רכיבי שליטה שפותחו להתקנה מהירה במכונות ישנות

למה שיקום מכונות ישנות הוא חשוב כיום?

התקררות מערכות שליטה ישנות וקשיים המובילים לדרישות שיקום

מערכות בקרה ישנות יוצרות בעיות גדולות מדי יום, מכיוון שיצרנים מפסיקים לתמוך בהן וחלפים הופכים לקשים יותר למציאה. לפי מחקר עדכני של ARC Advisory Group משנת 2023, כמעט שני שליש מהחברות לייצור מתקשים להשיג חלפים כשהציוד שלהם מגיע לגיל 15. רכיבי שדרוג פותרים את הבעיה הזו על ידי אפשור של שילוב חלקים תקשורת פרוטוקולים בצורה חלקה, כמו תרגום בין תקני Modbus RTU ל-Ethernet/IP, ובעיקר תוך שמירה על מערכת הקלט/פלט הנוכחית. אם לא ישתנה דבר, מערכות מיושנות תמשכנה לגרום להפסקות לא צפויות, ליצור סכנות לבטחה, ואף לא להתאימן לטכנולוגיות של מפעלים חכמים של ימינו, אשר תלוית בחיבוריות לרשת האינטרנט.

השפעת קשיי תחזוקה וחוסר תמיכת ספקים

כאשר יצרני ציוד מקוריים מפסיקים לספק תמיכה טכנית, מפעלים תעשייתיים רבים פונים לספקים שלישוניים או מנסים את ידם בפיתוח פתרונות הפוכים. על פי מחקר של מכון פונמון מהשנה 2023, הגישה הזו מוסיפה בדרך כלל כ-34% לזמן השיפוץ הממוצע. שיקום לפי תקנות בטחה חדשות הופך לקשה בהרבה יותר בתנאים אלו, במיוחד כשמדובר בדרישות כגון אלו שנקבעו בתקן ISO 13849-1. חלופה טובה יותר כוללת שדרוג מערכות באמצעות PLC אמולטורים יחד עם שערי פרוטוקול שונים. שדרוגים אלו עוזרים לשמור על תמיכה של ספקים רבים מבלי להתפשר על התאימות למערכות חיישנים ומפעילים ישנות שעדיין בשימוש. בנוסף, הם מקטינים את התלות בחלקים שלא נמצאים עוד בפנוי בערוצים הסטנדרטיים ל оказה.

נתונים: 68% מהיצרנים דיווחו על מחסור חמור בחלקים קריטיים לציוד ישן (ARC Advisory Group, 2023)

חולשות מערכתיות אלו מדגישות את דחיפות השיקום. שדרוג רכיבי שליטה מאריך את חיי הנכסים ומקטין את עלויות התפעול, ומביא בדרך כלל תשואה על ההשקעה תוך 18 חודשים.

רכיבי שליטה מרכזיים לאינטגרציה חלקה

שימוש ב brides פרוטוקול לאינטגרציה של מכשור חדש עם תשתיות ישנות

גשרים פרוטוקוליים עוזרים לכסות את הפער כשציוד חדש צריך לתקשר עם מערכות שליטה ישנות יותר. הם בעצם מתרגמים פרוטוקולים שונים כדי שהדברים יעבדו יחד. לדוגמה, הם יכולים להפוך אותות Modbus RTU לפורמט TCP/IP או Ethernet/IP שמערכות סריאליות ישנות יותר מבינות. זה גורם לאפשרות של אותם ציודים חדשים ורבים חיישנים להתקשר באמת עם PLC שעשוי להיות בן 20 או 30 שנה. המרה של פרוטוקולים פועלת כמעט כמו מתורגמנים באמצע השיחה. חברות מדווחות על חיסכון של כ-40% בעלויות שיקום במקום החלפת מערכות שלמות מההתחלה. בנוסף, כל הبنى הקיימות נשארות במקום ולא נזרקות לפח.

אימות אסטרטגיות I/O לשמירה על רציפות המערכת במהלך שיקום

שמירה על נקודות I/O אנלוגיות וספרתיות במהלך שדרוגים מונעת הפרעות תפעוליות. בלוקי borne מודולריים ומודולי I/O אוניברסליים מאפשרים לטכנאים:

• להשתמש מחדש בחוטים הקיימים מהשדה
• לשמור על שלמות האות האנלוגית (4-20mA/0-10V)
• להטמעת התקנים חכמים באופן הדרגתי מבלי להחליף את החיווט של הלוח
  האסטרטגיה הזו ממזערת את זמני השבתה ותומכת במעבר חלק לסטנדרטים מודרניים של אוטומציה

איך רכיבי שליטה מכסים את הפערים בשיח בין מערכות אוטומציה תעשייתיות

היום רכיבי שליטה התאמה של מערכות שונות לעבודה משותפת בעזרת ממשקים סטנדרטיים כמו OPC UA ופרוטוקולי MQTT. התקני שער קצה אלו לוקחים את נתוני הפורמט הייחודיים מהמכונות הישנות ומעבירים אותם לפורמט מובן עבור כולם, מה שמאפשר לציוד ישן בפבריקה לתקשר במקביל עם מערכות SCADA חדשות בזמן אמת. לפי מחקר שפורסם על ידי ARC Advisory Group בשנה שעברה, מתקנים ששילבו טכנולוגיות אלו צפינו בירידה של כ-32 אחוזים בצריכים שקשורים לאינטגרציה. במקביל, שמרו כמעט על גישה מושלמת לנתונים ב-99.5% לאורך כל הסביבות של מערכות מעורבות. ביצועים שכזה יוצרים הבדל גדול כשמבקשים לשמור על תפקוד רציף ללא הפסקות מתמשכות לצורך שדרוגים.

מודרניזציה של מערכות ישנות עם רכיבי שליטה חכמים ומודולריים

שדרוג של ציוד ישן באמצעות רכיבי שליטה מתחברים לאינטרנט של הדברים (IoT)

רכיבי שליטה מתחברים לאינטרנט של הדברים (IoT) ממירים אותות אנלוגיים ממכונות ישנות לזרמי נתונים דיגיטליים, ומאפשרים פיקוח בזמן אמת באמצעות לוחות מחוונים בענן מבלי לשנות את הלוגיקה המקורית של השליטה. מחקר מקרה משנת 2024 הראה כי מפעל לייצור לחיצת מתכת הצליח להפחית את זמני השבתה בלתי מתוכננת ב-58% לאחר שדרוג של מכונות לחיצה אנלוגיות באמצעות בקרים עם חישוב בקצה.

מודרניזציה של מכונות מתקופת שנות ה-60 באמצעות מכשור חכם

השדרוג של מכונות ישנות מתחיל בהחלפת ממסר מכאניקליים באפשרויות סטטיות ובהתקנת חיישנים חכמים במערכות הידראוליות ופנאומטיות. מפעילי המפעלים דיווחו על שיפור יעילות של 15–20% על ידי הוספת רכיבי פיקוח על מצב המכונה לציוד שהותקן במקור בשנות ה-60, כגון משאבות ריק וקומפרסורים.

מגמה: צמיחה שנתית ממוצעת של 42% בשדרוגי אינטרנט של הדברים בתעשייה (IoT Retrofits) (MarketsandMarkets, 2024)

שוק הרכבה של IoT תעשייתי גדל בקצב צמיחה שנתי מרכוב של 42%, מונע על ידי ביקוש לרכיבי בקרת המאפשרים טרנספורמציה דיגיטלית ללא ניתוק נכסים פונקציונליים. אימוץ הוא גבוה ביותר (73%) בתעשיות הדורשות פעילות מתמשכת, כולל תרופות ועיבוד מזון.

שדרוגי PLC והעברה למפלטפורמה חדשה תוך שימוש במודולי שליטה חילופיים ומודולי חילוף חם

ארכיטקטורות שליטה מודולריות תומכות בהחלפה של этап PLC באמצעות רקים הניתנים להטמנה, المتوאימים גם עם כרטיסי I/O מהדור הישן וגם עם מעבדים מודרניים. ספק מהדרגה ראשונה בתעשייה האוטומобильית עבר ממערכת Siemens S5 משנות ה-90 למעבדים מסוג S7-1500 תוך 18 חודשים תוך שימוש בארונות שליטה היברידים, והגביל את הפסקות הייצור לארבע שעות לכל Этפא.

אסטרטגיה: העברה הדרגתית של המפלטפורמה באמצעות ארכיטקטורות שליטה היברידיות

מודרניזציה מתונה משלבת רכיבי בקרה חדשים מבוססי Ethernet עם התקנים ישנים של שרת שדה באמצעות שערי פרוטוקול. הגישה הזו של "שכבת כפולה" מפחיתה סיכון, ומאפשרת למכשורים לשמור על קיבולת תפעולית של 85–90% במהלך תקופות מעבר של 12–24 חודשים. בדיקות תאימות בין ספקים נותרות הכרחיות בעת אינטגרציה של מערכות בקרה ממגוון דורות

איזון בין עלויות, סיכונים וזמן הפסקת פעולה בשיפורים בלוח הבקרה

מודרניזציה של חומרת לוח בקרה ללא שדרוג מלא של המערכת

כאשר יצרנים מחליפים רק רכיבי שליטה ספציפיים במקום לבצע שדרוג מלא של המערכת, הם חוסכים כסף וקשיי ראש. שדרוג רק את מה שצריך באמת שדרוג הוא הגיוני. דברים כמו עדכון מעבדי PLC, התקנת HMIs חדשים בארונות ישנים או החלפת ציוד רשת לא מעודכן יכולים לשמור על ריצת מערכות ממושכת מבלי להרוס את כל המערכת. מה הרגע הטוב ביותר? חברות מדווחות על חיסכון של כ-60% בעלות כאשר הן בוחרות בדרך זו במקום להחליף שלמות את הלוחות. אנשי מקצוע בתעשייה שמעקבים אחרי נושאים אלו, מזהים מגמה זו בדוחי תחזוקה כבר שנים.

החלפת מקורות כוח מיושנים, ממסר וקונטקטורים באופן יעיל

החלפה אסטרטגית של רכיבים אלקטרומכאנית ממזערת את עצירות הייצור. חבילות חיווט מוגזמות מראש ובלוקי מונע חשמליים עם פלטפורמה של חיבור וتشغיל מאפשרים לטכנאי להחליף ממסר כושל או ספלי כוח מיושנים בתוך 30 דקות - מהיר ב-75% בהשוואה לחיווט מחדש מסורתי. מתקנים בעלי חשיבה מקדימה מתקנים דפוסי רכיבים אחידים לאורך דורות שונים, ומשפרים את האינטראופרביליות בין רכיבי שליטה ישנים וحديثים.

ניתוח סכסוך: החלפה מלאה לעומת שדרוג רכיבי שלטת בקרה ברמת הרכיב

ליבה של הדיון הוא האתגר בבחינה בין פוטנציאל גידול עתידי לבין שיקולים כלכליים מיידיים. החלפת מערכות במלואן אכן מובילה עימידה טכנולוגיות כמו מחשבות בקצה, אך על פי מחקר תעשייתי עדכני משנת 2024, כשמונה מתוך עשרה מנהלי מפעלים עדיין מעדיפים שיפורים הדרגתיים כאשר התקציב מצומצם. שדרוג רכיבים בודדים מפחית את הסיבוכים שעלולים להתעורר במהלך מעברים תוכנתיים, אם כי הוא מחייב בדיקות מקיפות כדי לוודא שיתוף הפעולה בין דורות שונים של ציוד מותקן זה לצד זה במכשורים מתקיימים ללא תקלות.

הפחתת זמני השבתה באמצעות מודולי בקרה הניתנים להחלפה חמה

מודולי בקרה ניתנים להחלפה חמהמאפשרים החלפה של כרטיסי קלט/פלט, שערי תקשורת, וחוצות ספקול חשמל ללא צניחה של המערכת. יצרן שבבים חסך 420 שעות שנותק בשנה באמצעות רכיבים מודולריים עם מעבר אוטומטי למצב גיבוי, והשיג זמינות תפעולית של 99.98% במהלך מודרניזציה של לוחות בשלבים.

יתרונות ממדידים: יעילות, גמישות, ותוחלת רווח מהחלפת רכיבי בקרה

שיפור יעילות באמצעות שדרוגי מערכות בקרה: חיסכון באנרגיה ועלייה בתפוקה

החלפת ציוד תעשייתי ישן בחלקי שליטה חדשים יכולה להגביר את היעילות באופן מיידי. כשפעמים מתקנות את מערכות שלהן, הן בדרך כלל צופות בירידה של כ-12 ועד אולי 18 אחוזים בצריכת האנרגיה, הודות לשליטת מנועים טובה וניהול כוח חכם יותר. במקביל, הוספת חיישנים ואוטומציה עוזרת להגביר את תפוקת הייצור ב-15 עד 22 אחוזים. רוב העסקים מגלים שהשקעות אלו מתחילות להחזיר את ההשקעה די מהר. לדוגמה, מפעל לאריזה אחד שהתקין ממסר חכם יחד עם נהגי תדר משתנה בשנה שעברה הצליח להפחית את צריכה השנתית שלו ב-410 מיליון וואט-שעה, מה שעושה הבדל אמיתי בפער הרווחים.

שיקום גמישות במכונות ישנות באמצעות חלקי שליטה ניתנים לתכנות מחדש

מכונות ישנות מוצאות חיים חדשים הודות למערכות ה-PLC המודולריות והמודולים גמישים להטמעה/פלט שניתן להגדיר באמצעות תוכנה. על פי נתונים תעשייתיים עדכניים מתחילת 2024, בערך שלושת הרבעים מהמפעלים שעדכנו את מערכות הבקרה שלהם חווו ירידה של בין 60 ל-80 אחוזים בזמן הריכוב. משמעות הדבר היא שהם יכולים להחליף קווי ייצור במהירות רבה יותר מבלי שיהיה צורך לפרק רכיבים פיזיים. גם תעשיית הרכב אימצה בצורה נרחבת את הגישה הזו. כיום, פועלים מפעלים רבים במכונות לחיצה שנמצאות בשירות עשורים, אך מסוגלות להתמודד עם תכנונים שונים לחלוטין של סוללות רכב חשמלי (EV) פשוט על ידי עדכון התוכנה במקонтrollers הלוגיקה התוכנתית שלהן. אינכם זקוקים עוד שדרוגי חומרה יקרים.

פראדוקס תעשייתי: תשואה גבוהה על ההשקעה מעדכון רכיבי בקרה זולים למרות המורכבות של מערכות ישנות

למרות שישנם כמה מכשולים באינטגרציה, שדרוג רכיבי שליטה ספציפיים מביא בתוחלת תשואה גבוהה בהשוואה להחלפת מערכות במלואן. מחקר חדש בנושא שיטות תחזוקה בתעשייה מצביע על כך ששדרוג יחידות בודדות יכול להוביל לתשואה של בין 300 ל-400 אחוזים כאשר מתחשבים בכסף שמחוסך עלויות האנרגיה, מניעת עצירת תהליך הייצור ואריכות חיים מוגדלת של הנכסים הקיימים. כנראה בגלל זה שני שליש מהיצרנים מעדיפים לבצע שדרוגים קטנים ולא להחליף את המערכות לגמרי, גם במבנים בהם התשתית כבר בת למעלה מ-25 שנה.

שאלות נפוצות

מהו שדרוג מכונות מיושנות?

שדרוג מכונות מיושנות כולל שדרוג מערכות תעשייה ישנות באמצעות רכיבי שליטה חדשים מבלי להחליף את כל הציוד, במטרה לשפר את האינטראופריביליות והיעילות.

מדוע שדרוגים חשובים למערכות שליטה מיושנות?

שדרוגים הם חשובים מכיוון שהם פותרים אתגרים הקשורים לפסימוס, מקטינים קשיי תחזוקה ומבטיחים עמידה בתקני הבטחה, ובכך מאריכים את חיי השירות ומשפרים את יעילותם של ציודים מיושנים.

איך גשרים פרוטוקוליים יכולים לעזור באינטגרציה של מכשירים מודרניים במערכות ישנות?

גשרים פרוטוקוליים פועלים כמתורגמנים בין סטנדרטים שונים של תקשורת, ומאפשרים למכשירים חדשים לתקשר עם מערכות שליטה ישנות, ובכך מכסים את הפער בין דורות שונים.

אילו יתרונות ניתנים למדידה קשורים לשדרוג מכונות ישנות?

שדרוג יכול להוביל לשדרוגי יעילות משמעותיים, ירידה בצריכת האנרגיה, זמינות תפעולית מוגדלת ותשואה גבוהה יותר על ההשקעה על ידי הארכת חיי השירות של הציוד הקיים.