Stáhněte si č. 30 v PDF - Česká společnost pro údržbu

Transkript

ISSN 1803-4535
14 Výpočet valivého odporu 30 Speciální téma – Motory 42 Řízení celkové efektivity zařízení
www.udrzbapodniku.cz
Chytřejší rozhodování s Teamcenter
Komplexní PLM řešení, chytřejší rozhodnutí, lepší výrobky
www.siemens.cz/plm
Teamcenter je světově nejpoužívanější PLM. Poskytuje
pracovníkům přístup k produktovým a procesním
znalostem a umožňuje jim efektivně spolupracovat v
rámci celého životního cyklu výrobku. Teamcenter je
hnacím motorem zlepšování procesů a výrobků. Pomáhá
firmám vyrábět správné výrobky a vyrábět je správně.
Získejte prostor pro inovaci a zlepšete produktivitu práce.
Rozhodujte se správně kdykoliv a kdekoliv s mobilním
PLM Teamcenter Mobility.
Chytřejší rozhodování, lepší výrobky.
EDITORIAL
REDAKCE
Šéfredaktorka
Barbora Byrtusová
Redaktoři
Daniel Haupt, Lukáš Smelík,
Jana Poncarová
Odborná spolupráce
Petr Moczek, Martina Bojdová,
Monika Galbová, Zdeněk Mrózek, Petr Klus,
Jiří Fízek, Pavla Rožníčková
Předseda redakční rady
Zdeněk Votava
Redakční rada
Václav Legát, Tomáš Hladík, Ondrej Valent,
Libor Keller, František Helebrant,
Vladislav Marek, Lubomír Sláma, Juraj Vitkaj,
Věra Pelantová, Juraj Grenčík,
Hana Pačaiová, Miroslav Rakyta
REKLAMA
Account Manager
Miroslava Pyszková
mob.: +420 777 793 392
e-mail: [email protected]
Grafické zpracování
Eva Nagajdová
TISK
Printo, spol. s r. o.
REDAKCE USA
Bob Vavra
Kevin Campbell
Amara Rozgusová
REDAKCE POLSKO
Marek Kalman
VYDAVATEL
Trade Media International, s. r. o.
Milan Katrušák
Mánesova 536/27
737 01 Český Těšín
Tel.: +420 558 711 016
www.trademedia.us/cs
www.udrzbapodniku.cz
ISSN 1803-4535
MK ČR E 18395
Vážení čtenáři,
pozorným z Vás zajisté neušla drobná změna na první stránce březnového vydání
časopisu Řízení a údržba průmyslového podniku, který právě držíte v rukou. Když jsme
v redakci uvažovali o tom, kdy a jak provádět redakční přesuny, shodli jsme se na tom,
že druhé letošní vydání časopisu je ideální. Nechtěli jsme Vámi otřást dříve – vždyť
počátek roku mohl být po všech stránkách matoucí: nový rok, nový ročník časopisu,
nový prezident…
Protože se však dobré věci nemění, čeká Vás v tomto vydání stejný příděl informací,
zkušeností a oborových novinek, jak jste zvyklí z předchozích čísel.
Pozoruhodným tématem, jemuž se v březnovém vydání věnujeme, jsou aditivní
technologie a zejména fenomén 3D tisku. V článku se mimo jiné dočtete, že právě
aditivní technologie změní způsob, jakým vyrábíme věci a zároveň změní i činnost
a povahu výroby. V možnostech 3D tisku spatřují odborníci budoucnost mnoha průmyslových oborů; jak oslovení tuzemští, tak zahraniční experti shodně uvádějí, že aditivní
technologie jsou vhodným a vyhledávanějším doplňkem tradiční výroby. V České
republice jsou aditivní technologie na rozvoji, David Miklas v rozhovoru vypočítává
výhody i nevýhody, které s sebou přinášejí. Máte zkušenosti s aditivními technologiemi?
Využíváte modely z 3D tiskáren jako mezistupeň „ostré“ výroby, nebo se z nejrůznějších
příčin jejich pronikání bráníte? Napište nám na níže uvedené kontakty – Vaše praxe
nás zajímá.
S březnovým vydáním jsme zabrousili do sfér našich oblíbených průzkumů trhu,
tentokrát na téma PLM systémů. Osloveni byli jak čeští a slovenští dodavatelé PLM
řešení, tak čtenáři a uživatelé. Na stranách 50–54 přinášíme souhrn toho, nač kolega
Lukáš Smelík přišel: mapuje získané zkušenosti, názory a postřehy. Z nich vyplynulo,
že k hlavním výhodám PLM systémů patří získání kontroly nad obchodními procesy,
jejich zefektivnění a zpřehlednění. A jaká čeká PLM řešení budoucnost? Kolega v článku
uvádí jednoznačně: mohutná expanze v širokém spektru takových odvětví, v nichž
vznikají inovativní výrobky.
V březnu, konkrétně ve čtvrtek 21. 3., čeká naši redakci velmi milá záležitost – vyhlašování vítězů čtenářské ankety Produkt roku v osmi kategoriích za časopis Řízení a údržba
průmyslového podniku i Control Engineering Česko. Novinkou letošního ročníku bude
účast všech finalistů čtenářské ankety, čímž zvýšíme dramatičnost a přidáme se k tradici
vyhlašování typu Český lev či Oscar. Jen doufejme, že žádný z účastníků při přebírání
ceny neupadne a že vegetariánskému rautu nebudou dominovat vepřové řízky…
Mílovými kroky se rovněž blíží naše dubnová konference Automatizace, modernizace
a údržba v potravinářském průmyslu, jejíž grafická stránka rozpoutává rozporuplné
emoce: na jedné straně nepochopení a pohoršení, na straně druhé přitahuje pozornost
a snad i předpovídá svoji úspěšnost. Ať již jste, či nejste příznivci lehce kontroverzních
grafik, za celou redakci Vás na zmiňovanou akci srdečně zvu.
Závěrem mi dovolte poděkovat Lukáši Smelíkovi za to, jak
obrovský kus práce na časopisu Řízení a údržba průmyslového
podniku za dobu svého působení odvedl. Z nepatrných a obtížných počátků vybudoval solidní platformu a časopisem (nejen)
pro údržbáře zaplnil prázdnou „díru“ na průmyslovém trhu. Věřím,
že jeho úsilí, entuziasmus a odhodlání posouvat vše stále kupředu
se přeneslo i na ostatní redakční kolegy.
Přeji Vám klidné a inspirativní čtení.
Redakce si vyhrazuje právo na krácení textů
nebo na změny jejich nadpisů.
Nevyžádané texty nevracíme.
Redakce neodpovídá za obsah
reklamních materiálů.
Časopis je vydáván v licenci
CFE Media.
Barbora Byrtusová
Šéfredaktorka
ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO PODNIKU
březen 2013
•
1
4
FORUM
Údržba jako důležitá součást péče
o životní prostředí
6
TÉMA Z OBÁLKY
Utváření budoucnosti
Rozvoj aditivních technologií v ČR
brzdí nedostupnost jednoduchých
modelovacích nástrojů
Aditivní technologie představuje
velký krok směrem
k „just-in-time“ výrobě
8
12
14
17
18
20
25
26
29
34
37
38
42
46
48
50
52
56
59
60
STROJNÍ INŽENÝRSTVÍ
Vypočítejte správný valivý odpor
Dvojnásobná trvanlivost naklápěcích
ložisek s čárovým stykem SKF
Explorer
Nové pneumatické válce IVAC
od firmy Norgren nabízejí dramatické
snížení nákladů
Březen 2013
ČÍSLO 2 (30) ROČNÍK VI
6
ELEKTROTECHNIKA
Efektivní pospojení a uzemnění
Společná řešení pro IT a průmysl
Průmyslová čerpadla a armatury
SPECIÁLNÍ TÉMA – MOTORY
Výpočet přínosů z vylepšeného řízení
procesů
Výběr správného reduktoru,
u kterého je aplikováno vysokotlaké
čištění, může prodloužit dobu
provozuschopnosti
Jak zvětšit počet analogových
vstupů PLC
AUTOMATIZAČNÍ TECHNIKA
Výpočet přínosů z vylepšeného řízení
procesů
Řízení celkové efektivity zařízení:
strategie pro hospodářské výsledky
Napájecí systémy v automatizaci –
efektivně a s vysokou účinností
Vyplatí se HMI od jednoho
dodavatele?
PRŮZKUM TRHU – PLM
Řízení životního cyklu výrobků
se stává dostupnější pro stále více
podniků
Teamcenter řeší problémy, kterým
čelí výrobní podniky
ÚDRŽBA & SPRÁVA
Proveďte vyhodnocení požadavků
na systém stlačeného vzduchu,
abyste byli schopni najít veškeré
možnosti úspor
Solaris Laser jde s úsporou
v identifikaci do zeleného
ZAOSTŘENO
Co hrozí, když nevíte, že nevíte
Přeložené texty jsou v tomto časopise umístěny se souhlasem redakce
časopisu „Plant Engineering Magazine
USA” vydavatelství CFE Media. Všechna práva vyhrazena. Žádná část tohoto
časopisu nemůže být žádným způsobem
a v žádné formě rozmnožována a dále šířena
bez písemného souhlasu CFE Media. Plant
Engineering je registrovanou ochrannou
známkou, jejímž majitelem je vydavatelství
CFE Media.
Utváření
budoucnosti
Aditivní výroba změní způsob, jakým vyrábíme věci.
Zatímco někteří vědci pátrají po nejmenších částicích naší existence s tím, že vyhledávají kvarky a hadrony a podstatu toho, co drží náš svět pohromadě, jsou i jiní, kteří
berou zrníčka naší existence, dávají je dohromady a formují tak nové tvary.
Pokud bychom chtěli nazvat aditivní výrobu transformační technologii
21. století, budeme těmi, kteří ji prodávají poněkud pod cenou. Je to každým
coulem fúze sci-fi snů se strojírenskou a technologickou evolucí toho, jak sestavujeme životy.
Zaostřeno
Co hrozí, když nevíte,
že nevíte
60
14 Strojní inženýrství
Pokud je tření nepřítelem efektivity, pak nalezení
způsobu, jak redukovat jeho dopad, může pomoci vašemu
procesu manipulace s materiálem, aby probíhal lépe
a bezpečněji.
20 Elektrotechnika
Efektivní pospojení a uzemnění
Vytvoření a zajištění efektivního uzemnění
je klíčové pro spolehlivý, efektivní
a bezpečný provoz zařízení.
29 Speciální téma – motory
Výpočet přínosů z vylepšeného
řízení procesů
Při kombinaci motoru a střídače by daná aplikace měla
napovědět, jaký typ motoru je nejvhodnější. Pokud se
budete řídit těmito směrnicemi, můžete se vyvarovat
pořízení příliš robustních a drahých motorů.
38 Automatizační technika
řízení procesů
Ověřitelný přístup k výpočtům povede
ke zvýšení úspěchu celého projektu.
50 Průzkum trhu – PLM
Řízení životního cyklu výrobků se stává dostupnější
pro stále více podniků
březen 2013
•
3
FORUM
Údržba jako důležitá součást péče
o životní prostředí
N
aše planeta se mění tak, jak
na ni působí přírodní síly.
V posledních tisíciletích ji
stále víc formují vlivy zvyšující se
populace lidí.
S přírodními a živelnými pohromami, se kterými se lidstvo setkává
od samého počátku, se musíme v rámci
našich možností vyrovnat. Ničivá
vlna tsunami, která zasáhla pobřeží
Japonska, ničivá síla tornád postihující
oblasti USA, výbuchy sopek a následná
zemětřesení v různých oblastech země
stále více ukazují mocnost přírodních
sil, které i nadále ovlivňují planetu
bez ohledu na technickou vyspělost
člověka.
S využíváním přírody a přírodních
zdrojů přišel rozmach naší civilizace,
kdy vědeckotechnický rozvoj vyvolal
kromě pozitivních rysů i nové druhy
rizik. Vysokou daní za nerespektování
přírodních zákonů a nepřiměřené zasahování do rovnovážných sil přírody
jsou stále častější mimořádné události
známé jako průmyslové havárie. Právě
ty s tragickými následky iniciovaly
důležité kroky směřující k zásadním
rozhodnutím o ochraně životního
prostředí.
Jedna z nejvlivnějších osobností
20. století – Rachel Louise Carsonová,
autorka knihy Mlčící jaro – ovlivnila
lidské myšlení posledních padesáti let
nejen v USA a je považována za symbolický start moderního masového
ekologického hnutí. Kniha upoutala
zájem veřejnosti o problematiku životního prostředí, zejména k negativním
účinkům průmyslových chemikálií
na přírodu.
Na konferenci OSN o životním
prostředí a rozvoji, která se konala
v Riu de Janeiru 3.–14. června 1992,
bylo přijato pět zásadních dokumentů
k realizaci trvale udržitelného rozvoje
v praxi. Nejdůležitějším a nejrozsáhlejším výsledkem konference je Agenda
21, dokument o zhruba 500 stranách
– akční plán, dynamický program
4 • březen 2013
realizace trvale udržitelného rozvoje,
jehož zabezpečení mají jednotlivé státy
za úkol. Základním účelem politiky
životního prostředí je poskytovat
rámec a vodítko pro rozhodování
a aktivity na mezinárodní, celostátní,
krajské i místní úrovni, které směřuje
k dosažení zlepšování kvality životního prostředí jako celku i stavu jeho
složek a součástí. Politika životního
prostředí se zaměřuje na uplatnění
pr i ncipů ud r žitel ného roz voje,
na pokračování integrace hlediska
životního prostředí do sektorových
politik a na zvyšování ekonomické
efektivnosti a sociální přijatelnosti
environmentálních programů, projektů
a činností.
„Špičkově udržované zařízení nehavaruje, a proto neohrožuje, neubližuje a neničí. Řada havárií poslední
doby nás stále nutí k zamyšlení, jak vyvíjet a zlepšovat
systémy údržby pro eliminaci
krizových stavů u zařízení
a činností, které může lidská
péče ovlivnit.
“
Česká republi ka se vst upem
do Evropské unie a podpisem významných mezinárodních dokumentů (např.
Aarhuská úmluva, Protokol o registrech úniků a přenosů znečišťujících
látek a dalších) zavázala plnit povinnosti v oblasti životního prostředí,
které z těchto mezinárodních aktů
vyplývají. Byla přijata „Podnikatelská
charta pro udržitelný rozvoj mezinárodní obchodní komory”.
V zemích Evropské unie jsou zpracovávány zákony a směrnice stanovující
závazné postupy a povinnosti výrobců,
provozovatelů i správních orgánů
pro oblast závažných průmyslových
havárií:
SEVESO I direktiva – směrnice rady
82/501/EEC byla přijata v důsledku
vzniku závažných havárií, především
úniku dioxinu v italském Sevesu (1976)
a výbuchu cyklohexanu ve Flixborough
ve Velké Británii (1974).
SEVESO II direktiva – Směrnice
rady EU 96/82/EC o řízení nebezpečí
závažných havárií s nebezpečnými
látkami.
Vstřícným krokem moderně a ekonomicky řízené společnosti je zavedení
environmentálního managementu
v podobě technické normy řady ČSN
EN ISO 14001: 2005 a Nařízení Rady
(ES) 761/2001, známé pod zkratkou
EMAS II.
Zásady obou systémů (ISO 14001
a EMAS II) jsou velmi podobné, systémový základ tvoří požadavky normy
ISO 14001, k nimž „přísnější“ EMAS
II připojuje v podobě nadstavby ještě
vyšší odpovědnost vůči životnímu prostředí, větší otevřenost vůči veřejnosti
a větší míru sebekontroly organizace.
Prostřednictvím systému environmentálního managementu začleňují
podniky péči o životní prostředí do své
podnikatelské strategie a běžného
provozu. Jeho zavedení a udržování se
stává nedílnou součástí systému managementu celého podniku – společně
se systémy finančního managementu,
managementu jakosti, managementu
bezpečnosti práce a ochrany zdraví
při práci a případně dalšími systémy,
které podnik ke své činnosti potřebuje. Některé prvky mají společné,
a proto je výhodné zapracovat jejich
požadavky do „integrovaného systému
managementu“. Nejčastěji je používána
trojkombinace systémů jakosti, environmentu a bezpečnosti práce a ochrany
zdraví. Začlenění moderních prvků
údržby zařízení spolu se zaváděním
nových technologií se již stává běžnou součástí moderního pojetí řízení
průmyslových podniků.
Pro nově budované technologické
celky se zavedení těchto technologií
posuzuje dle Směrnice Rady EU 96/61
EC, Integrated Prevention and Pollution
Control, IPPC – Integrovaná prevence
a omezování znečištění, která byla plně
přejata do české legislativy (Zákon
č. 76/2002 Sb., o integrované prevenci
a omezování znečištění, o integrovaném registru znečišťování a o změně
některých zákonů). Jmenovaná směrnice i zákon představují zcela nový
direktivní nástroj, jenž se snaží korigovat obecnou nevýhodu direktivních
nástrojů, tj. převádění problémů z jedné
složky životního prostředí do jiné
složky životního prostředí tím, že se
průmyslové aktivity podniku posuzují
z hlediska ochrany životního prostředí
jako celek.
Směrnice stanoví základní principy,
jimiž by se měli řídit provozovatelé
průmyslových podniků. Jedná se
o zařízení používaná v odpadovém
hospodářství k zneškodňování odpadů,
dále z provozů energetických, metalurgických, chemických, potravinářských,
ze zpracování nerostných surovin
a o některá další, z hlediska životního
prostředí silně zátěžových výrob, např.
z výroby papíru, zpracování kůže, zpracování textilních vláken, povrchových
úprav a výroby uhlíku. Všechna zařízení pod účinností zákona č. 76/2002
Sb. budou již muset mít pravomocné
integrované povolení ve vztahu k České
inspekci životního prostředí.
Život na Zemi vymírá rychleji, než se
myslelo. Červený seznam ohrožených
druhů je rejstřík ohrožených živočichů
a rostlin vydávaný každé dva roky
Mezinárodní unií pro ochranu přírody
a přírodních zdrojů (IUCN).
Stupeň ohrožení je určován několika kategoriemi a podkategoriemi,
od vyhynulých (či vymřelých) přes
střední stupně ohrožení až po kategorii
označující takové druhy, které nejsou
téměř, či vůbec ohroženy. Kategorie
se přiřazují celosvětově ohroženým
druhům i těm, u nichž se jedná o ohrožení regionální. Podle Světového svazu
ochrany přírody (IUCN) se závazek
světových mocností snížit do roku
2010 počet druhů, které mizí z přírody,
nedaří dodržet. Organizace varuje, že
vyhynutím je ohrožena třetina všech
známých obojživelníků, čtvrtina savců
a osmina ptáků. Analýza je založena
na tzv. Červeném listu, který považuje
za ohrožené 44 838 druhů.
Údržbáři jsou svým správným
pojetím údržby zařízení v první linii
ochrany životního prostředí.
Špičkově udržované zařízení nehavaruje, a proto neohrožuje, neubližuje
a neničí. Řada havárií poslední doby
nás stále nutí k zamyšlení, jak vyvíjet a zlepšovat systémy údržby pro
eliminaci krizových stavů u zařízení
a činností, které může lidská péče
ovlivnit.
Zdeněk Suchan
Česká společnost pro údržbu
A
NK
VI
NO
Tiskárna na štítky
Vždy připraveno. Rychle, jednoduše, výhodně.
Vytvořte a vytiskněte si vlastní etikety nebo BOZP značení.
Zcela univerzální řešení
3@JRM@CMġţDRXRSġLLNGNTONTţİU@SUŎHBGMHUDjQLģ
1XBGKđ@RM@CMđUşLģM@L@SDQHđKś
TSNL@SHBJġM@RS@UDMİŎSİSJśADYJ@KHAQ@BD
/śRNAHUġLMNţRSUİL@SDQHđKśOQNYM@ěDMİUNAK@RSH!.9/
YM@ěDMİUQđLBHOQNUNYT@LMNGDLUİB
Vyžádejte si další informace
nebo předvedení tiskárny
Tel: + 421 2 3300 4800 s Email [email protected]
Pro více informací a pro shlédnutí videa o tiskárně prosím navštivte: www.bradyeurope.com/bbp33
SHLÉDNOUT VIDEO
TÉMA Z OBÁLKY
Utváření
budoucnosti
Aditivní výroba změní způsob, jakým vyrábíme věci.
Bob Vavra
Plant Engineering
6 • březen 2013
Z
atímco někteří vědci pátrají po nejmenších částicích naší existence
s tím, že vyhledávají kvarky a hadrony a podstatu toho, co drží náš svět
pohromadě, jsou i jiní, kteří berou zrníčka
naší existence, dávají je dohromady a formují
tak nové tvary.
Pokud bychom chtěli nazvat aditivní
výrobu transformační technologii 21. století,
budeme těmi, kteří ji prodávají poněkud pod
cenou. Je to každým coulem fúze sci-fi snů se
strojírenskou a technologickou evolucí toho,
jak sestavujeme životy. Přirovnáme-li to
k tisku, zkuste porovnat černobílou jehličkovou tiskárnu s vysokorychlostními barevnými
laserovými tiskárnami současnosti. Ale ve své
podstatě jde u aditivní výroby o fenomén
tisku.
Představte si toto: Vezmete 3D CAD
model, spustíte rozměry přes počítač, pošlete
je do laserové tiskárny naplněnou nikoli
inkoustem, ale práškem z kovu, plastu nebo
slitiny – prostě z čehokoli chcete, aby hotový
výrobek byl vyroben, a spustíte tisk.
Prášek znovu a znovu postupuje přes
základnu, x-krát za sekundu, materiál se
elektronicky mísí s lasery, a vytváří tak
přesnou repliku modelu CAD. Výrobek
následně vychází z 3D tiskárny ve své
konečné podobě. Rozdíl mezi takto vytvořeným modelem a výrobkem vyrobeným konvenčně z jednoho kusu materiálu je rychlost
jeho vytvoření, neomezené možnosti tvaru
a minimální tvorba odpadu.
Nyní si představte výrobu 20 těchto
modelů, všech najednou, na stejné základně
a na jeden průchod. Nebo si představte
výrobu 20 podobných modelů, z nichž každý
by byl přizpůsoben pro konkrétní aplikaci
nebo přizpůsoben požadavku koncového
uživatele – opět vše na jeden průchod.
Jedná se o vysoce vyspělou výrobu, aniž
by docházelo k obrábění. A to je pouze
začátek.
Když to vše dáme dohromady
Začíná to tečkou. Pokud hledíte úplně
zblízka na obraz Georgese Seurata „Nedělní
odpoledne na ostrově Le Grande Jatte“, vše
co vidíte, jsou pouhé tečky. Poodstoupíte-li o pár kroků zpět, otevře se před vámi
působivá scéna nábřeží z osmdesátých let
19. století.
Tak je tomu i u aditivní výroby. Podívejte
se s odstupem na myšlenku, že kovový
prášek může protékat tryskami tiskárny
v kombinaci s laserem a změní se na hotový
výrobek a uvažte, co vše lze vyrobit pomocí
aditivní výroby.
Jsou vyráběny protetické kyčelní klouby,
každý jednotlivý kus dle individuální
potřeby pacienta. Mohou být vytvořena
křídla pro příští generaci letadel – dle stejné
křivky a stejné tolerance, jakou má samotný
návrh na výkrese. I ty nejmenší stenty pro
kardiologické pacienty mohou být vytvořeny
s přesnými tolerancemi, spíše než abychom je
vyřezávali pomocí laserového paprsku. Vše
může být provedeno, pokud je potřeba, dle
individuálního přání.
Myšlenka „dle individuálního přání“ je
rozhodující pro transformační povahu aditivní
výroby. Pokud máte 3D tiskárnu, najednou
máte sklad. Potřebujete šroub pro vaši montážní linku? Místo toho, abyste šli do skladu
náhradních dílů, přejdete na webové stránky
dodavatele, stáhnete si výkres CAD do 3D
tiskárny a stisknete tlačítko Tisk. Potřebujete
klíč na utažení daného šroubu? Podniknete
stejný proces.
„Změní to způsob, jakým vyrábíme věci,
ale zároveň to změní i vlastní činnost a povahu
výroby,“ řekl Ralph Resnick, prozatímní ředitel Národního inovačního institutu pro aditivní výrobu (dále v textu NAMII). „Zahrnuje
to schopnost demokratizace výroby a vytváří
možnosti pro individuální výrobu.“
Počítá se rovněž i s transformací procesů
návrhů a výrobních kapacit. „Téměř vše
ve výrobě se provádí při pokojové teplotě
prostředí,“ poznamenává Jeff DeGrange,
vedoucí skupiny Manufacturing Solutions
Group v rámci společnosti Stratasys se sídlem v Minneapolis, která vyrábí 3D zařízení
pro tisk. „Tolik součástí pod kapotou vozu je
provozováno v teplém prostředí. Do jaké míry
se mohou zahřát? Do jaké míry se mohou
ochladit? Jaké jsou pevnostní vlastnosti materiálu při 40°C pod nulou? To jsou věci, které
musíme pochopit.“
„Lidé se stále snaží pochopit, jak to vše
může u aditivní výroby fungovat," řekl
Andy Snow, regionální ředitel společnosti
EOS v Severní Americe. „Je to o vzdělávání
a výchově, jak navrhovat daný proces. Je to
o pochopení toho, že existuje možnost odhalit
zcela nový způsob výroby.“
Porozumět potenciálu
Vyzkoušet a pochopit aditivní výrobu je
jako vyzkoušet a pochopit objev ohně, kola,
penicilinu nebo některého z dalších malých
zázraků života. Pokud to zní příliš dramaticky, podívejte se, co o této problematice říká
okolní svět.
Citujeme zprávu Národní zpravodajské
rady na téma: Globální trendy 2030 – Alternativní světy: „Nové výrobní a automatizační
technologie, jako je aditivní výroba (3D tisk)
a robotika, mají potenciál změnit pracovní
modely jak v rozvojových, tak i vyspělých
zemích. Ve vyspělých zemích tyto technologie zvýší produktivitu, vyřeší otázky pracovních omezení a snížit potřebu outsourcingu,
zejména pokud zkrácení dodavatelských
řetězců přináší jednoznačné výhody.“
Zpráva dále dodává: „V roce 2030 by mohla
aditivní výroba nahradit určitý druh konvenční masové výroby, zejména u krátkých
výrobních sérií nebo u případů, kde úprava
hmoty přináší vysokou hodnotu.“
Týdeník The Economist ve svém vydání
z 22. listopadu 2012 naznačuje: „3D tisk je
jen jednou z mnoha výrobních technologií
a trendů, které transformují způsob, jakým
budou společnosti schopny v budoucnu
vyrábět věci. Stará pravidla výroby, jako
například: ‚Musíte hledat úspory vzniklé
zavedením velkovýroby.‛ anebo ‚Musíte snížit
mzdové náklady na jednotku.‛ se odkládají
stranou.“
Organizace a sdružení se rovněž přidaly
k dané problematice. Institut NAMII, jenž je
jedním z prvních výsledků prezidenta Obamy
v roce 2012 v rámci jeho iniciativy ve výrobní
sféře, vytvořil Národní síť pro výrobní inovace, která funguje teprve necelý rok. Za dobu
své existence pomohla vytvořit přehlídku
technologií na Penn State University, která již
má své Centrum pro inovativní zpracování
materiálů pomocí technologie Direct Digital
Deposition (Přímé digitální nanášení) anebo
CIMP-3D.
Dne 10. června 2013 pořádá americká
společnost výrobních inženýrů (SME) akci
zaměřenou na RAPID aditivní výrobu.
Akce se bude konat ve městě Pittsburgh,
což je nedaleko domovské základny NAMII
v Youngstown.
Snad nejpůsobivější příklad potenciálu
aditivní výroby a ještě výbušnějšího růstu
představuje akvizice společnosti Morris
Technologies a její sesterské společnosti,
Rapid Manufacturing Quality společností GE
Aviation ze dne 20. listopadu 2012.
Společnost Morris Technologies je výrobcem 3D prototypů a zařízení pro výrobu
součástí se sídlem ve městě Cincinnati a již
předtím vyráběla díly pro společnost GE
Aviation. Díky akvizici řeší GE tyto procesy
interně v rámci podniku.
„Společnosti Morris Technologies a Rapid
Quality Manufacturing jsou součástí naší
investice do rozvíjejících se výrobních technologií,“ uvádí ve svém prohlášení pro
tisk Colleen Athans, viceprezident
a generální ředitel divize dodavatelského řetězce společnosti GE
Aviation. „Naše schopnost vyvíjet
nejmodernější výrobní procesy
pro nově rozvíjející se materiály
a komplexní konstrukční
geometrii je zcela zásadní
pro naši budoucnost.“
Tisková zpráva dále uvádí:
„Touto akvizicí pokračuje společnost GE Aviation v rozšiřování svých
technických a výrobních možností
tak, aby splnila své rostoucí výrobní
kvóty proudových motorů v průběhu
příštích pěti let. Kromě získání těchto
výrobních procesů má společnost GE
Pokud dokážete vytvořit
tvar – ať už se jedná o kolenní kloub, koncové světlo
automobilu nebo turbovrtulové lopatky, aditivní výrobní
proces umožňuje vytvořit
přesnou repliku anebo upravit stejnou součást. Obrázky
poskytly společnosti EOS North
America a Stratysys Ltd.
březen 2013
•
7
TÉMA Z OBÁLKY
Rozvoj aditivních technologií v ČR brzdí
nedostupnost jednoduchých modelovacích
nástrojů
N
a současný stav a budoucnost aditivních technologií
v České republice jsme se
zeptali Davida Miklase, zakladatele
a výkonného ředitele společnosti
DO-IT s.r.o.
Jak je na tom, dle Vašeho názoru,
Česká republika ve vztahu k přijímání
a rozvoji technologií aditivní výroby?
Aditivní výroba už nějakou dobu
v České republice existuje. Pokud se
zaměříme na vývoj, tak zde existuje
významná vývojová větev projektu
RepRap, kterou reprezentuje zejména
Josef Průša. Do podvědomí laické
veřejnosti se dostávají i zahraniční
projekty, jejichž cena stále klesá
a už i menší firmy či hobby modeláři si mohou dovolit vlastní 3D tiskárnu. Bývají to nejčastěji tiskárny
na principu nanášení roztaveného
termoplastu. Větší průmyslové firmy
většinou investují do přesnějších technologií jako fotopolymer nebo sádra.
V tomto odvětví zcela jasně vítězí
na plné čáře import ze zahraničí.
Jaké jsou hlavní překážky růstu pro
tyto technologie?
Zatím je to cena a pro laiky nedostupnost jednoduchých modelovacích nástrojů. Člověk, který neumí
modelovat v nějakém počítačovém
programu, si nepořídí 3D tiskárnu,
i kdyby dostal 50% slevu. Pokud
dáte lidem jednoduchou možnost, jak
vytvářet vlastní modely a vytvořit si
například náhradu ozubeného kolečka,
které se jim v hračce polámalo, věřím,
že si tiskárny najdou mnoho nových
zákazníků a technologie se rychle
rozšíří i do domácností.
Co bychom měli v této oblasti v blízké
budoucnosti očekávat?
Právě výše zmíněné rozšíření
do domácností, je to analogie k laserovým tiskárnám, které byly před třiceti
8 • březen 2013
lety veliké a drahé.
Dnes jsou v každé
f ir mě a ve většině
domácností.
Jaký je v současné
době dopad aditivní
výroby na dodavatelský
řetězec a na systémy
pro správu náhradních
dílů?
Pok ud n a r á ž ít e
na sériovou v ýrobu
náhradních dílů, myslím si, že k tomu má technologie ještě
daleko. Je vhodná pro tvorbu individuálních výrobků, například pokud se
vám rozláme kolečko v mixéru, které
už nelze sehnat, vymodelujete si ho
a necháte si ho vyrobit. Zde je nutné
podotknout, že ne všechny technologie vám nabídnou takovou pevnost,
aby vyrobený díl vydržel všechny síly,
které na něj budou působit. Existuje
i možnost nechat si rozbit ý díl
naskenovat, defekt v počítači opravit
a následně vytisknout; takovou službu
také nově poskytujeme. Pokud je ale
rozlámané kolečko možné nahradit
náhradním dílem ze sériové výroby,
např. vstřikolisem, řekl bych, že bude
jednodušší a mnohem levnější si jej
zakoupit u dodavatele náhradních
dílů.
Jak vnímáte vztah mezi aditivní
výrobou a procesy, jako je např.
CNC, frézování, tváření? Chápete
je jako doplňkové, nebo spíše rušivé
a destruktivní?
Vnímám to jako vhodný doplněk,
každá technologie má své pro a proti.
3D tisk dokáže být velice levný –
můžete tvořit modely, které stojí desetikoruny a pak je využít jako mezistupeň
výroby před tím, než složitě připravíte
podklady pro obráběný díl. Eliminujete
tak možnost chyby v návrhu, vyzkoušíte si součástku vyrobenou z plastu
a po odladění většiny nedostatků ji
necháte vyrobit z kovu.
Vývoj naznačuje, že cca do 10 let
budeme svědky osvojení aditivní výroby
u běžných spotřebitelů. Kde a v čem
vidíte budoucnost aditivní výroby?
Osobně si myslím, že to bude daleko
rychleji než za 10 let. Tipuji tak 3 roky.
Už dnes je spousta lidí, kteří se zajímají
a plánují nákup své první tiskárny. Já
sám znám několik lidí, kteří už ji doma
mají. Výrazné změny zde dělají levné
tiskárny, které tisknou z termoplastu,
objevují se i nové tiskárny pro domácí
a hobby využití na bázi fotopolymerů.
To vnímám jako výrazný krok, který
povede k rychlému rozvoji tisku směrem k běžným spotřebitelům. Velkou
přidanou hodnotu bez nutné investice
do vlastní tiskárny nese i služba prototypování, kterou také poskytujeme.
Zde může běžný spotřebitel i profesionál z oboru získat za nevelkou částku
vytisknutý model dle vlastních podkladů. Obracejí se na nás už i studenti
z vysokých škol, designéři, konstruktéři i modeláři. Prototypová služba jim
ušetří čas a ve finále i peníze.
Aviation v plánu otevřít příštím rokem dva
nové výrobní závody ve Spojených státech.“
V roce 2011 studovali vědci GE, jak
vytvořit snímací sondu pro ultrazvukové
přístroje. Množství obrábění, které je
potřebné k výrobě takové sondy je rozsáhlé
a zvyšuje náklady. Vědci v GE věří, že
aditivní výroba může výrazně snížit tyto
výrobní náklady.
„Představte si, že bychom dokázali vytisknout snímací sondy tak, jako bychom tiskli
noviny, tzn. velice rychle a za velmi nízkou
cenu,“ uvedl ve svém prohlášení pro tisk
Prabhjot Singh, strojní inženýr a vedoucí
projektu ultrazvukových snímačů. „Pomohlo
by to k tomu, aby se ultrazvukové systémy
staly cenově dostupnější pro regiony s nedostatečnou obslužností, kde jsou stále omezené služby v oblasti zdravotní péče.“
„Po celou dobu, co se na světě vyrábějí
věci, představovala výroba hru odčítání,
ve které jde o to, kde uříznete a obrobíte
součást tak, abyste získali produkt, který
chcete,“ dodal Singh. „I když se tyto procesy
zlepšily, stále ještě nám uniká drahocenný
čas a dochází k plýtvání surovin. S novými
postupy aditivní výroby jako je 3D tisk
a nanášení laserem se celý tradiční způsob
výroby součástí obrací vzhůru nohama.“
Tempo osvojení a zavádění
Aditivní výroba si již stačila získat představivost bulvárního tisku a populární kultury.
V jedné epizodě, vysílané v hlavním vysílacím čase, byla zahrnuta zápletka o přátelích,
kteří se navzájem digitálně skenovali a poté si
pomocí 3D tiskárny vytvořili akční figurky
sebe samých.
Poněkud praktičtější zpráva z vysílání
BBC hovoří o nizozemském architektu Janjaapu Ruijssenaarsovi, který tavením spojuje
cihly z 3D tiskárny, a staví tak Möbiuv dům
ve tvaru pásu. Jeho přáním je postavit exteriér
domu v hodnotě 5 milionů dolarů výlučně
z natištěných cihel.
„3D tisk je skutečně ohromující,“ řekl
Ruijssenaars reportérům BBC. „Pro mě jako
architekta to představuje elegantní způsob, jak
sestrojit specifickou konstrukci. Nemá totiž
ani začátek ani konec a pomocí 3D tiskárny
jsme schopni dosáhnout toho, aby to také tak
vypadalo.“
Docela komplikovaný návrh
výrobku v prostředí 3D
CAD může být následně
reprodukován v 3D tiskárně
s minimální tvorbou odpadu
materiálu. Obrázek poskytla
společnost Stratysys Ltd.
TÉMA Z OBÁLKY
Elektrické komponenty a větrací otvory pro letadla jsou
části, které mohou být vyrobeny na jeden průchod na 3D
tiskárně. Obrázek poskytla
společnost Stratysys Ltd.
„S novými postupy
aditivní výroby, jako
je 3D tisk a nanášení laserem, se celý
tradiční způsob výroby součástí obrací
vzhůru nohama.
“
Potenciální použití aditivní výroby jde
po vzoru posledně uvedeného případu.
„Při plošném tváření plechu ohýbáte hodně
kovu,“ konstatuje DeGrange ze společnosti
Stratatys. „U aditivní výroby si vystačíme
s jednoduchým stlačením tlačítka. Při
použití plastů můžete vytvářet složitě tvarované součásti. Mají poloviční hmotnost
a výroba je spojena s nižšími náklady.“
Ocitli jsme se snad v dekádě rozsáhlého
osvojení a zavádění aditivní výroby?
„Domnívám se, že to je docela reálné
a smysluplné prohlášení. Osvojení těchto
technologií se rychle blíží a drží krok
s poptávkou v průmyslu, která naléhá
na stále rychlejší a levnější technologie,“
řekl Snow ze společnosti EOS. „Poptávka
na trhu existuje. Technologie si nebude
předávat poptávky, nýbrž bude držet krok
s poptávkou. Spousta lidí vyvíjí nové
a větší systémy. Aplikace budou řídit
poptávku.“
Některé z požadavků se již realizují
a jsou výsledkem směsice toho nejlepšího z nových technologií a tradičních
řešení frézování. Na výstavě IMTS 2012
demonstrovaly společnosti EOS a GF Agie
Charmilles systém na výrobu přesných
holenních vložek pro chirurgické implantáty kolena. Kompletní proces zužitkoval
jednak systém přímého slinování kovů
laserem společnosti EOS, tak i pětiosé
frézovací stroje společnosti GF Agie
Charmilles.
„I když hlavní kompetencí představuje
systém DMLS, máme vysoce rozvinuté
parametry a dokážeme zpracovat širokou
škálu materiálů, jsme stále ještě závislí,
pokud jde o koncové řešení," uvedl Snow
ve svém tiskovém prohlášení na výstavě.
3D CAD provedení holenní vložky je
vytvořeno pomocí aditivního procesu
vyvinutého společností EOS s použitím
titanového prášku. Po dokončení se výrobek přesouvá na pětiosý stroj za účelem
finálního ofrézování, kde je využíván
stejný CAD model jako u aditivního stroje.
Kam to vše směřuje?
V počátcích jakékoliv technologie panuje
nejistota, co od ní lze očekávat. Každý
větší transformační vynález nebo nápad
za posledních 100 let začal jednoduchým
příslibem, že se před námi otevírá nádherný nový svět. Pak přijdou nevyhnutelná
úskalí a problémy; aditivní výroba v tomto
nepředstavuje žádnou výjimku.
10 • březen 2013
Snad nejsložitější otázkou bude, kdo
vlastní patent na design. „Stejně jako
v hudebním průmyslu, otázkou je duševní
vlastnictví,“ uvedl Resnick z institutu
NAMII. „Lidé si vydělávají na živobytí tím,
že navrhují různé komponenty. V minulosti
představovala výroba překážku, aby se
něco vyrobilo. Museli jste mít znalosti.
Pokud se nám v budoucnu podaří vytisknout požadovanou součást tak jednoduše,
jako dnes tiskneme stránku, tak všechny
překážky padají. Jak víme, na internetu
dnes není problém získat přístup k rozličným návrhům výrobků, včetně některých
věcí, které ani nechceme, aby byly široce
dostupné. Takže se vynořuje spousta otázek k projednání.“
„Pokud chtějí Spojené státy zůstat konkurenceschopnými, musí se tlačit kupředu.
To je důvod, proč vznikl institut NAMII,“
dodal Resnick. „Musíme vzít v úvahu
další otázky. Jedním aspektem je, že toto
‚výrobní hnutí‛ je skutečně velmi vzrušující
a všichni se na to vrhli rychlým a zběsilým
tempem. Avšak je zapotřebí mít trochu
zdravého rozumu, abychom se nevydali
pouze jedním směrem – pak by následoval
drsný pád z výšky. Takže chceme, aby
to probíhalo ve zrychleném tempu, ale
na druhé straně také řízeným tempem.“
V hudebním průmyslu ochrana licencí
a duševního vlastnictví otevřela dveře
do světa, ve kterém jsou digitální knihy,
hudba a filmy k dispozici pro spotřebitele jako na jídelním lístku a tento trend
postupně narůstá. Resnick vidí podobný
potenciál pro výrobky prostřednictvím
3D tiskáren umístěných v domácnostech.
„Důsledky jsou velmi významné a dalekosáhlé,“ řekl Resnick. „Bude to mít za následek zvýšení ohodnocení duševního vlastnictví. Lidé si budou kupovat něčí intelekt.“
V širších aplikacích vnímá Resnick
aditivní výrobu jako výkonnou technologii pro výrobce, ale přece jen jako jeden
z mnoha již dostupných nástrojů. „Stává se
doplňkovou technologií k řadě procesů,“
uvedl. „Podívejte se na technologie, jako je
elektrojiskrové obrábění a řezání vodním
paprskem. Nezastínily se navzájem, ba
právě rozšířily své účinky a poskytly další
možnosti. To může mít přímý dopad, ale
celkem vzato – aditivní výroba pomáhá
nám všem, kteří se pohybujeme ve výrobním prostředí.“
SKF – jedna značka – široká nabídka
produktů a služeb pro elektromotory
Ložiska
Krom standardních ložisek špičkové
kvality v našem sortimentu naleznete
také energeticky úsporná ložiska E2,
ložiska řešící problém průchodu
el. proudu ložiskem, jako jsou elektricky
izolovaná ložiska INSOCOAT nebo ložiska
s keramickými valivými elementy.
Přístroje pro ustavování strojů
Správné ustavení elektromotoru resp.
hnaného zařízení je naprosto klíčová
pro dlouhou životnost a optimální
spotřebu el. energie.
Těsnění
Hřídelová těsnění mnoha typů
a použitých materiálů, včetně těsnění
vyráběných na zakázku technologií CNC
obrábění v kvalitě SKF Economos.
Přístroje pro diagnostiku
elektromotorů
Přístroje značky SKF Baker
pro statickou i dynamickou diagnostiku
elektromotorů.
Nářadí
Profesionální nářadí na montáž
a demontáž ložisek a dalších
strojních částí.
Maziva
Špičková maziva vyvinutá
speciálně pro ložiska.
SKF Ložiska, a.s., U Měšťanské pivovaru 7
170 04 Praha 7, Tel.: 234 642 111
[email protected], www.skf.cz
Seznam autorizovaných distributorů naleznete na www.skf.cz
TÉMA Z OBÁLKY
Aditivní technologie představuje velký
krok směrem k „just-in-time“ výrobě
V
loňském září se v rámci veletrhu IMTS 2012 konala mezinárodní konference o Globální
automatizaci a výrobě. Mimo jiné
zaznělo, že vedoucí technologií v průmyslových podnicích po celém světě,
se stává tzv.aditivní výroba.
„Tato technologie vyzrála do té míry,
že přední výrobci přijímají aditivní
procesy a udržují je na komerčně
životaschopné úrovni. Spektr um
materiálů, v rámci něhož mohou být
použity aditivní procesy, se prudce
zvýšilo,“ řekl Doug Woods, prezident
společnosti AMT. „Tato technologie
přitahuje mladší generaci podnikatelů.
Tato důležitá skupina vnímá aditivní
procesy jako nástroje pro převedení
myšlenek do skutečného produktu.
Jsme svědky rozšíření spolupráce
laboratoří po celé zemi, kde uživatelé sami sebe vnímají jako návrháře
a vývojáře produktu, ale ve skutečnosti
jsou výrobci, kteří používají nejnovější
inovace v technologii výroby.“
Tim Shinbara, technologický ředitel
společnosti AMT a člen výkonného
výboru Národního inovačního institutu pro aditivní výrobu (dále v textu
NAMII), diskutoval o budoucnosti
aditivní výroby s redaktorem časopisu
Plant Engineering.
Jak je na tom, dle Vašeho názoru,
přijímání a rozvoj aditivní výroby jako
životaschopné technologie pro výrobu?
Výrobci spotřebitelských elektronických zařízení jsou i nadále
vůdčími osvojiteli nebo koncovými
uživateli aditivních produktů, těsně
následováni automobilovým, lékařským a zubním odvětvím. Trendy, se
kterými se můžeme setkat při výrobě
lékařských a zubních zařízení a v leteckém průmyslu začínají narůstat, zatím
v relativně malých objemech, protože
zde existuje vyšší riziko, ale zároveň
i příležitost pro vyšší návratnost.
Výrobci chápou provedení aditivních
12 • březen 2013
procesů prostřednictvím
lepšího řízení modelování
vztahu mezi materiály
a aditivními metodami.
Materiály se rovněž řadí
mezi důležité faktory.
Zatímco polymery byly
přítomny na trhu již delší
dobu, aplikace kovů se
v poslední době stala
přijatelnější v lékařském
a zubním odvětví, kde bylo
využito schválení materiálu v celém
dodavatelském řetězci americkou státní
správou pro potraviny a léky (FDA),
a díky tomu se tento trend zvýšil. Tím
se otevřely dveře pro titanové slitiny,
jako je Ti-Al6-V4 a polymery typu
polyetheretherketon „PEEK“.
Co bychom měli v blízké budoucnosti
očekávat, co se týče širšího přijetí aditivní výroby? Jaké jsou překážky růstu
pro tyto technologie?
Budeme svědky zvýšení funkčnosti.
Pokračující pokrok v technologiích
bude zřejmý, jelikož institut NAMII
postupuje stále kupředu. Výsledkem
by měla být rostoucí komercializace
technologie, poněvadž konstrukční
údaje pro výběr dílů se stávají běžně
dostupnými a inspekční a certifikační
techniky jsou zpravidla akceptovány.
Mezi výzvy, kterým čelíme, patří
zvýšení kritického množství v dodavatelském řetězci, inovativní zařízení,
které dokáže lépe snímat, shromažďovat a poskytovat zpětnou vazbu
pro řízení procesů na místě a dále
musíme být schopni nabízet dostatečné
vzdělání pro současné a příští generace
konstruktérů, výrobců a koncových
uživatelů.
Jaký je v současné době dopad aditivní výroby na dodavatelský řetězec
a na systémy pro správu náhradních
dílů? Jak může tato technologie změnit
tento proces?
Aditivní výroba podporuje zkracování dodacích lhůt a snižování zásob
nna skladě. Je to krok, který
nnás posouvá mnohem blíže
k řízení zásob just-in-time
vve stylu „art-to-part“.
Proces aditivní výroby
s sebou přinese výrobu,
která bude koncentrována
na
n dané místo. To může
zvýšit absolutní počet
výrobních
dodavatelů,
v
ale každý bude mít místní
či reg ionál n í roz sa h
odpovědnosti.
Jak vnímáte vztah mezi aditivní
výrobou a procesy, jako je např.
CNC, frézování, tváření? Chápete
je jako doplňkové, nebo spíše rušivé
a destruktivní?
Vnímáme aditivní technologie
jako doplněk k tradičním výrobním
procesům. Dokážeme rozlišit vhodné
podmínky pro tradiční technologie
(požadavky na toleranci, součásti,
velký objem atd.) a na druhou stranu
pro aditivní technologie (nízký až
střední objem, úprava hmoty dle přání
zákazníka, složité a multifunkční provedení). Mnoho tradičních výrobních
podniků si přidá aditivní technologie jako další nástroj za opasek, ale
poptávka po operacích, které budou
zahrnovat pouze aditivní výrobu, bude
i nadále trvat.
Bylo naznačeno, že do 10 let budeme
svědky osvojení aditivní výroby u běžných spotřebitelů. Kde a v čem vidíte
budoucnost aditivní výroby?
Co se týče širšího spotřebitelského
využití, bude se jednat o přirozený
vývoj v průběhu času. Skutečně každý,
počínaje umělci až po klempíře, si
může osvojit aditivní technologii.
Očekávám zvyšování počtu regionálních a místních dodavatelů zaměřených
na aditivní výrobu, kteří budou disponovat dynamickými schopnostmi, aby
byli schopni uspokojit poptávku většího
množství zákazníků.
Obchod s bílým masem.
Neodsuzujeme… Zefektivňujeme!
AUTOMATIZACE, MODERNIZACE A ÚDRŽBA
V POTRAVINÁŘSKÉM PRŮMYSLU 2013
17. dubna 2013, Tennis Club Prostějov
Současnost i budoucnost modernizace, automatizace a bezporuchového chodu
provozů firem z potravinářského průmyslu.
Vstup na konferenci pro technický personál potravinářských provozů
ZDARMA!
W W W. K O NF E R E N C E - T MI . C Z
březen 2013
•
13
STROJNÍINŽENÝRSTVÍ
Pokud je tření nepřítelem efektivity, pak nalezení způsobu, jak redukovat jeho dopad,
může pomoci vašemu procesu manipulace s materiálem, aby probíhal lépe a bezpečněji.
Dave Lippert, Jen Spektor
Hamilton Caster
ření hraje významnou roli v průmyslovém světě a rovněž i v každodenním životě. Tření představuje
odpor vůči posouvání, valení nebo
plynulému pohybu objektu vzhledem k jeho
kontaktu s dalším objektem. Může být
buď prospěšné (když brzdíme, abychom
zastavili auto), anebo škodlivé (když se
pokoušíme jet s jednou nohou na brzdovém
pedálu). Tento článek se zaměřuje na valivý
odpor, jenž představuje důležitý aspekt
průmyslových kol.
Valivý odpor je měřítkem zpomalujícího
efektu povrchu podlahy vůči stykové ploše
kol. Obvykle se udává v librách a je měřítkem
energie rozptýlené na jednotu vzdálenosti,
po které se valí. Vezměme v úvahu odvalování
pneumatiky na rovném povrchu. Pneumatika
se do jisté míry deformuje a tato deformace
způsobuje odpor vůči valivému pohybu.
Rovná plocha se může také deformovat,
zvláště pokud je relativně měkká.
Písek je dobrým příkladem měkkého
povrchu odolného vůči valení. Jízda na kole
po zpevněné vozovce je mnohem snadnější
než po písečné pláži. Valivý odpor měří ztrátu
T
energie, když se nějaký předmět valí na určitou vzdálenost.
Ve světě průmyslových kol nenabízí valivý
kontakt teoreticky vůbec žádný odpor vůči
pohybu (kromě případů, kdy chceme, aby
něco zůstalo na místě). Ale v reálném světě to
takto nefunguje. Energie se rozptyluje:
• v důsledku tření na kontaktním rozhraní;
• v důsled k u pr u ž ných vlast ností
materiálu;
• v důsledku nerovnosti valivého povrchu.
Valivé tření versus kluzné tření
Součinitel valivého tření by neměl být
zaměňován se součinitelem kluzného tření
anebo, jak se často říká, s koeficientem tření.
Součinitel (kluzného) tření je bezjednotkové
číslo popisující poměr síly tření mezi dvěma
tělesy a silou, která je tiskne k sobě. Součinitel (kluzného) tření závisí na použitých
materiálech; například ocel na ledě má nízký
koeficient tření, zatímco guma na chodníku
má vysoký koeficient tření.
Schéma dole vpravo se zaměřuje na kluzné
tření. Představte si sílu potřebnou na posunutí těžké bedny po podlaze. Statické tření
Jak ukazuje tento zvětšený pohled, dochází jak u kol, tak i na povrchu podlahy k deformacím v rozsahu dle pružných vlastností obou povrchů. Obrázek poskytla společnost Hamilton Caster.
14 • březen 2013
vyžaduje jistou vnější sílu, která uvede bednu
do pohybu. Jakmile se bedna začne pohybovat, vyžaduje dynamické tření relativně stálou sílu pro zachování konstantního pohybu.
V tomto případě tlačící osoba produkuje
„vnější sílu“ a bedna o hmotnosti „N“ spolu
s podlahou vytvářejí „třecí sílu“.
Důvod, proč používáme kola při manipulaci s materiálem, je ten, že musíme vynaložit
výrazně nižší úsilí (sílu) potřebné pro posunutí
předmětu. Představte si situaci, že byste měli
tlačit chladničku či klavír bez pomoci kol!
Kromě toho zvažte, o kolik by bylo snazší tlačit bednu (o které jsme se zmiňovali již dříve)
po podlaze, pokud by byla na kolech.
Síla potřebná pro tlačení či tažení zařízení, jež je opatřeno koly, je vždy největší
na začátku, tedy těsně před tím, než začne
pohyb. Ergonomové o této síle hovoří jako
o počáteční síle či tažné síle při rozjezdu.
Naštěstí počáteční síly trvají jen krátce a pak
se jejich velikosti sníží na trvalou úroveň síly,
jakmile začne zrychlení a jsou překonány
všechny mechanické interference na začátku
pohybu.
Když už se předmět pohybuje relativně
konstantní rychlostí, požadavek na použitou
sílu se obecně snižuje. Tuto sílu popisujeme
jako sílu udržovací nebo valivou.
Pro snadnější valení
Za účelem snížení síly potřebné pro překonání valivého odporu kola si můžeme vybrat
kolo s nižším součinitelem valivého odporu
(např. kované ocelové kolo má součinitel
valivého odporu 0,019 in.) anebo použít kolo
většího průměru. Optimalizace zahrnuje
obojí – použití kola maximálního průměru,
který daná aplikace umožňuje, spolu s nejnižším součinitelem valivého odporu.
Výběr ložiska u kola není až tak rozhodující, pokud jde o valivý odpor, důležitější je
použitý materiál kola a jeho průměr. Valivá
ložiska nezpůsobují u valivého odporu až
takový rozdíl jako faktory, mezi které patří
materiál a průměr kol.
Nicméně výběr ložisek může být velmi
důležitý z jiných důvodů, jako je např. nosnost zařízení, ruční či strojové vlečení daného
zařízení, přítomnost rázového zatížení nebo
bočních nárazů a existence požadované
údržby. Jak vyplývá z předchozího vysvětlení, bude u jízdní plochy kola z měkkého
materiálu dosaženo většího valivého odporu
než u jízdní plochy z velice pevného/tvrdého
materiálu.
Obrázek poskytla společnost Hamilton Caster.
Hlavní faktory ovlivňující valivý odpor
Nejvýznamnější faktory, které musíme
zvážit, jsou tyto: zatížení, průměr kola,
materiál jízdní plochy kola, materiál podlahy a její provedení a stav podlahy (nerovnosti, čistota, naklonění atd.).
Mezi faktory, které můžeme během kalkulací ignorovat, patří typ ložisek, účinek
maziv, teplota okolí a prokluzování kol.
Ergonomické směrnice
Všeobecné ergonomické návrhy pro
maximální bezpečné (manuální) hodnoty
síly potřebné pro tlačení předmětu lze
nalézt v interaktivních tabulkách na webových stránkách společnosti Liberty Mutual
v části zabývající se ruční manipulací
s materiálem (Manual Material Handling).
Pomocí kalkulačky, jež je k dispozici
na této webové stránce, získáme výsledky,
které doporučují procento populace (mohou
být specifikováni jak muži, tak i ženy), jež
může bezpečně vykonávat práci související
s tlačením či tažením předmětů. Proměnné
zahrnují tlakové či tažné síly (které získáme
z výpočtů popsaných v tomto článku),
výšku, v níž je daná síla aplikována, dobu
trvání tlaku nebo tahu a četnost výskytu.
Obecně jakýkoli výsledek bude vyhovovat platným bezpečnostním předpisům.
Dodržováním pravidel popsaných v této
směrnici lze významnou měrou zabránit
úrazům postihujícím bederní oblast páteře.
Samozřejmě že neexistuje záruka, že nikdy
nedojde k úrazu zad.
Všeobecná doporučení pro ruční
a strojní činnosti jsou tato:
• zvolte vhodné kolo/jízdní plochu dle
maximálního zatížení a stavu podlahy;
• pokud je zvolena vypružená jízdní plocha, kterou používáme na ochranu podlahy,
„Valivý odpor hraje
významnou roli při
manipulaci s materiálem. Ať už budou
břemena vlečena
nebo tlačena manuálně, správný výběr
kol bude významným
způsobem ovlivňovat vaše výsledky.
“
březen 2013
•
15
Výpočet valivé síly
Pro stanovení velikosti valivého odporu v průmyslových kolech
existuje tzv. součinitel valivého tření. Jedná se o číslo, které bylo
empiricky stanoveno pro různé materiály. To se může lišit v závislosti
na rychlosti kola, zatížení kola a materiálu, se kterým je kolo v kontaktu. V níže uvedené tabulce nás proto nečeká žádné překvapení;
nejměkčí materiál jízdní plochy kola (guma) má největší součinitel
tření, zatímco nejtvrdší materiál (kovaná ocel) má nejmenší.
*U polyuretanu se udává rozsah hodnot součinitelů v závislosti
na zvoleném specifickém polymeru.
f = 0,047 (palce)
Předpoklady
Celkové zatížení: 1 200 liber
Materiál podlahy: ocel
Otáčky kola: 3 míle za hodinu
Poznámka: U polyuretanu se udává rozsah hodnot součinitelů
v závislosti na zvoleném specifickém polymeru.
Materiál jízdní
plochy kola
Kovaná ocel
Materiál
podlahy
Ocel
Součinitel valivého tření
(palce při 3 mílích/hod)
Litina
Ocel
0,021
Tvrdá pryž
Ocel
0,303
Polyuretan
Ocel
0,030–0,057*
Litý nylon
Ocel
0,027
Fenol
Ocel
0,026
0,019
Vzorec
F = f x W/r
F = síla potřebná pro překonání valivého tření
f = součinitel valivého tření (musí se udávat ve stejných jednotkách
jako r /rádius kola/)
W = zatížení kola
r = rádius kola
Příklad
Jakou sílu je zapotřebí vynaložit na posunutí vozíku o hmotnosti
4 800 liber, který je vybaven koly o průměru 8 palců, materiál kol je
polyuretan 85A. Vozík se bude pohybovat po rovné ocelové podlaze.
Krok č. 1: Dle zadaného celkového zatížení dokážeme stanovit
zatížení W na jedno kolo.
W = 4 800 lbs/4 (kola) = 1 200 liber na každé kolo
vezměte v úvahu rozsah teplot, odolnost proti nárazu, vlhkosti a vodě,
odolnost vůči světlu a chemikáliím či
odrazům;
• zvolte maximálně možný/praktický průměr kol;
• zvolte kola s nejnižším součinitelem valivého odporu;
• vypočítejte valivý odpor (mějte
na paměti, že ze začátku je zapotřebí
vyvinout 2- až 2,5krát větší sílu);
• použijte součinitel bezpečnosti
při výpočtu požadované síly u aplikací, které jsou na pohon;
• nezapomeňte vzít v úvahu jakýkoli sklon podlahy (a°); vypočtený
valiv ý odpor vzr ůstá v případě
16 • březen 2013
K
kč
d é tabulky
b lk vyberte
b
d
íd jí í součinitel
či i l
Krok
č. 2
2: Z
Z uvedené
odpovídající
valivého odporu f.
Krok č. 3: Víme, že rádius představuje ½ průměru 8palcového
kola.
R = 4 palce
Krok č. 4: Vypočítejte sílu, kterou je zapotřebí vynaložit
na překonání valivého tření kola.
F = 0,047 x 1200/4 = 14,1 libry
Poznámka: Na každé kolo.
Krok č. 5: Vypočítejte sílu, kterou je zapotřebí na posunutí uvedeného vozíku.
Odpor na kolo je 14,1 libry. Jelikož má vozík čtyři kola, je zapotřebí
vyvinout celkovou sílu 14,1 x 4 = 56,4 libry na to, aby se vozík pohyboval (trvalým pohybem).
Průměr kola hraje významnou roli ve velikosti síly potřebné
na manipulaci s nákladem. Ve výše uvedeném příkladě by použití
kola o průměru 16 palců (rádius r = 8 palců) snížilo požadovanou sílu
na polovinu. Ve skutečnosti je tento model stanoven výše uvedenou
rovnicí. Každé zdvojnásobení průměru kol má za následek vynaložení
jen poloviny síly potřebné k pohybu kola nebo udržení trvalého
pohybu.
Síla, kterou musíme vynaložit na rozjezd tělesa (počáteční
síla), je obecně 2- až 2,5krát větší než síla potřebná na udržení
rovnoměrného pohybu. Ve výše uvedeném příkladu je zapotřebí
tažné síly při velikosti přibližně 115 liber.
zvýšeného sklonu podlahy a snižuje
se, když se podlaha svažuje dolů
(F = Fx/cos a); například 10° nakloněná rovina zv ýší požadovanou
sílu (F = Fx/cos 10° = Fx/0,9848 =
1,015 Fx); pokud se naklonění roviny
zvýší na 30°, požadovaná síla se podstatně zvýší z 1,015 Fx na 1,155 Fx
(přibližně 14 %).
U poháněných náprav je však výběr
ložisek kol velmi důležitý. Ujistěte se,
že jste zvolili ložiska, která odolají
náročným podmínkám, vyšším rychlostem, bočnímu zatížení a nepřetržitému provozu. Valiv ý odpor
hraje významnou roli v manipulaci
s materiálem. Ať už budou břemena
vlečena či tlačena manuálně, správný
výběr kol bude významným způsobem ovlivňovat vaše výsledky.
Aplikace principů popsaných v tomto
článku vám umožní tu správnou
volbu.
Dave Lippert je viceprezident pro
marketng a Jeff Spektor je technický
manažer. Oba pracují ve společnosti
Hamilton Caster. Kontaktovat je
můžete na e-mailových adresách
[email protected];
[email protected].
Dvojnásobná trvanlivost naklápěcích
ložisek s čárovým stykem SKF Explorer
Johan Ander
SKF Švédsko
N
a základě požadavků zákazníků vyvinula společnost
SKF ložiskovou ocel nové
generace, kterou nyní používá k výrobě všech naklápěcích ložisek s čárovým stykem ve své nabídce.
Ocel, která se vyznačuje vyšší odolností
proti opotřebení a současně si uchovává
houževnatost, může prodloužit provozní
trvanlivost ložiska až na dvojnásobek –
především v aplikacích, které pracují
ve vysoce znečištěném prostředí a/nebo
za podmínek nedostatečného mazání.
Spojením zlepšení v oblasti materiálu,
konstrukce a výroby dokázali technici
a vědci SKF optimálně využít vliv
mazání a omezit na nejnižší míru vliv
tření, opotřebení a znečištění. Výsledek:
výkonnostní třída ložisek, která se
vyznačují vyšší únosností a delší provozní trvanlivostí.
Materiál naklápěcích ložisek s čárovým stykem SKF Explorer se vyznačuje
velmi vysokou čistotou a homogenní
strukturou ložiskové oceli, která prošla
jedinečným tepelným zpracováním.
Čistota oceli umožnila dosáhnout
neobyčejné pevnosti a odolnosti ložisek
SKF. Tepelné zpracování vytváří optimální kombinaci tvrdosti a rozměrové
stability. Výjimečná zlepšení vlastností
materiálu našla uplatnění v nové koncepci ložisek se zdokonalenou povrchovou strukturou a užšími tolerancemi
vnitřní geometrie.
Od doby, kdy byla představena soudečková ložiska SKF Explorer, došlo
k rozšíření výkonnostní třídy SKF
Explorer o další typy ložisek včetně
kuželíkových, válečkových, kuličkových a kuličkových ložisek s kosoúhlým
stykem. V současné době jsou všechna
standardní soudečková ložiska, toroidní
ložiska CARB a většina axiálních
soudečkových ložisek vyráběna podle
specifikací výkonnostní třídy SKF
Explorer.
Tepelné zpracování pro zvýšení
výkonnosti
Společnost SKF dále zdokonalila
ložiskovou ocel pro naklápěcí ložiska
s čárovým stykem SKF, která se vyznačují vyšší odolností proti opotřebení.
Ačkoli tato ložisková ocel nové generace
může prodloužit dobu provozuschopnosti v podstatě jakékoli aplikace, která
musí splňovat nejvyšší provozní nároky
na spolehlivost a trvanlivost, výsledky
jsou nejzřetelnější v průmyslových
zařízeních, která pracují ve vysoce
znečištěných prostředích a/nebo za podmínek nedostatečného mazání. Typické
příklady představují hutnictví, důlní
stroje, zpracování nerostů a cementu,
větrná energetika a lodní doprava,
průmyslové převodovky a manipulace
s materiálem.
V zájmu dosažení vyšší výkonnosti
dokázali technici SKF úpravou procesu
tepelného zpracování zvýšit tvrdost
o 1 až 2 HRC (v závislosti na velikosti
ložiska) při stejné či dokonce ještě lepší
houževnatosti. To je obzvláště důležité
pro středně velká a velká ložiska používaná v procesních zařízeních.
Zvýšená houževnatost zaručuje prodloužení doby mezi zjištěním prvních
známek poškození a dosažením stavu,
kdy je ložisko zcela nepoužitelné.
Takové prodloužení umožňuje koncovým uživatelům sledovat stav ložiska
a současně připravovat opravu stroje.
V podstatě jsou tím vyloučeny neplánované odstávky a rovněž se dosáhne
snížení dodatečných nákladů, které jsou
zpravidla s odstávkami spojeny.
Rozsáhlé ověřovací zkoušky
Nový proces tepelného zpracování se
projevil výrazně vyšší odolností proti
opotřebení modernizovaných ložisek
SKF Explorer ve srovnání s původními ložisky SKF Explorer. Rozsáhlé
zkoušky prováděné měly ověřit zlepšení
vlastností. Výsledky zkoušek dokazují
vyšší odolnost proti opotřebení, kterou
se vyznačují modernizovaná naklápěcí
ložiska s čárovým
st ykem SK F
Explorer.
Při ověřování
příznivého chování modernizovaných naklápěcích
ložisek s čárovým
stykem SKF Explorer při
vzniku poškození byly na ložiskových
kroužcích provedeny lomové zkoušky.
Při těchto zkouškách byla porovnávána
modernizovaná ložiska SKF Explorer
s původními ložisky SKF Explorer.
Výsledky ukazují, že průměrná
hloubka radiální trhliny na lomové ploše
kroužků modernizovaných ložisek SKF
Explorer je větší než u původních ložisek
SKF Explorer. To dokazuje, že středně
velká a velká modernizovaná ložiska
SKF Explorer stejně jako původní
ložiska SKF Explorer prodlužují dobu
mezi začátkem odlupování a vznikem
lomu. Prodloužená doba při aplikaci
programu proaktivní údržby může
prakticky omezit neplánované odstávky.
Dále byla provedena zkouška
pevnosti příruby modernizovaných
axiálních soudečkových ložisek SKF
Explorer ve srovnání s původními
ložisky SKF Explorer. Od okamžiku,
kdy u původního ložiska SKF Explorer
došlo k prasknutí vodicích přírub,
modernizovaná ložiska SKF Explorer
pracovala dvakrát déle, přičemž bylo
zaznamenáno pouze odlupování
materiálu.
Ačkoli ložiska ve zpracovatelských
zařízeních nepracují až do vzniku lomu,
testy jasně prokázaly, že od okamžiku
zjištění poškození mohou modernizovaná ložiska SKF Explorer stejně
jako původní ložiska SKF Explorer
pracovat delší dobu, a tedy poskytnou
více času na plánování, objednávku dílů
a přípravu přerušení provozu a tím omezují neplánované odstávky a přispívají
ke snížení souvisejících nákladů.
www.skf.cz
březen 2013
•
17
Nové pneumatické válce IVAC od firmy
Norgren nabízejí dramatické snížení nákladů
Společnost Norgren, přední mezinárodní firma v oblasti pneumatických pohonů
a fluidní řídicí techniky, oznámila, že uvádí na trh řadu inovativních a vysoce výkonných
pneumatických válců. Jsou navrženy s ohledem na významné snížení spotřeby energie
a provozních nákladů, určeny pro OEM i koncové uživatele a vhodné pro všechny
průmyslové aplikace.
Lumír Biskup
Norgren
ěžné pneumatické regulační
obvody obsahují sestavu
válců, ventilových terminálů, akčních členů, regulátorů průtoku a snímačů. Všechny
komponenty mají vlastní konektory
a příslušenství. V typické úloze je
třeba pro realizaci jedné funkce až
třináct různých komponent. Tato
složitost představ uje sk utečnou
nevýhodu a omezení. Společnost
Norgren, na základě těsné spolupráce
se zákazníky, hledala způsob, jak
toto omezení překonat a uspokojit
individuální požadavky uživatelů.
Výsledkem jsou integrované jednotky IVAC (Intergrated Valve and
Actuator Control), které kombinují
válce, regulátory průtoku, tlumiče
a snímače v tech nick y sladěný
a výhodný celek.
IVAC je akční člen, optimalizovaný
s ohledem na hmotnost a zastavěný
prostor, vhodný pro pr ůměry 40
až 80 mm, který zahrnuje i ventily
B
18 • březen 2013
a magnetické spínače a umožňuje
tak realizovat kompletní regulační
obvod. Každá jednotka, vhodná
jak pro nové stroje, tak pro retrofit
stávajících instalací, má jen jedno
pneumatické a elektrické připojení
a eliminuje potřebu použití samostat ných ventilov ých ter minálů,
komponent, pneumatických rozvodů
a příslušenství.
Tato integrovaná platforma snižuje
uživatelům náklady mnoha různými
způsoby. Protože instalace, údržba
a nahrazení jedné integrované jednotky jsou mnohem jednodušší, zkracuje se doba a snižují náklady potřebné
na instalaci, uvedení do provozu a plánovanou i neplánovanou údržbu. Kratší
odstávky pro údržbu pneumatického
pohonu znamenají větší produktivitu
zařízení. Kromě toho jsou eliminovány
pneumatické rozvody mezi akčním
členem a ventilovým ostrovem, a tím
se redukuje mrtvý objem a snižuje
spotřeba tlakového vzduchu o až 50 %.
Náklady na jeden milimetr zdvihu jsou
tak ve srovnání s konvenčním řešením
významně sníženy. Pro stroj s dvěma
milióny zdvihů ročně je úspora energie
taková, že se náklady na IVAC vrátí
za jeden rok. IVAC navíc zlepšuje
vzhled strojů. Ostré, čisté tvary vyhlížejí sofistikovaně a přispívají k tomu,
že celé zařízení má moderní vzhled.
K dispozici je množství variant,
včetně verzí vhodných pro čisté
prostředí a čištění agresivními prostředky, které umožňují výrobcům
strojů a zařízení snáze splnit zvýšené
požadavky na hygienu.
Výrobci strojů a zařízení (OEM)
mohou využívat všechny výhody
IVAC bez nutnosti speciálních úprav
př ipojovacích rozměr ů, protože
produkty IVAC splňují rozměrové
požadavky nejnovějších standardů
ISO VDMA. Jednotné elektrické připojení vstupů a výstupů konektorem
M12 umožňuje zapojit IVAC k řídicí
jednotce přímo nebo prostřednictvím
provozní sběrnice bez ohledu na to,
jaký protokol se bude používat.
Ing. Lumír Biskup ze společnosti
Norgren vysvětluje: „Když jsme konstruovali válce IVAC, naším základním
cílem bylo nabídnout unikátní a inovativní způsob, jak pomocí integrované
jednotky ušetřit energii. Jednotky
IVAC byly navrženy tak, aby poskytly
výrobcům strojů a zařízení i koncovým
uživatelům vysoce výkonné řešení se
špičkovými technickými parametry.
Pomáhají snižovat náklady na energii
a spotřebu tlakového vzduchu, zkracují
doby odstávek potřebných na údržbu
zařízení a na jeho čištění v prostorech
s vysokými nároky na čistotu a hygienu. Konstrukce integrovaných akčních členů je založena na maximální
modularitě, která umožňuje snadnou
montáž i demontáž. Základní prvky
modulární koncepce IVAC jsou speciální moduly regulačních ventilů,
NORGREN JE PŘEDNÍ SVĚTOVÁ FIRMA
V TECHNOLOGII ŘÍZENÍ POHYBU A MÉDIÍ
umístěné přímo na konci válce, integrované pneumatické rozhraní, snímače polohy, displej pro zobrazení
stavu a elektrické připojení. V mnoha
úlohách se zvýšenými požadavky
na hygienu je nutné zamezit kontaminaci usazováním nečistot na složitém povrchu zařízení. Jednotky
IVAC proto vyvolávají oprávněný
zájem mezi potenciálními uživateli,
konstruktéry, výrobními manažery
a techniky údržby ve všech oborech,
kde je třeba nekompromisně dodržovat
přísná hygienická pravidla. Jednou
z firem, která už ocenila technické
přednosti produktů IVAC, je KHS
Kriftel, přední společnost vyrábějící
zařízení na plnění nápojů do sudů,
která instalovala produkty IVAC
do své nové linky CombiKeg.“
IMI International – Norgren
Nádražní 68, 564 01 Žamberk
www.norgren.cz
®
Norgren vyrábí výrobky a technologie prověřené desítkami let
spolehlivého provozu – ať je to jeden z našich tisíců výrobků uvedených
v katalogu nebo zákaznické řešení, můžete se spolehnout na osvědčenou
kvalitu od Norgrenu!
VÁLCE – VENTILY – ÚPRAVA VZDUCHU – TLAKOVÉ SPÍNAČE –
ŠROUBENÍ A HADICE – INTEGROVANÁ ŘEŠENÍ A SYSTÉMY
AKČNÍ NABÍDKA ŠROUBENÍ PRO ÚDRŽBÁŘE –
MĚJTE VŽDY PO RUCE VHODNÉ ŠROUBENÍ
PRO VAŠE ZAŘÍZENÍ!
Kufřík se šroubením Pneufit C (sada 4 a 6 mm,
6 a 8 mm, 8 a 10 mm, 10 a 12 mm)
www.norgren.cz
eshop.norgren.cz
®
Obrázek poskytla společnost Schneider Electric.
ELEKTROTECHNIKA
Efektivní pospojení
a uzemnění
Vytvoření a zajištění efektivního uzemnění je klíčové
pro spolehlivý, efektivní a bezpečný provoz zařízení.
Frank Waterer
Schneider Electric
20 • březen 2013
S
tabilní zdroj elektrické energie je
provozní páteří v jakémkoli výrobním zařízení, budově či průmyslovém závodě. Elektrické poruchy či
nestabilita v dodávkách energie vyplývající
ze špatně navrženého rozvodného systému
mohou mít negativní dopad na bezpečnost,
výrobu a výsledný zisk společnosti.
Dobře navržená, profesionálně nainstalovaná a efektivně propojená uzemňovací soustava má klíčový význam pro všechny zdroje
elektrické energie a s nimi spojené rozvodné
systémy. Vytvoření a zajištění efektivního
uzemnění, které stabilizuje síťové napětí, je
základní a klíčovou složkou pro spolehlivý,
efektivní a bezpečný provoz zařízení.
Následující body nastiňují pět hlavních
cílů pro efektivní pospojení a uzemnění prostřednictvím nízkoimpedační anebo účelově
vytvořené impedanční cesty a slouží jako průvodce k vysvětlení rozdílů mezi pospojením
a uzemněním. Dodržováním těchto základních principů budou pracovníci zodpovědní
za provoz zařízení a budov schopni zajistit
maximální spolehlivost, bezpečnost a efektivitu dodávky elektrické energie.
Třífázové, čtyřžilové přímo nebo odporově
uzemněné systémy zapojené do HVĚZDY
(WYE) jsou upřednostňovány před použitím
třífázových, třížilových neuzemněných systémů, a to zejména kvůli možným destruktivním účinkům přechodových přepětí, která
se mohou vyskytovat v celé napájecí síti
během opětovného jednofázového zemního
spojení. Taková destruktivní přepětí, která
mohou být vyvolána rezonancí mezi indukční
reaktancí systému a vlastní kapacitou vůči
zemi (kostře), mohou být několikrát větší než
normální sdružené napětí.
Zkušenosti dokazují, že tato přepětí mohou
velice rychle způsobit poruchu izolace na různých místech v rámci celého rozvodného
systému, zejména u motorů a spotřebičů s citlivým elektronickým zařízením. Přechodná
přepětí z opětovných zemních spojení jsou
primárním důvodem, proč se již nedoporučuje
instalace neuzemněných systémů a v současné době se instalují přímo nebo v nějaké
formě impedančně uzemněné systémy.
Účely pospojení a uzemnění
Hlavním důvodem pro „efektivně propojenou uzemňovací soustavu prostřednictvím
nízkoimpedančního či účelově zvoleného
impedančního uzemnění“ je zabezpečit
následující:
1. Zajištění správného spojení se zemí pro
stabilizaci síťového napětí v rozvodném systému při normálních provozních podmínkách.
Výstupní napětí zdroje je určeno uspořádáním výstupního vinutí a způsobem jakým je
nebo není spojeno se zemí. V rozvodné soustavě je napěťový systém určen konfigurací
výstupního vinutí distribučního transformátoru a jeho spojením vůči zemi.
Hlavním důvodem pro uzemnění svorky
XO zdroje energie je ten, aby bylo provedeno
účinné spojení se zemí co nejblíže ke zdroji
zajišťující zároveň stabilizaci síťového napětí.
Jelikož sekundární vinutí distribučního
transformátoru představuje specifický
a samostatně odvozený elektrický systém,
primární funkcí pospojování je stabilizace
síťového napětí vůči zemi. Vodič zajišťující
propojení systému se zemí je obvykle proveden v rámci stejného krytu jako výstupní
svorky zdroje a propojení není obvykle natolik dimenzováno, aby přeneslo velké hodnoty
zemního poruchového proudu.
2. Relativně řízenou cestu poruchového proudu je možné zajistit vytvořením spojení s malou impedancí.
Přesné místo a čas, kdy může dojít
k jednofázovému zemnímu spojení,
není možno stanovit. Nicméně v závislosti na přesném místě jednofázového
zemního spojení v rámci dané distribuční soustavy se budou pravděpodobně
vyskytovat zpětné cesty mezi místem,
kde je vodič v poruše spojen s vodivým
povrchem, a svorkou Xo generátoru
nebo sekundárního vinutí distribučního
transformátoru.
Proto je tedy žádoucí a preferované,
aby většina zemního poruchového
proudu tekla v první řadě vodiči
tvořícími pospojování a ochrannými
vodiči (PE) daného zařízení přímo
spojenými s poruchovým obvodem.
Pokud je impedance ve vodičích
tvořících pospojování daného zařízení a zemnicích vodičích spojených
s poruchovým obvodem příliš vysoká,
značná část jednofázového zemního
poruchového proudu si poté pravděpodobně najde různé další paralelní
cesty, aby se mohla vrátit do vinutí
napájecího zdroje.
Tyto další neřízené a náhodné
zpětné cesty vystavují obsluhu zařízení nebezpečí plynoucímu z rozdílu
potenciálů v místě možného dotyku,
které mohou způsobit smrt, zranění
nebo trvalé poškození vnitř ních
orgánů. Navíc ostatní nezasažené zařízení by mohlo být negativně ovlivněno
či poškozeno možným nárůstem napětí
a náhodným průtokem proudu.
3. Vytvoření efektivní cesty s malou
impedancí, aby zemní poruchový
proud mohl protékat tak, aby nadproudová ochranná zařízení i všechny
systémy zemní ochrany fungovaly
efektivně v souladu s návrhem.
Po dobu trvání poruchového stavu
jednofázového zemního spojení jsou
příslušné vodiče pospojování daného
zařízení a ochranné vodiče určeny
k tomu, aby fungovaly jako cesta
s velmi malou impedancí mezi místem poruchy a ochrannou přípojnicí
v rámci provozovaného zařízení nebo
záložního napájení. V případě poruchy
tak ochranné vodiče představují 50 %
celkové kapacity silového obvodu
během doby, kdy tudy
protéká jednofázový
z e m n í p o r u c h ov ý
proud.
Pokud není impedance ve zpětné cestě
zem n í ho spojen í
dostatečně nízká, pak
nadproudová ochranná
zař ízení pou žitá
v obvodu, jako jsou
pojistky a jističe, nebudou schopna zabránit
značnému poškození
zařízení. Jestliže je
hodnota impedance
ve zpětné cestě zemního spojení příliš
vysoká, pak výsledný
jednofázový zemní C
Cesta
t zemního
íh poruchového
h éh proudu
d musíí být schopna
h
efekf k
poruchový proud může tivním způsobem přenést maximální možný zemní poruchový
bý t ve skutečnosti proud. Obrázek poskytla společnost Schneider Electric.
menší, než je jmenovitá hodnota pojistek
a jističů, které jsou instalovány, aby V tomto typu instalace neexistuje žádná
chránily postižený obvod.
jiná záměrná impedance pro jednofáPodle NEC 250-4(A)(5) národního zový zemní poruchový proud než impezákona o elektrických zařízeních dance v přívodním kabelu, vinutích
(NEC – National Electrical Code) je a zpětných cestách zemního spojení.
třeba pro splnění požadavků na vytvo- Z tohoto důvodu bude protékat maxiření efektivní proudové dráhy zemního mální velikost jednofázového zemního
spojení instalovat „elektrické zařízení, poruchového proudu v jakékoli poruše,
vodiče a další elektricky vodivý mate- kdy dochází k jednofázovému zemnímu
riál, u něhož je pravděpodobné, že bude spojení (XGO je nulová reaktance vinutí
pod napětím, takovým způsobem, aby generátoru nebo transformátoru).
byl vytvořen trvalý nízkoimpedanční
Odporově uzemněný generátor elekobvod usnadňující činnost nadprou- trické energie nebo sekundární vinutí
dové ochrany nebo detektoru zemního distribučního transformátoru tam, kde
spojení pro vysokoimpedančně uzem- je impedance tvořena uzemňovacím
něné systémy“.
odporem záměrně instalovaným mezi
Dráha zemního poruchového proudu vývodem XO vinutí generátoru a zemí
musí být schopna efektivně a bezpečně nebo mezi vývodem XO sekundárního
přenést maximální zemní poruchový vinutí distribučního transformátoru
proud, který může vzniknout v kte- a zemí (viz obr. 2).
rémkoli místě distribuční soustavy, kde
Kromě impedance, dané přívodním
může dojít k zemnímu spojení a zpět kabelem, vinutími a zpětnými cestami
do zdroje napájení. Země nemůže být zemního spojení, je v tomto typu instapovažována za efektivní proudovou lace úmyslně vložen odpor, který má
dráhu zemního spojení.
omezit velikost jednofázového zemPřímo uzemněný generátor elektrické ního poruchového proudu. Maximální
energie či sekundární vinutí distribuč- velikost proudu vyplývající z neúmyslního transformátoru, kde se nepřed- ného jednofázového zemního spojení
pokládá existence žádné záměrné bude omezena na stanovenou hodnotu
impedance mezi svorkou XO generátoru danou velikostí odporu RN (předepsaná
nebo sekundárního vinutí distribuč- ohmická hodnota uzemňovacího
ního transformátoru a zemí (viz obr. 1). odporu) plus XGO.
březen 2013
•
21
ELEKTRO TECHNIKA
Obrázek 1: Přímo uzemněný generátor
elektrické energie. Obrázek poskytla
společnost Schneider Electric.
Důvody pro omezení proudu prostřednictvím uzemnění přes odpor
jsou následující:
• Snížit účinky hoření a tavení
v porouchaných elektrických zařízeních, jako jsou rozváděče, transformátory, kabely a točivé stroje.
• Snížit mechanické a tepelné zatížení v obvodech a přístrojích, které
přenášejí poruchové proudy (to rovněž
zahrnuje vinutí napájecího generátoru
či transformátoru).
• Omezit rizika úrazu elektrickým
proudem způsobená zbloudilými zemními poruchovými proudy ve zpětné
vodivé cestě v zemi, jimž je vystavena
obsluha zařízení.
• V případě, že se obsluha dostane
do blízkosti výskytu zemního spojení,
snížit riziko úrazu vnitřním obloukovým zkratem nebo výbojem, který by
mohl náhodně nastat.
• Snížit krátkodobý pokles napětí
napájecí soustavy v průběhu výskytu
nebo odstraňování zemního spojení.
• Zabezpečit kontrolu nad přechodnými přepětími a zároveň se vyhnout
přerušení vadného obvodu při výskytu
prvního zemního spojení (uzemnění
přes velký odpor).
Obrázek 2: Generátor elektrické energie
uzemněný přes odpor. Obrázek poskytla
společnost Schneider Electric.
22 • březen 2013
Uzemnění přes odpor může být buď
vysokoohmové, či nízkooohmové, což
rozlišujeme dle velikosti dovoleného
zemního poruchového proudu.
Vysokoohmové uzemnění využívá
odpor uzemnění středu zdroje vysoké
ohmové hodnoty. Hodnota odporu
je vybraná tak, aby omezila proud
na velikost, která se rovná nebo je
mírně vyšší než celkový kapacitní
proud soustavy.
Typicky je zemní poruchový proud
omezen na 10 A nebo méně, ačkoli
některé specializované systémy v kategoriích elektrických napětí 15 kV či
více by mohly vyžadovat vyšší úroveň zemního spojení kvůli aktivaci
ochranných relé. Obecně bychom se
měli vyvarovat použití vysokoohmového uzemnění u systémů, kde proud
zemního spojení krajního vodiče překračuje 10 A, a to kvůli potenciálnímu
poškození, jež může v omezeném
prostoru způsobit obloukový proud
vyšší než 10 A.
Nízkoohmové uzemnění je navrženo tak, aby omezovalo zemní
poruchový proud v rozsahu mezi
100 A a 1000 A s tím, že 400 A představuje typickou hodnotu. Odpor
st řed ního vodiče je z volen dle
R = Vln/Ig, kde Vln je fázové napětí
systému a Ig je požadovaný zemní
poruchový proud. Vzhledem k tomu,
že kombinovaný účinek kapacitního
proudu a vnitřní impedance systému
ovlivní hodnotu zemního proudu
o méně než 0,5 % v typickém rozsahu
rozvodné sítě, je přípustné ignorovat
tyto účinky při výpočtu hodnoty
odporu zemního spojení. V praxi se
předpokládá, že se na zemním odporu
objeví plné fázové napětí systému.
Generátor uzemněný přes reaktanci
či sekundární vinutí distribučního
transformátoru, kde je jako impedance zvolena indukčnost záměrně
instalovaná mezi svorkou XO vinutí
generátoru a zemí nebo svorkou XO
sekundárního vinutí distribučního
transformátoru a zemí (viz obr. 3).
K romě impedance přívodního
kabelu, vinutí a zpětných cest zemního spojení je u tohoto typu instalace
úmyslně vložena indukční impedance,
aby omezila jednofázový zemní
poruchový proud. Z tohoto důvodu
bude maximální velikost jednofázového zemního poruchového proudu
omezena na určenou velikost pomocí
hodnoty X N (předepsaná velikost
indukčnosti zemní tlumivky) plus XGO.
Termín „uzemnění přes reaktanci“
popisuje případ, kdy je tlumivka spojena mezi středním bodem sítě (N)
a zemí, jak je znázorněno na obrázku
3. Vzhledem k tomu, že velikost proudu
zemního spojení, který může přitékat
do systému uzemněného přes reaktanci,
je funkcí nulové reaktance, je velikost
zemního poruchového proudu často
užívána jako kritérium pro označení
stupně uzemňovací soustavy.
Obrázek 3: Generátor elektrické energie
uzemněný přes reaktanci (tlumivku).
Obrázek poskytla společnost Schneider
Electric.
V systému uzemněném přes reaktanci by možný zemní poruchový
proud měl tvořit nejméně 25 % (X0 =
10X1) a pokud možno 60 % (X0 = 3X1)
třífázového poruchového proudu, aby
zabránil výskytu nebezpečných přechodných přepětí. Termín X0, tak jak
je užíván, je součtem nulové reaktance
zdroje (X0) plus trojnásobku hodnoty
zemní reaktance (3Xn), tj.X0 = X0
zdroje + 3Xn. Toto je značně vyšší než
úroveň poruchového proudu, který je
žádoucí v systému uzemněném přes
odpor, a proto není uzemnění přes
reaktanci považováno za alternativu
k nízkoohmovému uzemnění.
Uzemnění přes reaktanci je typicky
vyhrazeno pro aplikace, u nichž je
nutno omezit proud zemního spojení
na velikost, která je relativně blízko
velikosti třífázového zkratu. Použití
síťových kompenzačních tlumivek
s cílem omezit výskyt zkratů se
často bude jevit jako méně nákladné
než použití uzemňovacích odporů
v případech, kdy požadovaná velikost
proudu je několik tisíc ampérů.
4. Omezení potenciálových rozdílů,
nárůstu potenciálu či krokových
gradientů mezi zařízením a obsluhou,
obsluhou a zemí, zařízením a zemí
nebo zařízením a zařízením.
Je nesmírně důležité, aby všechny
vodivé povrchy a kryty přístrojů či
zařízení, které jsou spojeny s jakýmkoli rozvodným systémem napětí,
byly navzájem účinně propojeny
prostřednictvím nízkoimpedanční
cesty. Jak již bylo částečně vysvětleno,
pokud nebudeme mít k dispozici cestu
zemního poruchového proudu s velmi
nízkou impedancí, aby mohl poruchový proud protékat relativně řízenou cestou, budou se pravděpodobně
vyskytovat nárůsty potenciálu nebo
krokové rozdíly potenciálů na jiných
místech v rámci rozvodného systému
napětí.
Nicméně během bez por ucho vého stavu bude část normálního
zatěžovacího proudu protékat skrze
vodivé povrchy, kryty přístrojů a zem,
pokud některý vodič, jímž protéká
proud, je uzemněn na více než jednom
místě. Například pokud by jakýkoli
zemnicí vodič (nulový vodič) měl být
propojen s jakýmkoli vodivým povrchem nebo krytem přístroje směrem
od hlavní zemnící sběrnice, pak bude
část zatěžovacího proudu protékat
vodivým povrchem, krytem přístroje
čizemí, poněvadž byla vytvořena paralelní cesta.
5. Omezení nárůstu napětí nebo rozdílu potenciálů, které může na budovách, zařízeních či konstrukcích
způsobit úder blesku nebo jiný výboj,
který zasáhne provozované zařízení,
jakékoli podmínky, při nichž dojde
k jednofázovému zemnímu spojení,
nebo náhodné spojení s jinou napěťovou soustavou.
Když blesk zasáhne budovu, zařízení nebo konstrukci, dojde k rozdělení
proudu zpětného rázu mezi všechny
paralelní vodivé cesty mezi přípojným
bodem a zemí. Rozdělení proudu bude
nepřímo úměrné impedanci dané cesty
Z (Z = R + XL, odpor plus indukční
reaktance). Hodnota odporu by měla
být velmi malá za předpokladu, že
kovové vodivé části jsou navzájem
efektivně propojeny.
Indukčnost a příslušná indukční
reaktance v cestě celkového odraženého proudu bude určena paralelní
kombinací všech individuálních
indukčních cest. Čím více bude paralelních cest, které existují v pospojení
a uzemňovací soustavě, tím nižší bude
celková impedance.
Rozdíly mezi pospojením
a uzemněním
Termíny „pospojení“ (bonding)
a „uzemnění“ (grounding) se často
v elek t rotech n ickém pr ů myslu
navzájem zaměňují a vyjadřují to, že
specifický část elektrického zařízení,
konstrukce nebo krytu je nějakým
ELEKTRO TECHNIKA
NAOBZORU
Eaton Elektrotechnika slaví
20 let na českém trhu
Eaton Elektrotechnika s.r.o., přední
výrobce a distributor elektrotechnického
zařízení, slaví letos 20 let svého působení v České republice. Jako specialista
v oblasti elektrotechniky se zapsal hluboko
do povědomí profesionálů v oborech
elektro, IT a stavebnictví. Pro letošní rok
společnost upravila své logo, připravuje spuštění dvou nových show roomů
a výroční kampaň.
Nejmarkantnější změnou letošního
roku je dočasná úprava loga společnosti.
Logo se nemění trvale, pouze symbolizuje
druhou dekádu v historii firmy. Prostřednictvím sloganu „máme tu pevné kořeny“
potvrzuje svou pozici na českém trhu.
U příležitosti dvacetiletého výročí vznikne v pražském sídle i nový show room.
Zákazníci si v něm budou moci prohlédnout základní sortiment produktů, případně
si je rovnou vyzkoušet v praxi. Zajímavou
zákaznickou novinkou bude rovněž pojízdný show room „Eaton VAN“. Ten bude
od začátku března křižovat Českou republiku plně vybaven ukázkami jednotlivých
produktů. Jeho hlavní předností je mobilita, díky níž si zákazníci mohou prohlédnout
produkty přímo v místě svého působení.
Pro odborníky je letos připraven další
ročník Eaton Tour, řada školení, workshopů a seminářů. Pro zájemce o aktuální
novinky ze světa elektrotechniky je určen
Profiklub Elektrotechniků (www.ProfiklubElektrotechniku.cz). Kromě informačního
servisu z oblasti elektrotechniky mají členové možnost využívat kvalitního zázemí
pro profesionály a získat tak řadu výhod.
Všechny novinky v podobě produktů, školení, veletrhů či prodejních akcí jsou zde
přehledně shromážděny na jednom místě
a členové mohou navíc čerpat bonusové
programy a slevy.
www.justC.cz
24 • březen 2013
Porozumět rozdílu mezi pospojením a uzemněním je důležité při vytváření bezpečnější elektrické instalace. Obrázek poskytla společnost Schneider Electric.
způsobem spojen se zemí. Ve skutečnosti jsou termíny „pospojení“
a „uzemnění“ zcela jiného významu
a využívají zcela odlišné metody elektrické instalace.
„Pospojení“ je metoda, pomocí
které jsou všechny elektricky vodivé
materiály a kovové povrchy zařízení
a konstrukcí, u nichž se obyčejně
předpokládá, že nebudou pod napětím,
účinně vzájemně propojeny prostřednictvím nízkoimpedančních vodivých
prostředků a cest, abychom se vyhnuli
jakémukoli citelnému rozdílu potenciálu mezi oddělenými místy. Vzájemná
pospojení všech specifických elektricky vodivých materiálů, kovových
povrchů krytů elektrického zařízení,
potr ubí, tr ubek nebo konstr ukcí
prostřednictvím nízkoimpedanční
cesty jsou zcela nezávislá a nesouvisí
s jakýmkoli úmyslným kontaktem
nebo spojením se zemí.
Například letadla nejsou žádným
způsobem spojena se zemí, když jsou
ve vzduchu. Nicméně pro bezpečnost
pasažérů, posádky i letadla je extrémně
důležité, aby všechny kovové části
a konstrukce letadla byly navzájem
efektivně pospojeny.
Laboratoře a družice obíhající
naši planetu evidentně nemají žádné
přímé spojení se zemským povrchem. Přesto všechny vodivé povrchy
těchto kosmických laboratoří a družic
musejí být účinně navzájem pospojeny, abychom se vyvarovali rozdílu
potenciálů z naindukování jejich povrchů nespočtem nabitých částic a magnetických vln, které cestují prostorem.
Různé kovové povrchy krytů elektrických zařízení, potrubí či konstrukcí
obvykle propojujeme pomocí měděných
vodičů, předepsaných kabelových ok
a příslušných svorníků, spon nebo
šroubů. Další metody pospojení mezi
různými kovovými částmi a díly zahrnují použití konzol, svorek nebo svárů
pro zajištění účinného pospojení.
Kromě prevence rozdílu potenciálů,
který může mít za následek různá rizika,
může být účinně pospojené zařízení
rovněž použito k tomu, aby adekvátně
a bezpečně vedlo jednofázový zemní
poruchový proud, indukovaný proud,
rázový proud, bleskové proudy nebo
přechodové proudy během abnormálních podmínek.
„Uzemnění“ (grounding) je termín
používaný spíše v Severní Americe
a vyjadřuje přímé nebo nepřímé spojení
se zemským povrchem nebo nějakým
vodivým tělesem, které zastupuje uzemnění. Spojení se zemí může být záměrné
nebo náhodné prostřednictvím různých
kovových prostředků.
Zemnič je navržený vodič, který se
používá pro spojení zemnící elektrody
s jiným zařízením.
Frank Waterer je elektroinženýr pracující pro společnost Schneider Electric.
Osvědčený Distrelec
on-line obchod nyní
nově také v českém
jazyce!
S
polečnost Distrelec, distributor elektroniky
a automatizace, dále optimalizovala své služby
a nyní nabízí všem svým zákazníkům on-line
obchod také v českém jazyce. Součástí inovativního řešení je velmi rychlá, 24hodinová doručovací
služba. Zákazník má možnost vybrat si z komplexní
nabídky kvalitních výrobků od více než 1000 renomovaných výrobců z oboru aktivních a pasivních součástek,
elektrotechniky, měřicí techniky, automatizace, nářadí
a pájecí techniky. Jednotlivé výrobní oblasti se průběžně
rozšiřují a prohlubují a osvědčený sortiment se stává
základem pro nové, doplňkové skupiny výrobků.
Standardní dodací lhůta je 24 hodin, cena za dopravu
zásilky činí 5,50 EUR plus DPH. Mimo tištěný katalog
pro elektroniku je možné najít veškerý sortiment jak
v DISTRELEC on-line obchodě (www.distrelec.cz), tak
i pomocí e-commerce – elektronického obchodu.
Distrelec Gesellschaft m.b.H
Tel.: 800 14 25 25
Fax: 800 14 25 26
e-mail: [email protected]
www.distrelec.cz
ELEKTROTECHNIKA
Společná řešení pro IT a průmysl
Martin Pojer
Rittal
Verze PMC 40 je k dostání v jediném
UPS racku s integrovanými výkonovými moduly a bateriemi.
I
ntegrace IT, která je bezpečná
z hlediska výpadků, do automatizace představuje výzvu, i když
je infrastruktura, jako elektrické
napájení, klimatizace, monitorování
a bezpečnost, podobná. Řešením je
společný modulární základ se standardizovanými systémy, který vyhovuje
jak stroji a řídicímu systému, tak
i počítačům a serverům.
Jakou roli hraje IT ve světě automatizace a jak podobná je infrastruktura
a požadavky? Aby bylo možno odpovědět na tyto otázky, je užitečné podívat se krátce do minulosti. Protože
tam prošla IT a průmysl podobnými
procesy, pouze s malým posunem
v čase. Proto například rozšiřitelná
a modulární řešení, bez nichž by dnes
efektivní průmyslová výroba vůbec
nebyla možná, pocházejí původně
z oblasti IT. Tato řešení byla využita k tomu, aby v případě potřeby
existovala možnost rychle a efektivně
rozšířit kapacitu výpočetních center.
Dnes jsou IT a průmysl nejen úzce
spjaty, ale i trend jde stejným směrem.
Ústředními tématy jsou dostupnost
a výkon, energetická účinnost a automatizace, jakož i autonomní provoz.
Také infrastruktura IT a průmyslu
je podobná: Bezpečnost, elektrické
napájení, klimatizace a monitorování
jsou potřebné jak pro stroj a řídicí
systém, tak i pro počítač a server.
Pouze technické specifikace, jako
rozměry a výkony, se u některých
z těchto struktur liší. Při integraci
IT do automatizace si proto uživatel
musí položit otázku, která řešení
nabízí trh pro splnění požadavků
obou odvětví. Proto pouze společný
modulární základ redukuje skladování, zjednodušuje přípravu a snižuje náklady. K tomu se připojuje
IT infrastruktura
od nejmenšího
po největší.
CMC III nyní nabízí uživateli integrovaný OPC server, jenž je kompatibilní
s cca 99 procenty běžných systémů
řídicího stanoviště.
rozšiřitelnost a bezpečnost investic.
Další výhodou je, když to vše navíc
poskytuje jeden jediný dodavatel.
Systém rozváděčových skříní
a IT skříní
Jaké možnosti nabízejí f lexibilní
systémy v podobných infrastrukturách, ukazují trendy společnosti
Rittal. Zde již IT dávno pronikla
do automatizace. Typickým příkladem je různý požadavek na rozváděčové skříně a racky. Zatímco průmysl
pracuje s montážními deskami a používá řídicí komponenty s hloubkou
400 až 600 mm, IT odvětví využívá
19" techniku a ser verové skříně
s hloubkou až 1 200 mm. Platforma
systému rozváděčových skříní a IT
skříní TS 8 slouží pro obě odvětví
a představuje architekturu systému,
kterou lze použít ve všech odvětvích
průmyslu, což nedokáže žádný jiný
výrobek. Sahá od aplikací pro rozvod
energie a průmyslovou automatizaci
přes instalaci budov a datovou techniku až ke kompletním datovým
centrům.
Čím vyšší je počet elektronických
komponent v rozváděčových skříních a racku a čím vyšší je ztrátový
výkon, tím více tepla se musí odvádět. Ztrátový výkon přístrojů v IT
se nachází v rozmezí 0,5 až 10 kW,
zatímco u průmyslových komponent
se pohybuje spíše kolem 1 až 2 kW.
V IT oblasti se již delší dobu používá
centrální chlazení vodou/chladicí
kapalinou místo obvyklého decentralizovaného vzduchového/kompresorového chlazení, protože díky vysoké
tepelné kapacitě vody lze odvádět
mnohem vyšší množství tepla než
pomocí vzduchu. Ale i v průmyslu
jde trend díky neustále stoupajícím
ztrátovým výkonům směrem k vodnímu chlazení. Typickými oblastmi
použití je výroba strojů a zařízení,
jakož i výroba rozváděčů.
Vodní chlazení v systému modulární
konstrukce
Takzvané chillery s chlazením
vodou/chladicí kapalinou se používají
jak samostatně v chlazení procesů
a strojů, tak i v kombinaci s výměníky tepla vzduchvoda. Nevýhodou
doposud bylo, že nebyly k dispozici
v plném rozsahu výkonu, ale byly
v y ráběny převážně podle požadavků zákazníka. S rozvojem série
TopTherm Chiller v modulárním provedení nabízí společnost Rittal řešení
s méně komponentami. Základním
modulem je zde rovněž f lexibilní
systém rozváděčové skříně TS 8.
K tomu přistupují vodní a chladicí
moduly stejně jako elektrický modul
s integrovaným řídicím systémem.
S pouhými dvěma konstrukčními
velikostmi má uživatel díky kombinaci skříní standardně k dispozici
sedm různých chladicích výkonů od 8
do 40 kW. Další možností je flexibilní
montáž, variabilní vedení vzduchu,
jakož i různá řešení výměníku tepla
ve dveřích, podstavci a na střeše.
Jedním z ústředních požadavků
v IT a průmyslu je příprava elektrického napájení bezpečného z hlediska
výpadků. Zpravidla jsou komponenty
zabudované v rozváděčové skříni
nebo racku napájeny z veřejné sítě.
V případě výpadku elektrického
proudu naskočí záložní napájení.
K překlenutí doby přepínání se používá nepřerušitelný napájecí zdroj
(UPS). I pro tento napájecí řetězec
nabízí společnost Rittal řešení, počínaje systémem Ri4Power, ke kterému
pat ř í modulár ní nízkonapěťov ý
roz váděč a instalační roz váděč
v řadovém systému TS 8, a konče
pod r u ž ný m roz vodem energ ie.
Zde má uživatel k dispozici systém
přípojnic RiLine60 a také spínané
zásuvkové lišty (PSM/PDM) a UPS
systémy Rittal.
UPS pro IT a průmysl
Nepřer ušitelné napájecí zdroje
série PMC od společnosti Rittal
zahrnují jednofázové systémy s rozsahem výkonu od 1 do 12 kVA a rovněž
trojfázové systémy od 10 do 960 kW.
Disponují vysokou účinností 95 %.
Novinky PMC 40 a PMC 120 lze
dodat s hloubkou 800 a 1 000 mm
a jsou koncipovány pro IT a průmysl;
například k jištění řídicích systémů
strojů nebo robotických výrobních
linek.
Verze PMC 40 je k dostání v jediném UPS racku s integrovanými
výkonovými moduly a bateriemi.
Do jedné skříně lze vložit maximálně
tři UPS moduly a čtyři sady baterií.
Rozsah výkonu lze redundantně
měnit od 10 do 40 kW a maximální
výkon dosahuje 60 kW. Jejich doby
autonomního režimu závisí na počtu
a výkonu použitých modulů baterií
a pohybují se v rozmezí 5 až 26 minut.
Volitelně existuje PMC 40 s monitorováním UPS pomocí monitorovací
kar t y SN MP. U d r uhé novin k y
PMC 120 existuje možnost výkonu
od 10 do 120 kW. Maximální stupeň
vybavení předpokládá šest UPS
Rittal Czech, s.r.o. – Ke Zdibsku 182 – 250 66 Zdiby u Prahy
Tel.: 234 099 000 – www.rittal.cz
ELEKTROTECHNIKA
NAOBZORU
Veletrh HANNOVER MESSE
pro čtenáře našich časopisů
ZDARMA
Mezinárodní odborný veletrh HANNOVER
MESSE je největší
celosvětovou událostí
technologického průmyslu a představuje
spojení jedenácti předních veletrhů na jednom
místě. Ve dnech 8.–12. dubna 2013 se
v německém Hannoveru představí množství
světových novinek a kompletních řešení
pro průmysl.
Hlavními tématy veletrhu HANNOVER
MESSE 2013 jsou průmyslová automatizace a IT, energetické technologie a technologie pro životní prostředí, technika
pohonu a fluidní technika, průmyslové
subdodávky, výrobní technologie a služby, výzkum a vývoj. Partnerskou zemí
letošního ročníku veletrhu je Rusko. V loňském roce se veletrhu účastnilo 67 800
návštěvníků. Význam akce spočívá v možnosti oslovit zákazníky z mnoha odvětví
– zejména z oblasti zpracovatelského
průmyslu, energetiky, obchodu nebo průmyslového výzkumu.
Čtenáři časopisu Řízení a údržba průmyslového podniku a Control Engineering
Česko mají při této příležitosti možnost
bezplatně se účastnit veletrhu HANNOVER
MESSE.
Bezplatné vstupenky pro čtenáře zahrnují:
• vstup po celou dobu konání veletrhu,
• užití veřejné dopravy,
• vstup na všechny konference a přednášky na veletrhu,
• přístup do Visitor Center (káva, studené nápoje, časopisy, pracovní prostory),
• Technology Tours – komentované
prohlídky po celém veletrhu vztahující se
vždy ke konkrétním tématům.
Máte zájem o bezplatné vstupenky
na veletrh HANNOVER MESSE?
Volné vstupenky si můžete vyžádat
na adrese [email protected]
nebo [email protected].
Více informací o celém programu
a vystavovatelích veletrhu najdete také
na www.hannovermesse.de
28 • březen 2013
modulů, každý s výkonem 20 kW.
Doby autonomního režimu jsou v rozmezí 7 až 28 minut a oblasti použití
sahají od řídicích systémů procesů
přes řídicí techniku a konstrukci
zařízení až k obráběcím a balicím
strojům.
Další možnost nepřerušitelného
napájecího zdroje pro IT a průmysl
nabízí palivové články. Zde je společnost Rittal jedna z mála firem, které
ve vývoji a použití této technologie
úspěšně razí cestu kupředu. Palivové
články jsou autonomní, efektivní
a ekologické. A díky své dlouhé době
autonomního napájení, f lexibilní
konstrukci a nízké údržbě nabývají
stále více na významu. To je patrné
i v rámci první velkosériové výroby
společnosti Rittal v závodě Burbach
– projekt je podporován spolkovou
zemí Severní Porýní-Vestfálsko.
Monitorování pomocí OPC
Č t v r t ý m s p ol e č ný m b o d e m
v infrastruktuře IT a průmyslu je
monitorování integrovaných komponent z hlediska technického měření,
od elektrického napájení a jištění
přes výrobu a distribuci chladu až
po účinnost a spotřebu energie. Aby
bylo možno zpracovávat relevantní
údaje, musí se údaje nejdříve zjistit,
přes OPC/SNMP přenést do řídicího
stanoviště (systém SCADA) a tam
propojit.
Na loňském veletrhu v Hannoveru
představila společnost Rittal třetí
generaci inteligentního monitorovacího systému CMC (Computer Multi
Control). Doposud systém pracoval
se síťov ý m protokolem SN M P,
který je běžný v IT. CMC III nyní
nabízí uživateli integrovaný OPC
server, jenž je kompatibilní s cca 99
procenty běžných systémů řídicího
stanoviště. Novinkou je i přechod
na sériové snímače propojené sběrnicemi CANBus. Jsou integrovány
do centrální procesorové jednotky
a do inteligentních snímačů Rittal.
Tyto snímače se sběrnicí CANBus
nejsou, tak jako tradiční I/O jednotky,
jednotlivě spojeny s centrální jednotkou, ale sériově za sebou. Připojení
do sítě stejně jako konfigurace a uvedení do provozu se u CMC III provádí
ŘÍZENÍ & ÚDRŽBA PRŮMYSLOVÉHO
Ů
PODNIKU
pohodlně prostřednictvím notebooku
a USB konektoru. Síťový protokol si
může uživatel zvolit buď TCP/IPv4,
nebo TCP/IPv6.
Nové řešení monitorování kontroluje nejen důležité údaje o teplotě,
vlhkosti vzduchu nebo napětí v rozváděčové skříni, ale nabízí navíc
efektivní možnosti úspory energie.
Tím lze odhalit velké spotřebitelské
energie a nahradit je efektivními
systémy. Navíc existuje možnost rozsáhlých analýz a analýz orientovaných
na výsledek, aby se zvýšila životnost
použitých součástí.
Shrnutí
IT již dávno pronikla do automatizované výroby a obě odvětví společně
rostou stále rychleji – i když jsou
částečně vyžadovány různé rozměry,
komponenty a výkony.
Základem „společného“ řešení
ve vztahu k účinnosti, rozšiřitelnosti
a bezpečnosti jsou modulární a standardizované systémy. Zjednodušuje
to skladování, přípravu a snižuje
náklady, a to jak pro stroje a řídicí
systémy v průmyslu, tak i pro počítače a servery ve výpočetních centrech. Řešení nabízená společností
Rittal sahají od procesní úrovně přes
úroveň řízení a ovládání (SCADA)
až do provozní a podnikové oblasti
s MES, popřípadě ERP.
Zajímá vás nabídka produktů a řešení
společnosti Rittal a chcete být stále
a včas informováni o všech novinkách?
Zaregistrujte se k odběru Rittal Infonewsletteru zasláním e-mailu na adresu
[email protected] a do předmětu
zprávy uveďte kód RU3. Ze všech nově
registrovaných každý měsíc losujeme
výherce zajímavých cen.
Více informací naleznete na webových stránkách www.rittal.cz.
Navštivte náš stánek E06 v hale 11
na veletrhu v Hannoveru ve dnech
8. až 12. dubna 2013. Těšíme se na vás!
Rittal Czech, s.r.o.
Ke Zdibsku 182
250 66 Zdiby u Prahy
Tel.: +420 234 099 000
www.rittal.cz
Pro dosažení maximální životnosti
motorů potřebujeme
porozumět těm vlastnostem motorů, které
jsou důležité pro vzájemné fungování
s pohonem. Obrázek
poskytla společnost
Baldor Electric.
Vyhněte se přílišnému předimenzování
motorů pro provoz se střídačem
Při kombinaci motoru a střídače by daná aplikace
měla napovědět, jaký typ motoru je nejvhodnější.
Pokud se budete řídit těmito směrnicemi, můžete
se vyvarovat pořízení příliš robustních a drahých
motorů.
John Malinowski
Baldor Electric
S
oučasné pohony s nastavitelnými
otáčkami (Adjustable-speed drives
– ASD) jsou běžně užívány pro
regulaci průtoku vzduchu a vody,
které pohánějí motory ventilátorů a čerpadel.
Současně se z provozů vyřazují zastaralá
šoupátka a armatury regulující průtok, a je
to právě rychlost otáček motoru, která reguluje
průtok dané kapaliny. Regulace rychlosti otáček motoru šetří energii. Další asynchronní
(AC) motory a pohony jsou používány jako
náhrada za starou technologii stejnosměrných
(DC) motorů, která byla využívána pro pohon
dopravníků a vytlačovacích strojů. Za účelem maximálního prodloužení životnosti
motorů, které jsou tímto způsobem používány,
potřebujeme pochopit charakteristické vlastnosti motorů potřebné pro správnou funkci
s pohonem tak, abychom nenavrhli provedení,
které je dražší a má více atributů, než opravdu
požadujeme.
Proč používat ASD?
Asynchronní pohon s nastavitelnými
otáčkami mění vstupní napětí a frekvenci
do motoru, což má za následek změnu
rychlosti otáček motoru. Existuje několik
typů a zatížení, každé se specifickými zátěžovými vlastnostmi, která ovlivňují motor.
Nejběžnějším typem je proměnné zatížení
točivého momentu, kde se požadovaný
výkon motoru mění s třetí mocninou rozdílu
otáček. Jedná se o tzv. zákony afinity. Tabulka
na stránce 30 ilustruje, co se děje v případě
proměnného zatížení odstředivého čerpadla
(za předpokladu, že účinnost čerpadla zůstává
konstantní).
Jelikož je většina zařízení dimenzována
na nejnepříznivější podmínky, nikdy není
březen 2013
•
29
90
30.00
80
26.67
70
23.33
60
20.00
50
Peak TQ.
Maximální
16.67
40
točivý moment
13.33
30
20
10.00
výkon v koních
Točivý moment (lb-ft)
Univerzální motor v provedení
TEFC se střídačem
6.67
Konstantní točivý
moment
10
3.33
0
0
0
1
2
3
4
Rychlost (ot/min) x 1000
Správná velikost motoru
je rozhodující faktorem
pro snížení opotřebení
motoru a pro zajištění energetické účinnosti. Udělat
si čas na správné navržení
motorů s ohledem na jejich
konečné použití je často
opomíjeným procesem.
Obrázek poskytla společnost Baldor Electric.
provozována na plný výkon. U zařízení s proměnnou zátěží točivého momentu se obvyklý
provozní stav pohybuje na 60 % otáček, což
vyžaduje pouze 22% výkon motoru v koních.
Redukovaný výkon ve wattech snižuje
významným způsobem provozní náklady.
Druhý typ zatížení má konstantní momentovou charakteristiku. Požadavek na velikost
točivého momentu zůstává stálý a nemění se
v závislosti na regulaci rychlosti otáčení. Mezi
takové aplikace se řadí dopravníky, vytlačovací stroje, míchací zařízení a objemová
čerpadla. Zde bývá dosahováno nižších úspor
energie, jelikož se rychlost otáčení přizpůsobuje požadavku na konstantní točivý moment.
Použití pohonu u aplikací vyžadující konstantní točivý moment, může rovněž přispět
k úspoře energie prostřednictvím zvýšené
produktivity práce a je měřena porovnáním
výkonnosti ovládacích prvků v kWh.
Proměnné zatížení točivého momentu
Otáčky
Objem
Tlak/Dopravní výška
Požadovaný výkon
v koních
100 %
100 %
100 %
100 %
90 %
90 %
81 %
73 %
80 %
80 %
64 %
51 %
70 %
70 %
49 %
34 %
60 %
60 %
36 %
22 %
50 %
50 %
25 %
13 %
40 %
40 %
16 %
6%
30%
30%
9%
3%
Proměnné zatížení točivého momentu, k němuž dochází např. u odstředivého čerpadla, je tam, kde se požadovaný výkon motoru (v koních = hp)
mění s třetí mocninou rozdílu otáček. Obrázek poskytla společnost Baldor
Electric.
30 • březen 2013
Odpovídající výkonová křivka u litinového
motoru v provedení TEFC o výkonu 10 koní
ukazuje, že zvládá rozsah otáček konstantního točivého momentu 10:1 (CTSR), jakož
i širší rozsah otáček s proměnlivým zatížením točivého momentu, který se vyskytuje
u ventilátorů a čerpadel. Obrázek poskytla
společnost Baldor Electric.
Výběr motoru
Univerzální motory od většiny výrobců
s účinností Premium, dle standardů asociace
NEMA (National Electrical Manufacturers
Association), mohou být použity pro všechny
aplikace vyžadující proměnné točivé momenty
a mnohé z těch, které vyžadují konstantní
velikost točivého momentu. Tyto třífázové
nízkonapěťové asynchronní motory s kotvou
nakrátko (<600 V) jsou konstruovány takovým
způsobem, že mají zabudovaný izolační systém, který má k dispozici střídač nebo ho daný
systém umožňuje použít a jedná se obecně
o motory označené dle standardů NEMA jako
Design A anebo B, jež mohou být napojeny
přímo na síť či mohou být použity s bypassem
v případě, kdyby střídač selhal. Skříně univerzálních motorů jsou obvykle v provedení
jako zcela uzavřené, bez nuceného větrání
(Totally enclosed non-vented – TENV), nebo
zcela uzavřené, chlazené ventilátorem (Totally
enclosed fan cooled – TEFC) s ventilátorem
upevněným na hřídeli motoru.
Motory nekryté, zabraňující však průniku
vody označené jako ODP (Open drip-proof),
mají otevřenou skříň a vzduch cirkuluje skrze
motor za účelem chlazení. Motorové skříně
tohoto provedení řádně fungují u proměnného
zatížení točivého momentu. Při poklesu
otáček se výkon, který zatížení vyžaduje,
rovněž snižuje – a stejně i množství chlazeného vzduchu, které ventilátor dodává.
Když hovoříme o rozsahu otáček u motoru
s proměnným zatížením točivého momentu,
jedná se o rozsah otáček proměnného točivého
momentu (Variable-torque speed range –
VTSR) a je obvykle docela prostorný.
Univerzální motory TEFC s účinností
Premium dle standardů asociace NEMA lze
rovněž využívat pro zatížení, kde je vyžadován konstantní točivý moment, ale rozsah
otáček může být omezen. Například u konstantního točivého momentu (Constant-torque
speed range CTSR) je rozsah otáček vyjádřen
poměrem 10:1, což znamená, že motor může
být provozován až po 1/10 výchozích otáček
(180–1 800 otáček za minutu).
Univerzální motory s nižším výkonem
mohou být obecně provozovány v širším rozmezí otáček (20:1) z důvodu nižšího nárůstu
teplot. Větší motory (100 koní a výše) jsou
omezeny na poměr 4:1 anebo 2:1 CTSR kvůli
účinnosti TEFC chlazení, které je při nízkých
otáčkách sníženo.
Nakonec je to samotná aplikace, která určuje, jaký motor má být použit
podle toho, zda se jedná o proměnlivé zatížení točivého momentu, nebo
o konstantní zatížení točivého momentu. Obrázek poskytla společnost Baldor Electric.
FULL PRODUCT
WARRANTY*
DETECTOR
WARRANTY*
* After product registration on www.flir.com
Malé asynchronní motory nízkého
výkonu jsou limitovány provozním
napětím ze střídače. Není neobvyklým
jevem, že jsou tyto motory omezeny
30.00
0
90
napětím 230 VAC ze střídače, protože
0
80
26.67
není jednoduché vyrobit materiál pro
0
70
23.33
elektrickou izolaci těchto motorů.
0
60
20.00
Následkem toho nezvládají tak dobře
16.67
0 Maximální
50
vysokonapěťové překmity, k nimž
0 točivý moment
40
13.33
běžně dochází ve vlnové formě výstupu
30
0
10.00
většiny pohonů.
20
0
6.67
10
0
Pouze aplikace vyžadující motor,
Konstantní točivý moment 3.33
0
0
který dává konstantní točivý moment
0
1
2
3
4
v širokém rozsahu otáček, vyžadují
odpovídající motor řízený pomocí
frekvenčního měniče. Takový motor
může mít standardní vinutí s účinností
Motor v provedení TENV jako zcela
Premium, nebo může být dodáván se
uzavřený, bez nuceného větrání, musí
speciálním vinutím optimalizovaným
být umístěn do rámu o nadměrné velipro použití se střídačem a nemusí být
kosti a dává téměř stejný výkon jako
schopen spouštění přímo na síť. Kromě
motor v provedení TEBC, ale s ještě
větším maximálním točivým momentem. motorových skříní typu TENV a TEFC
V některých prostředích však nelze pou- mohou mít motory řízené pomocí frežít motory chlazené ventilátorem a proto kvenčního měniče rovněž samostatně
poháněné ventilátory s konstantními
provedení TENV představuje lepší
otáčkami pro zajištění dostatečného
volbu. Obrázek poskytla společnost
Baldor Electric.
chlazení při nízkých otáčkách a jedná
se o zcela uzavřené motory chlazené
výtlačným ventilátorem.
Motory obvykle mají rozsah otáček konstantního točivého momentu (CTST) 1000:1
a s řízením vektoru toku mohou poskytovat
plný točivý moment při nulových otáčkách.
Řady motorů ovládané vektorovým řízením
jsou podobné motorům, které jsou řízeny
pomocí frekvenčního měniče, ale jsou obvykle
opatřeny enkodérem se zpětnou vazbou pro
přesnější řízení otáček, než jaké poskytuje
vektorové řízení s otevřenou smyčkou.
Motory řízené pomocí frekvenčního měniče
a motory ovládané vektorovým řízením se
vyrábějí na konvenčních rámech v provedení
dle standardů NEMA a IEC a u aplikací, kde
je vyžadována rychlá výměna porouchaného
kusu za kus nový, dosahujeme zvýšených
výkonů.
Konstrukce rámu statoru motoru, řízeného
pomocí výše popsaného frekvenčního měniče,
může vypadat stejně jako standardní rámy
se žebrováním z oceli, litiny či hliníku dle
NEMA nebo IEC. Existuje ale ještě jeden typ,
který má rám zhotoven z tvrzeného laminátu.
Motor bývá delší, má nižší setrvačnost rotoru
pro rychlou odezvu a je zabudován na rámu
o menším průměru.
Motory v provedení s laminovaným rámem
mají vyšší hustotu výkonu než typické litinové
32 • březen 2013
HP
Motor v provedení TENV s vektorovým
řízením s uzavřenou smyčkou na rámu
o nadměrné velikosti 254T
rámy v provedení NEMA. Z důvodu hustoty
výkonu a nestandardních montážních rozměrů
patek nelze tyto motory v praxi zaměňovat
za konvenční univerzální motory v provedení
dle standardů NEMA anebo IEC.
Nakonec je to samotná aplikace, která
určuje, jaký motor má být použit. Určujícím
kritériem je to, zda se jedná o proměnlivé
zatížení točivého momentu, nebo konstantní
zatížení točivého momentu. U aplikací, kde
je vyžadováno proměnlivé zatížení točivého
momentu, představují adekvátní volbu univerzální motory s účinností Premium dle
standardu NEMA v provedení TEFC nebo
ODP.
Pro mnohé aplikace CTSR by měly být
univerzální TEFC motory přiměřenou volbou,
pokud poskytují rozsah rychlosti v rozmezí
4:1 až 10:1. U aplikací vyžadující jmenovitý
točivý moment při velmi nízkých rychlostech,
je zapotřebí používat motory, které jsou řízeny
pomocí frekvenčního měniče nebo motory
ovládané vektorovým řízením.
Které předpisy ohledně účinnosti bychom
měli uplatňovat?
Na motory pro všeobecné použití se vztahuje požadavek ze zákona, aby dosahovaly
minimální účinnosti v USA, Kanadě, EU
a dalších lokalitách. V USA a Kanadě je
požadováno, aby většina univerzálních
motorů o výkonovém rozsahu 1–200 koní
neměla jmenovitou účinnost (Premium) nižší
než stanovuje standard NEMA MG 1–2011,
tabulka 12–2. Energetická účinnost motorů
o výkonovém rozsahu 201–500 koní musí
splňovat požadavky uvedené v tabulce 12–11.
V příloze A pododdílu B federálního registru (10 CFR, část 431), který vydalo americké
ministerstvo energetiky (DOE), je stanoveno
následující:
„Motory, jejichž vlastnosti nebo charakteristiky nesplňují zákonem stanovenou definici
'elektrického motoru' nejsou zahrnuty, a proto
se od nich nevyžaduje, aby splňovaly požadavky stanovené zákonem EPCA (Energy
Policy & Conservation Act).“
„Vícerychlostní motory a motory s proměnnými otáčkami, jako jsou motory řízené
pomocí frekvenčního měniče, nepatří mezi
zařízení, která jsou do této kategorie zahrnuta, jelikož jsou konstruována pro použití
při proměnných rychlostech. Jednorychlostní
motory v provedení dle standardu NEMA
jako Design A nebo B splňují všechna další
kritéria definována zákonem EPCA, na které
se dané požadavky vztahují a mohou být
John Malinowski je produktový
manažer společnosti Baldor Electric
Company.
90
30.00
80
26.67
70
23.33
60
20.00
16.67
50
Maximální
točivý moment
40
30
20
10.00
6.67
moment
10
0
13.33
výkon v koních
Univerzální motor v provedení
TEFC se střídačem
3.33
0
0
1
2
3
4
Zcela uzavřený motor, chlazený výtlačným
ventilátorem (TEBC) provozovaný se střídačem, vykazuje téměř stejnou pracovní
obalovou křivku jako TEFC motor, ale
umožňuje provozování s vyššími otáčkami než pouze se základními. To je ideální
vlastnost u dopravníkových pohonů. Obrázek poskytla společnost Baldor Electric.
Motor v provedení TEBC s vektorovým
řízením s uzavřenou smyčkou
0
90
3
30.00
0
80
26.67
0
70
23.33
0
60
20.00
0
50
16.67
Maximální
točivý moment
0
40
30
0
0
20
13.33
10.00
6.67
6
moment
0
10
výkon v koních
Jak asynchronní pohony fungují
Asynchronní pohony s nastavitelnými
otáčkami byly uvedeny na trh v době, kdy
se vysoce výkonové tranzistory staly snadno
dostupnými. Tyto pohony jsou známé jako
frekvenční měniče, pohony s proměnnými
otáčkami nebo pohony s nastavitelnými
otáčkami. Pohon přijímá AC proud, používá
usměrňovače proudu, kterým přemění AC
na DC, skladuje DC v kondenzátorové baterii
(jako u baterie) a poté dělí DC na simulovaný
tvar sinusového signálu pro každou ze tří fází.
Základní střídač používá napětí a přeměny
kmitočtu pro nastavení rychlosti otáček
motoru. Poměr napětí a frekvence (V/Hz)
může být nastaven tak, aby poskytoval jiné
parametry motoru, např. specifický počáteční
krouticí moment. Pohony typu V/HZ fungují
u aplikací, v nichž se setkáváme s proměnnou
zátěží točivého momentu.
Některé vyspělé pohony řídí množství
proudu do motoru prostřednictvím vektorového řízení nebo přímého řízení momentu
a dokážou provozovat motor v širším rozsahu otáček a zároveň poskytují plný výkon
točivého momentu u aplikací, které vyžadují
konstantní točivý moment.
Z důvodu, že se z motoru stává generátor,
když se roztočí rychlostí, která převyšuje jeho
synchronní otáčky, může potenciální
zatížení zdvihadla nebo dopravníku
způsobit, že motor generuje nadbytečnou energii, jež se následně tlačí
do pohonu. Nadbytečné energie se
musíme zbavit pomocí brzdového
rezistoru, nebo pohon chrání sám sebe
vypnutím přepětí.
Některé pohony jsou navrženy s jednotkou napájení a rekuperace, což je
další soubor tranzistorů pro usměrnění
příkonu, jenž může být použit pro sloučení sinusové křivky zpět do vstupního
vodiče jako rekuperace sítě.
Tak, jak rychle pokračoval vývoj
spínacích tranzistorů, začaly překmity napětí způsobovat poruchy
izolace na motorech. Některé špičky
u 460 V střídačů dosahují hodnot
2400 V. Vysoká napětí způsobují
poruchu izolačního systému motoru.
Vyšší harmonické ve vlnové formě
impulsní šířkové modulaci může
snížit účinnost motoru ve srovnání
s provozováním podle sinusové křivky.
Vyskytuje se dodatečné zahřívání
v motoru, které rovněž může snížit
množství točivého momentu, jež získáváme při nízkých otáčkách.
Pro většinu aplikací jsou univerzální
NEMA Premium motory vhodné pro
použití se střídačem. Motory by měly
řádně fungovat se zatížením od většiny
odstředivých čerpadel a ventilátorů,
které mají proměnnou momentovou
charakteristiku. Pro konstantní zátěže
točivého momentu, jež mají široký
rozsah otáček, by měly být vhodné
univerzální motory, ale měli byste si
u výrobce motorů zkontrolovat, zda
právě váš motor může být provozován
v rozsahu otáček, který požadujete.
U aplikací, které vyžadují extrémní
rozsah otáček za předpokladu zachování konstantního točivého momentu,
musí být zvolen odpovídající motor
řízený pomocí frekvenčního měniče.
Takové motory mívají speciální vinutí,
která nedovolují jejich provozování bez
střídače, nebo mohou mít samostatně
poháněné pomocné ventilátory.
užívány s frekvenčním měničem u aplikací
vyžadující možnost proměnných otáček jako
svou přídavnou funkci, a z toho důvodu patří
mezi zařízení, které jsou dle zákonu EPCA
do této kategorie zahrnuty. Jinými slovy – to,
že se daný motor hodí k použití s frekvenčním měničem, ho automaticky nezprošťuje
od toho, aby vyhověl požadavkům stanovených zákonem EPCA.“
Znamená to rovněž i to, že i když označíme motor určený pro všeobecné použití
v provedení Design A nebo B dle standardu
NEMA, jako motor řízený pomocí frekvenčního měniče, tak ho tímto nevyjmeme
z kategorie, do níž patří dle zařazení DOE.
Pravidlo DOE se podobá zákonu, který
platí i v Kanadě. Pouze skutečně speciální
motory řízené frekvenčním měničem, tak
jak jsou popsány ve standardu NEMA MG
1–2011 v části 31, jsou vyňaty z této kategorie
v USA i Kanadě. V Evropské unii jsou motory
řízené frekvenčním měničem rovněž vyňaty
z požadavků, které stanovuje tento předpis.
Takové motory nemohou být obvykle užívány jako motory určené pro všeobecné použití, které jsou provozovány se standardním
tvarem sinusové křivky a přímým spouštěním.
3
3.33
0
0
0
1
2
3
4
Motor stejné konstrukce provozovaný
s vektorovým řízením s uzavřenou smyčkou ovládá lépe proud a může být plynule
provozován s jmenovitým momentem při
nulových otáčkách. Díky režimu uzavřené smyčky je regulace otáček přesnější
u aplikací jako např. přesné podavače,
frézovací stroje a další zařízení vyžadující
přesné činnosti či synchronizaci s dalším
zařízením. Umožňuje rovněž provoz s vyššími otáčkami než pouze se základními
otáčkami. Obrázek poskytla společnost
Baldor Electric.
březen 2013
•
33
Výběr správného reduktoru, u kterého
je aplikováno vysokotlaké čištění, může
prodloužit dobu provozuschopnosti
Při výběru produktu je důležitým faktorem jeho chemická odolnost.
Chuck Russel
Baldor
V
ýběr reduktoru rychlosti, který
poskytne žádaný výkon a je schopen
odolat silným chemikáliím a vysokotlakému čištění, což je vyžadováno
v podniku na zpracování potravin a nápojů,
může představovat skutečnou výzvu. Žádný
podnik si nemůže dovolit uzavřít své linky
na zpracování potravin poté, kdy inspektoři
najdou stopy koroze nebo jiného poškození,
které může vyplývat z procesu čištění.
Porozumění progresivním vlastnostem, jež
jsou nyní u reduktorů dostupné a umožňují
snášet vysokotlaké čištění, vám pomůže při
výběru toho nejtrvanlivějšího produktu.
Materiály skříně reduktoru
Většina reduktorů, které jsou určeny
pro vysokotlaké čištění, je nabízena buď
34 • březen 2013
s litinovou skříní, jež je navíc pokryta
antikorozním povlakem, anebo se skříní
z nerezové oceli. Ačkoli je hliník považován
za korozivzdorný materiál, když je postříkán
silnými chemikáliemi, rychle podlehne korozi
a jako materiál selhává.
Celkově vzato, litinová skříň, na kterou je
nanesen povlak, představuje nejekonomičtější
možnost volby skříně reduktoru. Litinové
skříně reduktorů jsou stejné jako ty, které se
používají ve standardních výrobních linkách,
takže náklady jsou nízké kvůli vysokému
objemu jejich výroby. Avšak typ antikorozního povlaku a to, jakým způsobem je aplikován, činí velký rozdíl mezi tím, jaký výkon
podává produkt přímo na místě u zákazníka.
Je pro vás velmi důležité, abyste si vybrali
produkt vhodný pro vysokotlaké čištění
od výrobce, jenž provádí zkoušky solnou
mlhou v korozní komoře? Komora se solnou mlhou představuje dostupnou metodu,
která nejlépe odpovídá podmínkám praxe
a srovnává provedení různých povlaků
za stejných vysoce korozívních podmínek.
Zkoušení nových povlaků na místě u zákazníka může vést k vytvoření povlaku, který
řádně funguje za nějakých podmínek, ale
už ne za jiných.
Systém povlakování s nejvyšším stupněm odolnosti dostupným v současné době
sestává z dvou povlaků na bázi epoxidu,
které jsou aplikovány na litinovou skříň.
Epoxidový nátěr má nejvyšší přilnavost, je
vysoce trvanlivý a poskytuje základnímu
materiálu velmi vysokou úroveň ochrany
proti korozi.
Ačkoli se výrobky, na jejichž povrch byl
aplikován práškový lak, vyznačují atraktivním vysokým leskem, testování solnou
mlhou prokázalo, že technologie práškového
lakování neposkytuje stejnou úroveň ochrany
proti korozi jako dvousložkový epoxidový
systém povlakování. Na některých reduktorech rychlosti je aplikována průhledná třetí
vrstva, ale ta v první řadě dodává lesk pro
zvýšení vizuálního efektu.
Pro dosažení optimální odolnosti proti
korozi vyhledávejte produkty, které používají
technologii galvanického pokovování pro
aplikaci prvního povlaku epoxidového nátěru
na holou skříň. U procesu galvanického pokovování se nejdříve používá několikastupňový
čisticí proces, jehož cílem je zajistit úplné
odstranění veškerých nečistot z povrchů,
které se budou následně povlakovat.
Po fázi čištění je díl ponořen do velké
nádoby s epoxidovým lakem. Poté je aplikován elektrický náboj, jenž přitahuje částečky
laku do nejmenších štěrbin povrchu daného
dílu. Následně se díl vypaluje pro dosažení
rychlého a celkového vytvrzení laku.
Výsledný nátěrový film je v celé své tloušťce
dokonale rovnoměrný, mimořádně odolný
a z těchto důvodů je nadřazen základní
vrstvě, která je aplikována postřikem.
Poté, co je reduktor sestaven, je následně
kompletně pokryt další vrstvou z dvousložkového epoxidového laku, který zvyšuje
celkovou tloušťku nátěrového filmu, a to
za účelem zvýšení odolnosti proti korozi.
Litinová skříň, která byla pokryta dvěma
vrstvami epoxidového laku a u které byl pro
základní vrstvu aplikován proces galvanického pokovování, má větší šanci odolávat
náročným procesům čištění, což je tradičně
vyžadováno především v potravinářském
průmyslu.
Nicméně skříně z nerezové oceli poskytují
maximální odolnost vůči vodě a chemikáliím.
Poněvadž na skříně není aplikován žádný
nátěrový systém, povlak se nemůže odštěpit
či nedopatřením poškodit při vysokotlakém
čištění vodou.
Zápornou stránkou skříní z nerezové oceli
je jejich vysoká pořizovací cena. Navzdory
ceně by však měla být zvolena skříň z nerezové oceli, a to hlavně v těch případech, kdy
zničení nátěrového filmu nemůže být tolerováno, např. u speciálního technologického
postupu zpracování potravin.
Odvzdušnění
Ať už je skříň litinová s epoxidovými
povlaky či z nerezové oceli, pokud má být
reduktor rychlosti odvzdušňován, vybavte
ho přetlakovým odvzdušňovacím ventilem,
který zabezpečuje snížení tlaku. Standardní
otevřený odvzdušňovací ventil, i když je
vybaven chemikáliemi, jež absorbují vlhkost,
v konečném důsledku nezabrání vlhkosti projít
do reduktoru, což vede k předčasnému znehodnocení produktu.
Rovněž by mělo být použito těsnění nebo
O-kroužek mezi reduktorem a motorem, aby
se nedostávala voda a vlhkost do prostoru
mezi dvěma produkty.
Mazání
Pro zabezpečení náležitého mazání reduktoru a zabránění znečištění potravinářských
výrobků by měla být maziva klasifikována
dle NSF H1 (nahodilý kontakt). Reduktory,
u nichž je aplikováno mazivo dle NSF H2
(není dovolen žádný kontakt), nenabízejí
žádné výhody a neměly by být pokládány
za schválené produkty pro nahodilý kontakt
s potravinami.
Těsnění
Jeden z nejméně nákladných komponentů
reduktoru rychlosti, který přesto splňuje
kritickou funkci, je těsnění hřídele. Těsnění
hřídelí u reduktorů, které nejsou vystaveny
vysokotlakému čištění, utěsňují mazivo
a zabraňují vniknutí nečistot a jiných kontaminujících látek.
U vysokotlakého čištění musí těsnění hřídele zabezpečit udržení maziva v reduktoru,
ale rovněž musí zabránit pronikání vody
a chemikálií během čištění povrchu reduktoru. Pokud by těsnění nezabránilo pronikání
vody a chemikálií, vnitřní komponenty by
„ Skříně z nerezové oceli
poskytují maximální odolnost
vůči vodě a chemikáliím.
Povlak se nemůže odštěpit
či nedopatřením poškodit
při vysokotlakém čištění
vodou.
“
brzy zrezivěly a mazivo by přestalo
plnit svou funkci. V konečném důsledku
by došlo k předčasné poruše reduktoru,
a to kvůli kombinaci těchto okolností.
Standardní přírubové těsnění, které
se používá u aplikací, kde nedochází
k vysokotlakému čištění, používá pryžový těsnicí břit, jenž obepíná otáčející
se povrch hřídele. Můžeme se rovněž
setkat s bezkontaktním ochranným
záhybem, jehož úkolem je zabránit vnikání větších částic do prostoru těsnicího
břitu. Těsnicí břit je obvykle dotlačován
k hřídeli pomocí malé tažné pružinky
umístěné po obvodu břitu.
Když je těsnicí břit vystaven vysoké
rychlosti či působení vysokotlaké vody
a chemikálií, nadzvedne se na hřídeli
a dovolí vodě a chemikáliím proniknout
36 • březen 2013
do reduktoru. I když navrstvíme několik standardních přírubových těsnění
vedle sebe, těsnicí břity se nadzvednou
na hřídeli a dovolí vodě a chemikáliím
proniknout dovnitř reduktoru.
K tomu, abychom se vyhnuli těmto
problémům, je zapotřebí používat
zdokonalené systémy utěsnění hřídelí,
které se skládají ze specializovaných
těsnění navržených tak, aby zabránila
průniku vody a chemikálií. Obvykle
jsou označována jako těsnění pro velmi
náročná prostředí. Konstrukce těsnění
je upravena tak, aby nedocházelo
ke kontaktu vody s těsnicím břitem.
Těsnění pro velmi náročná prostředí
se skládají ze dvou částí: klasický vnější
kryt s těsnicím břitem a samostatným
vnitřním pouzdrem a přírubou. Vnitřní
pouzdro má pryžování, které pevně
těsní vůči hřídeli, a vnější přírubu, jež
zabraňuje vodě, aby se dostala k olejovému těsnění. Mezi vnějším průměrem
příruby a olejovým těsněním se nachází
mnoho jiných těsnicích hran, které jsou
navrženy tak, aby nedocházelo ke kontaktu vody ani jiných znečišťujících
látek s olejovým těsněním.
Některé typy reduktorů přicházejí
s řešením, kde je pryžový V-kroužek
kombinován se standardním přírubovým těsněním, a to hlavně kvůli
snižování nákladů. Tento kombinovaný
systém těsnění ovšem neposkytuje stejnou úroveň ochrany jako těsnění určená
pro velmi náročná prostředí.
V kombinaci s těsněními určenými
pro velmi náročná prostředí jdou
ruku v ruce vývodní hřídele odolné
proti korozi. Vyhledávejte a používejte vývodní hřídele, které jsou buď
z nerezové oceli, anebo z uhlíkové oceli,
na nichž je aplikován vysoce účinný
povlak, jako je např. poniklování. Oba
druhy fungují velmi dobře v aplikacích
vyžadujících vysokotlaké čištění vodou
a chemikáliemi. Utěsňování za účelem
zabránění průniku vody a chemikálií je
životně důležitým faktorem pro správnou funkci reduktoru.
Typ skříně, odvzdušnění, maziva
a těsnění hřídele – to vše představuje
kritické složky reduktoru, který může
být vystaven vysokotlakému čištění.
Tyto vlastnosti by měly být pečlivě
vyhodnoceny ještě před samotným
výběrem reduktoru, a to vzhledem
k jeho použití v potravinářském
průmyslu.
Chuck Russell je hlavní projektant
převodů značky Dodge ve společnosti
Baldor.
Jak zvětšit počet analogových vstupů PLC
P
okud je třeba zvětšit počet
analogových vstupů PLC
(programovatelného logického automat u), lze to
obvykle provést rozšiřujícím modulem, který dodává příslušný výrobce.
Takové řešení ale bývá často velmi
drahé.
Papouch s. r. o. (viz inzerát) proto
nabízí univerzální analogový multiplexer pod názvem AnalogMUX (obrázek
1). Lze jej použít s nejrůznějšími PLC,
jako např. Simatic, Allen-Bradley, Saia
apod. Protože analogové vstupy bývají
často diferenciální, je tak proveden
i analogový multiplexer.
Jednoduché uspořádání o ovládání
Blokové schéma mulit plexer u
A nalogM U X je na obrázk u 2.
Nejzajímavější je pravá část obrázku,
z níž je zřejmé uspořádání přepínače.
Jedná se vlastně o dva přepínače typu
„1 z 32“. Vybraný vstup označený IN1
až IN32 je možné připojit k výstupu
označenému „+“ nebo „-“. Uživatel
tedy může sám rozhodnout, jak
budou vytvořeny diferenciální dvojice
signálů.
K ovlád á n í mult iplexer u
AnalogMUX byl zvolen protokol
Modbus RTU. Ten je přenášen linkou RS485, která je na mnoha PLC
k dispozici. Rovněž protokol Modbus
RTU bývá často přirozeným protokolem PLC, a tak není problém začlenit
ovládání multiplexeru do programu.
Popis registrů i s příklady je součástí
manuálu.
Alternativou k protokolu Modbus
RTU může být protokol Spinel, což
je firemní protokol výrobce. Je otevřený, dobře popsaný a k dispozici jsou
vývojové nástroje.
Vlastnosti
Analogový multiplexer je možné
použít i jiným než popsaným způsobem. Lze přepínat i signály s malou
úrovní, protože jsou použity polovodičové spínače. Maximální spínané
napětí může být až 50 V, přitom
nezáleží na polaritě. Přenášený proud
může být až 100 mA, odpor sepnutého kanálu je typicky 20 Ohmů.
Multiplexer ale předpokládá použití
pro obvyklé napěťové vstupy 10 V.
Svodový proud rozepnutého kanálu
je pod 1μA.
Linka RS485, kterou je multiplexer ovládán, je galvanicky oddělena
od ostatních částí. Výhodou je i malá
klidová spotřeba multiplexeru, která
je pouze 18 mA. Napájení může být
v rozsahu 12 V až 30 V (typicky 24 V).
Provedení
Na obrázku 1 je pouze deska elektroniky bez krytí. Takto samostatně
je ji možno použít např. při vestavbě
do zařízení. Častější ale bude provedení v krabici s držákem na lištu
DIN. Všechny signály se připojují
svorkovnicemi.
Napájení, komunikace i sepnuté spínače jsou indikovány kontrolkami. Ty
sice pravděpodobně nebude nikdo sledovat při běžné činnosti multiplexeru,
Obr. 1. AnalogMUX rozšíří počet vstupů
PLC o 32 kanálů.
Obr. 2. Blokové schéma dobře ukazuje
uspořádání kanálů
ale programátorům velmi usnadní
psaní programu do PLC.
Analogový multiplexer AnalogMUX
je možné zapůjčit k vyzkoušení a technici společnosti Papouch s. r. o. rádi
poradí s jeho aplikací.
Přijďte se tento i jiné zajímavé produkty podívat na veletrh Ampér v Brně
do stánku V049.
www.papouch.com
AUTOMATIZAČNÍTECHNIKA
řízení procesů
Ověřitelný přístup k výpočtům povede ke zvýšení úspěchu celého projektu.
Merle Likins
Yokogawa
38 • březen 2013
V
rámci nedávno provedené studie
společnosti McKinsey&Company
nazvané „Překonávající změna“
bylo zjištěno, že spolu s nárůstem
produktivity se rovněž zlepšila kvalita
výrobků a že nejproduktivnější společnosti
dosahují až o 5 % vyššího výnosu z kvalitních výrobků ve srovnání se společnostmi
s nízkou výkonností.
Dalším zajímavým zjištěním byla ta skutečnost, že společnosti, které dosahovaly lepších
výsledků, měly úplně jiný přístup k operacím
a filozofii neustálého zlepšování. Jedním z klíčových rozdílů byla dobře plánovaná strategie
pro zlepšení, jež začala s vyhledáváním oblastí
s největší potenciální návratností.
Pouhé tušení, že náhrada řídicího systému nebo přepracování procesu přinese
významné finanční či jiné výhody, nebude
schváleno, jelikož řídicí management podniku bude chtít vidět propočty a precizně
provedené odhady ještě před samotným
přidělením peněz na nové projekty.
Z tohoto důvodu musí být dobře plánovaná
strategie navržena takovým způsobem, aby
poskytovala realistická očekávání potenciálních výhod z automatizace procesů nebo
modernizace zařízení.
První fází v této strategii je vypracování
studie přínosů, která nastíní očekávaná
zvýšení výrobních kapacit, kvality, spolehlivosti a zlepšení i v jiných oblastech. Studie
přínosů vyžaduje různé matematické
výpočty a pracovníci, kteří tuto studii
provádějí, musejí mít potřebné technické znalosti stejně jako dovednosti
a zkušenosti, aby mohli přijímat kvalifikovaná rozhodnutí.
Plán, jak uskutečnit studii přínosů
Def inování cílů je základním
předpokladem pro provedení úspěšné
studie přínosů a to vyžaduje důkladné
pochopení všech specifických operací
a celkových obchodních cílů. Definice
cílů určí oblasti, na něž je třeba se
zaměřit, abychom v nich dosáhli
zlepšení.
Studie přínosů poskytne odhady
možných výsledků s tím, že přesnost
odhadu se bude měnit v závislosti
na řadě faktorů. Proto je nejlepší nic
nenadsazovat a provádět odhady s konzervativním přístupem. V konečném
výsledku budou odhady pouze tak
dobré, jak dobré byly použité údaje
a pokyny od těch, kteří rozumí danému
procesu.
Prvním krokem v každé studii
přínosů je důkladné seznámení se
systémy a procesy, jež budeme studovat a zkoumat. Tento krok je nazýván
„seznámení se zařízením“ a začíná
s prozkoumáním výkresů a dokumentů celkového procesu, například
diagramů procesních toků (PFD),
diagramů potrubí/procesů a přístrojů
(P & ID) či písemných popisů procesu.
Další aktivitou po uskutečnění
tohoto kroku je setkání příslušných
stran, které tvoří projektový tým pro
zpracování studie přínosů. Účelem
setkání je přezkoumat procesy a zajistit, aby v systému hodnocení během
fáze seznamování se zařízením nebylo
nic přehlédnuto. Kromě vyhodnocení
informací získaných během seznámení
se zařízením by mělo být dosaženo
dohody o tom, ve kterých oblastech
by mohly být realizovány příležitosti
pro dosažení přínosu.
Tyto příležitosti mohou zahrnovat
např. zlepšení energetické účinnosti,
zvýšení výrobní kapacity, minimalizování spotřeby surovin nebo jiné parametry. Po dosažení dohody by měly být
všechny informace dokumentovány
jako součást základny daného projektu.
Dalším krokem je sběr dat týkajících
se dané jednotky (zařízení). Obvykle je
máme k dispozici z historie provozování
daného zařízení v podniku. Historická
procesní data by měla zahrnovat informace o teplotě, tlaku, průtoku, složení
a další příslušná data. Provozní náklady
např. na páru, elektřinu, chladicí vodu
atd. stejně jako ceny za finální produkty jsou nutné pro stanovení poměru
nákladů vůči přínosu prováděných
zlepšení.
Nadefinování CTQ stromu
Projektový tým nadefinuje klíčové
proměnné (dále v textu CTQ = Criticalto-Quality Variables) běžné u metody
Six Sigma, které budou následně použity pro získání klíčových kvantifikovatelných měření. Tyto CTQ proměnné
jsou důležité v procesu zkoordinování
zlepšovatelského úsilí s konečnými
výsledky.
Pozn. překl.: Critical to Quality jsou
klíčové a měřitelné charakteristiky
výrobku, služby nebo procesu, které
musí být dosaženy, aby byly splněny
požadavky zákazníků.
Například pokud je cílem zvýšení
výrobní kapacity, CTQ proměnnou
by byl měřitelný odhad toho, jaký
procentní zisk lze očekávat ve výrobní
kapacitě. Kromě definování CTQ
proměnných, by mělo být dosaženo
dohody o tom, jakým způsobem budou
prováděny ekonomické výpočty.
Poté, co jsou stanoveny CTQ proměnné a rovněž i naše očekávání, může
začít zpracovávání čísel. Kromě přezkoumání nezpracovaných dat a trendů
může být požadován určitý druh filtrování dat. Je rovněž zapotřebí definovat
souvztažnost mezi CTQ proměnnými
a ovládanými proměnnými.
Po provedení předběžné numerické
analýzy jsou v rámci projektového týmu
konzultovány předběžné výsledky.
Během tohoto setkání se diskutuje
o potenciálních přínosech, které byly
dosud objeveny, a tým zjišťuje, zda
nebyly přehlédnuty některé potenciální oblasti pro zlepšení. Může
zde rovněž zaznít návrh na pořízení
nových zařízení nebo součástí, jako je
např. analyzátor anebo multivariabilní
regulátor.
Stanovení platné statistické základny
Předběžný odhad přínosů, založený na historických datech, definuje
procesní proměnlivost klíčových proměnných, což umožní odhad možných
přínosů. Proměnlivost je založena
na směrodatné odchylce (SO), která se
skládá z celkového základu a sdruženého základu.
Celková SO je měřítkem aktuální
operace provedené pomocí snímku
nebo hodinových průměrů snímků.
Zobrazuje celkovou variabilitu jednotky, jež může být způsobena různými
poruchami.
„ Mělo by být dosaženo dohody o tom, ve kterých oblastech
by mohly být realizovány
příležitosti pro dosažení přínosu. Tyto příležitosti mohou
zahrnovat např. zlepšení
energetické účinnosti, zvýšení
výrobní kapacity, minimalizování spotřeby surovin nebo
jiné parametry.
“
Sdružená SO bere v potaz podskupiny, jako např. 8- nebo 12hodinovou
pracovní směnu, aby se ukázalo, jakým
způsobem mohou operátoři a kontrolní
systém odvést lepší práci při řízení dané
jednotky. Toto představuje měření
způsobilosti procesu. Posuzujte způsobilost procesu jako nejvyšší podaný
výkon toho nejlepšího operátora, když
měl svůj nejlepší den, a to za ideálních
podmínek. Toto pro vás představuje
optimální výkon.
Poté, co byla stanovena celková proměnlivost, mohou být přidána provozní
omezení, jako je např. množství surovin dostupných pro použití. Abychom
nepřekročili omezení, jedna nebo více
z nastavených hodnot musí obsahovat
březen 2013
•
39
„ Historické údaje jsou
nezbytné pro výpočet směrodatné odchylky pro klíčové
proměnné (CTQ) na danou
dávku. Obecně platí, že snížení jedné standardní odchylky je dosažitelným cílem.
“
Příklad 15minutových snímků dat pro daný proces. Obrázek poskytla společnost Yokogawa Corp. of America.
toleranci chyb kvůli proměnlivosti
procesu.
Nicméně pokud může být snížena
proměnlivost, může být snížena i tolerance chyb pro nastavené hodnoty.
Cílem je snižování proměnlivosti
a posun nastavených hodnot blíže k optimálním hodnotám, jelikož se díky tomu
dosahuje maximálních výnosů.
výpočtů provedených s cílem zjistit,
zda je systém schopen splnit specif ikace nebo požadavky uvedené
na začátku projektu.
Abychom mohli provést výpočty
a vytvořit regulační diagram, který
nám ukáže, zda jsou data statisticky
stabilní, musíme mít k dispozici
soubor dat. Reg ulační diag ram
zobrazuje, zda jsou požadovaná
zlepšení proveditelná, a specifikace
či požadavky, které jsme získali
během seznámení se zařízením, nám
poskytnou číselné hodnoty, v rámci
nichž se předpokládá, že bude celý
systém provozován.
Analýza způsobilosti nám dokáže
předpovědět rozsah možných zlepšení
procesu prohlížením současných
a minulých provozních stavů. Cílem
analýzy způsobilosti je ukázat, kde
mohou být realizována zlepšení tím,
že zmenšíme odchylky v procesu.
Rozdílný přístup požadovaný
na dávku (šarži)
Vyhledávání oblastí pro zlepšení v dávkovém procesu obvykle
Příprava a revize dat
Příprava dat obvykle vyžaduje revizi
a vyhodnocení velkého množství informací. Příklad zcela vlevo zobrazuje část
historických dat specifického procesu
se 17 000 referenčními body, jehož data
byla shromažďována v 15minutových
snímcích po dobu šesti měsíců.
Grafická zobrazení dat obvykle obsahují trendy a špičky. Tato data by měla
být uvážlivě vyfiltrována za účelem
odstranění špiček způsobených poruchami, jako je např. porucha snímače
nebo vypnutí jednotky, ale ne zase vyfiltrována do té míry, že by odstraňovala
normální variace procesu. Jakmile jsou
data vyfiltrována, mohou být vytvořeny hodinové průměry 15minutových
snímků pro získání hladších trendů.
Analýza zobrazuje zlepšení
Další krok představuje provedení
analýzy způsobilosti, což je sada
40 • březen 2013
Ne všechny špičky dat by měly být odstraněny, jelikož některé signalizují normální variabilitu provozu, která může být snížena. Obrázek poskytla společnost Yokogawa Corp.
of America.
zahrnuje čas jako tu nejdůležitější CTQ číslo ke stanovení počtu možných dávek,
proměnnou. Kratší časy na dávku vedou které by šlo vyprodukovat navíc v daném
k tomu, že je vyprodukováno více dávek, časovém období.
což se následně odráží ve využitelnější
výrobní kapacitě, pokud dokážeme udržet Shrnutí
Posledním krokem je příprava zprávy,
kvalitu na dostatečně vysoké úrovni.
Historické údaje jsou nezbytné pro jež bude předložena k posouzení projektovýpočet směrodatné odchylky pro klíčové vému týmu. Předchozí zlepšovatelské prakproměnné (CTQ) na danou dávku. Obecně tiky se možná zaměřovaly na snižování
platí, že snížení jedné standardní odchylky procentního podílu neshodných výrobků,
je dosažitelným cílem. Je zapotřebí kon- ale tento přístup se soustředí na snižování
zultovat s operátory, zda je takový cíl variant procesu s cílem posunout laťku
reálně proveditelný, a současně musí být blíže k dosažení optimálního výkonu.
přezkoumána data z posledních dávkových
Jakmile jsou přínosy kvantifikovány
operací.
a posou zeny v rá mci projek tového
Kromě toho by mělo být kontaktováno týmu, musejí být vypočteny náklady
oddělení prodeje a marketingu, aby se pro metody řízení potřebné pro dosažení
zjistilo, zda zvýšení kapacity výroby těchto přínosů. Tyto metody mohou být
přinese finanční zisk, a aby se stanovila někdy velmi jednoduché, jako např.
přijatelná úroveň kvality.
zavedení spínačů režimu
Je důležité vědět, zda
provozu na ovládacích
zlepšování jakosti bude
spínačích, implementace
Použití statisticky ově- pokročilých regulačních
mít za následek větší
odbyt, nebo naopak zda
ovládacích prvků, anebo
neztratíme podíl na trhu, řitelného přístupu pro
se jedná o pokročilejší
pokud se zvýší proměnli- výpočet přínosů z vylepmetody, ja ko je např.
vost mezi dávkami.
technologie řízení s více
H i s t o r i e b y m ě l a šeného řízení procesů
proměnnými. Je zapotřebí
obsahovat dobu cyklu
vyčíslit náklady na hardbude mít za následek
pro každou dávk u.
ware, software, technické,
Směrodat ná odchylka větší pravděpodobnost
a dokonc e i v ý robn í
času je v y počítávána
zařízení, abychom byli
pro doby cyklu. Ještě úspěchu v rámci požado- schopni vypočítat odpojednou zopakujme, že vaného projektu.
vídající výnos vložených
snížení jedné směrodatné
prostředků.
odchylky je reálné pro
Avšak klíčem je stanostanovení toho, kolika dávek navíc může vení přínosů pomocí odpovídající, pochopibýt dosaženo v případě, že dojde ke zlep- telné a přijaté výpočetní metody s použitím
platných statistických metod. Toto pomáhá
šení celého procesu.
Není-li k dispozici zpracovaná historie technickým pracovníkům potvrdit jejich
a není-li možno prohlížet si velké množství intuici ohledně zlepšení, která mohou být
dat, stačí si pohovořit se dvěma operátory, provedena v jejich procesech.
abychom odhadli průměrné a nejlepší časy.
Použití statisticky ověřitelného přístupu
Pro dosažení nejlepších výsledků by každý pro výpočet přínosů z vylepšeného řízení
operátor měl být dotazován jednotlivě procesů bude mít za následek větší pravděa všechny kroky a požadované časy pro podobnost úspěchu v rámci požadovaného
produkci jedné dávky by měly být zazna- projektu, jelikož poskytnete vedení podmenány. Tyto údaje pak mohou být použity niku objektivní důkazy o přínosech, které
ke stanovení průměrné doby na cyklus.
budou potřebné pro přidělení finančních
Každý operátor by měl být dotázán, kolik prostředků a zdrojů.
času potřebuje za optimálních podmínek
na každý krok; součet těchto časů na jedDr. Merle Lik ins je viceprezident
notlivé kroky nám poskytne minimální pro řešení ve společnosti Yokogawa
dobu cyklu na jednu dávku. Chcete-li Corporation of America.
zůstat konzervativní, měli byste spíše
předpokládat podíl rozdílu mezi „průměrným“ a „nejlepším“ a poté použít toto
„
“
Řízení celkové efektivity zařízení:
strategie pro hospodářské výsledky
Měření celkové efektivity zařízení může ovlivnit produktivitu výrobního zařízení.
Stanley T. Grabill, CMRP
Honeywell Process Solutions
N
apříč výrobním spektrem usilují
podniky o co největší produkci
výrobků za nejnižší cenu. Navíc
se podniky musejí soustředit
na udržení kapacity výroby a současně
všech jakostních norem. Samozřejmě že
větší objem výroby znamená zvýšení kapacity závodu a výstavba dodatečných výrobních kapacit je investičně velmi náročným
Obrázek 1: Měření CEPZ určuje, s jakou efektivitou jsou výrobní prostředky využívány po celý kalendářní rok. Obrázek poskytla společnost Honeywell Process
Solutions.
Obrázek 2: CEZ měří efektivitu aktiv na úrovni operační jednotky v rámci plánovaného časového intervalu. Obrázek poskytla společnost Honeywell Process
Solutions.
42 • březen 2013
procesem. Tato investice vyžaduje použití
kvalifikovaných zdrojů ve strojírenství,
hospodářskou výstavbu, uvádění zařízení
do provozu, neustále probíhající operace
a údržbu dodatečných zařízení.
Nicméně podstatou pro efektivní fungování je dosažení vysoké úrovně využití
všech výrobních kapacit a podniky musejí
dělat maximum pro to, aby co nejlepším
způsobem využily své existující kapacity.
Za plné vytížení je typicky považováno
80 % až 90 % plánovaného plného technického zatížení při udržení trvalého
výkonu výrobního zařízení. Úrovně využití
zařízení se ovšem případ od případu liší
a měření kapacitního využití prostředků
je pro manažery podniku klíčovým ukazatelem výkonnosti.
Měřením celkové efektivity zařízení
(dále pouze CEZ; často užívána je také
zkratka anglického pojmenování - Overall
Equipment Effectiveness; OEE) mohou
manažeři podniku identifikovat rozdíly
mezi ideálním a skutečným výkonem svých
zařízení. Tyto otázky, jež zahrnují měřitelné
rozdíly v CEZ, mohou být převedeny do taktických a strategických kroků, které ovlivní
produktivitu zařízení, jež má následně velký
vliv na celkové hospodářské výsledky.
CEZ kvantitativně určí a porovná výkon
výrobní jednotky ve srovnání s její nejlepší
prokázanou výrobní kapacitou během
období, kdy je plánovaně v provozu. Je
vypočtena pomocí údajů o dostupnosti
výrobního postupu, míry efektivity jeho
výkonu a kvality. CEZ může být aplikována
jak v podnicích, které vyrábějí na zakázku,
tak i v podnicích vyrábějících na sklad.
V podnicích, které vyrábějí na zakázku,
musí vedoucí výroby vědět, zda využití
kapacity dosahuje vrcholu, a pokud ne, co
se musí udělat pro to, aby se toho dosáhlo.
Je to důležité zejména na obchodní úrovni,
kdy řídící pracovníci často váhají podepsat
smlouvu na rozšíření současných kapacit,
dokud nejsou přesvědčeni, že je existující
kapacita naprosto vyčerpána.
Obrázek 3: CEP měří efektivitu na úrovni jednotkových operací. Obrázek poskytla společnost Honeywell Process Solutions.
V závislosti na postoji vzhledem
ke kapacitnímu využití podniku je
doporučováno používat rozdílný přístup. Například u výroby, do níž byl
investován velký kapitál, by se mělo
usilovat, aby se vyrábělo na zakázku,
a to kvůli vstřebání kapitálových investic společnosti. Pokud jde o jednotkové
operace, které jsou na zakázku, kdy
podnik teoreticky vyrábí 24 hodin
denně a 365 dní za rok, je doporučováno aplikovat CEPZ.
Co se týče jednotkových operací při
výrobě na sklad, je naopak doporučováno aplikovat CEZ. Měří efektivitu
jednotkové operace, a to pouze tehdy,
když se vyrábí dle rozvrhu. V průmyslové praxi se většinou aplikuje
CEZ u jednotlivých nebo dávkových
operací, jež tvoří část pracovního
týdne (např. trojsměnný provoz během
pětidenního pracovního týdne).
CEP může představovat efektivní
nástroj pro měření výrobních omezení.
Tam, kde tradiční CEZ měří efektivitu
při individuální úrovni vybavenosti,
měří CEP efektivitu provozní úrovně
dané jednotky. To je důležité pro vertikálně integrovaný zásobovací řetězec,
pomocí něhož je namodelována celková efektivita procesů jednotkových
operací, aby se zjistilo, jak jsou omezení ve vzájemné interakci s ostatními.
Jak funguje CEZ v praxi
V této souvislosti uvádíme příklad z praxe, kde byla použita CEZ
napříč průmyslovými závody jedné
společnosti.
Pe r fo r m a n c e M a t e r i a l s a n d
Technologies (dále pouze PMT) je
jedním z obchodních útvarů v rámci
společnosti Honeywell a zaměřuje
se na oblast speciálních chemikálií
a materiálů a vyrábí produkty, jako
jsou např. pryskyřice, polymery,
balicí fólie, umělá hnojiva na bázi
čpavk u, chladiva, rozpouštědla,
polyolefinové přísady, elektronické
chemikálie, naprašovací terče, katalyzátory a sorbenty.
V polovině roku 2005 se útvar
PMT rozhodl prověř it celkovou
efektivitu svých procesů (CEP) a dal
dohromady tým, který reprezentoval
38 výrobních podniků v rámci celé
společnosti. S rozmanitým výrobním
portfoliem, včetně kontinuálních
a částečně kontinuálních jednotlivých
a dávkových procesů, představovalo
nor mování klíčov ých u kazatelů
výkonnosti skutečnou výzvu.
Vedoucí tým se v rámci integrovaného zásobovacího řetězce PMT
dohodl na měření jak CEP, tak i CEPZ
napříč nejkritičtějšími jednotkovými
operacemi ve svých podnicích. Avšak
koncepce CEP se vyvinula natolik,
že se stala KUV, podle kterého se
měřil růst využití zařízení napříč
všemi podniky společnosti.
Po roce od zavedení měl tým PMT
k dispozici odpovídající čísla udávající CEP ve svých provozech. Chyběla
ještě identifikace základních příčin
výkonu CEP, která by vysvětlila diferenci mezi 100% CEP a aktuálním
výkonem podniku.
Co se týče podniků vyrábějících
na sklad, pomáhá výpočet CEZ při
plánování optimalizace pracovních
směn, spotřeby energií a údržby.
Například vysoká CEZ by mohla
signalizovat, že by podnik mohl produkovat dostatečný objem výroby při
Obrázek 4: Efektivita na úrovni jednotkových operací je důležitá pro vertikálně integrovaný dodavatelský řetězec. Obrázek poskytla společnost Honeywell Process Solutions.
březen 2013
•
43
Obrázek 5: Zde je znázorněna CEP jednotkových operací, abychom zjistili, jak se
navzájem ovlivňují různá omezení. Obrázek poskytla společnost Honeywell Process
Solutions.
využití pouze dvou pracovních směn
namísto tří. Tato redukce pracovních
sil by přispěla ke snížení nákladů
a správních režií, což by zvýšilo konkurenceschopnost celého podniku.
Klíčové ukazatele výkonnosti v CEZ
Existuje několik klíčových ukazatelů výkonnosti (dále pouze KUV) pro
měření kapacity produktivity. Kromě
CEZ může být rovněž využita celková
efektivní produktivita zařízení (dále
pouze CEPZ) a celková efektivita procesů (dále pouze CEP). CEZ a CEPZ
naznačují, na jaké úrov ni dané
zařízení pracuje vzhledem k jeho
dostupnosti, výkonovému poměru
a nejlepší jakosti. CEP měří efektivitu
na úrovni provozní jednotky a hodí
se pro série strojních operací, které
tvoří provozní jednotku.
CEPZ přidává časovou složku, což
ji odlišuje od standardní CEZ, která
znázorňuje, do jaké míry je dané
výrobní zařízení využíváno po celý
kalendářní rok. Zatímco CEZ měří
efektivitu podle hodin, během nichž
je zařízení provozováno dle plánu,
měří CEPZ efektivitu vzhledem
ke kalendářním hodinám (např. 24
hodin denně 365 dní v roce). Z tohoto
důvodu signalizuje CEPZ celistvější
dopad využití výrobních prostředků
44 • březen 2013
na celkový hospodářský výsledek
společnosti.
CEZ měří využití výrobních zařízení pouze tehdy, když jsou plánovaně
v provozu během stejného časového
období (např. jeden rok). Pokud použijeme CEZ namísto CEPZ, nebudou
v tomto případě zahrnuta některá
období během roku, např. plánované zastavení výroby, ztrátový čas
přes víkend nebo zpomalení výroby
v důsledku snížení prodeje. Pro
vysvětlení, vztah mezi CEPZ a CEZ
naznačuje, do jaké míry je výrobní
zařízení využito během stanoveného
časového období.
Aby byl zjištěn tento rozdíl, provedl
tým PMT rychlé série diferenčních
analýz CEP svých nejvýkonnějších
pracovišť, která zahrnovala přibližně
60 % provozních výnosů – a souběžně
vyvinul interní sběr dat a software
pro tvorbu analýzy.
Úsilí provést rychlé diferenční
analýzy CEP umožnilo týmu PMT
identifikovat záležitosti, které snižují
celkovou efektivitu procesů během
jednoho roku provozování, a stanovit
hodnotu dopadu na podnik. Dopad
na podnik byl stanoven pro každou
kategorii událostí, a to s ohledem
na ztrátu výrobních příležitostí,
se zřetelem na náklady na údržbu
a ztrátu výnosů.
Jakmile byly dokončeny diferenční
analýzy v každém ze strategických
pracovišť, začaly podnikové týmy
navrhovat potenciální řešení, pravděpodobnost úspěchu, náklady, přínosy
a časové rozvrhy na jejich provedení.
Pod dohledem ředitele závodu a viceprezidenta integrovaného dodavatelského řetězce byly sledovány projekty
s blízkým termínem dokončení dle
ročního operačního plánu společně
s r ůstovými cíli CEP. Tým PMT
Obrázek 6: Problémy s CEP, které byly identifikovány týmem PMT během ročního provozu. Obrázek poskytla společnost Honeywell Process Solutions.
Obrázek 7: Budoucí projekty a cíle CEP jsou sledovány na operačním plánu pro daný rok. Obrázek
poskytla společnost Honeywell Process Solutions.
natolik rozšířil působnost CEP, že se
stala klíčovým aspektem procesu strategického plánování na dalších pět let, který
je každoročně aktualizován podle odhadu
růstu CEP. Obchodní vedení má nyní lepší
přehled o využití výrobního zařízení, což
umožňuje přesnější rozhodování ohledně
budoucích výdajů, ať už jde o zvýšení
spolehlivosti, zdokonalení pracovního
procesu, technologii procesu, automatizaci
nebo rozšíření kapacit.
V letech 2006 až 2009 realizovala
společnost Honeywell růst CEP ze 70 %
na 75 % napříč celým systémem a tím
přispěla k navýšení provozního zisku
o 126 milionů dolarů. Úsilí, které bylo
věnováno CEP, bylo do značné míry zodpovědné za nárůst celkové marže z 10 %
Obrázek 6: Problémy s CEP, které byly identifikovány týmem PMT během ročního provozu.
Obrázek poskytla společnost Honeywell Process Solutions.
na 14 %. Od roku 2011 se CEP zvýšila
na 78 % napříč celým systémem oproti
hrubému výnosu přibližně 5,6 miliardy
dolarů s marží přes 18 %. Zvýšení celkové
efektivity procesů na všech pracovištích
bylo nedílnou součástí zlepšení podnikání
v rámci PMT.
Vliv CEZ na podnik
CEZ reprezentuje výrobní produktivitu
v absolutním slova smyslu. Chceme-li
si udržet konkurenceschopnost, musejí
podniky zabývající se výrobou využívat
koncepty CEZ za účelem řízení výkonnosti
svých aktiv. Pokud společnosti neměří
CEZ, riskují, že přehlédnou příležitosti
pro zlepšování výkonnosti a zaostanou
za svými konkurenty, kteří naopak tyto
příležitosti aktivně identifikují. Díky srozumitelnosti, kterou praxe CEZ poskytuje,
mohou podniky odůvodnit nové projekty
související s operacemi, spolehlivostí či
údržbou a zároveň zajistit čitelnost celého
systému, což zvyšuje šanci na úspěch
a trvalou udržitelnost.
Stanley T. Grabill je ředitel divize,
k te rá z a ji šťu je š p i č k ov o u ú d r ž b u
a speciální servis v rámci společnosti
Honeywell. Má více než 20 let zkušeností v oblasti pr ůmyslové údržby
a zajišťování její spolehlivosti. Můžete
jej kontaktovat prostřednictvím e-mailu:
[email protected].
Napájecí systémy v automatizaci – efektivně
a s vysokou účinností
N
abídka výrobků společnosti
Murrelektronik se s příchodem nového roku rozrostla
o několik významných produktů z oblasti napájení. Dlouholetý
přístup výrobce k napájení coby
komplexní soustavě, integr ující
a kombinující mnoho funkčních
prvků, dává prostor k vytvoření
napájecího systému doslova šitého
na míru právě Vaší aplikaci – systému
výkonného, spolehlivého, úsporného,
celosvětově použitelného a v neposlední řadě designově jednotného.
Vše s ohledem na co možná nejjednodušší údržbu a nejnižší náklady
s ní spojené. Tomuto systémovému
přístupu odpovídá i způsob rozšíření
portfolia produktů; skloubením níže
uvedených novinek zároveň vzniká
nový a moderní napájecí systém.
46 • březen 2013
Emparro 24 V DC
Ne jv ý r a z n ě jší i n ova c í m e z i
zdroji – a nejen v rámci nabídky
Murrelektronik, ale i globálně – je
zcela nová řada Emparro. Spínané
zdroje Emparro splňují nejnáročnější požadavky moderních výrobců
strojů a rozvaděčů. Zdroje Emparro
jsou v současnosti nejpokročilejším
řešením 24 V rozvodů. S účinností
na hranici 95 % produkují výrazně
méně tepla. To významně zvyšuje
jejich životnost a ve srovnání s běžnými spínanými zdroji s efektivitou
do 90 % mají minimálně o polovinu
nižší ztráty. Díky implementaci
pokročilého funkčního designu má
řada Emparro ideálně řešené pasivní
chlazení; vzduch zdrojem přirozeně
proudí vertikálním směrem a nesnižuje tak životnost a funkčnost ostatních komponent v jeho
těsné blízkosti. Funkce
Power Boost umožňuje
po dobu 4 sekund dodávat do systému 150 %
jmenovitého proudu.
V kombinaci s integrovaným automatickým
o m e z e n í m v ý ko n u
má Empar ro ideální
dispozice pro hladký
náběh větších zátěží
a rozsáhlých řídicích
systémů. Výst ražný
kont a k t sig naliz uje
zkrat, přetížení a přehřátí. Optimální EMC
charakteristiky, stoprocentní funkčnost
při teplotách -25°C až
+60°C a široký rozsah
vstupního napětí (85 až
265 VAC, popř. 90 až
250 VDC) předurčují
tyto zdroje k celosvětovému použití. Zdroje
Emparro 24 V DC jsou
k dispozici ve verzích
5, 10 a 20 A (120, 240
a 480 W).
MB Redundancy Balance
V procesech a provozech, u kterých nesmí z nejrůznějších důvodů
dojít k výpadku napájení, je obvyklé
nasazení dvou shodných zdrojů,
každý s v ýkonem dostačujícím
na dodávku energie celé aplikaci,
pro případ, že na jedné z napájecích
jednotek dojde k poruše a odpojení.
Zapojení dvou redundantních zdrojů
obvykle výrobce stroje či rozváděče
řeší svépomocí nebo použitím diodového modulu, jakým je například
osvědčený MB Diode od společnosti
Murrelektronik. V obou případech
se běžně jedná o prvek osazený diodami pro zamezení vzniku zpětného
proudu, často vybavený indikací
stavů. Takovým pasivním řešením
je obvykle dosaženo uspokojivých
výsledků z pohledu dostupnosti
a spolehlivosti systému.
Společnost Murrelektronik jde letos
o několik kroků dál a uvádí na trh svůj
první redundantní modul vybavený
aktivními MOSFET čipy. Důvody?
Stejně jako u nové řady napájecích
zdrojů Emparro je i u modulu MB
Redundancy Balance kladen velký
EMPARRO
SIMPLY THE BEST
důraz na energetickou úspornost.
Díky využití aktivní elektroniky
je dosaženo tzv. redundance 50/50,
tedy stejnoměrného zatížení obou
napájecích zdrojů. Při použití pasivní
redundance vždy dojde k tomu, že
jeden ze zdrojů dodává do okruhu
100% výkonu a druhý nic. Taková
situace samozřejmě vede ke zbytečnému zahřívání zdroje a snižování
jeho život nosti. Další v ýhodou
je, že oproti tradičním pasivním
modulům, u nichž ztráty dosahují
minimálně 10 W při 20 A, odebírá
MB Redundancy Balance při stejné
zátěži méně než 2 W. K modulu MB
Redundancy Balance lze připojit
dva totožné 24 V DC zdroje, každý
do 20 A jmenovitého proudu. Modul
dokáže opticky a bezpotenciálovým
kontaktem signalizovat provoz, podpětí a vzájemný rozdíl napětí zdrojů
(>300 mV).
MB Cap Ultra Buffer
Module 24VDC / 40A
Spolu s komplexností elektrických
rozvodů stoupá riziko výpadku napájení. Toto riziko lze snížit použitím
kvalitního napájecího zdroje nebo
redundantním zapojením dvou zdrojů.
Dojde-li však na nejhorší, prioritou
číslo jedna vždy bude bezpečné
ukončení probíhajícího procesu.
Vyrovnávací (buffer) modul je právě
takovým řešením. Dokáže zásobovat
systém po tak dlouhou dobu, aby se
stroj nezastavil v nebezpečné pozici,
aby výrobní linka nepřestala pracovat
v mezifázi, nebo aby řídicí systém
stihl informovat o chybě a bezpečně
zálohovat důležitá data. Na rozdíl
od záložních zdrojů, vybavených akumulátory, jsou buffer moduly řady MB
Cap Ultra osazeny vysokokapacitními
kondenzátor y; jsou bezúdržbové
a oproti UPS mají několikanásobnou
životnost. Nejnovější vyrovnávací
modul od Murrelektronik dokáže
při zachování kompaktních rozměrů
napájet 40 A systém po dobu 3,6
sekundy, při odběru 1 A je napájecí
doba 170 sekund.
S maximáním jmenovitým proudem
40 A je vyrovnávací modul MB Cap
Ultra 24 VDC stvořený ke kombinaci s osvědčenými inteligentními
È¿ÄÈÉÐOÄ}SÁ¿È¿Ì»½¿
«§À5ÔÉÐ½ÂÍÊSÈ»È½ÂÔ¾ÌÉÄ
distributory
proudu
di
ib
d MICO – např.
ř
MICO+ 4.10 (rozvětvení na čtyři
24 VDC kanály, každý až 10 A).
Závěr
Společnost Murrelektronik znovu
potvrzuje pevnou pozici mezi dodavateli komplexních řešení napájecích
systémů šitých takřka na míru vašim
potřebám. Ať jsou vaše požadavky
jakékoli, vždy bereme v potaz minimalizaci nákladů a vynaložených
sil spojených s údržbou, provozem
a dostupností systému. Nízké nároky
na energii a prostor spolu s kombinací
moderních postupů a osvědčených
tech nologií předu rčují napájecí
systémy od Murrelektronik stát se
základ ním stavebním kamenem
vašich instalací.
DãèèéíîÛ³¯
Êéñßì¼ééíîÿêéÞéÜï
®íßåïèÞÛ«¯ªðåéèï
åéðéðHêéïôÞìéêìééêîãç6æèT
¿Ç½ðæÛíîèéíîã
ÜßôéçßôßèTðåéèï
éÞ§¬¯Þé¥°ª½
ðßæçãçÛæ6ô6íîÛðÜéð6~TxåÛ
ÞæéïâêxßåæßèéðÛÝTDÛí
êxãðêÛÞÝTÝâíTîP
¿ÇÊ»ÌÌÉèÛðßæßîìâï»ÇÊ¿Ì¬ª«
«³¨ÿ¬¬¨ÜxßôèÛ¬ª«
íî6èåóÐª²«¦Êª«ªÛÀª²¯
Murrelektronik CZ, spol. s r. o.
Průmyslová 762
333 01 Stod
www.murrelektronik.cz
Vyplatí se HMI od jednoho dodavatele?
Společnost Schneider Electric poskytuje kompletní prostředky pro ovládání technologického procesu
počínaje ovládacími a signalizačními prvky Harmony, přes operátorské rozhraní (HMI) Magelis až
po výkonný SCADA systém Vijeo Citect. Dle poslední studie konzultační společnosti ARC na téma
„dialog člověk-stroj“ patří právě odstupňovaná nabídka od jednoho dodavatele mezi základní
požadavky většiny uživatelů.
Michal Křena
Schneider Electric
Panely Magelis: průmyslem jejich
uplatnění nekončí, pouze začíná
Produkty HMI dnes výrazně rozšiřují své „pole působnosti“ i mimo trh
průmyslové automatizace. Typickým
příkladem je využití tzv. mikropanelů
pro základní zobrazení technologických dat. K tomuto účelu nabízí
Schneider Electric svým zákazníkům
hned dvě řady: Magelis HMI STO
s monochromatickým dotykovým
displejem 3,4“ a Magelis HMI STU
s barevnou obrazovkou TFT 3,5“, 5,7“
a unikátní montáží do otvoru Ø 22 mm.
Mikropanely Magelis se osvědčily
například při ovládání a monitorování
RTU stanic (např. čerpacích nebo
výměníkových), ovládání jednoúčelových strojů nebo při ručním zadávání
hodnot pro MES systém.
Mnohem širší uplatnění nabízí nová
řada Magelis GTO s dotykovým TFT
displejem (s úhlopříčkou 3,5“–12,1“)
s podsvětlením LED. I přes zřetelný
příklon k ovládání terminálů prostřednictvím dotykového displeje
dávají stále někteří uživatelé přednost
klávesnici. Pro ně jsou připraveny
panely osvědčené řady Magelis
XBTGK, které kromě dotykového
displeje disponují i alfanumerickou
klávesnicí a funkčními klávesami.
Pro ovládání i signalizaci v náročném průmyslovém prostředí slouží
nový doplněk – podsvětlený LED
spínač Magelis HMIZRA s montáží
do otvoru Ø 22 mm a připojením přes
USB.
Multiprotokol a multilink pak
zajišťuje konektivitu uvedených
panelů Magelis nejen k PAC Modicon
od Schneider Electric, ale i k celé řadě
PLC třetích stran.
iPC Magelis: Windows a vysoký
výkon pod kapotou
Stále častěji se setkáváme s požadavkem na terminál pro aplikace na bázi
OS Windows. V takovém případě je
optimální variantou Magelis BOX PC
v tzv. book (knižním) formátu nebo
panelový přístroj Magelis Panel PC.
Magelis Panel PC se může pochlubit
barevným dotykovým displejem
(s úhlopříčkou 10“, 15“ nebo 19“)
s rozlišením až SXGA 1 280x1 024
a 16 M barev.
Složitější projekty – vyžadující
vysoký výkon a 64bitovou verzi
Windows 7 Ultimate – zvládají typy
„performance“ s dvoujádrovým procesorem 2,26 GHz. Pro náročné podmínky jsou určeny jejich bezúdržbové
typy s pamětí CF, SD nebo s novou
generací SSD s technologií MLC.
Na všech iPC Magelis může uživatel
provozovat Vijeo Designer Run Time,
nebo tenkého či plného klienta výkonného SCADA systému Vijeo Citect.
Magelis: chemie, farmacie
i námořní aplikace
Aplikace v těžkém průmyslu (včetně
chemického a far maceutického)
a potravinářství většinou vyžadují
nejen vysokou dostupnost a spolehlivost, ale i specifické mechanické
provedení s vyšší ochranou vůči
agresivnímu externímu prostředí. Pro
bezpečné procesní řízení v chemickém provozu s nebezpečím výbuchu
(zóna 2) se proto doporučuje použít
přístroje s certifikací ATEX – např.
panely z nové řady Magelis GTO nebo
panelový přístroj Magelis Panel PC.
Potravinářství si pak žádá především
nerezové provedení s vyšším krytím
Mobilní aplikace Vijeo DesignÁir v praxi aneb Magelis v přímém spojení s chytrým telefonem i tabletem.
48 • březen 2013
NAOBZORU
Nabídka terminálů
Magelis je kompletní.
IP 66K a vhodný panel opět nabízí řada
„GTO“. Rámeček displeje je zde navíc
upraven proti zachycování nečistot
a zajišťuje odolnost proti vysokotlakému čištění v souladu s mezinárodně
respektovanou německou normou
DIN 40050-9.
Výrobci strojů směřujících do oblasti
námořních aplikací ocení soulad výše
jmenovaných panelů Magelis s certifikáty BV, GL a LR.
Vzdálený přístup a mobilní služby
Klíčovou vlastností se pro HMI
stává vzdálený přístup – ať již
za účelem diagnostiky, sledování
nebo samotného ovládání svěřené
aplikace. Jednoduchým řešením
může být Web Gate (webová brána).
Například k panelům Magelis přistupuje uživatel prostřednictvím
webového prohlížeče na principu
„vzdálené plochy“ – tedy bez nutnosti
dodatečného programování a externí
licence. Tímto způsobem ho může
jak ovládat, tak na něm zobrazovat
alarmy, trendy i systémová hlášení
(např. stav paměti v panelu).
Současný razantní nástup tabletů
a chytrých telefonů neminul ani
„průmyslové“ manažery a pracovníky
údržby. Na požadavky po mobilních
aplikacích zareagoval Schneider
Electric uvolněním softwaru Vijeo
DesignÁir. Uživatelé chytrých telefonů a tabletů s operačním systémem
Android nebo iOS mohou k terminálům Magelis již dnes přistupovat vzdáleně – přes WiFi, 3G, 4G nebo LTE.
Pomáhat a chránit
HMI od Schneider Electric důsledně
zabezpečuje daný proces nejen
Nové příslušenství pro HMI
Magelis? Instaluje se přes
USB, rozšiřuje možnosti jeho
uplatnění a zvyšuje bezpečnost
aplikací!
Úspory energií s důkladným
monitorováním
O tom, že musíme každý kW energie
využít efektivně, dnes už nikdo nepochybuje. Zejména manažeři odpovědní
za investice – v neposlední řadě do prostředků pro automatizaci – si uvědomují,
že optimalizovat lze pouze to, co vidím,
co dokážu rychle analyzovat a v reálném
čase ovládat.
Typický příklad správné volby proto
představuje HMI od Schneider Electric.
Konkrétně při použití panelů Magelis
získá uživatel nejen aktuální (real-time) přehled o sledovaném procesu
a možnost klíčové informace (spotřeba
energií či páry, chybová hlášení, alarmy
atd.) ukládat k následné analýze, ale
i schopnost do běžícího procesu okamžitě zasáhnout.
Všechny současné
operátorské panely
Magelis od Schneider
Electric jsou vybaveny
dvěma USB porty.
K terminálu tak lze
snadno a rychle připojit zajímavé příslušenství – unikátní snímač
otisků prstů, odolný podsvětlený LED snímač
nebo přizpůsobivý signální sloup.
Biometrický snímač otisků prstů Harmony
XB5S vychází vstříc požadavku na dokonalejší zabezpečení – při současném zjednodušení
zadávání přístupových práv. Po sejmutí
otisku prstu (jedinečného to identifikačního
znaku) se uživatelská práva obsluhy nastaví
automaticky – bez možnosti zneužití uživatelského jména a hesla cizí osobou.Harmony
XB5S má krytí IP 65, instaluje se do otvoru
Ø 22 mm a může registrovat až 400 záznamů
pro 200 uživatelů.
Pro signalizaci i ovládání v náročném průmyslovém prostředí slouží nový podsvětlený
LED spínač Magelis HMIZRA (s montáží
do otvoru Ø 22 mm). Stiskem klávesy si
uživatel může zobrazit požadovaný snímek
terminálu, např. monitorování čerpadla, aniž
by se musel dotknout samotného dotykového displeje. Obdobně lze zadávat i řídicí
povely (např. spuštění motoru) nebo potvrdit
aktivní alarm. Signalizace stavů nebo poruch
může být individuálně nastavená v 6 barvách
(modrá, zelená, oranžová, červená, bílá,
žlutá) s volbou jasu a blikání.
Harmony XVGU představuje novou
generaci LED signálních sloupů s napájením i komunikací přes USB. Za pomoci SW
Vijeo Designer lze přiřadit barvu, frekvenci
blikání i formu akustického signálu. Například jede-li výrobní linka bez problémů
(běžný režim) svítí sloup „XVGU“ zeleně
a nepřerušovaně, v případě vyčerpání
zásob materiálu se naopak rozsvítí žlutě
a začne blikat. Sloupy Harmony XVGU
zvládají funkci tzv. watchdog – neobdrží-li
odpověď z terminálu během 3 s přejdou
do nouzového režimu.
www.schneider-electric.cz
Schneider Electric CZ, s. r. o.
na úrovni přístupových práv uživatelů, ale i proti nežádoucím přístupům
webových aplikací. Veškerý přístup
z externí sítě se povoluje na úrovni
aplikace – konkrétně v nastavení inženýrského nástroje Vijeo Designer. Lze
ho tak úplně zakázat nebo pouze částečně povolit – např. pro monitorování
(ale už ne ovládání či řízení). Veškerá
nastavení mohou být nakonfigurována
ve 20 skupinách pro 200 uživatelů.
Pro zadávání přístupových práv
lze využít také unikátní biometrické
tlačítko Harmony XB5S, které je připojené k terminálu Magelis přes USB.
Po sejmutí otisku prstu (jedinečného
identifikačního znaku) se uživatelská
práva obsluhy nastaví automaticky – bez
možnosti zneužití uživatelského jména
a hesla cizí osobou.
březen 2013
•
49
PLM
PRŮZKUM TRHU
Řízení životního cyklu výrobků se stává
dostupnější pro stále více podniků
Poněkud mylně je někdy pojem PLM (Product Lifecycle Management) vztahován pouze
na tzv. PDM software, který je využíván v dílčích fázích PLM procesu zejména pro
správu dat strojírenského návrhu a komunikaci mezi konstruktéry. Dnešní PLM systémy
jdou mnohem dále a zdaleka nejsou určeny jen pro vyvolené.
Lukáš Smelík
Redaktor
D
efinice PLM, jako softwarového řešení, by měla zahrnovat hladce spolupracující
infrastrukturu počítačových
aplikací používaných k práci s daty
o výrobku v průběhu celého jeho života,
jehož počátkem chápeme zaznamenání
první myšlenky o podobě či funkci
produktu do systému. Jako takový
pokrývá PLM systém veškerou správu
dat o produktu a elektronickou komunikaci mezi všemi zainteresovanými
subjekty, včetně zákazníků dodavatelského řetězce a všech potřebných zdrojů.
Tento článek vychází ze čtenářské
ankety a z hovorů s dodavateli a mapuje
současný stav na trhu těchto systémů
v České a Slovenské republice.
Hračka nejen na velká pískoviště
Historie PLM řešení by mohla nutit
myslet si, že jde o něco, co je určeno
pouze pro několik vybraných gigantů.
Důvodem je, že prvopočátky PLM
můžeme vysledovat zejména v provozech velkých výrobců automobilového
či leteckého průmyslu. Důvody není
těžké složitě hledat, přeci jen už stará
pravda říká: Za vším hledej peníze.
„Do nedávna bylo PLM opravdu
tématem výlučně pro velké korporace.
Problémem tradičních PLM systémů je
zejména to, že vyžadují nejenom investice do robustní a dobře zabezpečené IT
infrastruktury, ale také mnoho služeb
souvisejících s konfigurací systému
a přizpůsobováním pro potřeby konkrétního klienta, navíc většinou do IT
50 • březen 2013
prostředí, které je v každém výrobním
podniku pochopitelně odlišné,“ vypočítává obtíže při zavádění starších systémů
PLM David Palas, ředitel společnosti
Autodesk pro střední a východní
Evropu.
Nicméně i menší výrobci s omezenými zdroji mají zájem využívat hlavních výhod zapojení těchto systémů.
V nabídce většiny dodavatelů tak dnes
naleznete řešení, které by mohlo obstát
i v tržních podmínkách menších a středních podniků. „Dostupnost systémů
PLM, speciálně navržených pro malé
až středně velké společnosti, pomohla
zmírnit obavy, že je PLM spojeno s neúnosnými počátečními a dlouhodobými
náklady, a otevřela dveře malým až
středně velkým výrobním podnikům,
aby mohly snadněji využívat PLM
a realizovat stejné výhody jako jejich
větší partneři v podnikání,“ vysvětluje
Chuck Cimalore z Omnify Software.
Pozn.: Celý článek s názvem „Pět
způsobů, jak mohou výrobci těžit
z PLM“, jehož úvod naleznete na str.
51 a plné znění pak na www.udrzbapodniku.cz, vypočítává 5 hlavních
důvodů, proč by společnosti měly
alespoň uvažovat o implementaci
těchto systémů.
Z dat získaných v čtenářské anketě
je také patrné, že systém PLM je již
zaveden nejen v podnicích, které by
sami respondenti označili za velké,
ale i v těch menších. Validaci těchto
výsledků pak přidává zástupce dalšího českého dodavatele Jindřich Vítů,
PLM konzultant společnosti Technodat,
CAE-systémy, s. r. o.: „PLM rozhodně
proniká do středních i menších podniků,
což můžeme doložit množstvím našich
zákazníků z této oblasti. Způsobuje to
jednak interní potřeba bezpečně spravovat a řídit stále přibývající množství
výrobkových dat a duševního vlastnictví
organizace, jednak konkurenční tlak;
tyto firmy většinou dodávají své
výrobky finálním výrobcům a ti při
výběru dodavatelů logicky upřednostňují ty, se kterými mohou komunikovat
právě prostřednictvím PLM platformy.“
Slova Jindřicha Vítů potvrzuje také
zástupce firmy, jejímž certifikovaným
partnerem společnost Technodat je.
„PLM určitě není určené jen vyvoleným.
Volba PLM je důležitým strategickým
rozhodnutím, které ve výsledku podpoří
PLM
konkurenceschopnost, inovaci a dané
firmě výrazně ušetří náklady,“ utvrzuje
myšlenku pronikání PLM systémů
do menších podniků také Ján Gajdoš,
ředitel pro Českou republiku, Dassault
Systèmes.
Z nuly na trh za…
Čas – proměnná, u níž ve výrobě jen
málokdy najdete pochopení pro známou
teorii relativity. Zatímco prodejci nejluxusnějších automobilů nejen z kategorie závodních se schovávají za to,
jak rychle „to udělá na sto“, stejně tak
i úspěšnost prodeje výrobku z různých
průmyslových sfér je závislá na tom,
jak rychle a pružně dokáže výrobce
reagovat na tržní poptávku. Není proto
překvapivé, že se v dnešním vysoce
konkurenčním světě snaží každý být
Best Project Management®
s něčím první. A právě za tímto stojí
základní myšlenka nasazování PLM
systémů. „Integrovaný návrhový proces
je pojem pro vývoj výrobku metodou,
kterou označujeme jako digitální prototypování. Ta zkracuje a zlevňuje vývoj
výrobku. Digitální prototyp je výsledkem procesu spolupráce týmů a specialistů zahrnující designéry, konstruktéry,
výpočtáře, technology a řadu dalších,“
vysvětluje Palas, co je podmínkou
akceptace PLM systému jako nástroje
pro zkracování jednotlivých etap, jak
je to u výrobce očekáváno.
Pozn.: Společnost Autodesk se dlouhodobě bránila použití termínu PLM
v označení svých produktů a raději
volila označení integrovaného vývoje
produktu. Tento odmítavý postoj pramenil z neustálené definice. Jaké důvody
přiměly Autodesk k označení nového
produktu, který spadá do série řešení
pro integrovaný vývoj produktu, se
můžete dozvědět v online verzi tohoto
článku na www.udrzbapodniku.cz, která
obsahuje celý rozhovor.
„Získání kontroly nad klíčovými
obchodními procesy, jejich zefektivnění, zpřehlednění a zapojení většího
okruhu pracovníků do informačního
toku těchto procesů – takto by se daly
shrnout nejvážnější důvody nahrávající
pořízení systémů PLM,“ vypočítává
hlavní výhody Vladimír Michl ze společnosti CAD Studio a.s., která patří
mezi přední dodavatele řešení společnosti Autodesk. Pokud bychom hledali
nejdůležitější faktory, jež u podnikových manažerů naklánějí pomyslnou
misku vah na stranu pořízení systému,
PRESTIŽNÍ SOUTĚŽ O NEJLEPŠÍ PROJEKTOVÉ ŘÍZENÍ
v České republice a na Slovensku
2013
Objektivní hodnocení projektů
a zpětná vazba od profesionálů
Historicky první soutěž pro projektové
manažery v ČR a na Slovensku
Registrace projektů zdarma
Věnujte 5 minut registraci vašeho projektu a získejte prestižní ocenění! Do 6. ročníku soutěže se registrujte na www.BestProjectManagement.cz od 1. do 29. března 2013.
Odborný garant
Ve spolupráci s
Mediální
partneři
Organizátoři
solit project
Vy máte nároèné projekty. My máme efektivní øešení.
PLM
PRŮZKUM TRHU
Teamcenter řeší problémy, kterým čelí
výrobní podniky
Siemens Industry Software, s.r.o. www.siemens.cz/plm
Se zvyšující se složitostí produktů, pokračující roztroušeností firem a rostoucí globalizací se mnoho
organizací zaměřuje na řízení životního cyklu výrobků (Product Lifecycle Management), které může
pomoci vyřešit hlavní problémy společností
Spolupráce
Spolupráce je klíčovou strategickou výhodou v rychlém a bezpečném poskytování
informací o produktu
v rámci celého hodnotového řetězce.
Aby společnosti snížily své náklady, stále více rozptylují
své technické, konstrukční a výrobní
činnosti, jakož i marketingové, prodejní
a servisní činnosti do míst, kde jsou
nejefektivnější. To klade značné nároky
na
n vzájemnou synchronizaci
z činnosti příslušných
t ý mů a a k t u al i z a cí
týkajících se informací
tý
o produktu.
M nohé organ izace
vvyužívají možnosti spolupráce v postupných
lu
k r o cích . Kone č ný m
výsledkem jsou často drahé systémy,
které nejsou dostatečně propojeny,
vyžadují nákladnou údržbu a v některých případech více problémů způsobují, než řeší. Bez holistického
Shoda s předpisy a udržitelný rozvoj
V dnešní době se organizace musí
vyrovnat s nepřeberným množstvím
zákonných požadavků, které ovlivňují
jejich každodenní činnost, vývoj produktů, dobu uvedení výrobků na trh
i náklady související s uvedením nových
výrobků na trh.
Přední společnosti uznávají, že
postupy pro vedení/uchovávání
záznamů mají významné právní
a finanční důsledky – nedodržení
zákonných požadavků si nemohou
dovolit. Cestou jak řešit tyto problémy
je vybudování řízeného prostředí, které
snižuje příslušná rizika
(podporuje informovanost, zajišťuje vlastnictví, vynucuje kontrolu,
sleduje odpovědnost
a ověřuje dodržování
zákonných předpisů).
V kombinaci s pokročilými nástroji pak
umožňuje společnostem řídit a předvídat příslušné problémy prostřednictvím „zabudování“ zákonných potřeb
a požadavků do vývojových aktivit
a celého životního cyklu produktů,
takže jakékoliv oblasti nedodržování
Globalizace
Rozptýlená pracoviště, několik časov ých pásem, r ů z né
aplikace a systémy,
kulturní zvyklosti –
všechny tyto faktory
mohou představovat
významné překážky
na cestě k úspěchu.
V rámci soutěže na globálních
trzích jsou firmy neustále nuceny
snižovat konstrukční
a vývojové náklady
a zvyšovat produkt i v i t u . Te c h n i c k é
a konstrukční kapacity
nebývají soustředěny
v jediném místě, jsou
rozmístěny globálně.
I n žený ř i plý t vají
časem na technické změny či kontroly
a činí rozhodnutí na základě neaktuálních informací.
52 • březen 2013
(celostního) přístupu mohou být
výhody výrazně zastíněny negativními dopady. Je nezbytné dosáhnout
rovnováhy mezi funkčním zaměřením
na místní úrovni a spoluprací na úrovni
podnikové.
Teamcenter poskytuje unikátní a vysoce
produktivní prostředí pro řízení.
Prostě a jednoduše rozšiřuje informace
o životním cyklu výrobku, čímž pomáhá
eliminovat funkční a organizační problémy uvnitř místně rozptýleného podniku.
lze rychle a jednoduše
identifikovat.
Teamcenter podporuje řízení dokumentů
a záznamů v následujících oblastech: aplikace
pro řízení záznamů/
(RMA), mezinárodní pravidla pro obchod
se zbraněmi (ITAR), CMII (konfigurace
sítí II), pravidla pro ochranu životního
prostředí, pravidla pro vozidla na konci
životnosti (ELV), směrnice RoHS, WEEE
a REACH.
Schopnost řídit složité konstrukční
úkoly a společné změnové procesy
je velmi důležitá z hlediska udržení
konkurenceschopnosti na globálním
trhu.
Teamcenter integruje roztroušená pracoviště podniku ve všech fázích vývoje
produktu a automatizuje proces zapojení
dodavatelů, řízení dodavatelského řetězce
a zpracování dat.
PLM
Řízení projektů
Společnosti musí pečlivě zkoumat
všechny své vývojové projekty a zajistit co nejlepší využívání omezených
zdrojů pro vývoj produktů. Většina
společností neví, zda plně využívá
veškeré své zdroje k dosažení co největší efektivity, či zda své výrobky
řídí způsobem, který napomáhá plnit
strategické podnikové cíle.
Většina společností se zaměřuje
na realizaci programů /projekt ů.
Přitom často zjišťují, že jejich portfolio není v souladu s podnikovou
Aktuální informace/vývoj správných
produktů
Výzkum ukazuje, že uvedení produktu na trh selže asi v 65 % případů.
Budoucí hodnota společnosti je závislá
na úspěšném uvádění nových inovativních produktů a služeb.
Zákazníci kupují výrobky, které
uspokojují jejich potřeby. Nejlepší
firmy v určitém segmentu spolupracují
při identifikaci potřeb a problémů se
svými zákazníky mnohem intenzivněji
než jejich méně úspěšní konkurenti.
Udržení přehledu v rámci celého
podniku
Stále více pracovníků, kteří se zabývají procesy životního cyklu výrobků,
potřebuje přístup ke konstrukčním
datům ve formátu, jemuž rozumějí.
Aby tito zaměstnanci, strany zainteresované v procesu PLM a spolupracovníci – nejen inženýři, mohli
přijímat informovaná rozhodnutí,
která včas ovlivní vývoj produktu,
potřebují snadný a přímý přístup k 2D
dokumentům a 3D modelům popisujících konstrukční provedení výrobku.
Odhaduje se, že na každého autora
umožňující porovnávat ROI (návratnost investic), náklady, zdroje a plány
jednotlivých projektů tak, aby mohly
činit informovaná rozhodnutí.
strategií růstu, že nemají prostředky
na správné projekty, nebo že pokračují v investicích do ztrátových projektů. Společnosti potřebují nástroj
Teamcenter firmám umožňuje propojit
strategické plány v oblasti portfolia
výrobků s řízením příslušných programů
a projektů a také s detailním prováděním souvisejících operací; výsledkem
je zkrácení doby potřebné pro uvedení
produktů na trh a optimalizace produktového portfolia.
faktorů vzhledem k dosažení úspěchů
na trhu.
Požadavky musí být v souladu
s potřebami zákazníků a trhu a musí
odpovídat dalším požadavk ů m,
jako jsou zákonné předpisy, kvalita,
náklady, kapacity atd.
Aktivity v oblasti shromáždění požadavků jsou jedním z nejdůležitějších
Funkce softwaru Teamcenter zaměřené na systémové inženýrství a řízení
požadavků pomáhají dodávat produkty,
které odrážejí potřeby zákazníků.
a nekompatibilních CAD formátech,
které lze jen obtížně sdílet. Mnoho
společností stráví mnoho času přepisováním CAD dat z jednoho vývojového
formátu do druhého, přičemž vzniká
mnoho chyb.
konstrukčních
k
t kč í h dat
d t připadá
ři dá 10–100
10 100
lidí, kteří tato data potřebují.
Bohužel, konstrukční a procesní data
jsou obvykle udržována v chráněných
Pět způsobů, jak mohou výrobci těžit z PLM
Teamcenter zajišťuje přehled o vašich
produktech po celou dobu jejich životního cyklu; všichni pracovníci v oblasti
životního cyklu výrobku tak mohou
vizualizovat produktová data ve 2D a 3D
formátech i v případě, že byla vytvořena
v různých vývojových aplikacích.
ONLINE
Zavedení systému správy životního cyklu produktů (dále v textu PLM = product lifecycle management) přináší výhody jak pro velké, tak i pro
malé společnosti díky zjednodušení a zkrácení jednotlivých fází procesu vývoje výrobku. Nicméně rozhodování o tom, zda přijmout PLM software či ne, představovalo pro menší organizace výzvu. Zejména kvůli pověsti PLM, že je obtížné ji implementovat, že vyžaduje velké množství
prostředků na vlastní údržbu a že je třeba počítat s nadměrnými počátečními i dlouhodobými náklady.
Pět výhod, které poskytuje PLM řešení pro malé a středně velké výrobce: Omezení nezávislých datových úložišť; Zlepšení týmové spolupráce;
Dosažení dodržování předpisů; Získání konkurenční výhody; Uživatelská řešení.
Plné znění článku hledejte na webových stránkách časopisu – www.udrzbapodniku.cz
březen 2013
•
53
PLM
PRŮZKUM TRHU
dle našeho průzkumu by mezi hlavní
důvody patřilo zpřehlednění procesů,
možnost zapojit větší počet pracovníků
do integrovaného vývoje produktu nebo
získání kontroly nad klíčovými procesy.
Výhod však jistě existuje více. Díky
novému použití dílů z již existujícího
vývoje, kreativnímu přenosu úspěšných
myšlenek do nových aplikací a znalosti
řízení v celé společnosti jsou uživatelé
PLM i ve středně velkých společnostech
připraveni splnit požadavky zvyšujícího
se tlaku na inovace. Pokud bychom
šli pro příklad k jednomu z našich
blízkých zahraničních sousedů,
Albert Handtmann Maschinenfabrik
v Biberachu (Německo) je jedním ze
světových výrobců vakuových filtrů
a dávkovacích systémů pro potravinářský průmysl. „K získání maximálních
ekonomických výhod z našich inovací
jsme trvale snižovali čas na vývoj,“
říká IT manažer Erwin Mueller, který
si za použití produktů společnosti
Siemens PLM Software pochvaluje
také možnost propojení s jinými již
existujícími zabudovanými IT systémy
(zejména ERP), což již bývá u většiny
dodavatelů samozřejmostí.
Pozn.: Více o možnostech spolupráci
mezi systémy ERP a PLM naleznete
u článku na www.udrzbapodniku.
cz nebo nalistujte prosincové vydání
časopisu Řízení a údržba průmyslového
podniku z roku 2012.
Další životní cyklus PLM?
Pokud jsme výše uváděli, že klíčovým faktorem pro rozvoj systémů PLM
je cena, můžeme si ještě říct, že peníze
opravdu najdeme téměř za vším; ne vždy
54 • březen 2013
je však odpověď až tak jednoduchá.
Velkým pomocníkem při nasazování
systému je rozvoj mobilních technologií
a také stále větší oblibě těšící se cloud
computing. Možná nebudu tak úplně
vedle, když si tipnu, že někteří z Vás
čtou právě tento článku prostřednictvím
některého z mobilních zařízení, která
jsou pro cesty, odpočinek i práci stále
oblíbenější. A právě s rozvojem mobilních technologií jsou manažeři daleko
otevřenější myšlenkám vzdálených
datových úložišť, které samozřejmě
ve filozofii PLM nacházejí své místo.
„Nemám křišťálovou kouli, přesto
si dovolím odhadnout, že během
několika let se celá řada aplikací, jež
jsou dnes uživatelé zvyklí instalovat
na své počítače, přesunou na cloud,“
uvádí Palas a dodává ujištění, že pro
PLM aplikace jsou v závislosti na výše
uvedených výhodách systémů zajímavým nástrojem. „Aplikace na bázi
cloudu mají zabudovány mechanismy
pro spolupráci, sdílení dat, komunikaci
a podporu mobilních uživatelů. V kombinaci s velmi jednoduchou a rychlou
implementací a celkově velmi nízkými
náklady – to je myslím jedna z hlavních
věcí, které budou pro firmy rozhodující.“
O důležitosti cloud computingu
mají jasno i v Dassault Systèmes;
sama společnost promítá důležitost
mobilních technologií také do jedné ze
svých nových platforem. „Budoucnost
PLM vidíme v propojení projektantů
a designérů, konstruktérů, marketingových manažerů i zákazníků v rámci
podniku založeného na sociálních
sítích – social enterprise. 3D zkušenost
umožňuje všem zúčastněným stranám
se přímo podílet na inovačních procesech a zvyšuje tak hodnotu výrobku pro
koncového zákazníka,“ popisuje Gajdoš
jednu z možných cest, na níž se vydají
systémy PLM.
Stejně tak i ostatní dodavatelé se
shodují na tom, že faktorem rozvoje
systémů je vyšší mobilita pracovníků
v průmyslu. Jasným faktem tedy
zůstává, že PLM systémy pronikají
do rozličných provozů. „PLM čeká jasná
budoucnost a mohutná expanze ve všech
průmyslových i neprůmyslových odvětvích. Prostě všude tam, kde se vytváří
jakýkoliv inovativní výrobek a kde si
výrobní organizace váží svého mnohdy
těžce nabytého duševního vlastnictví,“
domnívá se Michl a debatu ukončuje
Vítů: „Zpřístupnění PLM systémů
menším a středním podnikům povede
k demokratizaci těchto řešení a otvírá
velký prostor pro další rozvoj.“
Tento článek jen stěží dokáže shrnout
komplexní stav trhu PLM. Mírné rozšíření však naleznete v jeho digitální
podobě na www.udrzbapodniku.cz, kde
mimo jiné naleznete kompletní odpovědi
zapojených dodavatelů řešení dostupných na našich trzích.
Dle zjištění průzkumu společnosti
CIMdata by měl každý zájemce o pořízení PLM získat odpovědi na deset
klíčových otázek. Tyto otázky a odpovědi některých dodavatelů naleznete
u článku na www.udrzbapodniku.cz.
březen 2013
•
55
ÚDRŽBA & SPRÁVA
Viceprezidentka pro vnitropodnikové procesy
Kristi Mosmanová (vpravo) a Grace Giorgiová
zastávající funkci provozního/EHS/manažera
údržby v podniku společnosti Fluke (Everett,
Washington) vybudovaly silný týmový koncept.
Pomocí ultrazvukového zařízení ke zjišťování úniků dokáže zkušený technik lokalizovat
všechny úniky stlačeného
vzduchu, dokonce i v těch
nejhlučnějších prostředích.
Obrázek poskytla společnost
Ingersoll Rand.
Proveďte vyhodnocení požadavků na systém
stlačeného vzduchu, abyste byli schopni najít
veškeré možnosti úspor
Pochopit všechny potřeby může pomoci optimalizovat průtok vzduchu,
jeho spotřebu a spolehlivost.
Vipul Mistry
Ingersoll Rand
56 • březen 2013
V
zduchové kompresor y zvyšují
významným způsobem produktivitu vašeho výrobního závodu, ale
rovněž mají na svědomí přibližně
10 % spotřeby elektrické energie. Je důležité
formulovat strategii stlačeného vzduchu,
abyste měli zaručeno, že jste udělali vše pro
maximalizaci úspor energií. Vyhodnocení
vašich modelů používání či směrnic pro
čistotu vzduchu stejně jako potřeb údržby
je klíčem pro udržování systému stlačeného
vzduchu na nákladově efektivní úrovni.
Stanovte požadavek na průtok vzduchu
Nejlepší metodou, jak vyhodnotit efektivitu systému stlačeného vzduchu, je, že
stanovíte, jakým způsobem je vzduch používán ve vašem podniku, a to jak z hlediska
vašich požadavků, tak i z hlediska dodávky.
Začněte identifikací součástí systému, které
spotřebovávají vzduch, např. montážní
nářadí a různé produkty pro manipulaci
s materiálem, a stanovte jejich spotřebu
průtoku vzduchu v krychlových stopách
za minutu (cfm). Je důležité vzít v úvahu,
které spotřebiče fungují na stlačený
vzduch a na jak dlouhou dobu. Mnoho
aplikací vyžaduje, aby byl stlačený
vzduch k dispozici neustále, ale
v chodu jsou pouze po dobu několika
sekund každých pár minut.
Omezte množství přiváděného
vzduchu mimo špičku
Poté, co budete mít k dispozici
seznam požadavků na průtok stlačeného vzduchu v cfm a frekvenci jeho
použití, stanovte poměr doby trvání
maximální spotřeby vůči průměrné
spotřebě. Pochopení vztahu mezi
nár ůstem dodávaného m nožst ví
– tzn. že máte k dispozici kompresory – a poptávkou pomůže stanovit,
zda lze v systému použít zásobník
a vzduchový kompresor vypnout.
Rozvržením prostředků stlačeného
vzduchu podle požadavků systému
zajistíte, že budete mít k dispozici
adekvátní průtok vzduchu a zároveň
snížíte náklady na minimum.
Velká výrobní zařízení dají možná
přednost tomu, že budou provozovat
více kompresorů namísto jednoho většího systému. Tímto způsobem podnik
vyhoví velké poptávce po stlačeném
vzduchu během první směny a během
druhé směny, kdy se spotřeba sníží,
vypne některý z menších kompresorů,
aby byla snížena spotřeba energie.
Vzduchové kompresory s frekvenčními měniči otáček mohou rovněž
přispět k optimalizaci účinnosti
a ke snížení celkových nákladů
na vlastnictví systému. Konvenční
kompresory ztrácejí svou účinnost,
když jsou provozovány pod 100 %
kapacity výkonu. Nicméně řádně
dimenzovaný a používaný kompresor s frekvenčním měničem otáček
bude udržovat plný výkon a zároveň
zajišťovat široký rozsah průtoku, a to
bez ohledu na poptávku.
Zabývejte se směrnicí, která
stanovuje požadavky na kvalitu
vzduchu
V p o d n icích b ě ž ně do ch á z í
k plýtvání významným množstvím
energie, jelikož je preferována snaha
o dosažení nadměrné čistoty vzduchu. Začněte tím, že si nadefinujete
požadavky na jakost vzduchu pro
každou oblast vašeho systému. Pak
stanovte, zda jsou tyto požadavky
na čistotu vzduchu nařizovány a vyžadovány vnějšími vlivy v průmyslu
nebo na trhu.
Volba vhodného způsobu sušení
stlačeného vzduchu je kritickým
faktorem ve vašem úsilí o dosažení
nízké nákladovosti při udržování
kvality vzduchu nezbytné pro váš
proces. K dispozici je několik typů
technologií sušení vzduchu. Existují
kondenzační (vymrazovací) sušiče,
u jiných systémů jsou zase aplikována
vysoušecí činidla nebo je využíváno
kompresního tepla (HOC). Adsorpční
sušiče nevytápěné, externě ohřívané
nebo s tepelnou regenerací a regeneračním dmychadlem dokážou udržet
rosný bod v rozmezí od –40 do –100 F
a prakticky tak eliminovat přítomnost
vody v systému tlakového vzduchu.
Kondenzační sušiče dokážou udržet
rosný bod na nejnižší hodnotě 39 F,
což vyhovuje většině průmyslových
aplikací, ale pro potravinářský a nápojový průmysl to stačit nebude.
Ultraprobe ®
Ultrazvuková
průmyslová
diagnostika
Zjišťování úniku
tlakového vzduchu
Kontrola ventilů
a odvaděčů kondenzátu
Diagnostika
valivých ložisek
Vyhledávání
elektrických výbojů
TSI System s. r. o.
Mariánské nám. 1 617 00 Brno ČR
tel. +420 545 129 462 fax 545 129 467
[email protected] www.tsisystem.cz
březen 2013
•
57
ÚDRŽBA & SPRÁVA
Bez ohledu na průmyslové odvětví, v němž je aplikován, je nezbytné mít k dispozici
konzistentní a důkladný program údržby systému stlačeného vzduchu pro dosažení
vyšších výkonů a snížení výskytu úniků.
Ve většině případů poskytují sušiče
využívající kompresní teplo ve spojení
s bezmazným kompresorem optimální
kvalitu vzduchu a ovládání rosného
bodu u kritických aplikací. Sušiče využívají teplo kompresoru pro regeneraci
vysoušecího činidla a pro odstranění
vody ze systému a tímto způsobem
poskytují bezmazný vzduch za zlomek ceny ve srovnání se sušiči, které
používají tradiční metodu vysušování.
Zaveďte plán údržby
Běžná údržba je nezbytným předpokladem pro efektivní provozování
vašeho systému stlačeného vzduchu.
Plány údržby se budou lišit dle aplikací
a zařízení používaných v systému, ale
každopádně byste měli definovat formální předpoklady a určit odpovědnost
za provádění inspekcí.
Komplexní plán údržby by měl obsahovat kompletní analýzu systému, rozvrh údržby zařízení a plán na výměnu
poškozených součástí za nové, vše dle
doporučení výrobce.
Je velmi důležité stanovit tlakový
rosný bod, tj. množství vodní páry
ve vzduchu, za účelem ochrany kvality stlačeného vzduchu a finálního
výrobku. Jedná se o faktor, který hraje
hlavní roli u aplikací v odvětví chemickém, potravinářském a nápojovém,
farmaceutickém a rovněž při nanášení
nátěrů, kde vytvoření kondenzátu může
vést k tvorbě zmetků, k nákladnému
čištění a k reklamaci výrobků. Vodní
58 • březen 2013
pára může rovněž způsobovat korozi
potrubí, předčasnou poruchu systému
a neplánované prostoje výroby.
Vyhodnocování míst úniku stlačeného
vzduchu
Většina podniků a výrobních zařízení
spoléhá na pracovníky údržby, že opraví
netěsnosti, které jsou dostatečně hlučné,
aby je bylo možné slyšet a identifikovat.
To může představovat náročný úkol
v případě, kdy hluk běžného provozu
přehlušuje sykavý zvuk poruchy.
Někteří pracovníci údržby procházejí
podnikem během rozsáhlé odstávky
zařízení, aby zkontrolovali úniky, ale
toto je poněkud zavádějící. Mnoho spotřebičů na stlačený vzduch je izolováno
od systému, jestliže jsou ve vypnutém
stavu.
Obvyklý plán údržby by měl obsahovat zjišťování úniku stlačeného vzduchu,
což tradičně provádí profesionálně
vyškolený tým. Mohou k tomu využívat
ultrazvukovou technologii pro identifikaci a kvantifikaci dokonce i nepatrných
netěsností v hlučných prostředích.
U většiny systémů na stlačený vzduch
dochází až k 30% únikům, což zvyšuje
náklady na energii. Analýza úniku může
pomoci identifikovat příčinu, umístění
a velikost úniku a určit nejlepší postup
opravy. Řešení může být jednoduché,
např. dotažení potrubních armatur,
ale i tato drobná zdokonalení systému
přinášejí v průběhu času významné
úspory energie.
Další výzva tkví ve složitosti ultrazvukového vybavení pro zjišťování
úniků. Profesionální revizní týmy
mají za sebou léta zkušeností společně
s vytříbeným kontrolním procesem, jenž
pomáhá zvyšovat efektivitu a účinnost
používaného nářadí.
Umění používat ultrazvukové
zařízení znamená půl cesty k úspěchu.
Zkontrolovat celý systém je docela
obtížný úkol, pokud se musíte zastavit
a opravit každý únik, na nějž narazíte.
Systém vyhodnocování míst úniku
stlačeného vzduchu zahrnuje kroky pro
zjištění úniků, zaznamenávání jejich
polohy a následnou opravu. Je důležité
určit objem úniků a porovnat data
s doporučením pro dané průmyslové
odvětví. V opačném případě se může
stát, že neopravíte dostatečné množství
úniků tak, abyste dosáhli podstatného
zvýšení efektivity vašeho systému.
Společnosti, které se pokoušejí řešit
úniky v systému stlačeného vzduchu
po svém, se potýkají s problémy
opakovaných úniků a nejsou schopny
analyzovat hlavní příčiny.
Zvyšte úspory energií
Většina společností chápe důvody,
proč je důležité zvyšovat trvalou udržitelnost, ale podceňuje to, jaký má
zrovna systém stlačeného vzduchu vliv
na spotřebu energie. Právě teď je čas
na to, abyste vyhodnotili systém stlačeného vzduchu a formulovali strategii
pro zvýšení účinnosti.
Začněte od toho, že vyhodnotíte
požadavek na množství kubických stop
za minutu, následně posoudíte modely
použití a směrnice pro čistotu ovzduší,
abyste zajistili, že klíčové složky
systému jsou řádně nadimenzované
a způsobilé pro použití. Poté zvažte
přidání automatického řízení, aby bylo
možné udržet konstantní tlak a zvýšit
spolehlivost.
Pokud se vám podaří optimalizovat
dodávané množství stlačeného vzduchu
do systému, zvýšíte tím úspory energie,
snížíte negativní dopad vaší společnosti
na životní prostředí a prodloužíte životnost systému.
Vipul Mistry je manažer ve společnosti Ingersoll Rand.
Solaris Laser jde s úsporou v identifikaci
do zeleného
Marek Haumer
Leonardo Technology
N
ejen v automobilovém průmyslu hledá identifikace
výrobků neustále nové možnosti v úsporách při značení
produktů. Zde se jako volba nabízejí
nejnovější Solaris laserové technologie.
Nové laserové zdroje jsou variabilnější,
a dochází tak k většímu rozšíření laserů
v oblasti značení materiálu i v odvětvích, která byla pro značení laserem
velmi problémová. Nové vlnové délky
průmyslových Solaris značících laserů
se posouvají do viditelného spektra
a dále do UV spektra – přeneseně se
jim říká „studené lasery“.
Vláknový laser
Pev nolátkové laser y Nd:YAG
a Nd:Y VO4 jsou konst r uovány
na vlnové délce 1064 nm. Zdrojem
laseru je tyčinka Neodimium Doped
Yttrium Aluminum Garnet nebo
Yttrium Vanadate krystalu, odkud
vzniknul název laseru. Pevnolátkové
lasery jsou v některých aplikacích
s výhodou nahrazovány vláknovými
Solaris lasery, které mají stejnou vlnovou délku, ale ne vždy stejné působení
na plastový materiál. Nespornou výhodou vláknových laserů je jejich velmi
vysoká životnost plynoucí z konstrukce,
v níž jsou zdrojem laserového paprsku
laserové diody a aktivní optické vlákno
(odtud pochází název „vláknový laser“).
Předpokládaná životnost vláknového
laseru je 100 000 hodin.
Zelený laser
Nově se v průmyslovém značení
představují Solaris lasery ve viditelném
spektru a to v zeleném světle – odkud
jejich přenesený název. Konstrukčně
se jedná o Nd:YVO4 laser, v němž se
potlačí hlavní emise laserového paprsku
a oddělí se jeho druhá harmonická, která
má poloviční vlnovou délku (532 nm).
Tento typ je nejčastěji využíván v automobilovém průmyslu na identifikaci
těžce značitelných plastů a v porovnání
s pevnolátkovými a vláknovými lasery
dosahuje kontrastnějšího značení.
UV laser
Ještě v nižším vlnovém spektru
než zelený laser se nachází UV lasery
Solaris. Jejich princip je obdobný jako
u „zelených laserů“: využije se třetí
harmonická základní vlnové délky
1064 nm (Nd:YVO4) a UV laser je
nastaven na vlnovou délku 355 nm.
Pro průmyslové značení je důležité,
že cena UV laserů za posledních deset
let výrazně klesla a životnost laseru
se zvýšila na 20 000 hodin. UV lasery
se vyznačují tzv. velmi studeným
světlem, které nezahřívá materiál.
Nejčastější se používá v elektronickém
průmyslu, kdy se značí na křemíkovou
destičku bez zahřívání a poškození elektrických vlastností. Kratší vlnová délka
UV laserů přináší výrazně lepší vlastnosti ve značení plastů, kdy nedochází
k zahřívání, materiál se neodpařuje,
není tepelně namáhán, značení je ostré
a velmi kontrastní.
Reakce plastů na působení laserového
záření je individuální a často ji ovlivňuje
například barevná příměs nebo taky pigmenty, které se přidávají do základního
materiálu, tzv. Masterbatch. Na změnu
kontrastu po značení laserem stačí
pigmenty v obsahu už od 2 %. Lasery
nepotřebují spotřební materiál ve formě
inkoustů a ředidel, takže jejich provozní
náklady jsou velmi nízké. Solaris Laser
je na trhu průmyslového značení již více
než 20 let a Leonardo technology je pro
vás nabízí již přes 10 let.
www.lt.cz
ZAOSTŘENO
Co hrozí, když nevíte, že nevíte
Bruce Brandt, Maverick Technologies
Technické vzdělání považujte spíše za licenci k dalšímu učení než za konečné řešení.
T
Z A D A V AT E L É re kla m y
echnické obory, stejně jako
mnoho vzdělávacích oborů,
se staly velmi úzce zaměřenými. Na určité úrovni je to
potřebný trend, protože být expertem
v každém aspektu oboru se stalo
něčím téměř nedosažitelným. Student
technického oboru, který by se snažil
ponořit dostatečně hluboko do každého
aspektu své zvolené disciplíny, aby se
stal „expertem“, by nikdy vysokou
školu nedokončil. Většina vysokých
škol se ani nesnaží vystavit studenta
všem aspektům disciplíny, ale očekává
specializaci již na počátku studia.
Studujete-li elektrotechniku, možná si
budete muset vybrat mezi elektronikou
a silnoproudem.
Výsledkem je to, že mnoho techniků
ani neví, jaké znalosti jim vlastně chybí,
co se jejich pracovní pozice po absolutoriu týče. Vezměme si jako příklad
oblast řízení procesů. Mnoho řídících
techniků, s nimiž jsem se setkal, nemá
žádné přirozené znalosti o tom, co je
připojeno k jejich řídicímu systému
a jaký to může mít vliv na provedení
jejich řídicího systému. Když se jich
zeptáte, co řídí, obvykle vám mohou
říci, zda jde o výšku hladiny nebo teplotu apod., a obvykle vědí, že za tímto
účelem obsluhují ventil, avšak když se
zeptáte, jaký typ ventilu, mohou, ale
nemusejí vědět, zda jde o kulový ventil
nebo klapkový ventil, jaký má rozměr,
jakou má charakteristiku regulace nebo
jaký dopad mohou mít všechny tyto
detaily na provedení řídicího systému.
Proto také nebudou vědět, jaký dopad
může mít provedení řídicího systému
na tento ventil. Nutí ventil fungovat
v rozsahu, kdy dochází ke kavitaci
nebo mžikovému odpařování kapaliny?
Existují provozní podmínky, za nichž
by docházelo k vytváření netěsnosti
sedla ventilu? Může ventil reagovat tak
rychle, jak řídicí smyčka potřebuje pro
náležité řízení procesu? Podobně se lze
ptát i na senzory.
Odpověď na všechny tyto otázky
většinou zní: „Na tom až tolik nezáleží,
smyčku lze vyladit, aby to zohlednila.“
Avšak někdy to nestačí a jsou nutné
změny programového kódu. Nebezpečí
spočívá v těch situacích, kdy na tom
záleží, a často se na to přijde, až když
dojde k havárii. Jednou jsem viděl,
jak sebou šestipalcová trubka dle
specifikace Schedule 80 švihla jako
lano, protože projektant potrubí nevěděl
o vodních rázech. Výsledkem bylo, že
dva pracovníci skončili v nemocnici
s polámanými kostmi, a měli štěstí,
že to nedopadlo hůře. Pokud by selhal
některý ze svarů trubky, asi by havárii
nepřežili.
Takže když nevíte, že nevíte něco,
co byste měli vědět, jak se to můžete
dozvědět? Pokud jste na svém pracovním místě noví, mějte oči a uši
otevřené. Když vidíte něco nebo
slyšíte o něčem, co neznáte, ptejte se.
Naštěstí se většina techniků velmi ráda
o své znalosti podělí. Ti z nás, kteří již
v tomto oboru mají něco za sebou, byli
kdysi ve vaší pozici, takže i když se
můžeme vaší otázce pousmát, budeme
vás respektovat za to, že se ptáte. Mějte
také na paměti, že technická vysoká
škola vás nenaučí vše, jen vám poskytne
nástroje k dalšímu učení.
Bruce Brandt je vedoucí pro technologie DeltaV společnosti Maverick
Technologies. www.mavtechglobal.com
název společnosti
strana
www stránky
telefon
ABF, a.s.
23
www.forindustry.cz
+420 225 291 612
Aroja s.r.o.
4. obálka
www.3dfactories.com
+420 511 114 600
Brady s.r.o.
5
www.brady.cz
+420 776 302 229
Distrelec Ges.m.b.H.
25
www.distrelec.cz
+420 800 142 525
DO-IT s.r.o.
9
www.tisknu3d.cz
+420 604 485 853
FLIR Systems AB
31
www.flir.com
+46 (0)8 753 25 00
FOXON s.r.o.
3. obálka
www.foxon.cz
+420 484 845 555
IMI International – Norgren
18, 19
www.norgren.cz
+420 465 612 879
Leonardo Technology s.r.o.
59
www.lt.cz
+420 777 584 636
Murrelektronik CZ spol. s r.o.
35, 41, 45, 46, 47
+420 377 233 935
Papouch s. r. o.
37
www.papouch.cz
+420 267 314 267
PAREXPO
55
www.teplarenske-dny.cz
+420 466 415 831
PRAM Consulting s.r.o.
51
www.bestprojectmanagement.cz
+420 224 913 000
Rittal Czech, s.r.o.
26, 27, 28
www.rittal.cz
+420 234 099 071
Schneider Electric CZ, s. r. o.
48–49
www.schneider-electric.cz
+420 382 766 333
Siemens Industry Software, s.r.o.
52, 53, 2. obálka
www.siemens.cz/plm
+420 266 790 411
SKF Ložiska, a.s.
11, 17
www.skf.cz
+420 234 642 111
TSI System
57
www.tsisystem.cz
+420 545 129 462
60 • březen 2013
O pravuje me a prodávám e
· řídicí systémy PLC
· analogové/digitální karty
· frekvenční měniče
· operátorské panely
· servopohony
· napájecí zdroje
· průmyslové počítače
· roboty
Spe cializace oprav a t es tová n í d í l ů SIEMENS
· SIMATIC S5
· SIMATIC S7
· SIMODRIVE 611
· SINUMERIK
· SIMOREG
· SIMOTION & SINAMICS
· Servopohony SIEMENS
· ISKAMATIC, TELEPERM
· SIEMENS HMI panely
Spe cializace oprav a t es tová n í d í l ů IND RA MAT
· DDS, DKC, RAC, TDM, TVD, TVM, TBM, KDS, KDV, KDA, HDS, NAM
Ce na a t e rmín opravy
· pevné ceny oprav předem
· opravy do 3-5 týdnů
· opravy výměnou do týdne
· cena opravy cca 40 % ceníkové ceny dílu
Výmě na za ce nu opravy
Máme-li Váš díl skladem v Liberci nebo v Holandsku, nabídneme Vám opravu výměnou za cenu opravy.
Díl si vyměníte a obratem nám pošlete Váš nefunkční díl. Úspora nákladů, zprovoznění v rekordním čase.
Test ování oprave ných d í l ů
Kromě nefunkčních součástek vyměníme preventivně i ty součástky, které považujeme z hlediska
spolehlivého provozu za klíčové. Z tohoto důvodu jsme si jisti 100% funkčností a poskytneme Vám
na opravené díly záruku 1 rok.
Svoz dílů do opravy
Máte nefunkční díl SIEMENS a chcete ho nechat u nás opravit?
Zdarma si ho u Vás vyzvedneme, kontaktujte nás.
O prava dílů v Holandsku v s e r v i s n í m s tř e d i s ku U NIS G ROU P
Veškeré opravy jsou prováděny v servisním středisku UNISGROUP, Holandsko. Video prohlídku
opravárenského centra UNISGROUP najdete na našich stránkách. Jako jediní zastupujeme společnost
UNISGROUP v České a Slovenské republice. Více než 25 let zkušeností oprav průmyslové elektroniky.
Prode j dílů SIEMENS
· nabízíme primárně starší díly,
které již výrobce nenabízí
· otestované, 100% funkční
· záruka 1 rok
· díly skladem v Liberci
a Holandsku
FOXON s.r.o.
tel.: +420 484 845 555, gsm: + 420 724 029 767, fax: +420 484 845 556
28. října 59/42, 460 07 Liberec 7, Czech Republic, e-mail: [email protected]
· ceny a dostupnost obratem
· prodej nových dílů SIEMENS
www. foxon. cz

Stáhněte si č. 30 v PDF - Česká společnost pro údržbu

Transkript

Podobné dokumenty

přídavná zařízení k traktorům

CAFIN startuje svoji činnost

Stáhněte si č. 44 v PDF - Česká společnost pro údržbu