KOVAL stavil na kreatívnu prácu s najnovšími technológiami

Rozdiel medzi konzervatívnymi firmami a tými pokrokovými je často v ich konkurencieschopnosti. Vývoj v oblasti automatizačných, riadiacich a informačných systémov je taký rýchly, že len dynamická, ambiciózna firma dokáže držať krok so všetkým novým, čo sa na trhu objavuje. Ak to navyše dokáže využiť vo svojich produktoch a vytvárať trhovo a zákaznícky príťažlivé riešenia, nemala by mať núdzu o prácu. V KOVAL systems, a. s., o tom vedia svoje a my sme sa chceli presvedčiť, ako takýto proaktívny prístup k moderným riešeniam vyzerá v praxi.
KOVAL stavil na kreatívnu prácu s najnovšími technológiami

Spoločnosť KOVAL systems, a. s., je slovenský výrobca a dodávateľ komplexných riešení v oblasti mechanickej ochrany pracovísk, osôb, peňažnej hotovosti a cenností, výrobkov na prácu s hotovosťou, širokého sortimentu výrobkov na skladovanie a archiváciu vrátane automatizácie, ako aj sofistikovaných výrobkov, akými sú automatické parkovacie systémy, automatické poštové boxy a triediace linky.

Na začiatku boli jednočipáky

V prvých systémoch, ktoré spoločnosť KOVAL systems, a. s., začala vyrábať vo vlastnej réžii, napríklad časové trezory, boli na riadenie použité jednoúčelové mikroprocesorové riešenia. Vzhľadom na požiadavky a nároky zákazníkov a neustále sa zvyšujúcu zložitosť a komplexnosť zariadení bolo časom potrebné poobzerať sa aj po výkonnejších, komfortnejších riešeniach s lepšími možnosťami prepojiteľnosti jednotlivých systémov. S postupným rozširovaním výrobného sortimentu začala spoločnosť vyrábať a dodávať aj skladové systémy.

Išlo o rozmerovo väčšie a funkčne zložitejšie systémy, ktoré si vyžadovali aj výkonnejšiu elektroniku. „Preto sme začali používať systémy už v minulosti osvedčeného výrobcu a dodávateľa automatizačných riešení, spoločnosti B&R. Požadovali sme totiž maximálne spoľahlivé, cenovo dostupné systémy s možnosťou vzdialenej správy a údržby, pretože od nich závisí aj profit našich zákazníkov, keďže nami dodávané systémy sú v prevádzke 24 hodín denne 7 dní v týždni,“ vysvetľuje na úvod nášho stretnutia Ing. Róbert Drevenák, riaditeľ stratégie v spoločnosti KOVAL systems, a. s. Prvý kontakt s produktmi B&R mala spoločnosť v rámci realizácie balíkovej triediacej linky v Českej republike, kde KOVAL systems dodával mechanické časti zariadenia. „Na základe pozitívnych skúseností z tejto realizácie a vďaka veľmi dobrému pomeru ceny, výkonu a kvality, sme produkty B&R začali uplatňovať aj v ďalších našich riešeniach,“ dodáva R. Drevenák.

Prechod do vyššej ligy

Dnes už spoločnosť KOVAL systems využíva široké portfólio produktov a riešení B&R v plnom rozsahu – od svojich najmenších systémov až po tie najväčšie, ako sú napr. automatické skladové zariadenia, paternoster – mechanizovaný úložný systém, systémy pre skladové hospodárstvo či parkovacie systémy pre automobily. „V týchto systémoch je riadenie pohybu často realizované s využitím frekvenčných meničov a servopohonov,“ konštatuje Ing. Róbert Zahoranský, PhD., z oddelenia vývoja softvéru a elektroniky. Mnohé zariadenia sú osadené aj HMI panelmi.

„Pri zariadeniach, kde panel nie je nainštalovaný, využívame na komunikáciu so zariadením webové rozhrania, ktoré technológie B&R bez problémov podporujú,“ hovorí R. Zahoranský. Firma sa skôr zameriava na zákazkovú výrobu kusových a malosériových zariadení, kde je potrebná veľká flexibilita, škálovateľnosť a široký výber jednotlivých komponentov. R. Zahoranský patril k prvým programátorom PLC systémov v KOVAL systems. Keďže vedenie spoločnosti usúdilo, že produkty a riešenia spomenutého dodávateľa sú perspektívne a zaručujú dlhodobú kontinuitu použiteľnosti, podpory a inovatívnosti, bolo potrebné prijať a zaškoliť aj ďalších pracovníkov.

„My sme presne vedeli, čo chceme, preto bola aj komunikácia so slovenským zastúpením B&R v Novom Meste nad Váhom od začiatku jasná, konštruktívna a oceňujeme prístup, s akým sa k tomu pracovníci pobočky postavili,“ vyzdvihuje pozitíva spolupráce R. Drevenák. O tom, že ide naozaj o obojstranne prospešnú spoluprácu, svedčí aj fakt, že v rámci svojich zariadení a projektov často dávajú pracovníci KOVAL systems spätnú väzbu o spôsobe využitia získaných poznatkov a skúseností pracovníkom slovenského zastúpenia B&R.

Projektová príprava

Spoločnosť KOVAL systems má okrem pracovníkov riadenia projektov aj svoj vlastný vývoj mechanických komponentov a elektroniky. Väčšina výstupov v rámci návrhov mechanických konštrukcií je výsledkom práce v aplikácii SolidWorks. Časť vývoja elektroniky je ešte rozdelená na vývoj hardvéru a softvéru. V úvode projektu sa zadefinujú konštrukčné a mechanické požiadavky nového zariadenia, za ktorým nasleduje špecifikácia riešenia z hľadiska elektrických komponentov. Pri návrhu rozvádzačov využívajú na oddelení vývoja a elektroniky softvérový nástroj spoločnosti EPLAN Electric P8, ktorý sa v KOVAL systems osvedčil. Okrem automatizovanej kontroly všetkých navrhnutých prepojení elektrických komponentov, podpory komponentov spoločnosti B&R či možnosti práce všetkých účastníkov vývoja na posledných verziách súborov je tento systém nápomocný aj pri výrobe samotných rozvádzačov, tvorbe a finalizácii dokumentácie.

Balíková triediaca linka

Z hľadiska zastavanej plochy a množstva použitých automatizačných komponentov je balíková triediaca linka najväčším produktom v portfóliu spoločnosti KOVAL systems, a. s. Na Slovensku sú v prevádzke tri takéto linky, štvrtá sa buduje pre Slovenskú poštu, a. s., vo Zvolene. Triediaca linka pozostáva z niekoľkých uzlov – vstupné pracoviská, tunelový skener a výstupné pracoviská. Počet vstupných a výstupných pracovísk je variabilný. Závisí to od požiadavky na kapacitu triedenia, hodinového výkonu triediacej linky a ďalších parametrov technickej špecifikácie linky.

V prvom kroku vytvorí projektové oddelenie návrh linky v 3D a následne výrobnú dokumentáciu v 2D s využitím AutoCAD-u. Pri návrhu sa zohľadňujú poznatky z obhliadky priestorov inštalácie a požadované technické parametre. Vstupné časti sú tvorené samostatnými mechanickými, elektrickými a ovládacími komponentmi. Jeden vstupný modul pozostáva z ôsmich frekvenčných meničov a jedného riadiaceho PLC systému. Súčasťou vstupného modulu je aj váha na váženie balíkových zásielok a systém na meranie maximálneho rozmeru balíkov, ktorý nepovolí vstup nadrozmerného balíka na hlavný dopravník.

Systém niekoľkých dopravníkov presunie balík zo vstupnej časti na hlavnú dopravníkovú trasu. V tomto prípade je dôležitá synchronizácia rýchlosti dopravníkových pásov na vstupe s hlavným dopravníkom, ktorú zabezpečujú práve inštalované frekvenčné meniče B&R s výkonovým rozsahom 1,1 kW. Pohony dopravníkov zabezpečujú asynchrónne elektroprevodovky od spoločnosti NORD, ktoré sú nadimenzované podľa požadovanej rýchlosti jednotlivých dopravných pásov na vstupe, pričom posledný pás na vstupe je synchronizovaný s hlavným dopravníkovým pásom. Aby balík prešiel celým týmto systémom dopravníkov bezpečne, treba presne riadiť rýchlosť jednotlivých dopravníkov, čo zabezpečujú PLC na každom vstupnom pracovisku. Ďalším uzlom linky je tunelový skener balíkov, ktorý sa skladá z piatich samostatných kamier SICK rozmiestnených na všetkých stranách dopravníka, okrem spodnej strany.

Skener pri rýchlosti cca 1,5 – 1,7 m/s zosníma čiarový kód umiestnený na každom balíku a posiela tento údaj na databázový server PCDB. Ten na základe porovnania zosnímaných údajov s cieľovými destináciami uloženými v databáze určí, do ktorého výstupu balík patrí. Úspešnosť zosnímania čiarového kódu je veľmi vysoká, až 98 %. Balík je umiestnený na prepravný vozík hlavného dopravníka, ktorý ho nesie až na miesto, kde je balík presunutý do výstupnej časti linky. Pod dráhou hlavného dopravníka sú umiestnené tzv. výklopné kulisy, ktoré môžu balík vyklopiť na základe pokynu z hlavného PLC buď do ľavej, alebo pravej strany, podľa cieľovej destinácie doručenia. Vozík ako taký je čisto mechanická záležitosť, avšak vyklápanie kulís zabezpečujú pneumatické valce od spoločnosti SMC, ktorých môže byť na takejto linke aj niekoľko sto kusov.

Rôznorodá komunikácia

Medzi nadradeným informačným systémom Slovenskej pošty, a. s., a systémom triediacej linky sa komunikácia realizuje prostredníctvom webových služieb, PLC systémy medzi sebou komunikujú prostredníctvom ethernetovej komunikácie a FTP. Prepojenie PLC systémov s frekvenčnými meničmi zabezpečuje zbernica Ethernet POWERLINK. Veľkým prínosom bola aj inštalácia distribuovaných modulov X67 od spoločnosti B&R, ktoré vo finále prispeli k výraznému zjednodušeniu kabeláže a sprehľadneniu celého riešenia. Tieto moduly sú vzájomne prepojené komunikačnou zbernicou X2X. Na počítači v operátorskej miestnosti je nainštalovaný systém SCADA so serverom OPC UA. Na programovanie PLC riadiacich systémov využili pracovníci KOVAL systems Automation Studio, ďalší z osvedčených produktov B&R.

Doplnkové zariadenia triediacej linky

Okrem štandardného vybavenia triediacej linky možno na žiadosť zákazníka dodať aj ďalšie doplnkové riešenia a zariadenia, ktoré zvyšujú komfort obsluhy. Ide napr. o tlačiareň, ktorá umožňuje tlač sprievodiek. „K dispozícii sú rôzne softvérové moduly, ktoré priamo nesúvisia s procesom triedenia zásielok, ale prispievajú k efektívnemu priebehu pracovných činností,“ vysvetľuje R. Drevenák.

Sledovanie OEE a energetickej efektívnosti

Hlavné PLC je vybavené systémom na zber štatistických údajov, medzi ktoré patria počty spracovaných balíkových zásielok, počty hodín prevádzky linky, spotreba elektrickej energie a stlačeného vzduchu, počet motohodín jednotlivých pracovísk, ale napr. aj hodnoty prúdu a frekvencia motorov, z ktorých sa dá určiť blížiaci sa problém, alebo spätne zistiť príčina odstavenia nejakej časti triediacej linky.

Vysoká spoľahlivosť automatizačných systémov

Za päť rokov prevádzky na HSS Bratislava, kde sa zariadenie s touto koncepciou používa najdlhšie, nezaznamenali pracovníci KOVAL systems jediné zlyhanie z hľadiska nefunkčnosti niektorého z komponentov automatizácie a riadenia B&R. „Ak sa aj vyskytne nejaká chyba, s najväčšou pravdepodobnosťou ju spôsobil ľudský faktor,“ uvádza R. Drevenák.

Údržba a vzdialená správa

Bežné úkony údržby, týkajúce sa napr. výmeny snímačov, sú schopní zvládnuť pracovníci na strane zákazníka. „Zároveň k všetkým našim linkám máme možnosť vzdialeného prístupu. Prostredníctvom údajov zaznamenaných v historizačnom module si vieme pozrieť, čo predchádzalo vzniku poruchy a identifikovať tak možnú príčinu. To nám umožňuje uplatňovanie a využívanie princípov stratégie Industry 4.0,“ hovorí R. Zahoranský. K dispozícii je aj možnosť priameho prístupu k zdrojovým programom PLC riadiacich systémov a v prípade potreby aj ich vzdialenej úpravy.

Výzvy spojené s vývojom triediacej linky

Jednou z technicky náročných častí bolo vytvorenie a sfunkčnenie databázového servera linky, ktorý na seba preberá celú záťaž z hľadiska spracovania a komunikácie údajov prijímaných a posielaných do PLC riadiacich systémov. Pôvodné riešenie založené na UDP paketoch sa v súčasnosti nahrádza technológiou OPC UA.

Nové trendy a neustála inovácia

To, čo stačilo pred desiatimi rokmi, je už dnes málo. „Požiadavky zákazníkov pribúdajú a tomu sa musia prispôsobiť aj naše riešenia. Pravidelne sa zúčastňujeme na školeniach spoločnosti B&R, kde sa zoznamujeme s ich najnovšími produktmi a inováciami. Najnovšie nás zaujali také technológie, ako je OPC UA, OrangeBox či ich vlastné kamerové systémy. V našich riešeniach sa snažíme implementovať len najnovšie veci. Príkladom môžu byť frekvenčné meniče, ktoré sa pôvodne využívali na komunikáciu cez zbernicu X2X, avšak už sú k dispozícii meniče na komunikáciu cez Ethernet POWERLINK a tie už máme implementované aj v našich nových riešeniach,“ vysvetľuje prístup spoločnosti KOVAL systems R. Zahoranský.

„Nepatríme ku konzervatívnym výrobcom zariadení, práve naopak, často máme tendenciu inštalovať tie najnovšie veci, o ktorých majú sami zástupcovia B&R niekedy ešte len minimum informácií, resp. málo skúseností z ich využitia v reálnych aplikáciách,“ dodáva Ing. Michal Malek, PhD., z oddelenia vývoja softvéru a elektroniky. Okrem samotných školení sa pracovníci KOVAL systems pravidelne zúčastňujú aj na odborných výstavách v zahraničí, kde tiež čerpajú inšpiráciu pre svoju prácu. „Veríme, že nám nové technológie pomôžu do istej miery zjednodušiť a zoptimalizovať naše riešenia. Nemusíme ich nasadiť hneď po tom, ako sa objavia na trhu, ale registrujeme ich možnosti a ak sa naskytne príležitosť využiť ich potenciál pri nejakom projekte, budeme ich mať minimálne interne odskúšané,“ konštatuje R. Drevenák.

„Navyše nám to dáva priestor byť s našimi výrobkami konkurencieschopnejšími. Ak nejaké technológie uvádzajú na trh také renomované firmy, ako je B&R, tak je to záruka, že tieto technológie na trhu aj nejaký čas vydržia. Navyše každý deň sa pri vývoji naučíme niečo nové, je to kreatívna práca a aj nálada v kolektíve na oddelení vývoja je vďaka tomu veľmi pozitívna,“ dopĺňa kolegu R. Zahoranský. Firma KOVAL systems od svojho začiatku prešla dlhý kus cesty a tak, ako sa menilo prostredie, v ktorom pôsobila, menil sa aj jej prístup k využívaniu nových technológií vo svojich riešeniach. Po miernom poklese dopytu po bankových zariadeniach sa výrazne zvýšil dopyt po automatizovaných riešeniach pre skladové hospodárstvo, automatizovaných pracoviskách na triedenie, dopravníkových linkách a pod.

„Perspektívne sa chcem aj v našej firme zamerať na tieto oblasti a naďalej využívať výhody a prínosy jednak moderných automatizačných, riadiacich a informačných technológií B&R, jednak nadštandardnej podpory jej slovenského zastúpenia, ktorú hodnotíme naozaj veľmi pozitívne. Všetky naše výrobky v segmente automatizačnej techniky budú využívať riešenia tejto firmy,“ poodhaľuje vízie ďalšieho rozvoja firmy R. Drevenák. Správnosť tohto kroku sa im potvrdila aj tým, že konkurencia tiež začala využívať technológie tejto firmy, ale s oneskorením, čo pre KOVAL systems znamená konkurenčnú výhodu.

Princípy Priemyslu 4.0 – od teórie k praktickému využitiu

Zber údajov, ich analýza, vyhodnocovanie a následná transformácia do podoby informácie ako podpory pri rozhodovaní je to, čo už KOVAL systems vo svojich riešeniach využíva. „Našťastie aj systémy B&R túto funkcionalitu podporujú a v prípade potreby ju aj využívame. Sme radi, že tieto údaje vieme získať a následne využiť pri analýze a riešení vzniknutých prevádzkových incidentov. Niekedy zdanlivo nesúvisiace informácie prinesú poznatky, ktoré sa ukážu ako kľúčové pri riešení problému,“ konštatuje R. Zahoranský.

„Na začiatku sme považovali Priemysel 4.0 za marketingovú bublinu. Dnes sa už snažíme v našej firme vnímať túto problematiku globálne. Príkladom je projekt sledovania celkovej efektívnosti našich zariadení (OEE), sledovanie prestojov a ich príčin a pod. Podobné projekty budeme postupne zavádzať aj v rámci našich interných, či už výrobných, alebo logistických procesov. Čiže Priemysel 4.0 preklápame z pozície teórií do praktických riešení,“ uzatvára naše stretnutie Ing. Branislav Jenčo, ekonomický riaditeľ spoločnosti KOVAL systems, a. s.

Ďakujeme spoločnosti KOVAL Systems, a. s., za možnosť realizácie reportáže a za poskytnuté technické informácie.