Kỹ thuật & Công nghệ

5 cách để cải thiện máy móc đóng gói bằng khí nén thông minh

Bởi Chris Noble, Chuyên gia Tư vấn Phát triển Kinh doanh F & B / IIoT tại Giải pháp Tự động hóa Emerson Máy đóng gói ngày nay được trang bị tốt hơn với các hệ thống tự động hóa tinh vi thường bao gồm một số loại công nghệ khí nén để truyền động, chiết rót, định vị, xếp chồng, khử muối, v.v. Tuy nhiên, việc số hóa và những lợi ích IoT có thể nhận ra từ các hệ thống khí nén hiện đại thường bị bỏ qua. Pneumatics: Một công nghệ đóng gói đáng tin cậy Ngành công nghiệp đóng gói đã tin tưởng vào khí nén như một công nghệ máy đơn giản nhưng đáng tin cậy để đóng gói các mặt hàng từ chai dầu gội đầu và hộp ngũ cốc đến hộp trứng và hộp đựng pho mát. Trên thực tế, hầu hết các sản phẩm trên kệ hàng đều có tương tác với khí nén tại một số điểm, thường là trong việc xử lý vật liệu. Ngay cả các ứng dụng ghi nhãn cũng có thể liên quan đến khí nén. Hệ thống khí nén là lý tưởng vì chúng có xu hướng là một phần tử máy móc rất dễ sử dụng và một cách chi phí thấp để thêm chuyển động vào thiết bị. Các thành phần khí nén tương đối đơn giản để chẩn đoán và sửa chữa – khá khác biệt so với nhiều thành phần phức tạp khác được tìm thấy trên dây chuyền đóng gói hiện đại. Một ưu điểm khác là khí nén có thể dễ dàng thích ứng với những thay đổi nhất định trong môi trường hoạt động, chẳng hạn như sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ hoặc độ ẩm hoặc sự ra đời của một vật liệu đóng gói mới. Bộ truyền động khí nén có khả năng chịu đựng tốt hơn khi lấy sản phẩm mới hoặc kích thước gói hàng, ngay cả khi các thành phần và vật liệu không được căn chỉnh hoàn hảo trên máy. Ngược lại điều đó với một hệ thống servo phức tạp không thể thích ứng dễ dàng, gây ra các vấn đề gây ra thời gian ngừng hoạt động và khắc phục sự cố tốn kém. Cải tiến máy móc với khí nén thông minh Pneumatics từ lâu đã được coi là một công nghệ ổn định và tiết kiệm chi phí, đặc biệt là khi so sánh với các giải pháp hoàn toàn bằng điện. Tuy nhiên, giờ đây, các hệ thống khí nén đang nhận được một cái nhìn mới mẻ từ cộng đồng OEM khi các nhà cung cấp công nghệ bổ sung thêm trí thông minh cho những thiết bị trước đây được coi là “ngu ngốc”. Trước đây, việc theo dõi dữ liệu từ một thiết bị truyền động khí nén chi phí thấp là không có ý nghĩa về mặt tài chính; bạn chỉ cần thay thế nó khi nó bị hỏng và xử lý thời gian ngừng hoạt động. Tuy nhiên, trên thực tế, bộ truyền động $ 100 có thể là một điểm mấu chốt cho toàn bộ máy. Ngày nay, khi công nghệ cảm biến đã phát triển, giờ đây việc giám sát các thiết bị truyền động này trở nên dễ dàng hơn và nhận được dữ liệu có thể hành động mà không bị giới hạn về chi phí. Thách thức đối với các nhà cung cấp công nghệ, OEM và người dùng cuối là làm việc cùng nhau để tạo ra các hệ thống cung cấp trí thông minh hữu ích. Ví dụ: đồng ý trước về các chỉ số hiệu suất chính (KPI) có thể giúp đảm bảo hiệu suất máy nhất quán phù hợp với kỳ vọng. Nhưng người dùng cuối có thể không truyền đạt các KPI quan trọng mà họ cần quản lý. Một giải pháp là để OEM tiếp tục tham gia với người dùng cuối sau khi lắp đặt thiết bị. Điều này tạo cơ hội cho họ thu thập những phản hồi có giá trị có thể giúp giải quyết những điểm khó khăn của khách hàng. Khí nén có thể kết hợp với một hệ thống tự động hóa tổng thể để cung cấp dữ liệu hiệu suất toàn diện, có thể hành động được, có thể cải thiện hiệu quả tổng thể của thiết bị (OEE). Dưới đây là năm cân nhắc chính để bổ sung các giải pháp khí nén hỗ trợ IoT có thể tạo ra sự khác biệt: Máy tính công nghiệp Emerson RXi2-LP tập hợp tất cả dữ liệu cảm biến lại với nhau để hỗ trợ truy cập, sử dụng, trực quan hóa và phân tích cho các máy đóng gói sản phẩm chính hoặc dây chuyền đóng gói hoàn chỉnh. Khả năng giám sát và chẩn đoán thời gian thực cho phép OEE tốt hơn cho dây chuyền đóng gói. (hình ảnh của Emerson) 1. Tích hợp khí nén vào hệ thống tự động hóa – Sự ra đời của IO-Link, một công nghệ đầu vào / đầu ra được tiêu chuẩn hóa quốc tế để giao tiếp máy tại cảm biến / thiết bị truyền động, cho phép mức độ thông minh mới trong dữ liệu đến từ cảm biến Trên máy. IO-Link độc lập với các hệ thống fieldbus cấp cao hơn và có sẵn cho hầu hết các giao thức fieldbus chính. Nâng cấp cảm biến máy có thể tăng chức năng trong khi vẫn giữ chi phí mở rộng ở mức tối thiểu bằng cách sử dụng các điều khiển PLC hiện có. Do đó, việc tích hợp khí nén thông minh vào các nền tảng tự động hóa hiện có trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết mà không cần thay đổi PLC, ngay cả với các hệ thống cũ. Ví dụ: khi máy móc ngày càng trở nên công nghệ cao, các nhà chế tạo máy và người dùng cuối đang cố gắng thu được nhiều hơn từ khoản đầu tư của họ bằng cách chạy nhiều cấp kích thước và trọng lượng gói hàng trên cùng một dòng. Các cảm biến hiện đủ thông minh để thích ứng và thu thập các dữ liệu khác nhau tùy thuộc vào những gì sắp xảy ra trong dây chuyền đóng gói. Đối với khí nén, điều đó có thể bao gồm điều chỉnh van tự động cho bộ truyền động xử lý kích thước thùng chứa lớn hơn. Cảm biến có thể nhận ra sự thay đổi trong bao bì trên dây chuyền và điều chỉnh các thông số thu thập dữ liệu của nó cho phù hợp. Sự kết hợp của công nghệ kỹ thuật số mới và giảm chi phí thực hiện đang cho phép các nhà sản xuất máy đi tắt đón đầu từ thu thập dữ liệu cơ bản đến thông tin nâng cao, thúc đẩy sự linh hoạt và tự do để tối đa hóa các nền tảng máy mới ngay từ đầu. Xem xét tổng thể việc thu thập dữ liệu cũng cho phép cải tiến trên toàn bộ hệ thống khí nén, từ phòng máy nén đến môi trường vận hành và từ máy móc đến người vận hành. 2. Mức tiêu thụ khí nén và phát hiện rò rỉ – Trước đây, người dùng cuối không có cái nhìn sâu sắc và rõ ràng về việc phân tích lượng khí tiêu thụ. Vì vậy, nếu một máy nén đạt đến 80 công suất phần trăm, chẳng hạn, nhiều công ty hàng tiêu dùng đóng gói (CPG) thường sẽ mua một máy nén khác để giải quyết vấn đề (đôi khi có giá lên đến $ 100, 000). Khí nén thông minh cho phép CPG đánh giá khả năng điều khiển thiết bị mới và hiện có của máy nén. Cảm biến có thể thu thập dữ liệu lưu lượng, áp suất và nhiệt độ, cho phép chẩn đoán nâng cao các thông số vận hành. Ví dụ, sự gia tăng nhiệt độ không khí có thể cho thấy sự cố máy nén. Thông tin về mức tiêu thụ năng lượng hiện tại hoặc tích lũy có thể được chuyển thẳng đến hệ thống mẹ liên quan mà không yêu cầu điều khiển máy. Với thông tin này, người dùng cuối có thể xem xét sự khác biệt và quyết định mức nào có thể chấp nhận được trong một phạm vi cụ thể. Đối với một nhà máy mới, khí nén thông minh mang đến cơ hội lý tưởng để thiết lập đường cơ sở sử dụng và sau đó phân tích rò rỉ hoặc sự thiếu hiệu quả năng lượng khác theo thời gian. 3. Quản lý vòng đời thiết bị – Thông thường, các công ty sẽ thêm bộ đếm trong bộ điều khiển logic khả trình (PLC) để đếm chu kỳ trên thiết bị truyền động của họ. Theo truyền thống, một van có thể được đánh giá cho một nửa triệu hoặc một triệu chu kỳ và khi đạt đến điểm đó, van sẽ được thay thế cho dù nó có bị lỗi hay không. Nhưng bộ đếm không thể giải thích cho những thay đổi, chẳng hạn như dừng và khởi động liên tục, có thể ảnh hưởng đáng kể đến vòng đời của một thành phần. Do đó, thành phần có thể bị lỗi bất ngờ và gây ra thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch, tốn kém. Cảm biến khí nén cho phép dữ liệu “sử dụng thực tế” tốt hơn so với tính toán dựa trên các con số từ bảng thông số kỹ thuật. Giờ đây, người dùng có thể truy cập dữ liệu dựa trên hành trình và chuyển động thực tế cũng như tốc độ. Cảm biến đo tốc độ là một cải tiến gần đây có thể phát hiện xem bộ truyền động có bị đẩy qua một tỷ lệ phần trăm cụ thể hay không – giống như việc biết trạng thái phanh của ô tô bằng cách sử dụng nhẹ nhàng bàn đạp phanh hoặc đạp mạnh vào nó. 4. Vận tốc bộ truyền động, mài mòn đệm cơ học và giám sát rung động – Đo vận tốc bộ truyền động cũng có thể giúp đảm bảo OEE tốt hơn. Với khí nén thông minh, người dùng cuối giờ đây có thể đo lường tính nhất quán của tốc độ tăng và giảm tốc của thiết bị truyền động. Người vận hành máy có thể sử dụng vận tốc để xem liệu hành động đo có giống nhau theo thời gian hay có quang sai cần chú ý hay không. Tương tự như vậy, công nghệ khí nén thông minh có thể giúp theo dõi độ mòn của đệm bên trong để xác định mức độ tác động của thiết bị truyền động vào đệm. Xem xét dữ liệu từ những khu vực này có thể xem xét các vấn đề tiềm ẩn, chẳng hạn như đệm mòn hoặc thanh xi lanh khí nén bị lệch. Kết quả cuối cùng là lên lịch bảo trì phù hợp để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động trên máy và giữ mức OEE cao nhất có thể. Đối với nhiều OEM, giám sát rung động đóng vai trò là điểm khởi đầu cho công nghệ hỗ trợ IoT. Cấp độ tiếp theo của khí nén thông minh kết hợp công nghệ rung tích hợp trong bộ truyền động. Công nghệ này đã được sử dụng một thời gian trong các lĩnh vực khác, chẳng hạn như đua xe hoặc chế tạo người máy, và đang được tận dụng để xác định các đặc tính của các thành phần máy cụ thể. 5. Thay đổi tham số thích ứng của toán tử – Nhiều người dùng nghĩ rằng việc tăng dữ liệu sẽ tạo ra các lớp phức tạp mới. Tuy nhiên, khi được triển khai đúng cách, các thành phần hỗ trợ IoT có thể đơn giản hóa dữ liệu thành mức tối đa và tối thiểu để giúp người vận hành điều chỉnh hiệu suất máy hoặc trình tự. Ví dụ: nếu một máy giảm xuống vượt quá 10% trong phạm vi tối ưu của nó, người vận hành sẽ thấy nhiều hơn một thông báo cơ bản rằng có điều gì đó không ổn. Cảnh báo cũng có thể cung cấp vị trí của vấn đề – giống như một chỉ báo cho biết cụ thể cửa ô tô đang đóng – giúp tiết kiệm thời gian khi khắc phục sự cố để xác định vấn đề cụ thể thay vì lập danh sách kiểm tra tốn thời gian. Khí nén thông minh cũng có thể giúp dễ dàng triển khai và theo dõi các thay đổi tham số để đảm bảo tính nhất quán giữa các ca sản xuất. Ví dụ, một nhà sản xuất đồ uống chạy ba ca có thể thường xuyên gặp phải các tình huống trong đó các điều chỉnh của người vận hành khác nhau được thực hiện từ ca này sang ca khác. Giờ đây, khi bắt đầu mỗi ca làm việc, người vận hành có thể dễ dàng thiết lập lại các bộ phận của máy để tự động điều chỉnh theo các cài đặt đã thiết lập, tiết kiệm thời gian trong quá trình thay đổi ca. Công nghệ khí nén: Phù hợp tốt cho máy đóng gói Công nghệ khí nén thông minh đang được sử dụng để giúp các công ty chuyển đổi kỹ thuật số. Nó cung cấp bảo trì phòng ngừa hiệu quả hơn cũng như tiết kiệm năng lượng. Ngoài ra, khí nén thông minh có thể mở rộng, cho dù đó là một máy mới hay thiết bị cũ cần được trang bị thêm. Cuối cùng, thành công phụ thuộc vào việc hợp tác với một nhà cung cấp công nghệ khí nén có kinh nghiệm hiểu được các thuật toán và ứng dụng cụ thể khi sử dụng khí nén. Họ có thể cung cấp hệ thống giám sát khí nén thông minh với các thuật toán được nhúng từ trước, cung cấp dữ liệu sẵn sàng tận dụng— để các nhà sản xuất máy móc và người dùng cuối có thể cải thiện OEE.

  • Trang chủ
  • Công nghệ đóng gói
  • Back to top button