Ліцейныя заводы ўсё часцей укараняюць аўтаматызацыю працэсаў на аснове дадзеных для дасягнення доўгатэрміновых мэтаў: больш высокай якасці, меншай колькасці адходаў, максімальнага часу бесперабойнай працы і мінімальных выдаткаў. Цалкам інтэграваная лічбавая сінхранізацыя працэсаў разліўкі і ліцця (бясшвоўнага ліцця) асабліва каштоўная для ліцейных заводаў, якія сутыкаюцца з праблемамі своечасовай вытворчасці, скарачэння цыклаў і больш частай змены мадэляў. Дзякуючы аўтаматызаваным сістэмам ліцця і ліцця, якія бясшвоўна звязаны паміж сабой, працэс ліцця становіцца хутчэйшым, і больш якасныя дэталі вырабляюцца больш паслядоўна. Аўтаматызаваны працэс разліўкі ўключае кантроль тэмпературы разліўкі, а таксама падачу мадыфікацыйнага матэрыялу і праверку кожнай формы. Гэта паляпшае якасць кожнай адліўкі і зніжае ўзровень браку. Гэтая комплексная аўтаматызацыя таксама зніжае патрэбу ў аператарах з шматгадовым спецыялізаваным вопытам. Аперацыі таксама становяцца больш бяспечнымі, таму што ў цэлым задзейнічана менш работнікаў. Гэта бачанне не з'яўляецца бачаннем будучыні; гэта адбываецца зараз. Такія інструменты, як аўтаматызацыя і робататэхніка ліцейных заводаў, збор і аналіз дадзеных, развіваліся на працягу дзесяцігоддзяў, але прагрэс нядаўна паскорыўся з развіццём даступных высокапрадукцыйных вылічэнняў і перадавых сеткавых датчыкаў Industry 4.0 і сумяшчальных сістэм кіравання. Рашэнні і партнёры цяпер дазваляюць ліцейным заводам ствараць надзейную, інтэлектуальную інфраструктуру для падтрымкі больш амбіцыйных праектаў, аб'ядноўваючы некалькі раней незалежных падпрацэсаў для каардынацыі іх намаганняў. Захоўванне і аналіз дадзеных працэсаў, сабраных гэтымі аўтаматызаванымі, інтэграванымі сістэмамі, таксама адкрывае дзверы да паспяховага цыклу пастаяннага ўдасканалення на аснове дадзеных. Ліцейныя заводы могуць збіраць і аналізаваць параметры працэсу, вывучаючы гістарычныя дадзеныя, каб знайсці карэляцыю паміж імі і вынікамі працэсу. Аўтаматызаваны працэс затым забяспечвае празрыстае асяроддзе, у якім любыя паляпшэнні, выяўленыя ў выніку аналізу, могуць быць старанна і хутка пратэставаны, правераны і, па магчымасці, рэалізаваны.
Праблемы бесперашкоднага ліцця З-за тэндэнцыі да вытворчасці "дакладна ў тэрмін" кліентам, якія выкарыстоўваюць фармовачныя лініі DISAMATIC®, часта даводзіцца мяняць мадэлі паміж невялікімі партыямі. Выкарыстоўваючы такое абсталяванне, як аўтаматычная сістэма змены парашка (APC) або хуткая сістэма змены парашка (QPC) ад DISA, шаблоны можна змяніць усяго за адну хвіліну. Па меры таго, як адбываюцца змены шаблонаў з высокай хуткасцю, вузкае месца ў працэсе, як правіла, зрушваецца ў бок разліўкі — час, неабходны для ручнога перамяшчэння разліўнога каўша для разліўкі пасля змены шаблону. Бесперашкоднае ліццё — найлепшы спосаб палепшыць гэты этап працэсу ліцця. Нягледзячы на тое, што ліццё часта ўжо часткова аўтаматызавана, поўная аўтаматызацыя патрабуе бесперашкоднай інтэграцыі сістэм кіравання фармовачнай лініяй і абсталяваннем для разліву, каб яны працавалі цалкам сінхронна ва ўсіх магчымых эксплуатацыйных сітуацыях. Каб дасягнуць гэтага надзейна, разліўны блок павінен дакладна ведаць, дзе бяспечна разліваць наступную форму, і, пры неабходнасці, карэктаваць становішча разліўнога блока. Дасягненне эфектыўнага аўтаматычнага разліву ў стабільным вытворчым працэсе адной і той жа формы не так складана. Кожны раз, калі вырабляецца новая форма, калона формы перамяшчаецца на аднолькавую адлегласць (таўшчыню формы). Такім чынам, разліўны блок можа заставацца ў тым жа становішчы, гатовым да запаўнення наступнай пустой формы пасля спынення вытворчай лініі. Патрабуюцца толькі нязначныя карэкціроўкі становішча разліўкі, каб кампенсаваць змены таўшчыні формы, выкліканыя зменамі сціскальнасці пяску. Неабходнасць гэтых тонкіх карэкціровак нядаўна яшчэ больш знізілася дзякуючы новым функцыям фармовачнай лініі, якія дазваляюць заставацца больш паслядоўнымі пазіцыямі разліўкі падчас паслядоўнай вытворчасці. Пасля завяршэння кожнай разліўкі фармовачная лінія зноў перамяшчаецца на адзін ход, размяшчаючы наступную пустую форму на месцы, каб пачаць наступную разліўку. Пакуль гэта адбываецца, разліўную прыладу можна зноў напаўняць. Пры змене мадэлі таўшчыня формы можа змяняцца, што патрабуе складанай аўтаматызацыі. У адрозненне ад гарызантальнага працэсу пясчанай скрыні, дзе вышыня пясчанай скрыні фіксаваная, вертыкальны працэс DISAMATIC® можа рэгуляваць таўшчыню формы да дакладнай таўшчыні, неабходнай для кожнага набору мадэляў, каб падтрымліваць пастаяннае суадносіны пяску і жалеза і ўлічваць вышыню мадэлі. Гэта з'яўляецца важнай перавагай у забеспячэнні аптымальнай якасці ліцця і выкарыстання рэсурсаў, але змена таўшчыні формы робіць аўтаматычны кантроль ліцця больш складаным. Пасля змены мадэлі машына DISAMATIC® пачынае вырабляць наступную партыю формаў такой жа таўшчыні, але разліўная машына на лініі ўсё яшчэ запаўняе формы папярэдняй мадэлі, якія могуць мець іншую таўшчыню формы. Каб вырашыць гэтую праблему, фармовачная лінія і разліўная ўстаноўка павінны працаваць бездакорна як адна сінхранізаваная сістэма, вырабляючы формы адной таўшчыні і бяспечна заліваючы іншую. Бесшвоўнае заліванне пасля змены формы. Пасля змены формы таўшчыня пакінутай формы паміж фармовачнымі машынамі застаецца ранейшай. Разліўны блок, выраблены з папярэдняй мадэлі, застаецца ранейшым, але паколькі новая форма, якая выходзіць з фармовачнай машыны, можа быць таўсцейшай або танчэйшай, уся стужка можа прасоўвацца на розныя адлегласці ў кожным цыкле - да таўшчыні новай формы. Гэта азначае, што з кожным ходам фармовачнай машыны сістэма бясшвовага залівання павінна карэктаваць становішча адліўкі ў падрыхтоўцы да наступнай адліўкі. Пасля таго, як папярэдняя партыя формаў заліта, таўшчыня формы зноў становіцца пастаяннай, і аднаўляецца стабільная вытворчасць. Напрыклад, калі новая форма мае таўшчыню 150 мм замест формы таўшчынёй 200 мм, у якую ўсё яшчэ вялася разліўка, разліўная прылада павінна з кожным ходам разліўкі перамяшчацца на 50 мм назад да ліцейнай машыны, каб знаходзіцца ў правільным становішчы для разліўкі. Каб разліўная ўстаноўка падрыхтавалася да разліўкі, калі калона формаў спыніцца, кантролер разліўной ўстаноўкі павінен дакладна ведаць, у якую форму яна будзе разліваць, а таксама калі і дзе яна прыбудзе ў зону разліўкі. Выкарыстоўваючы новую мадэль, якая вырабляе тоўстыя формы адначасова з адліўкай тонкіх формаў, сістэма павінна мець магчымасць адліваць дзве формы за адзін цыкл. Напрыклад, пры вырабе формы дыяметрам 400 мм і адліўцы формы дыяметрам 200 мм разліўная прылада павінна знаходзіцца на адлегласці 200 мм ад ліцейнай машыны для кожнай вырабленай формы. У нейкі момант ход 400 мм выштурхне дзве незапоўненыя формы дыяметрам 200 мм з магчымай зоны разліўкі. У гэтым выпадку разліўная прылада павінна пачакаць, пакуль разліўная прылада скончыць разліўку ў дзве формы дыяметрам 200 мм, перш чым перайсці да наступнага хода. Або, пры вырабе тонкіх формаў, разліўшчык павінен мець магчымасць цалкам прапусціць разліўку ў цыкле, працягваючы разліваць тоўстыя формы. Напрыклад, пры вырабе формы дыяметрам 200 мм і разліўцы формы дыяметрам 400 мм, размяшчэнне новай формы дыяметрам 400 мм у зоне разліўкі азначае, што трэба вырабіць дзве формы дыяметрам 200 мм. Адсочванне, разлікі і абмен дадзенымі, неабходныя для інтэграванай сістэмы ліцця і разліўкі, каб забяспечыць безпраблемнае аўтаматызаванае разліванне, як апісана вышэй, стваралі праблемы для многіх пастаўшчыкоў абсталявання ў мінулым. Але дзякуючы сучасным машынам, лічбавым сістэмам і перадавым практыкам, бесперабойнае разліванне можа быць (і было) дасягнута хутка з мінімальнай наладкай. Асноўнай патрабаваннем з'яўляецца нейкая форма «ўліку» працэсу, якая забяспечвае інфармацыю аб месцазнаходжанні кожнай формы ў рэжыме рэальнага часу. Сістэма DISA Monitizer®|CIM (камп'ютэрны інтэграваны модуль) дасягае гэтай мэты, запісваючы кожную вырабленую форму і адсочваючы яе рух па вытворчай лініі. Як таймер працэсу, ён генеруе серыю патокаў дадзеных з часовай адзнакай, якія кожную секунду вылічваюць становішча кожнай формы і яе сопла на вытворчай лініі. Пры неабходнасці сістэма абменьваецца дадзенымі ў рэжыме рэальнага часу з сістэмай кіравання разліўной устаноўкай і іншымі сістэмамі для дасягнення дакладнай сінхранізацыі. Сістэма DISA здабывае важныя дадзеныя для кожнай формы з базы дадзеных CIM, такія як таўшчыня формы і магчымасць/немагчымасць разліву, і адпраўляе іх у сістэму кіравання разліўной устаноўкай. Выкарыстоўваючы гэтыя дакладныя дадзеныя (згенераваныя пасля экструзіі формы), разліўшчык можа перамясціць разліўны вузел у правільнае становішча да прыбыцця формы, а затым пачаць адкрываць стопорны стрыжань, пакуль форма яшчэ рухаецца. Форма прыбывае своечасова, каб атрымаць чыгун з разліўной ўстаноўкі. Гэты ідэальны час мае вырашальнае значэнне, г.зн. расплава дакладна дасягае разліўной шклянкі. Час разліву з'яўляецца распаўсюджаным вузкім месцам прадукцыйнасці, і дзякуючы ідэальнаму вызначэнню часу пачатку разліву час цыклу можна скараціць на некалькі дзесятых секунды. Сістэма ліцця DISA таксама перадае адпаведныя дадзеныя з ліцейнай машыны, такія як бягучы памер формы і ціск упырску, а таксама больш шырокія дадзеныя працэсу, такія як сціскальнасць пяску, у Monitizer®|CIM. У сваю чаргу, Monitizer®|CIM атрымлівае і захоўвае з разліўной устаноўкі крытычна важныя для якасці параметры для кожнай формы, такія як тэмпература разліўкі, час разліўкі і паспяховасць працэсаў разліўкі і інакуляцыі. Гэта дазваляе пазначаць асобныя формы як дрэнныя і аддзяляць іх перад змешваннем у сістэме ўстрэсвання. Акрамя аўтаматызацыі ліцейных машын, ліцейных ліній і ліцця, Monitizer®|CIM забяспечвае адпаведную стандартам Індустрыі 4.0 структуру для збору, захоўвання, справаздачнасці і аналізу. Кіраўніцтва ліцейнага завода можа праглядаць падрабязныя справаздачы і дэталёва вывучаць дадзеныя, каб адсочваць праблемы з якасцю і стымуляваць патэнцыйныя паляпшэнні. Беспраблемны вопыт ліцця Ortrander Ortrander Eisenhütte - гэта сямейны ліцейны завод у Германіі, які спецыялізуецца на вытворчасці сярэднесерыйных, высакаякасных чыгунных адлівак для аўтамабільных кампанентаў, цяжкіх драўляных печаў і інфраструктуры, а таксама дэталяў машын агульнага прызначэння. Ліцейны завод вырабляе шэры чыгун, высокатрывалы чыгун і чыгун з прэсаваным графітам і вырабляе прыблізна 27 000 тон высакаякасных адлівак у год, працуючы ў дзве змены пяць дзён на тыдзень. Кампанія Ortrander кіруе чатырма 6-тоннымі індукцыйнымі плавільнымі печамі і трыма ліцейнымі лініямі DISA, вырабляючы прыблізна 100 тон адлівак у дзень. Гэта ўключае кароткія вытворчыя цыклы працягласцю адну гадзіну, часам менш для важных кліентаў, таму шаблон даводзіцца часта мяняць. Каб аптымізаваць якасць і эфектыўнасць, генеральны дырэктар Бернд Х. Уільямс-Бук уклаў значныя рэсурсы ва ўкараненне аўтаматызацыі і аналітыкі. Першым крокам была аўтаматызацыя працэсу плаўлення і дазавання чыгуну, мадэрнізацыя трох існуючых ліцейных печаў з выкарыстаннем найноўшай сістэмы pourTECH, якая ўключае 3D-лазерную тэхналогію, інкубацыю і кантроль тэмпературы. Печы, ліцейныя і ліцейныя лініі цяпер кіруюцца і сінхранізуюцца ў лічбавым рэжыме, працуючы амаль цалкам аўтаматычна. Калі ліцейная машына змяняе мадэль, кантролер ліцця pourTECH запытвае ў сістэмы DISA Monitizer®|CIM новыя памеры формы. На падставе дадзеных DISA кантролер ліцця разлічвае, дзе размясціць вузел ліцця для кожнай ліцця. Ён дакладна ведае, калі першая новая форма паступае на разліўную ўстаноўку, і аўтаматычна пераключаецца на новую паслядоўнасць ліцця. Калі прыстасаванне дасягае канца свайго ходу ў любы момант, машына DISAMATIC® спыняецца, і прыстасаванне аўтаматычна вяртаецца ў працоўнае становішча. Калі першая новая форма здымаецца з машыны, аператар атрымлівае папярэджанне, каб ён мог візуальна праверыць, ці знаходзіцца яна ў правільным становішчы. Перавагі бясшвоўнага ліцця Традыцыйныя працэсы ручнога ліцця або менш складаныя аўтаматызаваныя сістэмы могуць прывесці да страты вытворчага часу падчас змены мадэляў, што непазбежна нават пры хуткай змене формаў на ліцейнай машыне. Ручная пераўстаноўка разліўной машыны і разліўных формаў павольнейшая, патрабуе большай колькасці аператараў і схільная да памылак, такіх як развальванне. Ортрандэр выявіў, што пры ручным разліве яго супрацоўнікі ў рэшце рэшт стамляліся, гублялі канцэнтрацыю і рабілі памылкі, такія як расслабленне. Бесшвоўная інтэграцыя ліцця і разліву дазваляе хутчэйшыя, больш паслядоўныя і якасныя працэсы, адначасова скарачаючы адходы і час прастою. З Ortrander аўтаматычнае разліванне ліквідуе тры хвіліны, якія раней патрабаваліся для рэгулявання становішча разліўнога блока падчас змены мадэляў. Увесь працэс пераўтварэння раней займаў 4,5 хвіліны, сказаў спадар Уільямс-Бук. Сёння менш за дзве хвіліны. Змяняючы ад 8 да 12 мадэляў за змену, супрацоўнікі Ortrander цяпер трацяць каля 30 хвілін за змену, што ўдвая менш, чым раней. Якасць павышаецца дзякуючы большай паслядоўнасці і магчымасці пастаяннай аптымізацыі працэсаў. Кампанія Ortrander скараціла колькасць адходаў прыкладна на 20% дзякуючы ўкараненню бясшвоўнага ліцця. Акрамя скарачэння часу прастою пры змене мадэляў, для ўсёй лініі ліцця і разліўкі патрэбныя толькі два чалавекі замест папярэдніх трох. У некаторыя змены тры чалавекі могуць кіраваць двума поўнымі вытворчымі лініямі. Маніторынг — гэта амаль усё, што робяць гэтыя работнікі: акрамя выбару наступнай мадэлі, кіравання пясчанымі сумесямі і транспарціроўкі расплаву, у іх мала ручной працы. Яшчэ адной перавагай з'яўляецца зніжэнне патрэбы ў вопытных супрацоўніках, якіх цяжка знайсці. Нягледзячы на тое, што аўтаматызацыя патрабуе пэўнай падрыхтоўкі аператараў, яна дае людзям важную інфармацыю аб працэсе, неабходную для прыняцця правільных рашэнняў. У будучыні машыны могуць прымаць усе рашэнні. Дывідэнды дадзеных ад бясшвоўнага ліцця. Спрабуючы палепшыць працэс, ліцейныя заводы часта кажуць: «Мы робім тое ж самае аднолькава, але з рознымі вынікамі». Таму яны адліваюць пры адной і той жа тэмпературы і ўзроўні на працягу 10 секунд, але некаторыя адліўкі добрыя, а некаторыя дрэнныя. Дадаючы аўтаматызаваныя датчыкі, збіраючы дадзеныя з часовай адзнакай па кожным параметре працэсу і кантралюючы вынікі, інтэграваная сістэма бясшвоўнага ліцця стварае ланцужок звязаных дадзеных працэсу, што палягчае выяўленне першапрычын, калі якасць пачынае пагаршацца. Напрыклад, калі ў партыі тармазных дыскаў здараюцца нечаканыя ўключэнні, кіраўнікі могуць хутка праверыць, ці знаходзяцца параметры ў дапушчальных межах. Паколькі кантролеры для ліцейнай машыны, ліцейнай ўстаноўкі і іншых функцый, такіх як печы і пясчаныя змяшальнікі, працуюць узгоднена, дадзеныя, якія яны генеруюць, можна аналізаваць для вызначэння ўзаемасувязяў на працягу ўсяго працэсу, ад уласцівасцей пяску да канчатковай якасці паверхні адліўкі. Адным з магчымых прыкладаў з'яўляецца тое, як узровень залівання і тэмпература ўплываюць на запаўненне формы для кожнай асобнай мадэлі. Атрыманая база дадзеных таксама закладвае аснову для будучага выкарыстання аўтаматызаваных метадаў аналізу, такіх як машыннае навучанне і штучны інтэлект (ШІ), для аптымізацыі працэсаў. Ortrander збірае дадзеныя працэсу ў рэжыме рэальнага часу праз машынныя інтэрфейсы, вымярэнні датчыкаў і тэставыя ўзоры. Для кожнай адліўкі ў форму збіраецца каля тысячы параметраў. Раней ён фіксаваў толькі час, неабходны для кожнай заліўкі, але цяпер ён дакладна ведае, які ўзровень заліўнога сопла кожную секунду, што дазваляе вопытнаму персаналу вывучыць, як гэты параметр уплывае на іншыя паказчыкі, а таксама на канчатковую якасць адліўкі. Ці зліваецца вадкасць з заліўнога сопла падчас запаўнення формы, ці заліўное сопло запоўнена амаль да пастаяннага ўзроўню падчас запаўнення? Ortrander вырабляе ад трох да пяці мільёнаў формаў у год і сабраў велізарную колькасць дадзеных. Ortrander таксама захоўвае некалькі малюнкаў кожнай разліўкі ў базе дадзеных pourTECH на выпадак праблем з якасцю. Знайсці спосаб аўтаматычнай ацэнкі гэтых малюнкаў — мэта на будучыню. Выснова. Адначасовае аўтаматызаванае фармаванне і разліўка прыводзяць да больш хуткіх працэсаў, больш стабільнай якасці і меншай колькасці адходаў. Дзякуючы плаўнаму ліццю і аўтаматычнай змене шаблонаў, вытворчая лінія эфектыўна працуе аўтаномна, патрабуючы толькі мінімальных ручных намаганняў. Паколькі аператар выконвае кантрольную ролю, патрабуецца менш персаналу. Бесшвоўнае ліццё зараз выкарыстоўваецца ў многіх месцах свету і можа быць ужыта на ўсіх сучасных ліцейных заводах. Кожны ліцейны завод патрабуе крыху іншага рашэння, адаптаванага да яго патрэб, але тэхналогія для яго рэалізацыі добра правераная, у цяперашні час даступная ад DISA і яе партнёра pour-tech AB, і не патрабуе шмат працы. Можна выконваць індывідуальную працу. Пашыранае выкарыстанне штучнага інтэлекту і інтэлектуальнай аўтаматызацыі на ліцейных заводах усё яшчэ знаходзіцца на стадыі тэставання, але па меры таго, як ліцейныя заводы і вытворцы арыгінальнага абсталявання збяруць больш дадзеных і дадатковага вопыту на працягу наступных двух-трох гадоў, пераход да аўтаматызацыі значна паскорыцца. Аднак гэтае рашэнне ў цяперашні час неабавязковае, паколькі аналіз дадзеных — найлепшы спосаб аптымізацыі працэсаў і павышэння прыбытковасці, большая аўтаматызацыя і збор дадзеных становяцца стандартнай практыкай, а не эксперыментальным праектам. У мінулым найважнейшымі актывамі ліцейнага завода былі яго мадэль і вопыт яго супрацоўнікаў. Цяпер, калі бясшвоўнае ліццё спалучаецца з большай аўтаматызацыяй і сістэмамі Industry 4.0, дадзеныя хутка становяцца трэцім слупом поспеху ліцейнага завода.
— Шчыра дзякуем pour-tech і Ortrander Eisenhütte за іх каментарыі падчас падрыхтоўкі гэтага артыкула.
Так, я хачу атрымліваць двухтыднёвую рассылку Foundry-Planet з усімі апошнімі навінамі, выпрабаваннямі і справаздачамі аб прадуктах і матэрыялах. А таксама спецыяльныя рассылкі — усё з бясплатнай адменай у любы час.
Час публікацыі: 05 кастрычніка 2023 г.