Модернизация автоматизированной системы управления упаковочной линией с созданием системы сбора технологических данных

Рис. 1. Здание фабрики ООО «Мон’дэлис Русь» в Великом Новгороде

Основными показателями работы упаковочной линии являются общая эффективность оборудования, OEE (Overall equipment effectiveness), и общая эффективность оборудования с учетом плановых остановов — GE (используется на фабрике в соответствии с корпоративными правилами расчета).

Для упаковочной линии они оцениваются исходя из объема готовой продукции, упакованной за смену.

С целью повышения эффективности работы упаковочной линии требовалось организовать выявление «узких мест» — причин незапланированных простоев, оказывающих влияние на показатель GE, которыми могут быть некачественное сырье, неисправности оборудования, простои по вине персонала и др. Ранее на участке была организована регистрация длительных простоев линии операторами вручную, на бумажных носителях. Короткие простои не фиксировались, так как это было бы трудоемко из-за их большого количества и отвлекало бы персонал от основных производственных функций. Понятно, что такая организация работ не позволяла получать полную картину происходящего и проводить соответствующий анализ для повышения эффективности работы линии.

Выбор Wonderware

Рис. 2. Фото с объекта

Программные продукты Wonderware используются на фабрике уже много лет и зарекомендовали себя надежностью, удобством интерфейса оператора и простотой обслуживания. На фабрике (рис. 1, 2) есть специалисты, имеющие опыт работы с программными продуктами Wonderware.

Продукция Wonderware, которая используется в данном проекте:

• Wonderware System Platform;
• Wonderware Device Integration;
• Wonderware Application Server;
• Wonderware Historian Server;
• Wonderware Intouch for System Platform;
• Wonderware Information Server;
• Wonderware MES Performance.

Рис. 3. Упаковочная линия

Область применения

На первом (уже реализованном) этапе внедрения системы в нее вводятся данные с упаковочной линии Sapal2. Линия (рис. 3) включает в себя три основные упаковочные машины:

• Машина для упаковки таблеток жевательной резинки (SAPAL);
• Машина формирования боксов, укладки продукта, целлофанирования (Corazza);
• Машина, формирующая короба и укладывающая в них продукт (Heide Hensen).

Рис. 4. Вид отчета показателей эффективности работы линии

В дальнейшем предполагается подключение к системе остальных упаковочных линий и другого технологического оборудования фабрики.

Задачи системы:

• Сбор, хранение и анализ технологических данных со всех машин упаковочных линий и другого технологического оборудования.
• Регистрация аварийных сообщений и событий, а также введенных вручную данных о заказах, сырье, производственных сменах, другой информации, необходимой для анализа эффективности.
• Автоматизированный расчет и анализ эффективности работы оборудования по методикам, принятым на фабрике, а также расчет длительности незапланированных простоев оборудования.
• Автоматизированные составление, экспорт в MS Excel и выдача на печать отчетов по эффективности работы оборудования (рис. 4–6).
• Учет брака продукции.

Рис. 5. Вид отчета состояния машины

Концепция системы

Для организации сбора данных на упаковочной линии установлен промышленный компьютер с выносным сенсорным экраном, с помощью которого оператор выбирает причины длительных простоев из предопределенного списка, открывает заказы, фиксирует установку новых контейнеров с сырьем и указывает состояние линии. На упаковочных машинах при реализации проекта устаревшие контроллеры разных типов были заменены на Siemens S7-300, а также были установлены панели оператора с сенсорным экраном для оперативного управления машиной и ввода данных.

Серверная часть системы включает в себя три сервера, установленных в серверных помещениях фабрики:

• Сервер приложений: Wonderware Application Server, Wonderware Device Integration.
  

  Рис. 6. Вид отчета Waterfal

• Сервер баз данных: Wonderware Historian и база данных MES.
• Веб-сервер: Wonderware Information Server.

Программное обеспечение сконфигурировано таким образом, что короткие простои линии (менее 5 минут) фиксируются автоматически (без участия оператора) на основе аварийных сообщений, генерируемых контроллерами упаковочных машин. Информация о простоях и эффективности линии доступна для просмотра как на панельном компьютере на линии, так и через веб-портал на офисных компьютерах технологического персонала. Через веб-портал информация доступна в структурированном виде в форме отчетов с графическим и табличным представлением данных (рис. 7, 8).

Операционная технология и практическое применение в проекте

В начале 2014 г. системный интегратор — ООО «Центр проектирования» — принял решение об участии в торгах на право выполнения работ по созданию системы «под ключ». После детального обследования объекта и обсуждения вариантов реализации со специалистами ООО «Мон’дэлис» для реализации системы была принята платформа Wonderware и ее архитектура. Затем системный интегратор совместно с ЗАО «Клинкманн СПб» — Wonderware Russia проработал спецификацию системы, были уточнены проблемные моменты реализации и подготовлено технико-коммерческое предложение, которое по итогам торгов было признано лучшим.

Рис. 7. Вид диаграммы простоев

В апреле-мае 2014 г. ООО «Центр проектирования» приступило к реализации системы, и работы были окончены в январе 2015 г.

Результаты проекта

Система позволила собирать данные об аварийных сообщениях, простоях, показателях эффективности с оборудования в централизованное хранилище информации и оперативно предоставлять ее заинтересованному технологическому персоналу в требуемой форме.

Также система предоставила возможность получить данные о коротких простоях и выявить наиболее частые причины их возникновения. Сбор этих данных оператором без использования системы практически невозможен, т. к. привел бы к чрезмерному увеличению трудозатрат. При этом в процессе эксплуатации было выявлено, что общая продолжительность коротких простоев многократно превышает продолжительность длительных простоев.

Рис. 8. Вид таблицы простоев

Если говорить о коммерческих преимуществах, то в результате анализа данных, собранных системой, были выявлены узкие места упаковочной линии, т. е. причины наиболее часто возникающих простоев, и приняты меры по их устранению; например, у оператора появилась возможность объективно оценивать качество сырья и при необходимости заменять его. В результате показатели эффективности линии Sapal2 существенно повысились и превысили показатели всех остальных линий, что отражает фактическое снижение себестоимости продукции, выпускаемой на этой упаковочной линии.