В 2007 г. компания Micrel установила 50 беспроводных устройств считывания показаний манометров для контроля давления наиболее важных технологических газов в баллонах, а также шлюз для соединения проводной и беспроводной инфраструктур и отправки данных на верхний уровень в существующую сеть предприятия. Согласно оценке компании, суммарная экономия эксплуатационных расходов за счет уменьшения трудозатрат, снижения потребления газа и сокращения простоев составит 108 000 долл. США в год.
Преимущества
В 2007 г. компания Micrel установила 50 беспроводных устройств считывания показаний манометров для контроля давления наиболее важных технологических газов в баллонах, а также шлюз для соединения проводной и беспроводной инфраструктур и отправки данных на верхний уровень в существующую сеть предприятия. Монтаж каждой контрольной точки занял от 10 до 30 минут, не потребовал нарушения герметичности соединений и не сопровождался плановыми остановами. Кроме того, в будущем возможна интеграция данных с существующим программным обеспечением операторских станций по стандартным промышленным протоколам OPC и/или BACnet. В течение первых двух месяцев эксплуатации компании удалось получить следующие преимущества:
• уменьшить объем трудозатрат, связанных с инспекцией газовых
баллонов, причем снижение трудозатрат было эквивалентно половине
рабочей смены техника (который вместо этого был назначен на другие
работы);
• сократить потребление газа примерно на 10 процентов в год за счет
более полного использования объема газа в баллонах;
• свести к минимуму внеплановые простои. Например, система
зафиксировала падение давления (конденсацию) газа из-за не по
сезону холодной погоды - ситуация, которую теперь можно предвидеть
и избегать в будущем.
Согласно оценке компании, суммарная экономия эксплуатационных
расходов за счет уменьшения трудозатрат, снижения потребления газа
и сокращения простоев составит 108 000 долл. США в год.
Соответственно, срок окупаемости инвестиций - 62 500 долл. США с
учетом затрат на монтаж - составит семь месяцев.
Общие сведения
Компания Micrel, штаб-квартира
которой находится в Сан-Хосе, штат Калифорния, является ведущим
производителем интегральных микросхем для аналоговых устройств,
оборудования Ethernet-сетей и широкополосных сетей. Компания
производит высококачественные аналоговые, силовые, сложные
комбинированные и радиочастотные полупроводниковые устройства для
мобильных телефонов, портативных и промышленных компьютеров,
корпоративного и домашнего сетевого оборудования, глобальных и
городских сетей, а также промышленного оборудования.
Рисунок: система контроля газовых баллонов в Micrel
Micrel была основана в 1978 г. и располагает торговыми и сервисными представительствами, дистрибьюторами и центрами технологического проектирования на обоих американских континентах, в Европе и Азии.
Задача
Хотя по всему миру интенсивно строятся новые фабрики по
производству интегральных схем, существуют сотни фабрик,
построенных более 20 лет назад, на которых выпускаются миллионы
микросхем для самых разных электронных устройств. Тогда как на
многих из новых предприятий уже предусмотрены элементы
автоматизации, обеспечивающие максимальную эффективность и
производительность, более старые предприятия ищут решения для
повышения производственных показателей, сокращения времени простоев
и эксплуатационных издержек. Компании Micrel принадлежит
построенная в 80-х гг. фабрика, выпускающая микросхемы на
150-миллиметровых пластинах. На этом объекте мощностью 30 000
кремниевых подложек в месяц, который располагает 500 установками
для производства полупроводников, существуют сотни «рецептов»,
предусматривающих различные сочетания газов для изготовления
требуемых микросхем. Особенно важно, чтобы на каждый этап процесса
производства пластин подавались требуемые газы; в противном случае
полученная продукция будет непригодна к использованию, что в свою
очередь приведет к простою системы. В сущности, успешное
производство полупроводников целиком и полностью зависит от наличия
этих газов, поэтому рисковать нельзя. Стоимость самих газов,
поступающих из примерно 300 разных баллонов, составляет от 800 до
17 000 долл. США за баллон.
Как и на многих других старых фабриках, уровень давления газа в
баллонах на фабрике Micrel контролировался вручную. Один раз в
течение 12-часовой смены техник подходил к каждому баллону для
проверки показаний манометров на баллонах. Каждый раз эта процедура
занимала около двух часов или четыре человеко-часа в день. К 2001
г. была внедрена система штрихкодов для идентификации каждого
баллона с газом, однако по-прежнему требовалось, чтобы сотрудник
вручную считывал и записывал показания манометра каждой контрольной
точки, поэтому процесс был трудоемким и не исключал вероятность
ошибки. Чтобы дополнительно снизить риск отсутствия или
недостаточного уровня газа в баллоне, баллоны обычно меняли с
регулярным интервалом. Это означало, что тот или иной баллон мог
быть заменен, даже если в нем оставалась треть или четверть объема.
Несмотря на эти меры предосторожности, периодически возникали
перебои подачи газа, связанные с непредвиденными обстоятельствами
(например, с конденсацией газа из-за холодной погоды), причем их не
удавалось обнаружить при инспекции баллонов. Подобные перебои
зачастую приводили к снижению выхода годных пластин и простоям, что
сказывалось на величине эксплуатационных издержек.
Расходы, связанные с трудозатратами, потреблением газа и простоями,
продолжали расти, и чтобы фабрика оставалась конкурентоспособной,
проблему необходимо было решить. Руководство предприятия старалось
найти новые способы более эффективно использовать человеческие
ресурсы, обеспечить полное расходование газа на момент замены
баллона, а также заранее выявлять ситуации, способные вызвать
простой. В частности, рассматривалась возможность замены ручных
манометров новыми контрольными щитами на базе измерительных
преобразователей, что позволило бы автоматизировать контроль уровня
давления газа. Однако реализация такого варианта потребовала бы
остановки соответствующей производственной линии на несколько дней
(а то и недель) для изменения пространственного расположения
газовых трубопроводов и проведения испытаний на предмет
безопасности и наличия утечек. Возможно, потребовалась бы также еще
более масштабная реорганизация всей системы разводки (в целях
обеспечения соответствия новейшим нормам техники безопасности и
пожарной безопасности), связанная с внесением значительных
изменений в старую подсистему.
Компания отказалась от этого решения из-за слишком высокой
стоимости оборудования, монтажа и доработки, а в особенности
связанных с его реализацией потерь производственного времени.
Стоимость оборудования и работ в этом случае составила бы 4 000
долл. США на один газовый баллон, т. е. оснащение 100 баллонов
обошлось бы в более чем 400 000 долл. США.
Решение
Компания Micrel установила
беспроводные устройства считывания показаний манометров для
автоматического контроля давления в газовых баллонах, обойдясь без
высоких затрат и прерывания технологического процесса, которые были
бы неизбежны при установке традиционных щитов с измерительными
преобразователями. Устройство считывания показаний манометров - это
беспроводной датчик, который крепится к существующим приборам без
разгерметизации и стоит (с учетом монтажа) на 70 процентов дешевле
традиционных измерительных преобразователей. Устройство передает
показания манометров по беспроводной линии связи в систему
управления, где можно запрограммировать сигнализацию низких уровней
давления газа в баллонах. Компания выбрала вариант с беспроводными
устройствами считывания показаний, поскольку его реализация не была
связана с простоями, требовала минимальных трудозатрат на установку
и обучение, а также не предполагала повторных испытаний и проверки
на наличие утечек. Стоимость одной точки с учетом затрат на монтаж
составила 1 250 долл. США (всего лишь 35 процентов стоимости
традиционных щитов с измерительными преобразователями), и при
экономии 108 000 долл. США в год инвестиции окупятся за семь
месяцев.
Дополнительная информация
Для получения дополнительной информации о промышленных решениях Honeywell на базе беспроводных технологий посетите веб-сайт www.honeywell.com/ps или обратитесь к своему менеджеру по работе с клиентами Honeywell.
Системы автоматизации и управления
Комплексные технологические решения
Honeywell
1860 W. 1860 W. Rose Garden Lane
Phoenix, AZ 85027, США
Тел.: 800-822-7673
www.honeywell.com/ps
