Mechatronika ułatwia producentom OEM ograniczenie kosztów
Wirtualne narzędzia do projektowania umożliwiają konstruktorom maszyn zmniejszenie liczby prototypów, obniżenie wydatków na energię i szybsze wprowadzanie produktów na rynek.
Autor: John Pritchard, kierownik ds. globalnego marketingu produktów w dziale rozwiązań Kinetix do sterowania ruchem firmy Rockwell Automation
Użytkownicy oczekują maszyn, które generują mniejsze ilości odpadów i w optymalny sposób zużywają zasoby takie jak woda i energia w celu realizowania przedsięwzięć związanych z produkcją bezpieczną dla środowiska. Równocześnie producenci OEM wiedzą, że krótszy czas konstrukcji maszyn oznacza niższe koszty inżynieryjne, szybsze wprowadzanie produktów na rynek oraz lepsze wyniki.
Nowe podejście do projektowania zyskuje popularność i ułatwia producentom OEM realizowanie najważniejszych celów biznesowych. Mechatronika, czyli połączenie inżynierii mechanicznej i elektrycznej, to oparta na współpracy, interdyscyplinarna strategia projektowania maszyn.
Ułatwia ona producentom OEM integrowanie procesów inżynieryjnych w celu szybszego wprowadzania produktów na rynek oraz obniżenia kosztów projektowania i rozwoju. Podejście to pozwala również usprawnić produkcję zrównoważoną, co zapewnia korzyści zarówno producentom OEM, jak i ich klientom.
Oprogramowanie Motion Analyzer firmy Rockwell Automation pozwala konstruktorom maszyn szybciej i łatwiej wybierać, skalować i optymalizować systemy sterowania ruchem. Inżynierowie po prostu wprowadzają informacje na temat ładunku i jego miejsca docelowego. Następnie projektanci wybierają z menu rozwijanego np. siłownik bez konieczności przeprowadzania złożonych obliczeń lub wyszukiwania specyfikacji w arkuszach danych technicznych producentów.
Mechatronika pozwala tworzyć projekty maszyn zoptymalizowane pod względem wydajnych systemów sterowania. Konstruowane maszyny są tańsze w produkcji i zużywają mniej energii. Wirtualne narzędzie do projektowania umożliwia ograniczenie liczby prototypów I zapewnia oszczędność środków. Pozwala ono na przykład analizować miejsca niezawodnego działania maszyny. Dzięki połączeniu mechaniki ze sterowaniem można analizować, optymalizować, symulować i wybierać rozwiązania w środowisku wirtualnym przed ostatecznym zatwierdzeniem projektu maszyny.
Mechatronika w działaniu
Jedno z przedsiębiorstw, które odniosło korzyści dzięki wirtualizacji, używało techniki formowania termicznego do indeksowania produktu plastikowego z prędkością 400 części na minutę. Celem było dwukrotne zwiększenie wydajności, co wymagało szybszego indeksowania oraz ograniczenia ilości odpadów spowodowanych uciążliwym transportem.
 |
1. Analiza systemu.
2. Uznanie przenośnika łańcuchowego za główny obszar usprawnień.
3. Optymalizacja nowego projektu pod względem skrzyni przekładniowej serwomechanizmu.
4. Symulacja projektu w celu zweryfikowania stabilności i parametrów cieplnych.
Podejście mechatroniczne ułatwiło przedsiębiorstwu zrealizowanie wszystkich powyższych celów. Straty przy transmisji zostały ograniczone. Moc napędu została zmniejszona z 13,5 kW do 4 kW, wyeliminowano odpady spowodowane transportem, szybkość linii wzrosła, a wydajność w przeliczeniu na maszynę również uległa poprawie.
Inną firmą, która poznała zalety mechatroniki, jest producent z branży szkła, którego proces produkcji wymagał przenoszenia ponad 300-kilogramowych szyb w ramach różnych etapów hartowania. Przedsiębiorstwo chciało podnieść wydajność dzięki przyspieszeniu linii produkcyjnej, poprawić jakość poprzez lepszą stabilność oraz ograniczyć ilość opadów dzięki bardziej efektywnemu układowi przestrzennemu. Dotychczasowe podejście było oparte na większym silniku, napędzie i panelu, które zużywały więcej energii i zapewniały minimalne ograniczenie ilości odpadów. Układ transmisyjny był przyczyną 82% strat mechatronicznych. Główna funkcja maszyny, czyli indeksowanie szkła, odpowiadała za zaledwie 7% strat.
Podejście mechatroniczne polegało na przeprowadzeniu analizy całego systemu, określeniu układu transmisji jako głównego obszaru usprawnień, zoptymalizowaniu projektu pod względem zintegrowanej jednostki napędowej oraz wykonaniu symulacji projektu w celu sprawdzenia poprawności w zakresie wymagań dotyczących precyzji. Przedsiębiorstwo zrealizowało swoje cele. Po wdrożeniu mechatronicznych zasad projektowych udało się ograniczyć straty podczas transmisji i zmniejszyć zużycie energii z 905 W do 131 W, co w skali całej maszyny oznacza ograniczenie poboru zasilania o 15,5 kW. Większa szybkość linii zapewnia wyższą wydajność, natomiast większa precyzja pozwoliła zredukować ilość odpadów.
|
Korzyści ze stosowania podejścia mechatronicznego są następujące:
Większa wartość maszyn. Wartość maszyny jest ściśle powiązana z możliwościami produkcji (liczba części na minutę x ogólna efektywność maszyny). Optymalizacja projektu często pozwala uzyskać większą przepustowość bez dodatkowych kosztów.
Mniejszy wpływ na środowisko. Właściciele i operatorzy maszyn zwracają coraz większą uwagę na kwestie związane ze zrównoważoną działalnością. Analiza efektywności pozwala ograniczyć zużycie energii oraz ilość odpadów.
Większa innowacyjność. Krótszy czas realizacji często ułatwia zdobycie zamówienia lub nawet uzyskanie wyższej ceny. Prototypy wirtualne pozwalają skrócić czas projektowania, opracowywania i wykonania.
Uniknięcie ryzyka. Każda zmiana projektu wiąże się z pewnym ryzykiem. Symulacja pozwala je ograniczyć dzięki możliwości przewidzenia prawdopodobnego wyniku zmian projektu przed ich wprowadzeniem.
Narzędzia do symulacji ułatwiają skrócenie czasu projektowania oraz zminimalizowanie liczby błędów, które mogłyby wystąpić na późniejszym etapie procesu opracowywania.
Ponadto większa niezawodność, optymalna wydajność i zużycie zasobów oraz szybsze wprowadzanie produktów na rynek dzięki oprogramowaniu Motion Analyzer zapewniają zadowolenie klientów i lepsze wyniki finansowe.
Jeżeli chcą Państwo uzyskać więcej informacji, prosimy wysłać wiadomość na adres: info_at@ra.rockwell.com z dopiskiem: Mechatronics
Drukuj stronę
Świat Skontaktuj się z nami Mapa serwisu Ważne informacje