Зачастую возникают ситуации, когда сбои функционирования станков, прошедших модернизацию и внедренных на производстве у заказчика, возникают вследствие субъективных факторов, имеющих косвенное отношение к качеству произведенных работ.
Так как сбой работы станка ведет к потерянной прибыли, больно бьющей по карману владельца, были разработаны рекомендации, при соблюдении которых возможно существенно уменьшить ущерб от сбойных ситуаций и впредь предупредить возникновение подобных ситуаций. Данные рекомендации являются весьма простыми, однако для их пояснения необходимо рассмотреть несколько причин, которые приводят к подобным проблемам.
Первая причина: иная конфигурация ЧПУ-систем.
Если около 15 лет назад службы по ремонту на любом промышленном предприятии России и СНГ довольно успешно устраняли неполадки систем управления, применяя при этом осциллограф, цифровой вольтметр и паяльник. Теперь ситуация существенно изменилась.
В отличие от традиционного построения систем ЧПУ, включающего множество дискретных элементов, которые являются пригодными для проведения отдельного тестирования и замены, сегодня применяются БИС — большие интегральные схемы, имеющие высокую плотность монтажа, расстояние между отдельно взятыми контактами не более 0,5мм и высокую степень интеграции. Они действительно быстродействующие, временные интервалы составляют около 1…2 миллисекунд, при этом в старых ЧПУ-системах данные величины составляли около 20…25, а порой и 100…150.
Архитектуру современные управляющие системы также имеют совершенно иную — сегодня это не просто устройства электронного типа — радиоприемники или телевизоры, а инновационные промышленные компьютеры, имеющие «мозги» (процессор), память (интегральные микросхемы, флэш-карты, жесткие диски и прочие современные носители) и подобие искусственного интеллекта — ОС и базовое матобеспечение с широкой линейкой сервисных возможностей.
Относительно аналоговых и цифровых сервоприводов можно сказать, что сегодня это полноценные контроллеры промышленного типа, имеющие высокую степень интеграции и развитые возможности программирования и настроек.
Эти современные, более широкие, чем ранее, аппаратные возможности требуют в качестве так называемой «платы» за инновации отказ от привычных инженерам эксплуатационных служб методик диагностирования, обслуживания и ремонта.
В настоящее время нет возможности, как ранее, замерить напряжение в десятках контрольных точек и сразу найти неисправный резистор, конденсатор, и затем, произведя его замену на аналогичный, выполнить восстановление работоспособности отказавшей системы. Руководства по эксплуатации современных систем ЧПУ практически не содержит электросхем и спецификации применяемых элементов, не говоря о том, что такие руководства чаще выпускаются на иностранном языке — английском, немецком и пр.
Прежние осциллографы и цифровые вольтметры заменили руководства, прописывающие параметры и правилами управления и работы, которые следует тщательно изучать. Недостаточно глубокое изучение, а также несоблюдение указанных правил может привести и к незначительным сбоям, и к более крупным последствиям, которые приведут к выходу из строя дорогостоящей техники.
Таким образом, можно сделать первый практический вывод: так как современные ЧПУ-системы и сервоприводы представляют собой принципиально новые программно-аппаратные устройства, то и требования к уровню квалификации персонала, проводящего их обслуживание, становятся все более высокими.
Вторая причина: иные уровни программного обеспечения.
ПО современных ЧПУ-систем классифицируется на четыре условных уровня. Первый — операционная система, в которой функционирует промышленный компьютер (как правило, DOS или Windows), сюда же входит соответствующий набор управляющих команд, которые должен знать оператор. Второй уровень — это базовое материально обеспечение, которое поставляет производитель устройства ЧПУ. Часто оно глубоко «спрятано» в недра системы, доступа для редактирования нет. Третий уровень представляют программные продукты электроавтоматики (PLC-программы), определяющие «привязку» отдельно взятой ЧПУ-системы к определенной модели станка, и, как следствие, то, насколько эффективен будет данный станок для этой системы ЧПУ. Такие программы разрабатываются создателями проектов новейших станков ЧПУ или создателями проектов по модернизации. От того, насколько качественно они будут выполнены, напрямую зависит, будет ли надежным станок, насколько полно будут реализованы его конструктивные возможности, удобство работы оператора и общее впечатление от станка.
Четвертый уровень — это технологические программные продукты для обработки деталей, обычно загружаемые в ЧПУ-систему извне; редактируются прямо на станке в ходе отладки.
Так как программное обеспечение второго и третьего уровня является недоступным для пользователя, причинами возникающих сбоев могут быть неисправности, касающиеся первого и последнего уровней — операционной системы или программных продуктов по обработке деталей.
Сбои, возникающие в результате неправильно разработанных технологических программ, появляются только при низкой квалификации технологов-программистов предприятия и качества их знания языка программирования, на котором разрабатываются ПП для данной системы ЧПУ. Такие сбои не способны привести к выходу системы управления из строя, однако могут послужить причиной поломки инструмента или порче механических частей станка: повреждается стол, выходят из строя шарико-винтовые пары и пр.
Относительно проблем, которые связаны с ОС, то их возникновение чаще всего случается в результате неквалифицированных действий оператора, который случайно или умышленно нарушает общеизвестные правила при работе с ПК, что и представляет сегодня собой современная система ЧПУ. Такими нарушениями являются стирание системных или исполняемых файлов, произвольные изменения в настройках BIOS, неправильные команды, некорректное завершение выполняемых операций, пуск инфицированных программ и пр.
Отсюда следует второй вывод практического характера: как и различные ПК, современные ЧПУ-системы могут быть подвержены разным компьютерным «заболеваниям», которые гораздо легче предупредить, нежели лечить. Высокая сложность таких систем и возможность применения их «не по назначению» жестко ставят вопрос о компьютерной безопасности, а также об оснащении предприятия средствами дополнительного контроля.
Третьей причиной являются побочные эффекты экономии.
Зачастую, исходя из экономических причин, среди предложенных вариантов модернизации станка пользователь склонен выбирать компромиссный вариант, который является оптимальным, прежде всего, по своей стоимости, а только затем — по качеству. И не всегда избранный таким способом вариант является приемлемым с точки зрения сбалансированности итоговой конфигурации.
Как иллюстрацию, приведем пример, когда для экономии бюджета в ходе модернизации станка заказчиком принято решение оставить прежний привод главного движения, но установить новую систему ЧПУ. Итог: несмотря на высокое качество выполненных исполнителем работ по «стыковке» ЧПУ-системы со станком, в результате нестабильной работы старого электропривода, установленная система ЧПУ и электрооборудование не смогли обеспечить абсолютную надежность функционирования модернизированного станка.
Так как ситуацию возможного возникновения несовместимости старых и новых элементов в рамках одной конфигурации заранее нельзя предсказать, то исключить это можно только при полной модернизации абсолютно всех систем, при этом желательным является применение компонентов одного изготовителя.
Итак, третий вывод таков: излишняя экономия на этапе формирования проекта может привести к различным проблемам в будущем. Во избежание этого, фирма-претендент на реализацию проекта должна приложить все свои усилия и убедить заказчика в целесообразности предлагаемой ею конфигурации.
Четвертая причина: неблагоприятные условия эксплуатации.
Приведем реальный практический случай: после того, как наступила устойчиво жаркая погода, отлично работавший ранее станок внезапно стал выдавать сбои. Обслуживающий персонал посчитал, что перебои в работе произошли в результате перегрева электрооборудования, стоящего в пристаночном электрошкафу; дверцы приоткрыли и продолжили эксплуатировать станок в таком состоянии. Произошло прекращение сбоев, однако через определенное время сломался блок питания приводов ЧПУ-системы Прибывшая по вызову бригада, проводившая модернизацию, обнаружила, что элементы, находящиеся в шкафу, покрыты слоем стальной пыли, что вполне могло стать причиной неисправности.
После того, как взаимные претензии и поиски виновных были закончены, была произведена гарантийная замена блока питания, но время, потраченное на выяснение причины, и средства, которые потерял заказчик во время простоя, уж не вернешь.
Подобного инцидента, скорее всего, могло бы не произойти, если на этапе разработки ТЗ заказчик или будущий исполнитель предусмотрели функционирование станка при высоких температурах, превышающих обычные на данном производстве.
Таким образом, складывается следующий практический вывод: дорогостоящую сложную импортную технику необходимо эксплуатировать в четко заданных условиях. При несоблюдении таких условий разработчику проекта необходимо предусмотреть, а заказчику утвердить создание своеобразного «запаса прочности» — принять соответствующие меры (к примеру, установить в электрошкафах кондиционеры).
Причина пятая: неправильная эксплуатация станка.
В данном случае встречаются самые курьезные ситуации, доходящие порой до абсурда. Присущая некоторым операционистам природная любознательность и оригинальное мышление, но в то же время, отсутствие привычки четко соблюдать производственную дисциплину и скрупулезно следовать заданным аспектам производственного процесса приводит порой к непредсказуемым последствиям.
К примеру, оператор ЧПУ-станка одного промышленного предприятия внезапно решил рассчитать геометрический центр вращения у поворотного стола, для чего он открутил несколько винтов, снял защиту датчика круговых перемещений «ЛИР» и получил доступ к внутренней полости, расположение которой совпадает с искомой осью вращения. При этом, снимая крышку, оператором была утеряна одна из предохранительных шайб, надетых на винты, крепившие крышку. Не обращая на это внимания, устанавливая крышку обратно, он «пережал» винт, и в результате перекоса прецизионное штриховое стекло, стоящее в корпусе датчика, было раздавлено. Это «стало» предприятию в 1800 долларов плюс длительный простой высокопроизводительного станка.
Приведем еще пример: оператору станка ЧПУ на другом предприятии очень нравились компьютерные игры. Так как устройство ЧПУ обслуживаемого станка не было оснащено стандартным дисководом, оператор пошел на личные расходы и купил внешний дисковод, который подключается к ПК посредством последовательного порта (RS232-разъема). Не зная, что по правилам компьютерной безопасности следует сначала выполнять подключение к разъему внешнего устройства, а только потом подключать компьютер к сети, он ни один раз произвел «горячее» подключение дисковода к ЧПУ-системе, при этом дисковод не был заземлен. В итоге при одном из таких подключений СОМ-порт устройства ЧПУ не выдержал, как результат — оператор не смог поиграть в обеденный перерыв, а завод — загрузить в станок необходимые программы.
Отсюда следует пятый и самый основной вывод: при отсутствии мероприятий, направленных на должное наведение порядка в области производственной и технологической дисциплины, завод может понести ощутимые финансовые потери. В современных условиях такие меры являются крайне необходимыми.
Чаще всего проблемы с обслуживаемыми станками возникают при невнимательности персонала и при отсутствии системы, контролирующей возникновение неисправностей. Выясняя причины существующих сбоев, можно столкнуться с ситуацией, когда оператор не знает ответа на элементарные вопросы: «Когда произошел сбой?», «Какую ошибку сообщала система ЧПУ?».
Руководства по эксплуатации, поставляемые вместе со станком, обычно содержат раздел о профилактике частых нештатных ситуаций и о плане мероприятий, которые нужно выполнять в случае определенного происшествия. В зависимости от того, насколько сложная система, и как высока квалификация программистов, создававших руководство, подобная информация может располагаться на десяти и более страницах (доходит даже до нескольких сотен).
Чтобы существенно уменьшить риски потерь при непредвиденных сбоях, необходимо тщательное изучение подобного руководства.
Таким образом, можно сделать следующий вывод: эксплуатационных проблем с модернизированными станками избежать можно, однако для этого следует предпринять особые усилия, и начинать следует с момента разработки проекта модернизации.
Необходимо соблюдать следующее:
1. Правильно подходить к выбору компании, которая будет выполнять модернизацию.
Имеется в виду, что отсутствие сбоев, а значит и надежная работа станка, напрямую зависит от качества написанной программы электроавтоматики, согласно которой будет работать новая конфигурация станка, а также от того, насколько грамотно создан электрошкаф и выполнены электромонтажные работы, правильно подобраны комплектующие, точно настроены электроприводы и пр. Т.е от качества разработанного проекта модернизации и качества его практического выполнения.
Все это, в свою очередь, определяется наличием в компании-претенденте квалифицированных специалистов по программированию, имеющих опыт обслуживания станков и выбранных систем ЧПУ, а также опытных инженеров-электронщиков, электриков, монтажников и прочих специалистов, которые будут претворять проект в жизнь.
2. Необходимо тщательно проработать техническое задание с учетом даже незначительных мелких деталей.
Современные ЧПУ-системы имеют довольно широкий набор сервисных и технологических возможностей, а также разные типы программирования и виды компенсаций, а также методы представления рабочей зоны, контроль, ручные циклы, настраиваемые, автоматические циклы, усложненные режимы обработки, форма отображения на экране информации в оперативном режиме и прочее.
Если заказчик потребует, чтобы после модернизации его станок смог бы выполнять определенную сложную обработку с автоматическим контролем заданных параметров, а также выводить на экран устройства определенные сообщения в понятном оператору виде, то заказчик должен заранее обговорить с исполнителем все тонкости проекта.
Предварительный анализ, выполненный исполнителем, позволит определиться, что, допустим, на станке подобной конфигурации выполнить необходимый вариант обработки или добиться необходимой точности технически не представляется возможным: придется либо менять модель согласованной ранее системы ЧПУ, либо следует докупить не планируемые ранее дополнительные устройства (датчики, кондиционеры, спецмодули, устройства сопряжения и пр.).
Таким образом, после завершения работ заказчик может рассчитывать только на тот функционал, который был прописан в ТЗ, и в объеме, заранее согласованном обеими сторонами. При выдвижении заказчиком других требований после завершения проекта или при попытке эксплуатировать станок в иных, несогласованных ранее режимах могут возникнуть сбои в работе и, как следствие, конфликт между сторонами.
3. Необходимо серьезно обучать персонал.
Как говорилось ранее, качественно другой технический уровень инновационных приводов и систем управления требует существенного переобучения операторов обслуживанию станков ЧПУ, которые работают на предприятии заказчика.
Особое внимание следует уделить повышению общей и специальной грамотности в области компьютерных технологий и владению иностранными языками на начальном уровне, достаточном для понимания руководств по эксплуатации, а также ошибок, выдаваемых системой на экран пульта оператора.
Если предприятие применяет ряд станков, которые объединены в компьютерную сеть, оснащенную одним или несколькими серверами управления, то тогда невозможно будет обойтись без квалифицированных системных программистов, которые способны не только находить вероятность возможных сбоев, но и уметь собственноручно устранять разные неполадки, связанные с работой ПО и аппаратного обеспечения.
4. Следует укреплять производственную дисциплину.
Современная техника — дорогостоящий продукт, обращение с которым требует квалифицированного ухода и бережного отношения, тщательного исполнения рекомендаций производителя, от сохранения резервных копий заводских настроек и до регулярных проверок всех систем посредством диагностики и антивирусных программ. Необходимо тщательно поддерживать на рабочих местах рекомендуемые климатические условия, а также банально производить очистку от грязи.
Все документы по эксплуатации, поставляемые заказчику в комплекте с модернизированным станком, должны храниться под ответственностью конкретного лица, который занят обслуживанием ЧПУ-станков. При их утере или порче следует немедленно получить дубликат, либо обратившись в компанию, проводившую модернизацию, либо на предприятие, занимающееся производством ЧПУ-систем. Но лучше подстраховаться и самостоятельно снять копии со всей необходимой документации (инструкций, компакт-дисков и дискет и пр.), и хранить их в разных местах с возможностью быстрого доступа.
Применение станочных ЧПУ-систем как ПК для отладки личных программ, а также запуска компьютерных игр следует строго запретить!
Следует разработать те или иные меры безопасности, ограничивающие возможность несанкционированного доступа к системным рабочим настройкам ЧПУ — каталогам ОС и настройкам BIOS, а также исключить загрузку в системы сторонних файлов без проверки их на вирусы. В случае наличия компьютерной сети устройств ЧПУ станков, необходимо создать систему контроля, обеспечивающую общесетевую безопасность как в рамках участка (цеха), так и на заводе целом.
5. Необходимо вести подробный учет профилактических работ, а также возникающих неисправностей.
Аналогично тому, как для медицины важно при постановке верного диагноза руководствоваться историей болезни, так и специалистам, занимающимся ремонтом ЧПУ-станков, существенную помощь может оказать наличие двух журналов — учета профилактических работ, учета сбойных ситуаций. Первый журнал должен находиться у операторов, занимающихся обслуживанием станков с ЧПУ. В нем необходимо отображать все действия, проводимые с данными станками в ходе регулярного техобслуживания согласно рекомендациям, данным заводом-изготовителем. Когда выполнялась последняя антивирусная проверка, что в ее ходе было выявлено, были ли найдены вирусы, какие, были ли они полностью ликвидированы, как это удалось сделать, как функционировал после данной операции станок, и пр. — все это необходимо регулярно заносить в журнал и хранить в доступном и безопасном месте.
Второй журнал следует располагать непосредственно в рабочей зоне оператора ЧПУ-станка. В нем содержится информация полностью, даже самая незначительная. Фиксируются сбои, отказы, произошедшие со станком за весь период его эксплуатации. Когда был сбой, какого он был рода, какое сообщение выдала система ЧПУ, какая операция выполнялась станком, какой был режим, что происходило перед сбоем, удалось ли произвести ликвидацию сбоя, если да, то как, какое время простаивал станок, возникали ли сопутствующие эффекты (запахи, звуки) и пр. — вся крайне важная информация, существование которой даст возможность не только гораздо быстрее произвести запуск станка в работу, но и выяснить и устранить причины возникновения данных ситуаций.
От того, насколько тщательно будут вестись эти два журнала, а также от действительного практического внедрения всех указанных выше рекомендаций в большей степени зависит надежность функционирования модернизированных станков.