Artiklid

Konkurentsivõitluses püsimajäämiseks on tootmise automatiseerimine ja pidev tootearendus möödapääsmatu, et säästa kulusid ja suurendada tootlikkust. Tööstuse konkurentsivõime määrab juhtkonna oskus ajaga kaasas käia. Toodetesse tuleb lisada üha enam elektroonikat, interneti- ja nutivõimekust. Ressursid on piiratud ja häid insenere raske leida, arendus nõuab palju aega ja raha, sageli kordades rohkem kui planeeritud. Tuleb otsustada, kas luua või tugevdada oma arendusmeeskonda, kas ja mis etapini võiks abi olla teenusepakkujast. Artiklis antakse ülevaade Energiatehnika OÜ kogemustest ja võimalustest kliente arendustöös aidata.

1. Teenusepakkuja võib säästa teie aega, närve ja raha

Tootmisseadmete või uute toodete käikulaskmisega on alati kiire, kuna seisuaeg on kallis, omanikud ja investorid nõuavad kiireid tulemusi. Loeb iga säästetud minut. Töötajal on raske keskenduda, kui stressis ülemus seisab kõrval ja nõuab kiiret tulemust. Talle aga helistavad pidevalt kliendid, nõudes valmimistähtaega. Rahulikust suvepuhkusest pole mõtet unistadagi.

Foto: 1 Kes ei unistaks puhkusest?

2. Kes aga teeks veelgi parema lahenduse?

Elu võib minna palju lihtsamaks, kui võtta appi inseneriteenuste pakkuja. Kes neist aga oskaks meid aidata tekitamata lisaprobleeme? Sobival teenusepakkujal peaksid olema lahinguvalmis kogenud töötajad ja arendustöö vahendid ning võimalikult suur osa vajalikust lahendusest riiulilt võtta. Kui aga standardlahendust ei leidu, peaks ta suutma kiirelt koostada soovitud lahenduse spetsifikatsiooni, loogikatabelid, protsessipildid jm, et oodatav tulemus oleks kõigile selge. Teenusepakkujaga tuleks sõlmida leping, mis sisaldab tööde ajagraafikut ja leppetrahvi hilinemisel, et teenusepakkuja teeks õigeaegseks üleandmiseks kõik mis võimalik. Arendustöö tellimine kogenud teenusepakkujalt on sedasi kiirem, kindlam ja tuleb kokkuvõttes soodsamgi kui ise pusides.

Põhiliselt mõjutavad tööstuse konkurentsivõimet inimeste teadmised, oskused, motivatsioon ja töökeskkond. Kui ükski neist on nõrk, jääb ka tulemus paratamatult kesiseks. Spetsialiseerunud meeskonna lahendus on tõenäoliselt parem kui oma esimese arenduse tegijal. Tulemuse seisukohalt ei tohiks sarnastel tingimustel olla suurt vahet, mis organisatsioonis parim meeskond tegutseb. Oma arendusmeeskonna suureks eeliseks on kohaliku olukorra ja tootmise nõuete täpsem tundmine ning pidev kohalolek. Teenusepakkuja kasuks räägib aga oma ala ning kasutatavate toodete parem tundmine ja suuremad kogemused varasematest projektidest ja laiem teadmiste valdkond. Tehniliselt parim tulemus võiks niisiis sündida tellija ja teenusepakkuja meeskondade koostöös oma ala parimate ekspertidega.

Parima lahenduse saavutamine võib olla tellijale liiga aeganõudev ja kulukas. Tasuks siinkohal meenutada vana tarkust, et odavat ja head asja korraga ei saa, vaid tuleb osta enne odav ja siis hea. Õnneks esineb aga ka vahepealseid, piisavalt häid lahendusi. Eesmärgiks tuleks seega seada parim võimalik tulemus kättesaadavate ressurssidega. Näiteks tootmisseadmete puhul on enamasti eesmärgiks hoopis võimalikult kiire lahendus, et tootmine saaks jätkuda.

Foto: 2. Veelgi parem masin võiks sündida koostöös oma ala parimate ekspertidega

3. Kellele uudne lahendus kuulub?
Kiirustades kokkuklopsitud hädalahendus pole tavaliselt kuigi hea ja vajab hiljem ümbertegemist. Siin loeb, kellel oli parem stardipositsioon ja mis seadmed kiirelt kätte saadi. Teenusepakkuja annab tavaliselt garantiiaja, mille jooksul tema tehtud osa töötab, nagu ette nähtud ja vead parandatakse tasuta. Muidugi esineb ka selliseid teenusepakkujaid, kes kaovad pärast töö tegemist ega ole kaugeltki koostöövalmis vigade parandamisel. Soovitame teha valik nende arendusteenuste pakkujate hulgast, kellel on ISO9001 vm kvaliteedijuhtimise sertifikaat, kuna nende asjaajamine on korrektsem ja kiirem, sest tootearenduse jm protseduurid on paigas.

Konkurent on sarnase toote või teenusega meist varem turule jõudmas.

Võib arvata, et teie lahendus võib olla kuidagi lekkinud. Võite küll aimata, kuidas see juhtus, kuid tagantjärgi tarkus ei aita. Kui uudne lahendus on jäänud dokumenteerimata, on üsna raske määratleda, milles selle intellektuaalomand seisneb. Tänapäeva kiirtempoga pole enamasti aega vormistada korralikku projektdokumentatsiooni, mis nõuaks palju aega ja töö läheks kallimaks. Seetõttu dokumentatsiooni

Foto: 3 Kui dokumentatsiooni pole, on küsitav ka selle kaitsmine

vormistatakse minimaalselt või üldse mitte. Oluline osa lahendusest jääb ainult töötaja või teenusepakkuja mällu.

Dokumentatsiooni puudumine maksab kätte hiljem,

kui seadet on vaja mõne aja pärast remontida või muuta. Palju tööd tuleb teha otsast peale. Dokumenteerimata objekti ei taha töösse võtta ka teenusepakkujad, kuna töömaht on määramatu, kuid tellija nõuab fikseeritud hinda. Kogenud insenerid töötavad iga tehtud sammu pidevalt dokumenteerides.

Oma arendustöötajatega tundub asi lihtsam  ̶  töölepingusse saab lisada konfidentsiaalsusnõude ja intellektuaalomandi varaliste õiguste ülemineku tööandjale. Siiski, see ei pruugi tagada mitte midagi, kuna töötaja võib ettevõttest lahkuda koos oskusteabega, jätmata alles dokumentatsiooni, faile jm.

Intellektuaalomandi õiguste määratlemata jätmine võib põhjustada hilisemaid vaidlusi mõne teenusepakkujaga. Kui lepingut pole, on raske ka vaielda, mis kellelegi kuulub. Energiatehnika OÜ-l sisaldub kliendi saladuste hoidmise kohustus standardtingimustes. Soovi korral sõlmitakse täiendav saladuste hoidmise leping (NDA).

4. Miks arendus ei tasu väikese mahu juures?

Näiteks tootmisseadmed on sageli ainulaadsed ja neid kasutatakse kaua, kuni teatud etapil ilmneb vajadus moderniseerida nende elektriajamid ja juhtimissüsteem. Tootja tuge ega seadme dokumentatsiooni sageli ei ole, kuna tootjafirmat ei ole enam või käest-kätte käinud seadmed on ammu tootmisest maas. Tööstuse konkurentsivõime säilitamiseks tuleb kiirelt otsustada, kas osta uus seade, moderniseerida vana, kas oma jõududega või otsida abi teenusepakkujalt.

Foto: 4. Kogenud insener oskab varjatud ohtusid ette näha ja

leiab turvalise tee nagu kogenud meremees

Arendustööd võib võrrelda jäämäega,

millest vee peal on väga väike osa ja palju suurem veealune osa ei ole nähtav. Asjassepühendumatule võib esialgu kõik väga lihtne näida. Töö käigus avanevad üha uued ja uued lahendamata probleemid. Arendustöö eesmärgini paistab tavaliselt viivat mitu võimalikku teed. Paljud või isegi enamik teid osutuvad aga tupikuteks, kus vajalikku lahendust ei ole võimalik saavutada. Tuleb labürindi algusse tagasi pöörduda ja uuesti alustada. Selline nn katse-eksituse meetod võib end õigustada mõnede väga uudsete teadusuuringute korral, kuid tööstuses kujuneb see enamasti aja ja raha raiskamiseks. Arenduse tundmatutele radadele minnes tasub otsida teejuht, kes neid hästi tunneb.

Foto: 5. Arendusteedel varitsevad probleemide puntrad nagu mustad augud

Teekäijat võivad varitseda ka ajalised lõksud,

nagu mõnes lauamängus. Näiteks, süsteemide riist- ja tarkvara ning standardeid tuleb alles õppima hakata. Standardeid on väga palju. Näiteks ainuüksi EL Madalpingedirektiivi alas on u 1500 standardit. Tuleb välja valida ja soetada sobivaim arenduskeskkond ning õppida seda professionaalselt kasutama. Ka see on aeganõudev ja kulukas. Kogemus näitab, et nt kontrollerite, keerukate sagedusmuundurite ja servoajamite, aga ka mõnede tarkvarapakettide kasutamine eelneva koolituseta on üsna vaevaline. Vastutus ja riskid jäävad täielikult enda kanda.

Arendusplatvormide soetamine, tundmaõppimine ja pidev uuendamine ei ole seetõttu mõttekas ega tasu ära väikese arendustöö mahu juures, kui oma meeskonnale pidevalt ühetaolist arendustööd ei ole. Arendustöö tulemuse loodetud kvaliteet, tootlikkus vm vajalikud näitajad võivadki jääda saavutamata. Oluliselt kiiremaks ja vähem riskantseks lahenduseks on kogenud teenusepakkuja kasutamine, kes tunneb arendussüsteeme ja kasutatavaid tooteid oluliselt põhjalikumalt, olles läbinud koolitused oma eelistatud tarnijate juures ja nende tooteid korduvalt kasutanud.

5. Arendustöö puudujäägid võivad minna kalliks

Küllap enamus tootjatele on tuttav olukord, kus mingi protsess on valeks läinud või ekslikult häälestatud ja toodangupartii läks raisku. Kes, kus ja millal tegi vea? Korralike kasutajaliideste (HMI) ja protsessipiltide puudumine võib põhjustada inimlikke vigu ja kõrvalekallete hilinenud avastamist. Protsessijuhtimise häälestusvead kanduvad üle toodangusse.

Protsesside kulu ajalise salvestuse puudumisel on raske tagantjärgi kindlaks teha, millal ja kus viga tekkis ning millistes toodetes see esineda võis. Näiteks võib tuua Tšernobõli tuumaelektrijaama katastroofi (vt fotot), mille põhjustas reaktori kontrolli alt väljumine katsetuste ajal.

Foto: 6 Tšernobõli tuumaelektrijaama katastroofi (26.4.1986)

kulusid hinnatakse praegu u 235 miljardile dollarile [1], kuid summa kasvab edasi.

Enamik tööstusprotsessidest ei ole kaugeltki nii kriitilised kui tuumaelektrijaamas, kuid eelneva riskianalüüsita ei tohiks enam projekteerida ühtegi seadet ega tootmisprotsessi. Riskianalüüsist lähtuvad töökindluse nõuded seadme turvasüsteemidele ja ohutusahelatele. Seadme töökindlusarvutused tuleks teha projekteerimise võimalikult varases etapis, sest riist- ja tarkvara hilisem muutmine ja ümberehitus on enamasti kallis ja aeganõudev. Energiatehnika insenerid saavad aidata Masinadirektiivi 2006/42/EC, standardi EN ISO 13849-1/-2 jpt rakendamisel.

Riskianalüüsist saadav info on suures osas kasutatav ka seadme või protsessi kasutajaliideses. Korralik kasutajaliides võib teatud osas asendada kasutusjuhendit, hoides lisaks ära valesid juhtimisvõtteid. Graafiline kasutajaliides annab ülevaate kõigist protsessidest,

Foto: 7. TTÜ tarkvõrgu kütuseelemendi ja elektrolüüseri kasutajaliidese aken

andmeid saab logida mälukaardile või serverisse, registreerides kõik kõrvalekalded etteantust, samuti esinenud hoiatused ja vead sekundi täpsusega. Soovi korral info saadetakse automaatselt edasi serverisse, e-postile, lühisõnumina hooldusmehe nutitelefoni jne.  Igast tootest või partiist koostatakse protsessi protokoll, mis antakse tootega kaasa, säilitatakse serveris ja arhiivis kvaliteedikontrolliks.

6. Tootlikkuse ja kvaliteedi jälgimine

Tellimusi ei ole tavaliselt ühtlaselt ja need kuhjuvad, näiteks enne naistepäeva, jaanipäeva või jõuluid. Tarnega hilinemisel on nö rong läinud ja kahju suur. Tootmine ei ole enamasti täielikult automatiseeritud ja suur osa on ikkagi inimestel, kes võivad olla ajutised või hooajatöötajad. Kuidas tagada, et tootlikkus ja kvaliteet on maksimaalsed ka siis, kui ülemust näha pole?

Foto: 8. Valgusfoor tootlikkuse või kvaliteedi jälgimiseks [2]

Tootlikkuse jälgimiseks saab lisada näiteks valgusfoori, mis näitab toodanguplaani täitmist reaalajas. Igast seadme töötsüklist saab samuti saata info serverisse. Kui plaani ei täideta, võib kohe saata SMSi ja e-maili soovitud vastutavate isikutele, kes saavad viivitamata asuda probleemi lahendama. Samuti saab soovi korral igale masinale lisada kasutamise teavituse, et pidada näiteks hoolduse järge. Need on näited, kuidas väike lisatud järelvalveseade võib anda suurt kasu.

7. Nõuandeid toodete konkurentsivõime tõstmiseks

Globaalses konkurentsis eelistab klient odavamaid, paremaid ja kompaktsemaid tooteid, mis on energia-, keskkonna- ja ressursisäästlikumad. Teostatavuse piirid on sageli lähedal. On ette tulnud juhtumeid, kus nt uudse seadme spetsifikatsioonis on esitatud tingimusi, mida ei olegi võimalik täita.

Foto: 9. Äris pole kõik sugugi nii selge…

Näiteks, kui tööstuskontroller (plc) oma lisamoodulitega seadmesse ära ei mahu, tuleb välja töötada erilahendusega juhtseadmed. Samuti tööstuslikud kasutajaliidesed (HMI) võivad olla liiga kogukad või kallid lihtsamate seeriatootmise seadmete jaoks. Näiteks, sageli põhjustab inseneridel ärritust piisava ruumi puudumine seadmete paigutamiseks. Et konkurendist parem olla, peab seade olema väiksem, tõhusam ja kergem isegi siis, kui see kliendile kuigi tähtis ei ole. Materjali ja ruumi säästmine iga hinna eest sunnib kasutama keerukamaid jahutuslahendusi, seadmete ühendamine, hooldus ja remont võib muutuda ebamugavaks või võimatuks, tekitades kasutajale ootamatuid suuri kulusid.

Kompaktsetes seadmetes soovitame kasutada sisseehitatud kontrolleriga (tarkvaralise plc-ga) sagedusmuundureid või mikrokontroller-kasutajaliideseid.

Foto: 10. Delta Electronics´i C2000 seeria sagedusmuundurite tarkvaraline PLC võimaldab
programmeerida 10 000 käsurida, andmesidet CANopeni kaudu jpm

Sagedusmuunduri tarkvaraline kontroller on PLC-ga võrreldes piiratum sisendite, väljundite ja kasutajaliidese võimaluste osas, kuid variant tasub kaalumist seeriatootmisel, kui toote maksumust ja mõõtmeid on kindlasti tähtis vähendada.

Mikrokontroller-kasutajaliides on väike ja soodne ning võimaldab paindlikult ja eriti kiirelt teostada juhtimis-, järelvalve või keerukat matemaatikat nõudvaid funktsioone.

Foto: 11. Mikrokontroller-kasutajaliidese ET-Sp20 klaviatuur ja elektroonika

Mikrokontroller-kasutajaliidese sisendite ja väljundite arvu laiendamine on keerulisem kui tööstuskontrolleril ja seetõttu suurtel süsteemidel tuleb viimaseid ikkagi eelistada. Saadaval on erinevaid tootepakette  ̶  analoog- ja digitaalsisendite ja -väljundite järgi juhtimiseks, temperatuuride jälgimiseks ja reguleerimiseks jne. Seadmel on ka värvilise puuteekraaniga variant. Programmeerimine toimub C-keeles. Mikrokontroller-kasutajaliides võimaldab säästa seadme juhtimisnuppudelt ja juhtmestikult, mis on oluline sääst seeriatootmisel.

Tootearenduse viimane etapp on enamasti toote tüübitestimine ja vajalike sertifikaatide taotlemine. Energiatehnika insenerid saavad aidata välja selgitada kehtivad standardid ja kontrollida nende täidetust väga paljudel juhtudel.

8. Raudmehed tulevad tootmisse appi

Automaatika valdkond areneb väga kiiresti. Lisaks tööstuskontrolleritele, sagedusmuunduritele ja servoajamitele saame peagi pakkuda ka uue põlvkonna tööstusrobotitel ja tehisintellektil põhinevaid süsteeme. Tööstusrobotite pealetung tugevneb, kuna tööjõukulud on kiirelt kasvanud ja robotite tasuvusaeg on muutumas vastuvõetavaks ka väikeseeriatootmisele.

Automatiseerimise tarkvara areng on samuti väga kiire. Keerukuse lisandumisel on kasutajasõbralikkust pidevalt parendatud. Näiteks Lenze automaattootmise tarkvara tööriistakast FAST pakub tarkvaramooduleid, vähendades robotsüsteemi programmeerimise mahtu kordades [3].

Foto: 12. Lenze robotiseeritud tootmise tarkvara moodulsüsteem FAST võimaldab tootmisliinide
tarkvara kokku laduda nagu Lego klotsidest

Lenze FAST tööriistakastis on põhiliste liikumiste, positsioneerimise, elektrilise võlli sünkroniseerimise, erinevate kerijate juhtimise, pöördlaua, korkimise ja lõikamise, märgistuse lugemise, lendsae, nukkvõlli, targa konveieri ja temperatuuriregulaatorite  tarkvaramoodulid.

9. Kuidas Energiatehnika OÜ saaks teid aidata?

Võite küsida, kas teil on vajadusi, kus Energiatehnika insenerid võiks teid aidata. Kui olete lugemisega siiani jõudnud, siis võimalusi koostööks arvatavasti on. Eeltoodud näited on pärit firma inseneride pikaajalistest kogemustest tööstusklientide probleemide lahendamisel. Käsitletud on ainult väikest osa kogemustest ja võimalustest seadmete automatiseerimisel, programmeerimisel ja testimisel.

Energiatehnika OÜ pakutavad teenused

• Automaatika- ja programmeerimisteenused PLC, HMI, inverterite ja mikrokontrollerite baasil
• Elektertranspordivahendite, tööstusmasinate ja testimisseadmete automaatika ja elektriajamite projekteerimine, programmeerimine ja testimine Delta Electronics ja Lenze toodangu ning Atmel´i mikrokontrollerite baasil
• Eritoiteallikate, ülikondensaator-toiteseadmete ja elektroonikaseadmete projekteerimine, koostamine ja katsetamine

Oodatud on kõik päringud nii telefoni kui e-mailiga.

Energiatehnika OÜ on firmade Delta Electronics ja Lenze volitatud esindaja ja süsteemiarendaja. Nende tähtsamad tootekomplektid ja valik mõõteriistu on meil laos.

Allikaid:

1. http://chernobyl.undp.org/russian/docs/belarus_23_anniversary.pdf
2. Ktm250-1150gs – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20449111
3. http://www.lenze.com/en/automationsystems/fast-application-software/
4. Fotod: Visualhunt