Arvien biežāk lietuves ievieš datu vadītu procesu automatizāciju, lai sasniegtu ilgtermiņa mērķus – augstāku kvalitāti, mazāku atkritumu daudzumu, maksimālu darbspējas laiku un minimālas izmaksas. Pilnībā integrēta liešanas un formēšanas procesu digitālā sinhronizācija (vienkārša liešana) ir īpaši vērtīga lietuvēm, kas saskaras ar tieši laikā ražošanas, samazināta cikla laika un biežākas modeļu maiņas izaicinājumiem. Ar automatizētām formēšanas un liešanas sistēmām, kas nemanāmi savienojas, liešanas process kļūst ātrāks un augstākas kvalitātes detaļas tiek ražotas konsekventāk. Automatizētais liešanas process ietver liešanas temperatūras uzraudzību, kā arī inokulācijas materiāla padevi un katras veidnes pārbaudi. Tas uzlabo katra lējuma kvalitāti un samazina brāķu daudzumu. Šī visaptverošā automatizācija arī samazina nepieciešamību pēc operatoriem ar daudzu gadu specializētu pieredzi. Darbības kļūst arī drošākas, jo kopumā ir iesaistīts mazāk darbinieku. Šī vīzija nav nākotnes vīzija; tas notiek jau tagad. Tādi rīki kā lietuvju automatizācija un robotika, datu vākšana un analīze ir attīstījušies gadu desmitiem, taču pēdējā laikā progress ir paātrinājies, attīstoties pieejamiem augstas veiktspējas skaitļošanas risinājumiem un moderniem Industry 4.0 tīkla sensoriem un saderīgām vadības sistēmām. Risinājumi un partneri tagad ļauj lietuvēm izveidot stabilu, inteliģentu infrastruktūru, lai atbalstītu vērienīgākus projektus, apvienojot vairākus iepriekš neatkarīgus apakšprocesus, lai koordinētu to centienus. Šo automatizēto, integrēto sistēmu apkopoto procesu datu glabāšana un analīze arī paver durvis uz datu vadītas nepārtrauktas uzlabošanas apburto loku. Liešanas rūpnīcas var apkopot un analizēt procesu parametrus, pārbaudot vēsturiskos datus, lai atrastu korelācijas starp tiem un procesa rezultātiem. Pēc tam automatizētais process nodrošina caurspīdīgu vidi, kurā visus analīzes rezultātā identificētos uzlabojumus var rūpīgi un ātri pārbaudīt, apstiprināt un, ja iespējams, ieviest.
Vienmērīgas liešanas problēmas Sakarā ar tendenci uz savlaicīgu ražošanu, klientiem, kas izmanto DISAMATIC® liešanas līnijas, bieži ir jāmaina modeļi starp nelielām partijām. Izmantojot tādas iekārtas kā DISA automātiskais pulvera mainītājs (APC) vai ātrais pulvera mainītājs (QPC), veidnes var mainīt pat vienas minūtes laikā. Tā kā notiek ātrgaitas rakstu maiņa, procesa sašaurinājums mēdz pāriet uz liešanu — laiks, kas nepieciešams, lai manuāli pārvietotu šļūtenes tvertni liešanai pēc rakstu maiņas. Vienmērīga liešana ir labākais veids, kā uzlabot šo liešanas procesa posmu. Lai gan liešana bieži vien jau ir daļēji automatizēta, pilnīgai automatizācijai ir nepieciešama formēšanas līnijas un uzpildes iekārtas vadības sistēmu nemanāma integrācija, lai tās darbotos pilnīgi sinhroni visās iespējamās darbības situācijās. Lai to droši panāktu, liešanas iekārtai ir precīzi jāzina, kur ir droši ieliet nākamo veidni, un, ja nepieciešams, jāpielāgo uzpildes iekārtas pozīcija. Efektīvas automātiskas pildīšanas panākšana stabilā vienas un tās pašas veidnes ražošanas procesā nav tik sarežģīta. Katru reizi, kad tiek izgatavota jauna veidne, veidnes kolonna pārvietojas par tādu pašu attālumu (veidnes biezums). Tādā veidā uzpildes iekārta var palikt tajā pašā pozīcijā, gatava piepildīt nākamo tukšo veidni pēc ražošanas līnijas apturēšanas. Lai kompensētu veidnes biezuma izmaiņas, ko izraisa smilšu saspiežamības izmaiņas, ir nepieciešamas tikai nelielas ieliešanas pozīcijas korekcijas. Nepieciešamība pēc šīm smalkajām korekcijām nesen ir vēl vairāk samazināta, pateicoties jaunajām formēšanas līnijas funkcijām, kas ļauj liešanas pozīcijām saglabāt vienmērīgākas vienmērīgas ražošanas laikā. Pēc katras ieliešanas pabeigšanas formēšanas līnija atkal pārvietojas par vienu gājienu, novietojot nākamo tukšo veidni vietā, lai sāktu nākamo ieliešanu. Kamēr tas notiek, iepildīšanas ierīci var uzpildīt atkārtoti. Mainot modeli, veidnes biezums var mainīties, kas prasa sarežģītu automatizāciju. Atšķirībā no horizontālā smilšu kastes procesa, kur smilšu kastes augstums ir fiksēts, vertikālais DISAMATIC® process var pielāgot veidnes biezumu precīzam biezumam, kas nepieciešams katram modeļu komplektam, lai uzturētu nemainīgu smilšu un dzelzs attiecību un ņemtu vērā modeļa augstumu. Tā ir būtiska priekšrocība, lai nodrošinātu optimālu liešanas kvalitāti un resursu izmantošanu, taču mainīgs veidnes biezums apgrūtina automātisko liešanas kontroli. Pēc modeļa maiņas DISAMATIC® mašīna sāk ražot nākamo tāda paša biezuma veidņu partiju, bet līnijas pildīšanas mašīna joprojām pilda iepriekšējā modeļa veidnes, kurām var būt atšķirīgs veidnes biezums. Lai ar to cīnītos, formēšanas līnijai un pildīšanas iekārtai ir jādarbojas nemanāmi kā vienai sinhronizētai sistēmai, ražojot viena biezuma veidnes un droši ielejot cita biezuma veidnes. Vienmērīga liešana pēc raksta maiņas. Pēc raksta maiņas atlikušās veidnes biezums starp formēšanas mašīnām paliek nemainīgs. No iepriekšējā modeļa izgatavotā liešanas vienība paliek nemainīga, bet, tā kā no formēšanas mašīnas iznākošā jaunā veidne var būt biezāka vai plānāka, visa virkne katrā ciklā var virzīties dažādos attālumos – līdz jaunās veidnes biezumam. Tas nozīmē, ka ar katru formēšanas mašīnas gājienu viengabalainajai liešanas sistēmai ir jāpielāgo liešanas pozīcija, gatavojoties nākamajai liešanai. Pēc iepriekšējās veidņu partijas ieliešanas veidnes biezums atkal kļūst nemainīgs un atsākas stabila ražošana. Piemēram, ja jaunā veidne ir 150 mm bieza, nevis 200 mm biezā veidne, kas iepriekš joprojām tika liets, liešanas ierīcei ar katru formēšanas mašīnas gājienu ir jāpārvietojas 50 mm atpakaļ formēšanas mašīnas virzienā, lai tā atrastos pareizajā liešanas pozīcijā. Lai liešanas iekārta varētu sagatavoties liešanai, kad veidnes kolonna apstājas, pildīšanas iekārtas kontrolierim ir precīzi jāzina, kādā veidnē tā tiks lieta, kā arī kad un kur tā nonāks liešanas zonā. Izmantojot jaunu modeli, kas ražo biezas veidnes, vienlaikus liejot plānas veidnes, sistēmai vajadzētu būt iespējai vienā ciklā izliet divas veidnes. Piemēram, izgatavojot 400 mm diametra veidni un ielejot 200 mm diametra veidni, liešanas ierīcei jāatrodas 200 mm attālumā no formēšanas mašīnas katrai izgatavotajai veidnei. Kādā brīdī 400 mm gājiens izstums divas nepiepildītas 200 mm diametra veidnes no iespējamās liešanas zonas. Šajā gadījumā formēšanas mašīnai ir jāgaida, līdz pildīšanas ierīce ir pabeigusi divu 200 mm veidņu liešanu, pirms pāriet uz nākamo gājienu. Vai arī, izgatavojot plānas veidnes, liešanas meistaram ir jāspēj pilnībā izlaist liešanu ciklā, vienlaikus joprojām lejot biezas veidnes. Piemēram, izgatavojot 200 mm diametra veidni un ielejot 400 mm diametra veidni, jaunas 400 mm diametra veidnes ievietošana liešanas zonā nozīmē, ka ir jāizgatavo divas 200 mm diametra veidnes. Izsekošana, aprēķini un datu apmaiņa, kas nepieciešama integrētai formēšanas un liešanas sistēmai, lai nodrošinātu bezproblēmu automatizētu liešanu, kā aprakstīts iepriekš, iepriekš ir radījusi izaicinājumus daudziem iekārtu piegādātājiem. Taču, pateicoties modernām iekārtām, digitālajām sistēmām un labākajai praksei, nemanāmu liešanu var (un tas ir izdarīts) ātri ar minimālu iestatīšanu. Galvenā prasība ir kaut kāda veida procesa "uzskaite", kas reāllaikā sniedz informāciju par katras veidnes atrašanās vietu. DISA Monitizer®|CIM (datorintegrēta moduļa) sistēma sasniedz šo mērķi, reģistrējot katru izgatavoto veidni un izsekojot tās kustību ražošanas līnijā. Kā procesa taimeris tā ģenerē virkni ar laiku apzīmētu datu plūsmu, kas katru sekundi aprēķina katras veidnes un tās sprauslas pozīciju ražošanas līnijā. Ja nepieciešams, tā reāllaikā apmainās ar datiem ar pildīšanas iekārtas vadības sistēmu un citām sistēmām, lai panāktu precīzu sinhronizāciju. DISA sistēma no CIM datubāzes iegūst svarīgus datus par katru veidni, piemēram, veidnes biezumu un to, vai to var/nevar liet, un nosūta tos pildīšanas iekārtas vadības sistēmai. Izmantojot šos precīzos datus (kas ģenerēti pēc veidnes ekstrudēšanas), lejējs var pārvietot liešanas mezglu pareizajā pozīcijā pirms veidnes ierašanās un pēc tam sākt atvērt aizbāžņa stieni, kamēr veidne vēl kustas. Veidne ierodas laikā, lai saņemtu dzelzi no liešanas iekārtas. Šis ideālais laiks ir ļoti svarīgs, t.i., kausējums precīzi sasniedz liešanas trauku. Liešanas laiks ir bieži sastopama produktivitātes problēma, un, perfekti nosakot liešanas sākuma laiku, cikla laikus var samazināt par vairākām desmitdaļām sekundes. DISA formēšanas sistēma arī pārsūta atbilstošus datus no formēšanas iekārtas, piemēram, pašreizējo veidnes izmēru un iesmidzināšanas spiedienu, kā arī plašākus procesa datus, piemēram, smilšu saspiežamību, uz Monitizer®|CIM. Savukārt Monitizer®|CIM no pildīšanas rūpnīcas saņem un uzglabā katras veidnes kvalitātes ziņā kritiskus parametrus, piemēram, liešanas temperatūru, liešanas laiku un liešanas un inokulācijas procesu panākumus. Tas ļauj atsevišķas veidlapas atzīmēt kā sliktas un atdalīt pirms sajaukšanas kratīšanas sistēmā. Papildus formēšanas iekārtu, formēšanas līniju un liešanas automatizācijai Monitizer®|CIM nodrošina ar Industry 4.0 atbilstošu sistēmu datu iegūšanai, glabāšanai, pārskatu sniegšanai un analīzei. Liešanas rūpnīcas vadība var skatīt detalizētus pārskatus un analizēt datus, lai izsekotu kvalitātes problēmas un veicinātu iespējamos uzlabojumus. Ortrander nevainojama liešanas pieredze Ortrander Eisenhütte ir ģimenes uzņēmums Vācijā, kas specializējas vidēja apjoma, augstas kvalitātes čuguna lējumu ražošanā automobiļu detaļām, lieljaudas malkas plītīm un infrastruktūrai, kā arī vispārējām mašīnu detaļām. Liešanas rūpnīca ražo pelēko čugunu, kaļamo čugunu un kompakto grafīta čugunu un saražo aptuveni 27 000 tonnu augstas kvalitātes lējumu gadā, strādājot divās maiņās piecas dienas nedēļā. Ortrander ekspluatē četras 6 tonnu indukcijas kausēšanas krāsnis un trīs DISA formēšanas līnijas, saražojot aptuveni 100 tonnas lējumu dienā. Tas ietver īsus ražošanas ciklus vienas stundas garumā, dažreiz pat īsākus svarīgiem klientiem, tāpēc veidne ir bieži jāmaina. Lai optimizētu kvalitāti un efektivitāti, izpilddirektors Bernds H. Viljamss-Buks ir ieguldījis ievērojamus resursus automatizācijas un analītikas ieviešanā. Pirmais solis bija dzelzs kausēšanas un dozēšanas procesa automatizācija, modernizējot trīs esošās liešanas krāsnis, izmantojot jaunāko pourTECH sistēmu, kas ietver 3D lāzera tehnoloģiju, inkubāciju un temperatūras kontroli. Krāsnis, formēšanas un liešanas līnijas tagad tiek digitāli vadītas un sinhronizētas, darbojoties gandrīz pilnībā automātiski. Kad formēšanas mašīna maina modeli, pourTECH liešanas kontrolieris vaicā DISA Monitizer®|CIM sistēmai jaunos veidnes izmērus. Pamatojoties uz DISA datiem, liešanas kontrolieris aprēķina, kur katrai liešanai novietot liešanas mezglu. Tas precīzi zina, kad pirmā jaunā veidne nonāk pildīšanas rūpnīcā, un automātiski pārslēdzas uz jauno liešanas secību. Ja jebkurā brīdī ierīce sasniedz sava gājiena beigas, DISAMATIC® mašīna apstājas un ierīce automātiski atgriežas. Kad no mašīnas tiek izņemta pirmā jaunā veidne, operators tiek brīdināts, lai viņš varētu vizuāli pārbaudīt, vai tā atrodas pareizajā pozīcijā. Vienmērīgas liešanas priekšrocības Tradicionālie manuālās liešanas procesi vai mazāk sarežģītas automatizētas sistēmas var izraisīt ražošanas laika zudumu modeļu maiņas laikā, kas ir neizbēgami pat ar ātru veidņu maiņu formēšanas mašīnā. Manuāla liešanas veidņu atiestatīšana ir lēnāka, prasa vairāk operatoru un ir pakļauta kļūdām, piemēram, uzliesmojumam. Ortrander atklāja, ka, pildot pudelēs ar rokām, viņa darbinieki galu galā nogurst, zaudē koncentrēšanās spējas un pieļauj kļūdas, piemēram, atslābina darbu. Formēšanas un liešanas nemanāma integrācija nodrošina ātrākus, konsekventākus un augstākas kvalitātes procesus, vienlaikus samazinot atkritumus un dīkstāves laiku. Izmantojot Ortrander, automātiskā pildīšana novērš trīs minūtes, kas iepriekš bija nepieciešamas, lai pielāgotu pildīšanas iekārtas pozīciju modeļu maiņas laikā. Viss pārveidošanas process agrāk ilga 4,5 minūtes, sacīja Viljamsa-Buka kungs. Šodien - mazāk nekā divas minūtes. Mainot no 8 līdz 12 modeļiem maiņā, Ortrander darbinieki tagad pavada aptuveni 30 minūtes maiņā, kas ir puse no iepriekš. Kvalitāte tiek uzlabota, pateicoties lielākai konsekvencei un spējai nepārtraukti optimizēt procesus. Ieviešot bezšuvju liešanu, Ortrander samazināja atkritumus par aptuveni 20 %. Papildus dīkstāves laika samazināšanai modeļu maiņas laikā, visai formēšanas un liešanas līnijai nepieciešami tikai divi cilvēki iepriekšējo trīs vietā. Dažās maiņās trīs cilvēki var apkalpot divas pilnas ražošanas līnijas. Uzraudzība ir gandrīz viss, ko šie darbinieki dara: izņemot nākamā modeļa izvēli, smilšu maisījumu pārvaldību un kausējuma transportēšanu, viņiem ir maz manuālu uzdevumu. Vēl viena priekšrocība ir samazināta nepieciešamība pēc pieredzējušiem darbiniekiem, kurus ir grūti atrast. Lai gan automatizācijai ir nepieciešama zināma operatora apmācība, tā sniedz cilvēkiem kritisko procesa informāciju, kas viņiem nepieciešama, lai pieņemtu labus lēmumus. Nākotnē visus lēmumus varētu pieņemt mašīnas. Datu ieguvumi no bezšuvju liešanas Cenšoties uzlabot procesu, lietuves bieži saka: “Mēs darām to pašu vienādi, bet ar atšķirīgiem rezultātiem.” Tāpēc viņi lej vienā un tajā pašā temperatūrā un līmenī 10 sekundes, bet daži lējumi ir labi, bet citi — slikti. Pievienojot automatizētus sensorus, vācot ar laiku apzīmētus datus par katru procesa parametru un uzraugot rezultātus, integrēta bezšuvju liešanas sistēma izveido saistītu procesa datu ķēdi, atvieglojot pamatcēloņu identificēšanu, kad kvalitāte sāk pasliktināties. Piemēram, ja bremžu disku partijā rodas negaidīti ieslēgumi, vadītāji var ātri pārbaudīt, vai parametri atbilst pieņemamām robežām. Tā kā formēšanas mašīnas, liešanas iekārtas un citu funkciju, piemēram, krāšņu un smilšu maisītāju, kontrolieri darbojas saskaņoti, to ģenerētos datus var analizēt, lai noteiktu sakarības visā procesā, sākot no smilšu īpašībām līdz lējuma galīgajai virsmas kvalitātei. Viens no iespējamiem piemēriem ir tas, kā ieliešanas līmenis un temperatūra ietekmē katra atsevišķa modeļa veidnes pildījumu. Iegūtā datubāze arī liek pamatu automatizētu analīzes metožu, piemēram, mašīnmācīšanās un mākslīgā intelekta (MI), izmantošanai nākotnē, lai optimizētu procesus. Ortrander reāllaikā apkopo procesa datus, izmantojot mašīnu saskarnes, sensoru mērījumus un testa paraugus. Katram veidnes lējumam tiek apkopoti aptuveni tūkstoš parametru. Iepriekš tas reģistrēja tikai katrai ieliešanai nepieciešamo laiku, bet tagad tas precīzi zina, kāds ir liešanas sprauslas līmenis katru sekundi, ļaujot pieredzējušam personālam pārbaudīt, kā šis parametrs ietekmē citus rādītājus, kā arī lējuma galīgo kvalitāti. Vai šķidrums no liešanas sprauslas tiek iztukšots, kamēr veidne tiek pildīta, vai arī liešanas sprausla tiek piepildīta gandrīz nemainīgā līmenī pildīšanas laikā? Ortrander gadā saražo trīs līdz piecus miljonus veidņu un ir apkopojis milzīgu datu apjomu. Ortrander arī uzglabā vairākus katras liešanas attēlus pourTECH datubāzē kvalitātes problēmu gadījumā. Nākotnes mērķis ir atrast veidu, kā automātiski novērtēt šos attēlus. Secinājums. Vienlaicīga automatizēta formēšana un liešana nodrošina ātrākus procesus, vienmērīgāku kvalitāti un mazāk atkritumu. Pateicoties vienmērīgai liešanai un automātiskai rakstu maiņai, ražošanas līnija darbojas efektīvi autonomi, un tai nepieciešama tikai minimāla manuāla piepūle. Tā kā operatoram ir uzraudzības loma, ir nepieciešams mazāk personāla. Bezšuvju liešana tagad tiek izmantota daudzviet pasaulē, un to var piemērot visām mūsdienu lietuvēm. Katrai lietuvei būs nepieciešams nedaudz atšķirīgs risinājums, kas pielāgots tās vajadzībām, taču tehnoloģija tās ieviešanai ir labi pārbaudīta, pašlaik pieejama no DISA un tās partnera pour-tech AB, un tai nav nepieciešams daudz darba. Var veikt pielāgotus darbus. Mākslīgā intelekta un viedās automatizācijas plašāka izmantošana lietuvēs joprojām ir testēšanas fāzē, taču, lietuvēm un oriģinālā aprīkojuma ražotājiem (OEM) apkopojot vairāk datu un papildu pieredzes nākamo divu līdz trīs gadu laikā, pāreja uz automatizāciju ievērojami paātrināsies. Šis risinājums pašlaik ir neobligāts, tomēr, tā kā datu intelekts ir labākais veids, kā optimizēt procesus un uzlabot rentabilitāti, lielāka automatizācija un datu vākšana kļūst par standarta praksi, nevis eksperimentālu projektu. Agrāk lietuves lielākie ieguvumi bija tās modelis un darbinieku pieredze. Tagad, kad nemanāma liešana tiek apvienota ar lielāku automatizāciju un Industrijas 4.0 sistēmām, dati ātri kļūst par trešo lietuves panākumu pīlāru.
— Mēs no sirds pateicamies uzņēmumiem “pour-tech” un “Ortrander Eisenhütte” par viņu komentāriem šī raksta sagatavošanas laikā.
Jā, es vēlos saņemt Foundry-Planet informatīvo biļetenu, kas iznāk reizi divās nedēļās, ar jaunumiem, testiem un ziņojumiem par produktiem un materiāliem. Kā arī īpašus informatīvos biļetenus – visus var bez maksas atcelt jebkurā laikā.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 5. oktobris