Digital hydraulikkonferens av bjöd på brett program

– De övergripande målen med vårt automationsprogram är att höja produktiviteten och förbättra säkerheten, säger Peter Burman, programchef för gruvautomation hos Boliden. Foto: Kjell-Arne Larsson

Av Kjell-Arne Larsson

Hydraulikdagarna som varje år arrangeras av SGG genomfördes i år i form av en serie digitalt sända seminarier. Betryggande för denna nya form av arrangemanget var att det som vanligt leddes av Rickard Sjöblom – projektledare på SSG – nu i rollen som ”digital moderator”.

Kompletta framtidssäkrade aggregat

Erik Tegevall och Lars Andrén från Bosch Rexroth presenterade framtidens hydraulaggregat – ultrakompakta aggregat som är framtidssäkrade – anpassade för applicering inom Industri 4.0.

Företagets aggregat CytroBox har redan sålts till över 60 kunder runt om i världen. För att utveckla ett framtidssäkrat aggregat har Bosch Rexroth tänkt nytt och det gäller också för kunderna att tänka nytt. Med allt integrerat i en kompakt modulariserad enhet ser aggregaten nämligen mer ut som ett futuristiskt kylskåp. Fokus har varit på fyra hörnstenar: låg ljudnivå, minimerad golvyta, energieffektivitet och möjligheter för uppkoppling via bland annat Multi-Ethernet för övervakning och tillståndsbaserat underhåll.

– Vi har byggt in väldigt fiffiga Internet of Things-lösningar med visning på vanlig mobiltelefon, berättar Erik Tegevall.

Trendanalyser

CytroBox är ett hydraulaggregat enligt Plug & Play-konceptet och lätt att installera med en användarvänlig Wizard. En bred uppsättning sensorer ingår. Enheten registrerar bland annat oljans renhet, nivå, temperatur samt tryck, aggregatets effektanvändning och drifttimmar. Anläggningsägaren har full access – bland annat via webbgränssnitt – med 24 timmar historik som default eller möjlighet till algoritmbaserat hälsovärde.

Inbyggda sensorer och trendanalyser lägger grunden för tillståndsbaserat underhåll och i förlängningen högre tillgänglighet för kundens produktionsanläggning. Aggregatet skickar varningsmeddelanden vid exempelvis förhöjd oljetemperatur, hög partikelnivå och kan även indikera när det snart är dags att byta olja. Med hjälp av maskininlärning och artificiell intelligens analyseras parametrar och deras trender. Systemet upptäcker ett långsamt läckage som långsamt sjunkande oljenivå. En kund fick indikation om detta, åtgärdade en läckande cylinder och förhindrade följdskador. En annan kund erhöll varning om en skadad pump, lagade därför denna under planerat stopp och förhindrade därmed ett långt akutstopp.

Användning av vakuumteknik inom hydraulik

Magnus Johansson, vd för Busch Vakuumteknik AB som är dotterbolag till Busch Se, berättade om utvecklingen av företagets vakuumpumpar. År 1963 lanserades en oljesmord lamellvakuumpump pump kallad HUCKEPACK och 1993 kom den torrgående skruvvakuumpumpen COBRA som 1995 följdes av klovakuumpumpen MINK, som också var en torrgående vakuumpump. Med dessa pumpar sänktes både energiförbrukning och underhållsbehov. De senaste åren har vakuumpumpar försetts med sensorer och digital uppkoppling, enligt Internet of Things-koncept, vilket medger övervakning på distans.

Vakuumteknikens användning baseras inom många applikationer på vakuums förmåga att rena. Luft innehåller partiklar av många olika typer, både organiska och oorganiska, både fasta och vätskeformiga, samt mängder av enskilda molekyler. Genom att sänka trycket kan också halten av partiklar och molekyler sänkas. Vakuum kan innebära ett tryck på 1/1000 millibar, vilket är en miljondel jämfört med atmosfäriskt tryck. Även en mindre grad av vakuum kan användas för att rena ett medium.

I hydraulsystem vill vi hålla nere vattenhalt och gasföroreningar. Vatten orsakar korrosion och nedbrytning av additiver i oljan. En dubblering av vattenhalten i oljan kan halvera livslängden på komponenter.

För att rena olja från vatten och gaser går det att använda vakuum i kombination med värme. Förorenad olja pumpas med oljepump till en vakuumkammare och värms upp, ofta till 50° C. Vid cirka 120 millibars tryck förångas då vatten. Metoden ger hög vattenavskiljning utan att förstöra oljans fysiska egenskaper och fungerar för de flesta hydraul- och smörjoljorna på marknaden. Den avdragna ångan kyls sedan och kondenseras i ett senare steg, medan den renade oljan pumpas tillbaka in i hydraulsystemet. I synnerhet i större system behöver individuell anpassning göras med avseende på:

Vilket media som ska torkas
• Vilken mängd som ska torkas
• Tid för processen
• Temperatur i tork
• Tryck (vakuum) i tork
• Tillgängligt kylvatten
• Behov/önskemål om att justera trycket
• Hantering av kondensat
Vid reparationer kan vakuum användas för att inte olja ska läcka ut under arbetets gång. Då används ofta relativt små vakuumpumpar för att i första hand vakuumsätta hydraultankar. Pumpen är ofta försedd med överströmningsventil så att önskad vakuumnivå kan ställas in, för att inte tankar i systemet ska riskera att tryckas ihop av omgivande atmosfärstryck. Normalt ansluts pumpen till ett ventilationshål i hydraultanken eller i ett tanklock med borrat hål. Det ska säkerställas att olja inte kan rinna in i vakuumpumpen.

– Det är våra kunders behov och önskemål som driver fram applikationer för vakuumpumpar. Ni kan era system och vi föreslår lösningar och typ av pump, säger Magnus Johansson.

Smörjoljor, hydrauloljor och livsmedelssäkerhet

Mats Enmark, nordiskt ansvarig för specialsmörjmedel hos Fuchs, gjorde en genomgång av livsmedelssäkerhet, med för SSG:s medlemmar huvudsaklig inriktning på kartongbruk som tillverkar förpackningsmaterial åt livsmedelsindustrin.

Ett återkommande budskap från Mats Enmark var att inte enbart ha koll på vilka smörjmedel som används, utan på hela hanteringen, allt från krav från kunder till lagerhållning på bruket, underhållsrutiner och överhuvudtaget koll på alla detaljer och all hantering där risk finns för läckage eller kontaminering. Kontaminering kan exempelvis uppstå om en leverantör av returmassa (eller returpapper till Deinked Pulp) för kartongtillverkning drar med föroreningar in i den nya kartongen från exempelvis trycksvärta.

Ha alltså god ordning på processer och hanteringar. Att förväxla smörjutrustning och trycka in fel smörjmedel på ett ställe kan vara förödande. Ha ett separat lager för produkter som används i livsmedelszonen och ett för övriga delar av fabriken.

Enbart val av olja?

Räcker det att basoljan och additiven är fria från MOAH – aromatiska kolväten – för att få en produkt livsmedelssäker? Svaret är nej, helheten måste säkras upp. Vänd er till er leverantör och säkra upp att produkterna kan användas inom livsmedelzonen. Säkra upp processen med konceptet HACCP – Hazard Analysis and Critical Control Points. Bland annat är det viktigt att identifiera alla tänkbara källor till föroreningar. Att produktbladet har en NSF-stämpel räcker således heller inte för att vara säker. Bäst är att er leverantör producerar smörjmedel enligt standarden NSF ISO 21469 och har rätt certifikat samt rätt NSF-stämpel.

Livsmedelsstandarder

Det finns en uppsjö av livsmedelsstandarder. Målet med var och en är att förhindra incidenter och skydda inte minst slutkonsumenterna, vi som använder de förpackade livsmedlen. GFSi – Global Food Safety initiative – är ett paraply för alla standarder. Fuchs har fokus på standarderna BRC, IFS och FSSC 22000. Dessa tre är globalt erkända för att certifiera producerande företag. Fuchs är även med i partnerprogram med BRC som ger trygghet åt producenten.

– Planera alltid för kommande hårdare krav och ligg steget före, uppmanar Mats Enmark. De stora matgrossisterna driver kraven och det kan också komma lagkrav. OEM’s som exempelvis Tetra Pak är också en kravställare.

BRC har hårda krav. Om ni klarar deras certifiering klarar ni även alla andra. BRC har bra hjälpmedel för bland annat smörjmedelstillverkare.

– Vi kan hjälpa våra kunder, inte minst hos kartongtillverkare, att se över er hantering och era rutiner och kartlägga risker. Det går även att använda certifieringsorganens checklistor, pricka av godkända punkter och föreslå åtgärder där brister finns, avslutar Mats Enmark.

Den som vill kontrollera om en smörjmedelsprodukt är certifierad enligt ISO 21469 hänvisas till info.nsf.org/Certified/iso_21469/listings.asp. I övrigt rekommenderas videos om GFSI: youtu.be/N-ZXRoLNyts och youtu.be/80mvSm6Ti4I

5G för industrin

Svenska företag har haft och har stor betydelse för att utveckla 5G och dess industriapplikationer. Telia och Ericsson var först i världen att lansera ett 5G-nät i en underjordgruva, vilket skedde hos Boliden i Skellefteåfältet. Telia har nyligen fått i uppdrag att bygga ett dedikerat lokalt 5G-redo nät i Aitikgruvan. Lösningen baseras på den senaste 4G-tekniken från Ericsson och kan uppgraderas till 5G. I och med att flera system i gruvprocessen kan kopplas upp blir det lättare att identifiera moment som kan förbättras. Det blir också lättare att jobba med förebyggande och tillståndsbaserat underhåll. Automationen bidrar samtidigt till en säkrare och tryggare arbetsmiljö.

På Hydraulikdagarna talade Erik Josefsson, chef för Advanced Industries hos Ericsson, om utvecklingen av 5G och möjligheterna för industrin.

– Det blir mer och mer intresse för stabila och säkra trådlösa uppkopplingar, berättade Erik Josefsson. Industrirobotar förses allt oftare med 4G som går att uppgradera till 5G.

– En vändpunkt var konceptet Internet of Things. Vi ser alltmer av trådlösa uppkopplingar i fabriker, gruvor, hamnar, infrastruktur med mera, fortsatte Erik Josefsson.

Inte 5G än

Under de närmaste åren börjar trådlöst att ta över och prognosen för uppkopplade fabriker är 287 miljoner förbindelser år 2023. Trådlöst kommer att dominera över trådbundet och 2030 kan vi vänta oss 4,7 miljarder trådlöst uppkopplade enheter.

5G har inte introducerats i Sverige än, men företag som Boliden har fått testfrekvenser för att utveckla och introducera tekniken. Ofta installeras 4G som är förberett för 5G genom uppgradering. 5G är snabbare, pålitligt och säkert. Integriteten är bättre liksom möjligheterna till positionering och fjärrstyrning av maskiner.

Konceptet Industry 4.0 har hjälpt 4G och 5G på traven, särskilt inom verkstadsindustrin och processindustrin.

– Idag finns redan många tillämpningar i Europa och 5G kommer samtidigt starkt i USA och Kina, fortsatte Erik Josefsson.

För gruvsektorn utvecklar Epiroc lastare och truckar, som är självkörande, alternativt fjärrstyrda. Här är noggrann positionering och snabb kommunikation avgörande. Hexagon, som producerar mätinstrument och automationslösningar går över från Ethernet till 4G och 5G. I Kina har företaget en smart fabrik som använder 5G.

Atlas Copco kan tack vare 5G utveckla mer stabila uppkopplingar än med dagens WiFi. Ericsson samarbetar med alla nämnda företag och dessutom med Mercedes-Benz som kommer att använda 5G i produktionslinan till Mercedes S-class. Här ser man bland annat fram mot en effektivitetshöjning på 15 procent.

– Användningen av trådlös uppkoppling och automation med hjälp av 5G kan ge vinster på flera sätt. Mängden avfall från produktionslinjen minskar, exempelvis tack vare att verktyg kan kalibreras Just in Time. Man sparar in på kostnader för kablage. Och med mindre kablage i vägen kan också fabrikshallarna disponeras mera flexibelt. Produktionen blir också lättare att ställa om, exempelvis mellan olika bilmodeller. Sist ska vi heller inte glömma att det är lättare att attrahera arbetskraft till en fabrik som använder senaste teknologin, avslutade Erik Josefsson från Ericsson.

Kommunikationslösningar och robotisering i gruvnäringen

Peter Burman, som är programchef för gruvautomation hos Boliden, svarade för en komprimerad presentation av dagsläget och pågående projekt för att automatisera gruvdriften.

Automation och robotisering har pågått länge i andra industrisektorer, särskilt fasta produktionsställen ovan jord. Många människor har haft och har en bild av en gruva som ett mörkt hål i backen, där gruvarbetare jobbar. Den verkligheten ändras snabbt, tack vare att framsteg som gjorts inom andra branscher vinner terräng även i gruvorna. Leverantörer håller sig framme väl och levererar ofta före tidplan! Gruvorna, inte minst underjordgruvorna hos Boliden, fungerar som utvecklingsplatser för trådlös kommunikation och självkörande fordon bland annat.

– De övergripande målen med vårt automationsprogram är att höja produktiviteten och förbättra säkerheten, säger Peter Burman.

Boliden använder WiFi och 4G (privatlicens) för kommunikation och för 5G pågår tester. För närvarande finns 4000 accesspunkter inom Bolidens anläggningar, varav 3000 under jord. Stor bandbredd och noggrann positionering är grundläggande för att automatisera gruvorna.

När det gäller fjärrstyrda och autonoma maskiner finns redan flera på marknaden. Sandviks lastare och gruvtruck köps idag med möjlighet till fjärrstyrning och självgående körning. Borr-riggar från Epiroc som borrar själva används redan nere i Aitiks dagbrott.

Fullt automatiserad

En fullt automatiserad gruva är dock långt ifrån lätt att skapa. Det finns gråzoner där det återstår moment som kräver insatser på plats av en människa. Robotar kan klara betongsprutning – förstärkning av gruvväggar – men efter att de jobbat i 20 minuter måste de rengöras manuellt, vilket tar en timme. En borr-rigg i dagbrotten klarar en lång räcka med hål, men riggen går på el och när den backar krävs manuell insats för att dra tillbaka kabeln efter maskinen.

– Hur länge klarar sig gänget av robotar under jord utan personliga interaktioner? frågade sig Peter Burman. Detta blir ett kvalitetsmått på automationen. Det duger inte att säga att man robotiserat om ändå någon människa måste gripa in då och då.

Som nämnts är noggrann positionering avgörande för robotisering under jord. Boliden med partners utvecklar positionering baserade på WiFi och 4G. Med WiFi går det att nå en noggrannhet på ner till 1 meter eller kanske 1 decimeter. Företaget Mobilaris har en teknik – produkten Onboard – som baseras på WiFi, gruvkartor och accelerometer i fordonet. Noggrannheten blir 5–10 meter.

Peter Burman presenterade 14 aktuella utvecklingsprojekt. Boliden samarbetar med företag som Volvo CE, Jama, Epiroc, Sandviken, ABB, Telia och Ericsson. Inom ”System Automation & Mine Automation Infrastructure – Positioning Technology” utvärderas befintliga och nya teknologier för att öka precisionen i positionering. Inom ”System Automation & Mine Automation Infrastructure – Connected Machines” försöker man koppla upp så många maskiner som möjligt i WiFi-nätverk och samla data från maskinerna.

Uppskalning

Bergsskrotning – det vill säga rivning av lös sten i gruvgångar – är möjlig att fjärrstyra. Försök pågår att skala upp maskiner och annan utrustning. Likaså är det önskvärt att laddning av borrhålen – där malmen sprängs loss – kan robotiseras, och test pågår i underjordsgruvan i Garpenberg. Pumpar för att hålla vatten borta ur gruvorna är en nyckelfaktor för gruvverksamhet. Boliden har tillsammans med Xylem haft stor framgång med att bestycka pumpar enligt Internet of Things-konceptet.

Redan 2022 kanske vi är framme vid en automation som innebär att vattning, utlastning och skrotning görs i en sekvens utan mänskligt ingripande, till en början nattetid, därefter 24/7.

Slutligen måste nämnas smarta kläder, försedda med taggar som kommunicerar och lyser. Om man slår ut med armarna tolkar systemet att man är i fara och blir vägledd till närmaste räddningskammare.

– Nycklarna till att lyckas med gruvautomation är datakommunikation och positionering. I stort sett alla tjänster bygger på detta. Utmaningarna blir att implementera den teknik som idag finns i fasta industrianläggningar och i konsumentsektorn. Det gäller att komma ikapp allt ovan jord. Då kan vi förhoppningsvis släcka lyset nere i gruvorna där robotarna jobbar ensamma och det om möjligt blir ännu mörkare än det var från början, avslutar Peter Burman.

//

https://www.nordiskaprojekt.se/

2020-11-24 - Industritorget