Legacy machines omzetten in data-gedreven assets voor moderne operaties

Pas twee jaar geleden, toen Okuma America's Brad Klippstein wat operationele data uit een legacy machine tool wilde knijpen, moest hij tientallen draden aan de controlekast verbinden en een PLC toevoegen. Eenmaal klaar, vloei data van de machine tool naar de PLC en vervolgens naar een hub of server waar het opgeslagen wordt.

"We hebben dingen als Ethernet en Wi-Fi en al die technologie die we nu kunnen gebruiken," zei Klippstein, product specialist supervisor. "Maar apparatuur van 30-plus jaar geleden had die capaciteit niet, dus je moest fysiek een apparaat aan de controlekast bedraden om al die data te extraheren. Nu hoeven we niet eens een harde verbinding [met nieuwe machines] te hebben. Je kunt dingen draadloos doen. Dat is de transitie over de afgelopen 30-40 jaar."

Deel van Klippstein's job is klanten te helpen discrete stappen te zetten in de verbonden, gedigitaliseerde en data-gedreven wereld van Industrie 4.0 - voor nieuwe en legacy machine tools.

Deze voordelen kunnen omvatten:

• Real-time machine tool monitoring, in de fabriek of vanaf een remote locatie
• Verhoogde productiviteit en kwaliteit
• Bias-vrije rapportage
• Anschaffingsrechtvaardiging
• Voorspellend onderhoud
• Aantrekken en behouden van top talent geenthousiasmeerd door het leren van nieuwe dingen en voorop lopen in moderne processen.

Of nu door draden of de lucht getransmitteerd, kan data verzameld van fabrieksapparaten een shop owner helpen slimmere zakelijke beslissingen te nemen.

Met analyse van de data in handen, zullen werknemers verhoogde zichtbaarheid van shopfloor operaties hebben, wat hen kan helpen problemen op te lossen, processen te verbeteren en productiviteit te boosten.

Met één recente vooruitgang, heeft die shop owner misschien zelfs geen iemand als Klippstein meer nodig voor zijn legacy machine tools.

In 2019 kwam Okuma met NET BOX suite-C Quick als een lagere-kost alternatief voor een engineered oplossing om data van oudere machines te verzamelen. De NET BOX CQ, voor het kort, verbindt direct met een signaaltoren en dan naar een hub of apparaat gebruikt om signalen op te vangen.

NET BOX CQ gebruikt drie optische sensors - één elk voor de groene, gele en rode lichten op de toren - en converteert de informatie die ze verzamelen naar een formaat dat door een computersysteem gelezen kan worden. Om data verzameld door enige van zijn software te standaardiseren, gebruikt Okuma MT Connect, een open-source, veelvoorkomend communicatieprotocol.

"Het is makkelijk te installeren, en je hebt geen Okuma technicus nodig om het te doen," zei Klippstein over NET BOX CQ.

Om te beginnen, is de capaciteit om te zien of een machine draait een geweldige metric om te tracken omdat een shop owner meestal elk stuk apparatuur naar maximale productie wil duwen. Hij wil zijn overall equipment effectiveness (OEE) in het 65-85 procent bereik omdat een machine alleen geld maakt wanneer het draait.

"Dus, gewoon door die informatie te trekken - groen, geel, rood - kan ik dat over tijd tracken en trenden en ten minste zien wanneer stoppingen hebben voorgedaan en hoe lang," zei Klippstein. "En dan zou ik de volgende stap doen en zeggen, 'Waarom is dit gebeurd en waarom gaat het elke dag om 14:30 door?' Dus, nu kan ik dingen trenden. Ten minste dat zet me een stap in de juiste richting."

Christopher Rezny, central regional manager voor fabrieksautomatisering leverancier Fastems, zei dat hoewel MT Connect en Okuma's software erg goede voertuigen zijn voor dataverzameling, de beperkte hoeveelheid data beschikbaar van een legacy machine niet hun enige nadeel is vergeleken met moderne machines.

"Interfaces van oudere, legacy machines terug naar andere interne software die gebruikt wordt, zeg een ERP systeem als voorbeeld, zijn ook ofwel erg beperkt of niet-bestaand," zei hij. "Er kunnen ook issues zijn met betrekking tot de feedback mechanismen van deze oudere machines betreffende veiligheidsprotocollen voor de gebruiker."

Shopfloor werknemers moeten klaar zijn voor verandering

Ondanks de beperkingen die Rezny beschreef, is er genoeg data en machines voor bedrijven als Okuma en Excellerant Manufacturing om mee te werken.

"De meerderheid van shops heeft legacy apparatuur," zei Excellerant Manufacturing President John Carpenter. "Meeste mensen komen bij ons vanwege onze geschiedenis met legacy apparatuur - die kabinetten in en uit kennen - omdat we letterlijk tientallen duizenden CNC machines door de jaren heen hebben aangesloten en we hebben geaccumeerd wat ik handelsgeheimen zou noemen over wat de beste manier is om deze legacy apparatuur te verbinden."

Het eerste doel wanneer geroepen tot een nieuwe klant is te begrijpen wat hij of zij wil. Is die persoon gewoon proberen data op te halen van de shopfloor zodat iedereen bewust is van wat er aan de hand is?

"Het gaat allemaal om welk probleem je probeert op te lossen," zei Carpenter. "En dan laten we je de basics geven om mee te beginnen. Meeste fabrieken hebben de data die er is niet volledig gewaardeerd. Ze kruipen nu. Ik loop in shops en voel medelijden voor ze omdat ze nog niet eens de kruipfase bereikt hebben."

Carpenter herinnerde zich een klant waar management basis transparantie wilde - data van wat er op de shopfloor gebeurde. En shopfloor werknemers duwden terug tegen het verzamelen van de data uit angst voor Big Brother die ze observeerde.

Carpenter liet het issue voor shop management om te hanteren. Maar hij erkende dat de werknemers geen keuze hadden. Hij wist dat shopleiders op zoek waren naar data om productie te meten en processen te verbeteren, niet als een Big Brother tactiek. Helaas, had management zijn medewerkers niet voorbereid op de move.

"Het opent zoveel ogen op zoveel niveaus maar je mensen moeten klaar zijn voor de verandering," zei hij.

Eenmaal de basics getrackt worden - Snijden we? Als we snijden, is het op 100 procent? En als het niet is, zitten we in een verminderde productiemodus? - en de data in Excellerant's real-time, machine data en communicatieplatform gevoed wordt, is het mogelijk om talloze sensors en transducers toe te voegen om meer data te krijgen.

Sensors kunnen geïntegreerd worden om temperatuur, trilling, druk, stroom, concentratie en meer te meten.

"Je moet bepalen wat belangrijk is," zei Carpenter. "We kunnen alle soorten data verzamelen van een punt op een shopfloor. Er is een enorme hoeveelheid data wanneer je in trillinganalyse en tool breaks komt. De lijst gaat door en door."

Er is altijd een manier om meer data te verzamelen, maar soms wordt het kostprohibitief, zei hij. De shop owner moet bepalen hoeveel hij wil uitgeven aan een sensor om zijn data naar het volgende niveau te tillen.

"Typisch, als je dit om een soort OEE project wikkelt, is het een snelle ROI," zei Carpenter.

De vragen kennen die je moet stellen

"Dit is duidelijk een industrie-brede probleem, maar de vragen die we krijgen vallen meestal in twee categorieën," zei Cory Weber, senior industrial IoT architect bij Bosch Rexroth. "Het is: Hoe verhoog ik de kwaliteit van mijn productie met IoT of IIoT? Of het is: Hoe verhoog ik mijn efficiëntie?

"De andere vraag die erin gegooid wordt is: Hoe verlaag ik mijn productiekosten?"

Naast help bij het beantwoorden van deze productiegerelateerde vragen, schat Weber dat 90 procent van klanten real-time visualisatie en machine tool monitoring wil, on-site en remote.

"Het is de eerste stap, toch?" zei hij. "Wat doet mijn [geautomatiseerde lijn of machine tool]?"

Bosch Rexroth's oplossing voor data uit legacy machines te knijpen is een IoT gateway genaamd PR-21, wat een kleine, single-board computer is die gehard is voor industriële omgevingen. Het heeft ook een IIoT platform, ctrlX CORE, om data op te halen en te verwerken en naar opslag op een lokale server of in de cloud te verplaatsen.

Een van de meer veelvoorkomende toepassingen die Weber heeft gezien voor het gebruik van verzamelde data is die van preventief onderhoud.

Slimme, data-gedreven aanpassingen in een onderhoudsschema zijn een manier om machine tools te laten grommen terwijl productiekosten verminderd worden door afval te reduceren.

"Ik weet dat zelfs in onze eigen faciliteiten we dingen gedaan hebben als overschakelen naar uren gebruik als tegenover [kalender] gepland onderhoud," zei Weber.

Bijvoorbeeld, Bosch Rexroth heeft een hydraulisch testgebied waar werknemers vroeger het vloeistof elke twee weken veranderden. Na continue monitoring op de machine te hebben gezet, konden ze het vloeistof-vervangingsschema herschrijven naar een gebaseerd op gebruikstijd vs. kalendertijd.

"Als je praat over 50-60 gallon hydraulisch vloeistof of meer, kan dat duur worden," zei hij.

Andere typen vloeistoffen hebben ingestelde parameters die moeten worden voldaan voor hun optimale gebruik, of gebaseerd op concentratie, hitteblootstelling of andere factoren.

"Als je op een reguliere basis kunt testen, kun je je onderhoud overschakelen naar as-needed en je kunt veel geld besparen en je kwaliteit beschermen," zei Weber. "Het is een aantrekkelijk verkooppunt en relatief low-hanging fruit."

Weber픽 up domeinkennis voor productie terwijl hij opgroeide: Zijn vader eigenaar is van een klein productiebedrijf. Zijn educatie, wel, is in informatietechnologie. Zowel productiedomeinkennis als data-slimheid zijn nodig om te profiteren van het implementeren van Industrie 4.0, zei hij.

"Je hebt iemand nodig die het echte proces begrijpt," zei hij. "En iemand die het proces begrijpt, kan naar de data kijken en zeggen, 'Dit ziet er niet uit zoals het hoort'."

Eenmaal de data in handen is, zijn de mogelijkheden oneindig, afhankelijk van hoeveel de gebruiker het wil verwerken.

Als een shop owner gelukkig genoeg is om iemand met een echte data science achtergrond te hebben, kan hij zelfs in kunstmatige intelligentie uitstappen.

"Het is een kwestie van voldoende data verzamelen om het waardevol te maken en dan, en ik kan dit niet genoeg benadrukken, weten welke vragen je aan de data wilt stellen," zei hij.

Weber's data-gerelateerde advies, natuurlijk, geldt voor zowel nieuwe als legacy machines. Datamining voor slimme operaties geldt voor beide.