CNH Industrial Belgium optimaliseert twintig jaar oude machine met ToolScope
CNH Industrial in Antwerpen, producent van tractoronderdelen (hoofdzakelijk achterassen en aandrijfsystemen), heeft een twintig jaar oude bewerkingsmachine gemoderniseerd met behulp van ToolScope. Dankzij dit controle- en regelsysteem van CERATIZIT, verkrijgt CNH Industrial meer inzicht in het bewerkingsproces en kan het bedrijf aan de hand van machinedata de cyclustijden reduceren, de standtijd van gereedschappen verlengen en een betrouwbaar productieproces realiseren.
CNH is een van de eerste gebruikers van ToolScope in Nederland en België. De producent van onderdelen voor New Holland, Case IH en Steyr tractoren zocht een oplossing om met het bestaande machinepark meer rendement te behalen om aan de groeiende vraag te kunnen voldoen. Volgens Baptiste Muller, procesingenieur bij CNH, is de leeftijd van het machinepark de grootste uitdaging bij het optimalisatietraject. "Om cyclustijden te reduceren kun je globaal twee dingen doen. Of investeren in nieuwe machines of bestaande processen optimaliseren. Wij hebben voor die laatste optie gekozen, want ondanks dat sommige machines twintig jaar oud zijn, zijn ze kwalitatief nog heel goed. Maar het optimaliseren van deze machines met verouderde besturingen en beperkte rekencapaciteit is niet zo eenvoudig, en al helemaal niet met een beperkt budget”, aldus Muller.
Na een zoektocht kwam Muller uiteindelijk uit bij ToolScope van Ceratizit: “Onze fabriek in India maakt al langer gebruik van ToolScope en heeft veelbelovende resultaten geboekt om gereedschapsbreuk tegen te gaan en standtijden te verlengen. Uiteraard hebben we ook naar andere oplossingen gekeken, maar die waren allemaal niet compatibel met onze oudere machines. Om ToolScope te testen in onze fabriek, zijn we gestart met het optimaliseren van één machine.”
Baptiste Muller (l) en Stefaan Grimonprez voor de twintig jaar oude bewerkingsmachine die met behulp van ToolScope is gemoderniseerd.
Industry 4.0 in een oogwenk geïnstalleerd
Het ToolScope monitoring- en assistentiesysteem registreert continu signalen van de machine die tijdens het productieproces worden gegenereerd. Deze gegevens worden gevisualiseerd en gebruikt om de machinebesturing te controleren en te regelen. De status van het gereedschap en de machine wordt in beeld gebracht op basis van een gepatenteerd proces voor statistische procescontrole. “Met ToolScope is het mogelijk om Industry 4.0 te integreren in een bestaand machinepark. Zoals we bij CNH Industrial laten zien, werkt dit zelfs bij een PLC van twintig jaar oud”, aldus Stefaan Grimonprez, technisch adviseur bij Ceratizit.
Hoewel ToolScope ‘draait’ op externe hardware, communiceert het systeem wel 100 keer per seconde met de machinebesturing. De vraag was of de besturing van twee decennia oud deze communicatie kan behappen. “De rekencapaciteit van de machinesoftware is in normaal bedrijf al voor 80% belast, dus om overbelasting te voorkomen is het noodzakelijk dat de procesdata extern worden vastgelegd en verwerkt. Dat is het voordeel van ToolScope: het werkt los van de machinebesturing, waardoor het systeem heel goed samen kan werken met oudere machines.” Een bijkomend voordeel van de externe hardware is de nieuwe interface, waardoor CNH Industrial in staat is om gegevens eenvoudiger te exporteren.
Procesoptimalisatie met inzichtelijke data
Met ToolScope Process Monitoring, Wear Monitoring for Tools en Adaptive Feed Control heeft CNH Industrial de cyclustijden met 3% gereduceerd.
ToolScope is opgebouwd uit een veelvoud aan apps met unieke mogelijkheden. Hierdoor kunnen gebruikers ToolScope helemaal naar eigen wens inrichten en eventueel na verloop van tijd uitbreiden met nieuwe functionaliteiten. CNH maakt gebruik van drie apps, namelijk Process Monitoring, Wear Monitoring for Tools en Adaptive Feed Control.
Met Process Monitoring verkrijgt CNH Industrial volledig inzicht in het productieproces. “We produceren op deze machine 24/7 versnellingsbakken en -behuizingen. Met ToolScope kunnen we alle procesdata inzichtelijk maken in een grafiek, waarna we heel precies kunnen zien waar het proces afwijkt van een optimaal proces. Is er bijvoorbeeld op een bepaald moment een piek te zien in het draaimoment van de spindel, dan weet je dat je op dat punt in het programma een optimalisatie kan doorvoeren. Op die manier zijn we in staat om het proces continu te optimaliseren”, aldus Muller. CNH bewerkt op de met ToolScope uitgeruste machine gietstukken van 300 kg tot 450 kg, waarvan ongeveer 10% wordt verspaand. Met kleine verbeteringen kan het bedrijf dus op termijn grote resultaten bereiken.
Naast inzicht in de procesdata reageert Process Monitoring ook automatisch op eventuele afwijkingen in de bewerking. Zo identificeert het systeem gereedschapsbreuk, ontbrekende werkstukken of gereedschappen en andere foutieve processen en stopt de machine in zo’n geval direct. Hierdoor ontstaat een betrouwbare onbemande productie waarbij de kans op schade aan gereedschap, werkstuk en machine wordt voorkomen.
Standtijd optimaal benutten
Met Wear Monitoring for Tools heeft CNH Industrial een oplossing gevonden om het maximale uit het gereedschap te halen. De functie bepaalt wanneer een gereedschap het einde van zijn levensduur bereikt op basis van de proceskracht waaraan het gereedschap is blootgesteld, in plaats van vaste standtijden te gebruiken. Een vaste standtijd houdt geen rekening met variaties in de bewerkingsomstandigheden, zoals een fluctuerende materiaalkwaliteit of ingegoten zand waar gietstukken om bekend staan. Dit betekent dat de beschikbare standtijd van gereedschappen veel beter kan worden benut. Het resultaat is lagere gereedschapskosten en een verhoging van de machinebeschikbaarheid.
ToolScope is een extern systeem met aparte hardware. Hierdoor heeft het systeem nauwelijks invloed op de rekencapaciteit van de bestaande machinebesturing.
Automatische voeding
Voor Muller is de app Adaptive Feed Control de meest interessante functie. “We bewerken gietstukken en die kennen veel variaties. In de winter zijn gietstukken bijvoorbeeld veel harder dan in de zomer, waardoor de standtijd van sommige gereedschappen bij gelijke procesparameters met 25% afneemt. Daarnaast zijn gietstukken niet maatvast, waardoor de ene keer meer materiaal verspaand moet worden dan de andere keer. Met Adaptive Feed Control kunnen we ondanks deze uitdagingen toch kortere cyclustijden realiseren.” Adaptive Feed Control meet de proceskrachten en past hier automatisch de voeding op aan. Dit leidt tot een sneller en stabieler productieproces, terwijl het gereedschap wordt beschermd tegen kritische proceskrachten.
3% cyclustijdreductie
CNH Industrial heeft ToolScope nu een half jaar in gebruik en heeft een cyclustijdreductie van 3% gerealiseerd. Het doel is om tot 4% te komen. Muller: “ToolScope is een fantastische tool voor een procesingenieur. Het is een complex systeem met heel veel mogelijkheden. Uiteraard werkt het systeem op het moment dat je het installeert en is het voor een operator vanaf dat moment eenvoudig om te gebruiken. Maar wil je het maximale uit het systeem halen dan moet je heel veel parameters finetunen en dat is een tijdrovend en doorlopend proces. Bedrijven die overwegen om met digitalisering aan de slag te gaan moeten bereid zijn om tijd te besteden aan het analyseren van data en het spelen met parameters. Digitaliseren en optimaliseren is meer dan het aansluiten van een systeem. Het is een voortdurend leerproces.
Muller heeft met behulp van ToolScope het bewerkingsproces van de twintig belangrijkste en meest gebruikte gereedschappen geoptimaliseerd. Voor sommige frezen is daarmee de bewerkingstijd met 10% tot 15% gereduceerd. Bij het boren is de bewerkingstijd met 8% gereduceerd. Een behoorlijke verbetering. Dat de gemiddelde cyclustijdreductie momenteel op 3% staat, heeft te maken met het feit dat er wel 100 tot 130 gereedschappen worden gebruikt voor de bewerking van grote versnellingsbakken en -behuizingen. Bovendien gaat CNH voor ‘safe’, omdat de productie niet stil mag komen te vallen. “Het is een uitdagende taak om die laatste paar procenten eruit te halen, maar aan het eind van de rit is dat het wel waard. En wat heel handig is, is dat je de parameters die je met de eerste try-out verzamelt kan kopiëren naar andere machines. Dan wordt de ROI ineens heel interessant”, aldus Muller. Door de goede eerste resultaten verwacht CNH Industrial Belgium in de toekomst nog meer machines uit te rusten met ToolScope.
De werkstukken moeten voldoen aan toleranties binnen een honderdste.
Voorbeeld van een geassembleerd aandrijfsysteem.
CNH Industrial Belgium produceert versnellingsbakken en -behuizingen voor New Holland, Case IH en Steyr tractoren