Vadības komponenti, kas paredzēti ātrai modernizēšanai vecajās mašīnās

Kāpēc šodien ir kritiski svarīgi svarīgi modernizēt vecās mašīnas

Novecotu vadības sistēmu novecošanās un izaicinājumi, kas dzinuši modernizācijas pieprasījumu

Vecās vadības sistēmas ik dienu rada lielākas problēmas, jo ražotāji pārstāj tās atbalstīt, un rezerves daļas kļūst aizvien grūtāk atrast. Saskaņā ar neseno ARC Advisory Group 2023. gadā veikto pētījumu, gandrīz divas trešdaļas ražošanas uzņēmumu saskaras ar grūtībām, iegādājoties aizvietojošās daļas, kad iekārtas vecums sasniedz 15 gadu robežu. Modernizācijas komponenti risina šo problēmu tieši, ļaujot dažādām komunikācijas protokolu sistēmām bez problēmām sadarboties, piemēram, tulkojot starp Modbus RTU un Ethernet/IP standartiem, saglabājot ieejas/izejas konfigurāciju nemainīgu. Ja nekas nemainās, šīs novecojušās sistēmas turpinās izraisīt negaidītas apstāšanās situācijas, radīt drošības riskus un vienkārši nesaderēties ar pašreizējām viedās rūpnīcas tehnoloģijām, kurām ir liela atkarība no interneta pieslēguma.

Uzturēšanas grūtību un ražotāju atbalsta trūkuma ietekme

Kad ražotāji vairs nepilda tehniskās apkalpošanas funkcijas, daudzas industriālās iekārtas vēršas pie trešo pušu servisa sniedzējiem vai mēģina izmantot atvērto inženierzinātņu risinājumus. Saskaņā ar 2023. gada pētījumu, ko veikusi Ponemon Institute, šāds pieejas veids parasti pievieno apmēram 34 % pie vidējā remonta laika. Jaunāko drošības noteikumu ievērošana šādos apstākļos kļūst daudz grūtāka, īpaši tad, ja jāievēro prasības, kas izklāstītas saskaņā ar ISO 13849-1 standartiem. Labāka alternatīva ir sistēmu modernizēšana, izmantojot PLC emulatorus kopā ar dažādiem protokolu vārtiem. Šie uzlabojumi palīdz uzturēt atbalstu dažādiem piegādātājiem, nezaudējot savietojamību ar vecākajām sensoru un izpildmechanismu modelēm, kas joprojām tiek ekspluatētas. Turklāt tie samazina atkarību no detaļām, kuras vairs nav iespējams iegādāties tradicionālajos piegādes kanālos.

Dati: 68 % ražotāju ziņo par kritisku detaļu trūkumu novecojušajām iekārtām (ARC Advisory Group, 2023)

Šīs sistēmiskās vājās vietas uzsvērti parāda modernizācijas steidzamību. Izmantojot ilgāk izturīgus aktīvus un samazinot uzturēšanas izmaksas, kontroles komponentu modernizācija parasti nodrošina ROI 18 mēnešu laikā.

Galvenie kontroles komponenti, kas ļauj bezproblēmu integrāciju

Protokolu tiltu izmantošana, lai integrētu jaunus mērinstrumentus ar vecā paaudzes infrastruktūru

Protokolu tilti palīdz pārvarēt atšķirības, kad jaunākajai iekārtai jāsadarbojas ar vecākiem kontroles sistēmām. Tie būtībā tulko dažādus protokolus, lai visi komponenti varētu darboties kopā. Piemēram, tie var pārveidot Modbus RTU signālus TCP/IP vai Ethernet/IP formātā, ko saprot vecākas serijas sistēmas. Tas ļauj tiem jaunajiem modeļiem patiesībā komunicēt ar PLC, kas varētu būt 20 vai 30 gadus veci. sensori patiesībā komunicēt ar PLC, kas varētu būt 20 vai 30 gadus veci. Šie protokolu pārveidotāji darbojas kā tulki, kas starpnieko sarunā. Uzņēmumi ziņo, ka ietaupa apmēram 40% no modernizācijas izmaksām, nevis pilnībā nomainot visas sistēmas no nulles. Turklāt visa esošā infrastruktūra var palikt savā vietā, nevis tikt izmesta.

I/O Saglabāšanas Stratēģijas, Lai Uzturētu Sistēmas Nepārtrauktību Modernizācijas Laikā

Analogu un digitālu I/O punktu saglabāšana modernizācijas laikā novērš darbības pārtraukumus. Modulāri termināļu bloki un universālas I/O moduļi ļauj tehniķiem:

• Atkārtoti izmantot esošo lauka vadi
• Saglabāt analogā signāla integritāti (4-20mA/0-10V)
• Pakāpeniski integrējiet inteligentos ierīces bez pilnas paneļa pārinstalācijas
  Šī stratēģija minimizē darbības pārtraukumus un veicina pāreju uz modernām automatizācijas standartiem.

Kā vadības komponenti aizpilda komunikācijas plaisas industriālajā automatizācijā

Šodienas kontroles komponenti padara dažādas sistēmas savstarpēji darbojoties pateicoties standarta interfeisiem, piemēram, OPC UA un MQTT protokoliem. Šīs malu vārtejas noņem speciālā formāta datus no vecajām mašīnām un tos pārtulko saprotamā formā, kas ļauj vecākai rūpniecības iekārtai komunicēt ar jaunām SCADA sistēmām reālā laikā. Saskaņā ar pētījumu, ko publicēja ARC Advisory Group pagājušajā gadā, uzņēmumi, kas ieviesa šādas tehnoloģijas, redzēja integrācijas izmaksu samazināšanos par aptuveni 32 procentiem. Tajā pašā laikā tās uzturēja gandrīz ideālu datu piekļuves līmeni 99,5% apmērā visās dažādajās sistēmu vide. Šāda veida veiktspēja ir būtiska, lai uzturētu nepārtrauktus procesus bez pastāvīgiem pārtraukumiem, veicot modernizāciju.

Mūsdienīgu kontroles komponentu izmantošana, lai modernizētu novecojušas sistēmas

Novecojušu iekārtu modernizēšana ar IoT iespējotām kontroles sastāvdaļām

IoT iespējotas kontroles sastāvdaļas pārveido analogos signālus no vecākām mašīnām par digitāliem datu straumēm, ļaujot reāllaikā uzraudzīt to darbību caur mākonja pārvaldības paneliem, neizmainot sākotnējo kontroles loģiku. 2024. gada pētījumā tika parādīts, ka metāla apstrādes rūpnīca samazināja negaidīto darbības pārtraukumu par 58 %, modernizējot analogās preses ar malu aprēķināšanas kontrolieriem.

1960. gadu mašīnu modernizēšana, izmantojot inteligentus mērinstrumentus

Veco mašīnu modernizēšana sākas ar mehānisko releju aizvietošanu ar cietvielu alternatīvām un uzstādot inteligentus sensorus hidrauliskajās un pneimatiskajās sistēmās. Operators ziņo par 15–20 % lielāku efektivitāti, pievienojot stāvokļa uzraudzības komponentus iekārtām, kas sākotnēji tika uzstādītas 1960. gados, piemēram, vakuumapgādes sūkņiem un kompresoriem.

Tendence: 42 % GAGR rūpnieciskajā IoT modernizācijā (MarketsandMarkets, 2024)

Industriālās IoT pēctekošās uzstādīšanas tirgus aug ar 42% salikto gada izaugsmes ātrumu, ko dzinusi vēlme pēc kontroles komponentiem, kas ļauj veikt digitālo pārveidošanu, neizmetot funkcionējošas iekārtas. Vislielākā pieņemšana (73%) ir nozarēs, kur nepieciešama nepārtraukta darbība, tostarp farmācijas un pārtikas apstrādes nozarēs.

PLC modernizācija un platformas migrācija, izmantojot ievietošanas moduļus un karstās aizvietošanas kontroles moduļus

Modulāras kontroles arhitektūras atbalsta posmisku PLC nomaiņu, izmantojot ievietošanas skapjus, kas savietojami gan ar vecajām I/O kartēm, gan moderniem procesoriem. Viena no lielākajām automašīnu ražotāju kategorijām migrēja no Siemens S5 sistēmas 1990. gados uz S7-1500 kontrolēm 18 mēnešu laikā, izmantojot hibrīda kontroles skapjus, ierobežojot ražošanas pārtraukumus līdz mazāk nekā četrām stundām uz vienu fāzi.

Stratēģija: Pakāpeniska platformas migrācija ar hibrīda kontroles arhitektūru

Progresīva modernizācija apvieno jaunas Ethernet balstītas vadības komponentes ar saglabātām vecākās paaudzes laukavadiem, izmantojot protokolu vārtus. Šāds "dubultā steka" pieeja samazina risku, ļaujot uzņēmumiem uzturēt 85–90% ekspluatācijas jaudu 12–24 mēnešu pārejas laikā. Iekļaujot dažādu paaudžu vadības sistēmas, ir būtiski veikt krustojuma ražotāju savietojamības testēšanu.

Izdevumu, riska un darbības pārtraukumu līdzsvarošana vadības paneļu modernizācijā

Vadības paneļa aparatūras modernizācija bez pilnas sistēmas pārbūves

Kad ražotāji nomaina tikai noteiktus kontroles komponentus, nevis veic visu sistēmu modernizāciju, viņi ietaupa gan naudu, gan galvassāpes. Jaunināt tikai to, kas tam nepieciešams, patiešām ir lietderīgi. Piemēram, PLC procesoru atjaunošana, jaunu HMĪ iekārtu uzstādīšana vecajās skapīšos vai novecojušu tīkla iekārtu nomaiņa var nodrošināt ilgāku sistēmu darbību, nesabojājot visu. Labākais? Uzņēmumi ziņo, ka ietaupa apmēram 60% izmaksu, izvēloties šo ceļu, nevis nomainot visus paneļus no jauna. Nozarē strādājošie, kas seko šādām lietām, ir novērojuši šo tendenci uzturēšanas ziņojumos pēdējos gados.

Novecojušu barošanas avotu, releju un kontaktpogu nomaiņa efektīvi

Stratēģiska elektromehānisko komponentu nomaiņa minimizē ražošanas pārtraukumus. Priekšražotie kabeļu harnessi un iespraudbloki ļauj tehniķiem nomainīt atteikušās relejas vai novecojušus barošanas avotus mazāk nekā 30 minūtēs – par 75% ātrāk nekā tradicionāla pārķēšana. Domājot nākotnē, uzņēmumi standartizē komponentu izmērus paaudzēm, uzlabojot savietojamību starp vecajiem un modernajiem kontroles komponentiem.

Pretrunu analīze: Pilna nomaiņa pret komponentu līmeņa vadības panela modernizēšanu

Diskusijas kodolā ir problēma - svarīgi novērtēt nākotnes izaugsmes potenciālu pretī tūlītējiem finanšu apsvērumiem. Pilnas sistēmas nomaiņai ir priekšrocības, piemēram, malu aprēķināšanas tehnoloģijas integrēšana, tomēr pēc jaunākām nozarē veiktām pētījumiem 2024. gadā izrādījās, ka aptuveni astoņi no desmit rūpnīcas vadītājiem joprojām izvēlas pakāpeniskas uzlabošanas, kad nauda ir stingra. Atsevišķu komponentu modernizēšana samazina problēmas, kas var rasties programmatūras pārejas laikā, tomēr tā prasa rūpīgu pārbaudi, lai nodrošinātu, ka viss darbojas kopā dažādās aprīkojuma paaudzēs, kas šobrīd ir uzstādītas blakus ražošanas telpās.

Laika zudumu samazināšana ar karstās nomaiņas kontroles moduļiem

Karstā aizvietošanas kontroles moduļi ļauj veikt I/O kartes, komunikācijas vārtejas un enerģijas vienības nomaiņu bez sistēmas izslēgšanas. Pusvadītāju ražotājs samazināja gada laikā pārtraukumus par 420 stundām, izmantojot modulāras sastāvdaļas ar automātisku rezervēšanu, sasniedzot 99,98% ekspluatācijas pieejamību tā posmu paneļu modernizācijas procesā.

Izmērāmas priekšrocības: Kontroles komponentu modernizācijas efektivitāte, elastība un ROI

Efektivitātes uzlabošana caur kontroles sistēmas modernizāciju: Energijas un caurlaides ieguvumi

Nomainot vecas rūpnieciskās iekārtas ar jauniem kontroles komponentiem, var tūlīt uzlabot efektivitāti. Kad rūpnīcas modernizē savus sistēmas, parasti patērē par 12 līdz pat 18 procentiem mazāk enerģijas, jo tiek uzlabotas motoru kontroles un inteliģentāka enerģijas pārvaldība. Tajā pašā laikā sensoru un automatizācijas pievienošana palīdz palielināt ražošanas apjomus par 15 līdz 22 procentiem. Vairums uzņēmumu atzīst, ka šādas ieguldījumu izmaksas atmaksājas diezgan ātri. Piemēram, viena iepakojumu ražošanas vienība pagājušajā gadā uzstādīja dažus inteligentos relejus kopā ar mainīgas frekvences piedziņām. Rezultātā tās gada elektrības patēriņu samazināja par 410 miljoniem vatu stundu, kas reāli ietekmē peļņu.

Atjaunojot elastīgumu vecajās mašīnās ar pārprogrammējamiem kontroles komponentiem

Vecās mašīnas atrod jaunu dzīvi pateicoties modulārām PLC sistēmām un elastīgajām ievades/izvades moduļiem, kuriem konfigurāciju var veikt caur programmatūru. Saskaņā ar datiem no 2024. gada sākuma, aptuveni trīs ceturtdaļas no fabrikām, kas modernizēja savas kontroles sistēmas, panāca rekonfigurācijas laika samazinājumu par 60 līdz 80 procentiem. Tas nozīmē, ka tie var pārslēgt ražošanas līnijas daudz ātrāk, nenojaukot fiziskās sastāvdaļas. Arī automobiļu rūpniecība ir pieņēmusi šo pieeju. Daudzas rūpnīcas tagad izmanto preses, kas jau desmitiem gadu ir bijušas ekspluatācijā, taču, atjaunojot programmatūru uz programmējamajiem loģikas kontrolēm, tās var apstrādāt pilnīgi dažādus EV bateriju dizainus. Vairs nav nepieciešami dārgi aparatūras modernizācijas darbi.

Industrijas paradokss: Augsts ROI no lētiem kontroles komponentu modernizācijas darbiem, neskatoties uz veco sistēmu sarežģītību

Lai gan ir dažas integrācijas grūtības, atsevišķu kontroles komponentu modernizēšana faktiski nodrošina daudz labāku atdevi nekā visu sistēmu aizvietošana. Pētījumi par to, kā rūpniecība uztur savas iekārtas, liecina, ka atsevišķu detaļu modernizēšana var nodrošināt 300 līdz 400 procentu ieguldījuma atdevi, ņemot vērā visus ietaupījumus enerģijas izmaksās, ražošanas pārtraukumu izvairīšanos un esošo aktīvu ilgāku izmantošanu. Tāpēc aptuveni divas trešdaļas ražotāju ir sākuši koncentrēties uz šādām mēroga modernizācijām, nevis uz visu sistēmu pilnīgu modernizēšanu, pat tādām ēkām, kur infrastruktūra jau ir vecāka par četrdesmit gadiem.

Bieži uzdotie jautājumi

Kas ir veco mašīnu modernizācija?

Veco mašīnu modernizācija ietver vecāko rūpniecisko sistēmu modernizēšanu ar jaunām kontroles komponentēm, neaizvietojot visu aprīkojumu, kas palīdz uzlabot savietojamību un efektivitāti.

Kāpēc modernizācija ir svarīga vecākām kontroles sistēmām?

Retroaktualizācijas ir svarīgas, jo tās risina novecošanās problēmas, samazina uzturēšanas grūtības un nodrošina atbilstību drošības standartiem, tādējādi pagarinot novecojušas iekārtas kalpošanas laiku un uzlabojot tās efektivitāti.

Kā protokolu tilti var palīdzēt integrēt modernas ierīces ar novecojušām sistēmām?

Protokolu tilti darbojas kā tulkotāji starp dažādiem komunikācijas standartiem, ļaujot jaunām ierīcēm komunicēt ar vecākiem kontroles sistēmām, tādējādi aizmirstot plaisu starp paaudžu atšķirībām.

Kādi ir mērāmi labumi, veicot novecojušo mašīnu retroaktualizāciju?

Retroaktualizācija var izraisīt ievērojamus efektivitātes uzlabojumus, samazināt enerģijas patēriņu, uzlabot ekspluatācijas pieejamību un augstāku ieguldījumu atdevi, pagarinot esošo iekārtu kalpošanas laiku.