Digitalisasi Mendorong Kenaikan 20% Produksi Sel Otomotif

Peningkatan ukuran dan kuantitas pesanannya mendorong produsen komponen otomotif berbasis Wisconsin Felss Rotaform LLC (New Berlin, WI) untuk memperluas operasi melalui sel machine-tending dual-robot baru. Perusahaan adalah pemasok komponen presisi menggunakan proses rotary swaging, axial forming dan tube end-forming. Untuk memenuhi tujuan perbaikan proses berkelanjutan perusahaan, sel baru harus lebih aman, lebih cepat dan lebih fleksibel dari sel manufaktur sebelumnya.

Untuk mengatasi sifat kompleks otomatisasi, perusahaan menghubungi Siemens dan integrator sistem IAS Inc. (New Berlin, WI) karena track record inovasi dan keahlian dalam teknologi robotika dan kontrol terintegrasi. Enam bulan kemudian, Felss Rotaform menemukan dirinya mengoperasikan sel manufaktur terdigitalisasi dan terintegrasi yang mencatat rekaman produktivitas dan keuntungan perusahaan.

Saat meninjau persyaratan untuk sel robotika generasi berikutnya, Felss Rotaform memiliki beberapa tujuan. Pertama, perusahaan ingin meningkatkan produktivitas dengan menerapkan PLC kecepatan tinggi baru untuk mencapai waktu turnaround siklus penuh yang lebih pendek untuk setiap bagian individu.

Kedua, perusahaan ingin menjelajahi solusi keselamatan yang lebih canggih yang menjamin kontrol yang lebih baik atas siapa yang memasuki sel. Di sel lama, mesin secara tidak sengaja dapat dihidupkan saat orang pemeliharaan ada di sel, yang menempatkan individu tersebut pada risiko cedera. Untuk menghindari ini, Felss Rotaform ingin proses otomatis untuk menjamin sel kosong setelah dihidupkan ulang.

Ketiga, perusahaan ingin lebih banyak fleksibilitas untuk pergantian sel, yang akan memungkinkan perusahaan untuk menguji dan menyediakan rentang produk yang lebih beragam bagi pelanggan. Sel lama memerlukan seluruh sel diprogram ulang setiap kali proses baru dilakukan, yang dapat memakan waktu hari untuk dieksekusi.

Tujuan awal Felss Rotaform adalah waktu turnaround siklus penuh 48 detik untuk setiap bagian di sel baru (jauh lebih cepat dari sel lama yang mana pun). Desain dan implementasi solusi mempercepat proses produksi bagian lengkap hingga 38 detik, peningkatan efisiensi sebesar 20 persen. Setelah sel baru diimplementasikan, waktu turun dari hari menjadi jam untuk pergantian yang kompleks, dan untuk pergantian terjadwal yang umum, yang dulu memakan waktu delapan jam untuk dilakukan sekarang hanya memakan waktu 15 menit, menurut Chad Due, insinyur kontrol listrik Felss Rotaform.

"Sel baru ini dapat memproduksi dalam dua shift yang sebelumnya memakan waktu tiga. Ini memungkinkan kami memproduksi 600 bagian tambahan selama periode 24 jam. Selain itu, keuntungan untuk sel telah meningkat sebesar 13 persen," kata Due.

Richard Parkhurst, manajer akun Siemens, tahu IAS akan berada dalam posisi yang kuat untuk mencapai tujuan Felss Rotaform. "Beberapa integrator melakukan pengembangan perangkat lunak secara eksklusif dan yang lain lebih terampil dalam membangun dan merakit perangkat keras. IAS membawa kombinasi semua keterampilan dan keahlian yang diperlukan, termasuk kemampuan robotika dan keselamatan teknik," katanya.

IAS mengakui bahwa produk Siemens akan krusial dalam membantu Felss Rotaform mencapai tujuannya dengan menyediakan kecepatan, keandalan, fleksibilitas dan keselamatan yang diperlukan. Misalnya, tulang komunikasi digital yang berbasis Ethernet Siemens PROFIsafe didesain ke dalam sel untuk mengontrol keselamatan mesin dan perimeter. Komunikasi aman disediakan di antara PLC dan robot yang berbeda. PROFIsafe mentransfer informasi status dari perangkat di dalam sel ke PLC utama dan memberikan keuntungan besar dibandingkan teknologi lama karena komunikasi standar dan aman terjadi melalui sistem bus tunggal.

Semua sensor dan aktuator dalam solusi PROFIsafe dapat diprogram bebas dalam konsep keselamatan terdistribusi, terlepas dari stasiun I/O mereka. Fleksibilitas ini memungkinkan operator untuk mematikan aktuator secara selektif. Keuntungan lain termasuk komunikasi fail-safe, diagnosa tingkat lanjut dan kemampuan hot swapping, yang membantu mengurangi waktu henti.

PLC Siemens Simatic S7-1500 dengan antarmuka Profinet bawaan juga memainkan peran utama dalam meningkatkan kecepatan operasional. Bus backplane kecepatan tinggi, dengan baud rate tinggi dan protokol transmisi yang efisien, menghasilkan keuntungan performa krusial untuk pemrosesan sinyal cepat.

Menurut Simon Vancina, insinyur aplikasi IAS dan pemrogram robotika dan PLC utama, "PLC S7-1513F adalah pilihan yang bagus untuk proyek ini karena kecepatannya, rentang kartu ekstensi I/O yang tersedia, fungsionalitas kontrol keselamatan yang dapat diprogram, faktor bentuk yang relatif kompakt dan biaya rendah."

TIA Portal Siemens memainkan peran penting dalam menghemat waktu dan sumber daya teknik saat memprogram semua PLC dan HMI. Penggunaan TIA Portal memperpanjang waktu ke pasar melalui alat simulasi, alat produktivitas pemrogram, dan diagnosa tambahan.

"TIA Portal memungkinkan saya menulis kode seperti yang saya inginkan dan beralih dari satu bahasa pemrograman ke bahasa lain kapan saja saya perlu," kata Vancina. "Misalnya, dengan TIA Portal saya dapat memilih Ladder Logic untuk membuat bagian logika sederhana lebih mudah dibaca, dan kemudian di baris kode berikutnya beralih ke sesuatu seperti Structured Text untuk mengimplementasikan kontrol proses atau perhitungan yang lebih kompleks. Hampir semua PLC memungkinkan penggunaan berbagai bahasa pemrograman IEC 61131-3, tetapi TIA Portal memungkinkan Anda menggabungkannya dengan cara yang unik dan efektif. Ini adalah fitur yang sangat nyaman yang memungkinkan kami mengurangi waktu pengembangan kode dan memungkinkan kami untuk mengaktifkan sistem ini jauh lebih cepat."

Setelah proyek diimplementasikan, Felss Rotaform segera melihat manfaat di luar tujuan intinya. Produsen otomotif besar selalu mencari untuk menguji produk baru. Mereka mengharapkan pemasok mereka untuk membantu mereka dalam proses pengujian. Pemasok yang paling responsif dalam fase pengujian seringkali diberi pujian dengan bisnis baru.

Sel manufaktur baru di Felss Rotaform dirancang dengan pengujian produk dalam pikiran. Ia dapat menjalankan enam nomor bagian baru yang berbeda dalam seminggu, yang memakan waktu sebulan di sel lain.

Sel baru juga jauh lebih canggih dalam kemampuannya untuk mendeteksi bagian cacat. Untuk produsen seperti Felss Rotaform, traceability memainkan peran kunci dalam mengurangi biaya operasional. Sel dapat mencegah bagian cacat dikirim dengan mendeteksi bagian cacat dan menempatkannya dalam wadah terpisah, bahkan menghentikan sel dan memperingatkan operator jika cacat terjadi terlalu sering. Jika bagian cacat dikirim dan ditemukan oleh pelanggan, itu bisa berarti pengembalian seluruh pengiriman, yang membiayai pemasok ratusan ribu dolar.

IAS dan Siemens saat ini menguji dua sel robot yang serupa yang akan diimplementasikan pada 2018 dan mencakup pelacakan pemeliharaan yang lebih baik untuk manufaktur digital yang lebih canggih. Sistem baru melacak berapa lama mesin telah berjalan dan menunjukkan kapan bagian kunci mendekati ambang waktu siklus yang diyakini.

Salah satu solusi yang dieksplorasi adalah MindSphere, sistem operasi Internet of Things (IoT) terbuka berbasis cloud yang berfungsi sebagai platform terhubung dengan aplikasi yang menyediakan berbagai fungsi, seperti mengurangi risiko keamanan dan meningkatkan ketersediaan mesin dan pabrik yang terhubung.

Selain itu, sistem baru akan mengintegrasikan analitik prediktif untuk mengirim peringatan tentang masalah potensial ke kontrol utama sel. "Sistem baru memberi tahu Anda apa yang perlu diganti dan jenis bagian yang dibutuhkan sistem. Anda memindai bagian sebelum memasangnya dan itu memberi tahu Anda apakah itu bagian yang tepat untuk mesin itu," kata Vancina.

Untuk informasi lebih lanjut dari Siemens, kunjungi www.siemens.com, atau telepon 847-640-1595; dari IAS, kunjungi www.iasworldwide.com, atau telepon 866-243-2402.