Co dělat, když průmyslové roboty stávkují?

Automatizace výroby roste exponenciálním tempem, ne však každé prostředí je jí nakloněno a výsledná instalace robotů nemusí přinést očekávaný výsledek. 

Současný průmysl se bez automatizace neobejde a využívání průmyslových robotů je dalším evolučním krokem v honbě za nižšími náklady a udržením schopnosti konkurovat. A jelikož nejsme národem levné pracovní síly, musí se výrobní podniky na roboty spolehnout. Co však dělat, když začnou stávkovat?

Předně je nutné si uvědomit, že roboty nejsou nic jiného, než „hromada“ senzorů a softwarově ovládaných elektropohonů, které jsou na sobě vzájemně závislé. Vše je napájeno elektrickou energií, kterou spotřebovávají. Současné roboty jsou vybaveny řízenou elektronikou pro úpravu elektrické energie, aby se minimalizoval vliv této spotřeby na vnitřní síť a zároveň, aby úroveň napětí zůstávala co nejvíce konstantní. V případě jednoho robota lze říci, že až na výjimky, jako jsou svářecí automaty, či manipulátory s vysokou nosností, je jeho vliv na el. síť minimální a tím toto téma uzavřít. Situace v praxi je však diametrálně odlišná.

Roboty kam se podíváš

Automatizace nutí podniky instalovat roboty v maximální možné efektivní míře, a to do různých částí výroby. Ať se jedná o manipulátory, svářecí automaty, lakovací ramena, či nově kolaborativní roboty z kategorie Industry 5.0. Nasazení robotů tedy nezůstává u jednoho a dají se dle velikosti provozu počítat na desítky i stovky. V takovéto situaci již dochází k významným výkyvům v elektrické síti i v případě moderních robotů, právě vzhledem k množství instalované technologie a elektronicky řízených pohonů. Vliv elektrické sítě na výrobu si lze představit jako naprosto reálnou „neviditelnou“ ruku nad červeným tlačítkem STOP.

Výkyvy v elektrické síti zapříčiňují, že robot v lepším případě přestane provádět svou činnost. Zastaví se výroba, rozsvítí se červené světlo, technici údržby se pustí do vyšetřování a začnou se snažit o co nejrychlejší opětovné spuštění výrobního procesu. Výsledkem obvykle bývá, že robot začal opět „normálně“ pracovat a příčina nebyla zjištěna. Bez zjištění důvodu však nelze odstranit problém, který se většinou skrývá v kvalitě elektrické sítě. Problém tedy přetrvává a bude se objevovat i nadále.

Už tato situace, dle umístění a důležitosti robota, může podnik stát stovky tisíc až miliony korun (výpadek výroby produktu a znovu spuštění procesu, náklady na servisní zásah, chybná diagnostika a výměna zdravých dílů, promarněný čas zaměstnanců, atd).

Existuje i horší případ, kdy vlivem elektrické sítě roboty „provádí“ své činnosti, avšak mimo zadanou toleranci a produkují vadné produkty. Zde záleží na úrovni kontroly kvality na výstupu a návazných procesech pro odhalení příčin. V případě chybných kroků může prvotní zjištění důvodů zmetkovosti trvat i měsíce, kdy dochází k neustálé re-kalibraci a změnám nastavení robotů v domněnce, že bude situace napravena. Ovšem marně.

Suroviny jsou základ

Když vám nechutná chleba, začnete hledat problém v surovinách. Příčiny chyb a „stávkování“ robotů je proto nutné hledat primárně v kvalitě elektrické sítě, což je základní vstupní surovina pro jejich fungování.

Aby bylo možné zjistit, co se v elektrické síti děje, případně proč dochází k nejrůznějším výpadkům výrobních strojů, výpadkům jističů, přehřívání a rychlému stárnutí motorů, servomotorů, pohonů apod., je potřeba si ji nechat změřit. K tomu slouží „Hloubkový audit kvality elektrické sítě“, který prostřednictvím odborného měření odhalí příčiny problémů v elektrické síti.

Měření skutečné situace

Následující příklad je situace z reálného měření společnosti Blue Panther ve výrobním závodě z oblasti automotive, kde nedochvilnost dodávek může způsobit ukončení kontraktu s automobilkou.  

Službu „Hloubkový audit elektrické sítě“ si tak původně objednali za účelem zjištění skutečného stavu parametrů elektrické sítě na straně nízkého napětí (NN), jelikož docházelo k nepředvídatelným výpadkům robotizované linky. Ze strany dodavatele energie bylo deklarováno, že problémy na straně vysokého napětí nejsou (VN).

Stav elektrické sítě byl monitorován po dobu jednoho týdne a data z měření byla následně analyzována na základě 25letých zkušeností se stavem elektrické sítě v České republice.

Odhalení nefunkčního robota

Z naměřených výsledků bylo patrné, že v místě měření dochází k poklesům napětí, které jsou způsobeny provozem závodu. Tyto poklesy ovlivňují celkovou stabilitu elektrické sítě. V podniku si situace byli vědomi již dříve, správně uvažovali o nasazení kompenzace, kterou provedli, ale chybě zvolili stykačovou technologii, která velmi rychle zastarala. Měření tak odhalilo její nedostatečnou činnost, jelikož nebyla schopna rychle kompenzovat proudovou jalovou složku, účiník (Power Faktor) se dostával mimo normu a hrozily pokuty. Celkové zkreslení proudu THD dosáhlo v průměru 30 %, což má za následek podstatně větší spotřebu energie. Svým charakterem ovlivňuje na síti ostatní spotřebiče a zařízení, které nepracují v optimálních podmínkách, zkracuje se jejich životnost a zapříčiňují výpadky. Díky dané výrobní technologii byla zjištěna vysoká úroveň harmonických složek, které jsou typické pro stejnosměrné pohony (používané v robotizované lince). Navíc výskyt sudé harmonické složky pak signalizoval poruchu robota a pomohl odhalit nefunkční pohon, který způsoboval další problémy ve výrobě a byl následně vyměněn.

Závěr

Stav a kvalita elektrické energie, jakožto základní suroviny v průmyslové výrobě, je nutné pravidelně kontrolovat. A oč více je automatizace pro podnik důležitá, o to častěji je nutné audit provádět, aby bylo možné vycházet i z historických měření. Pro jakékoliv nasazení Průmyslu 4.0 či kolaborativního Průmyslu 5.0 je pak kvalita elektrické sítě nezbytností.

Jaroslav Smetana, odborník na elektrickou energii s 25 lety praxe a ředitel společnosti Blue Panther