρόλο του κεντρικού διαχειριστή σε ένα σύστημα που εστιάζει στο κομμάτι διαχείρισης ενέργειας των μονάδων παραγωγής.
Κάθε υποσύστημα δικτυώνεται και αποτελεί κομμάτι ενός Energy Management System (EMS), EMS/SCADA, δηλαδή ενός ενιαίου συτήματος εποπτείας και ελέγχου όχι μόνο της διεργασίας αλλά και της ενέργειας που καταναλώνεται με δυνατότητες βελτιστοποίησής της.
Σε πόσο καιρό θα κάνει απόσβεση μια επιχείρηση που θα επενδύσει σε αυτοματισμούς;
Η αυτοματοποίηση της παραγωγής έχει άμεση απόσβεση για την επιχείρηση, καθώς αλλάζει άρδην ο τρόπος παραγωγής, εξαλείφονται οι βλάβες και μειώνεται το ανθρώπινο δυναμικό. Επίσης, μειώνεται ο χρόνος αποκατάστασης βλάβης και έχουμε μέγιστη απόδοση παραγωγής λόγω των νέων τεχνολογιών, γεγονός που αυξάνει το κέρδος της παραγωγής.
Αναφέρετε case study σχετικά με την αυτοματοποίηση στη βιομηχανία:
Η αυτοματοποίηση σε βιοτεχνία απορρυπαντικών, έπαιξε επαναστατικό ρόλο στην λειτουργία της. Πριν την αυτοματοποίηση οι πρώτες ύλες διοχετευόνταν στις δεξαμενές ανάδευσης από ανθρώπινο δυναμικό.
* Αυτό είχε ως επίπτωση οι πρώτες ύλες στο μίγμα να μην είναι σταθερές, λόγο του ανθρώπινου παράγοντα και λόγο της μεταφοράς και κατά συνέπεια το προιόν δεν είχε σταθερή ποιότητα.
* Το εργασιακό περιβάλλον εγκυμονούσε κινδύνους ατυχήματος κατά την μεταφορά των πρώτων υλών προς τις δεξαμενές ανάδευσης.
* Οι καταγραφές των ποσοτήτων γινόντουσαν εγγράφως κι υπήρχε αργή καταγραφή, καθώς επίσης η ανάλυση των δεδομένων της παραγωγής ήταν χρονοβόρα.
* Η ανάδευση γινόταν με εντολές από τον χειριστή και υπήρχε κίνδυνος ο χρόνος ανάδευσης να μην ήταν ο προβλεπόμενος.
* Η πλήρωση των συσκευασιών του προιόντος είχε ως συνέπεια να είναι χρονοβόρα και η προσφορά δεν μπορούσε να ανταπεξέλθει στη ζήτηση.
Με την απόφαση του εκσυγχρονισμού της παραγωγής, άλλαξε άρδην ο τρόπος λειτουργίας της παραγωγής.
Η μεταφορά των πρώτων υλών προς τις δεξαμενές ανάδευσης έγινε μέσω σωληνώσεων. Για αυτό το σκοπό τοποθετήθηκαν αντλίες. Επίσης τοποθετήθηκαν ηλεκτροβάνες για τη διαχείρηση των πρώτων υλών, ροόμετρα για τη μέτρηση της ροής, inverters για την εξοικονόμιση ενέργειας ελέγχοντας τις αντλίες και τέλος τοποθετήθηκε προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής και οθόνη HMI.
Πλέον δίνεται η δυνατότητα στον χειριστή να εισάγει τις επιθυμητές τιμές όγκου (L) των πρώτων υλών που χρειάζονται για την παραγωγή του εκάστοτε προιόντος, καθώς επίσης και την τιμή του ενδεδειγμένου χρόνου ανάδευσης, βάσει των προδιαγραφών.
Τα ροόμετρα ελέγχουν με ακρίβεια την ποσότητα των πρώτων υλών, το PLC δίνει εντολή να σταματήσει η αντλία και η ηλεκτροβάνα να κόψει την παροχή πρώτης ύλης στο δίκτυο σωληνώσεων και επίσης ενεργοποιεί τον κινητήρα ανάδευσης, ο οποίος λειτουργεί για τον χρόνο που έχει ορίσει ο χρήστης από την οθόνη HMI.
Χρησιμοποιώντας την διαθέσιμη τεχνολογία των οθονών HMI, έχουμε την δυνατότητα να έχουμε εγκεκριμένους χρήστες με συγκεκριμένα δικαιώματα στην εφαρμογή (users/login), καταγραφή των ποσοτήτων των πρώτων υλών που εισάγει ο χρήστης σε μορφή αρχείου δεδομένων και στη συνέχεια ανάλυση των δεδομένων από λογισμικό όπως Matlab ή Excel με απλές διαδικασίες. Τέλος στην οθόνη HMI εμφανίζεται γράφημα και στοιχεία συναγερμών.
Στο κομμάτι της ασφάλειας και των συναγερμών, το σύστημα πλεον, εκμεταλεύοντας τις δυνατότες του προγράμματος του PLC και γράφοντας κώδικα, εάν μια πρώτη ύλη στη δεξαμενή ανάδευσης είναι λιγότερη από την προβλεπόμενη σταματάει τη διαδικασία και ενεργοποιείται συναγερμός. Όταν αποκατασταθεί η ισορροπία, το σύστημα ξεκινά την εκτέλεση της συνταγής από το σημείο όπου είχε μείνει.
Στο συγκεκριμένο σύστημα έχουμε την ύπαρξη δικτύου Ethernet TCP/IP για τη διασύνδεση των υποσυστημάτων.
Πλέον είναι γεγονός ότι η ποιότητα του προιόντος, η ταχύτητα παραγωγής, η ποσότητα παραγωγής και η καταγραφή συμβάντων έχει προσδόσει οικονομικά οφέλη στην επιχείρηση.
Γράφει ο Κωνσταντίνος Ιωάννου – Πρόεδρος Συλλόγου Τεχνολόγων Μηχανικών Αυτοματισμού Αποφοίτων ΤΕΙ Χαλκίδος
