Planowanie modernizacji systemów automatyki przemysłowej

Główne przyczyny modernizacji

Wbrew pozorom, powodów które mogą uzasadniać wymianę systemów automatyki przemysłowej jest dosyć wiele. Jednym z najbardziej oczywistych jest zaprzestanie produkcji stosowanych komponentów, co znacząco utrudnia dostęp do części zamiennych koniecznych do utrzymania ciągłości pracy maszyn. Pomimo wieloletnich okresów dostępności i wsparcia wobec urządzeń automatyki przemysłowej wprowadzanych na rynek, wiele maszyn działa w fabrykach znacznie dłużej niż wspiera je ich dostawca. Zdarza się też tak, że dany producent niespodziewanie znika z rynku. Tymczasem nieprzewidziany brak zamienników umożliwiających szybką naprawę uszkodzonego elementu systemu może mieć poważne skutki.

Wiele firm radzi sobie z tym problemem magazynując na zapas określoną liczbę komponentów, które pozwolą utrzymać ruch w dalszej przyszłości. Pomocna w takiej sytuacji może być dobra współpraca z dostawcą urządzeń automatyki, który z wystarczającym wyprzedzeniem poinformuje swojego klienta o wycofywaniu danych podzespołów ze sprzedaży i zaleci zrobienie zakupów na zapas. Z oczywistych względów rozwiązanie to ma wiele wad. Środki zainwestowane w zakup części potrzebnych w przyszłości mogłyby być zapewne wykorzystane w lepszy sposób, a utrzymanie dużych magazynów z podzespołami automatyki też bywa kosztowne.

Ważnym czynnikiem jest też malejąca dostępność nowych sterowników programowych do poszczególnych urządzeń. Twórcy nowych systemów operacyjnych nierzadko pomijają wsparcie dla starszych urządzeń, a producenci tych drugich zaprzestają aktualizowania sterowników tak, nie dbając o to by współpracowały z nowymi systemami. Bywają również sytuacje odwrotne, w których nowe urządzenia automatyki przemysłowej nie działają ze starym systemem operacyjnym, zainstalowanym w fabryce.

Trzecim elementem uzasadniającym modernizację jest pogarszanie się parametrów zainstalowanych urządzeń. Z czasem zużywają się one, w efekcie czego spada precyzja wykonywanych operacji i częściej dochodzi do przestojów w pracy maszyn, które naprawia się wprowadzając jedynie drobne korekty, zamiast wymieniając ich całe podzespoły.

W końcu, stary sprzęt i oprogramowanie często mogą uniemożliwiać rozbudowę zakładu fabrycznego, zwiększenie jego wydajności, czy choćby obniżenie kosztów produkcji. Może się okazać, że całkowity koszt posiadania związany z dotychczasowymi urządzeniami będzie większy niż w przypadku zakupu i wdrożenia nowoczesnej instalacji.

Analiza modernizacji

Dokonując analizy możliwości modernizacji systemu automatyki przemysłowej należy przede wszystkim przemyśleć problemy wynikające z potencjalnych usterek obecnej instalacji. Są one tym większe, im większa jest szansa wystąpienia danej usterki i im poważniejsze są jej konsekwencje. Warto też zwrócić uwagę na ograniczone możliwości wykrywania problemu, które mogą poskutkować tym, że towary wyprodukowane w niesprawnej fabryce nie będą pełnowartościowe. Na podstawie takiej analizy możliwe jest oszacowanie liczby potrzebnych części zamiennych, a więc i kosztu utrzymania pracy systemu przez następne lata.

Z jednej strony, przeanalizowanie powyższych zagadnień mogłoby wystarczyć do podjęcia decyzji odnośnie modernizacji, ale warto też wziąć pod uwagę korzyści płynące z zastosowania nowych urządzeń. W praktyce, nowa instalacja nie tylko będzie bardziej elastyczna w konfiguracji i umożliwi dalszy rozwój fabryki oraz zwiększanie jej wydajności lub zmniejszanie kosztów produkcji. Okazuje się bowiem, że duże znaczenie mają doświadczenia zebrane przez lata działania zakładu, które pozwalają zmodyfikować i przystosować sposoby prowadzenia poszczególnych procesów, dopasowując je do poznanych przez ten czas realiów.

Priorytety

Co w praktyce najszybciej się starzeje i wymaga najwcześniejszej modernizacji? Doświadczenia inżynierów utrzymania ruchu z całego świata wskazują, że jest to oprogramowanie i sprzęt, na którym działa. Konkretnie rzecz ujmując, dotyczy to przede wszystkim systemów MES i gromadzenia danych. Rozwój fabryk i wzbogacanie procesów o dodatkowe czujniki narzuca rosnące wymagania na systemy akwizycji i przechowywania danych oraz zarządzania produkcją. Tymczasem rozwój elektroniki cyfrowej, koncentrujący się na układach przetwarzających dane sprawia, że co roku możliwości systemów tego typu znacząco się powiększają. Ich wczesne wdrożenie do przemysłu nierzadko wiąże się z licznymi korzyściami, dlatego to właśnie oprogramowanie i sprzęt klasy IPC (Industrial PC) starzeje się względnie najszybciej. Wraz z nimi należałoby wymienić systemy SCADA i niektóre elementy rozproszonych systemów sterowania. Postęp w dziedzinie wyświetlaczy, ekranów dotykowych i podobnych instrumentów sprawia, że bezpośrednie sterowanie produkcją za pomocą nowych urządzeń jest nie tylko wygodniejsze, ale też umożliwia minimalizację kosztów logistycznych.

W dalszej kolejności należałoby zająć się modernizacją sterowników PLC, w tym tych należących do systemów DCS. W większości prowadzi to do zwiększenia wydajności prowadzonych operacji, poprzez zwiększenie ich szybkości lub zwielokrotnienie linii produkcyjnych. Nowe sterowniki cechują się też lepszymi możliwościami komunikacyjnymi, umożliwiającymi większą integrację całego systemu i lepszy nadzór nad nim.

W ostatnim etapie należałoby wymieniać pojedyncze czujniki, elementy wykonawcze, sieci polowe i ich okablowanie. Nierzadko elementy te są w stanie przetrwać kilka wymian systemów zarządzania produkcją, gdyż najwolniej ewoluują.

Wstrzymanie produkcji na czas modernizacji

Niestety, modernizacja systemu automatyki przemysłowej niechybnie wiąże się z wstrzymywaniem ruchu. Odpowiednie planowanie tej operacji pozwala jednak zminimalizować straty. Warto więc zawczasu przygotować się do wymiany komponentów i sprawdzić wszystkie zależności, jakie wystąpią w zmienianej aplikacji. Pozwala to skrócić czas wdrożenia np. nowego systemu DCS z kilku miesięcy do kilku dni. Dobrą praktyką jest też wymiana tylko jednego rodzaju urządzeń za jednym razem, dzięki czemu reorganizacja produkcji nie jest tak gwałtowna i trudna do antycypacji. W końcu – pomocna jest wszelka redundancja, która pozwala na prowadzenie modernizacji w trakcie pracy maszyn w fabryce.