Erstatning af traditionelle enakse-drev! Hvor meget kan multiaxe EtherCAT-løsninger spare virksomheder i omkostninger?

Hvorfor arkitekturen med multi-akse servo-drev giver umiddelbare infrastrukturbesparelser

Eliminering af overflødige komponenter: Ingen eksterne switche, hubs eller daisy-chain-repeatere

Flere-akse-servodrev integrerer alle disse styrefunktioner i ét enkelt modul i stedet for at kræve den ekstra netværksinfrastruktur, som er standard ved traditionelle enkelt-akse-løsninger. Når alt integreres, er der ikke længere behov for alle de ekstra switche, hubs eller de irriterende daisy-chain-repetere. Disse komponenter gør blot systemet mere kompliceret, skaber flere potentielle fejlsteder og ender med at koste virksomhederne betydeligt mere penge på sigt. Ved at placere flere akser inden for ét enkelt, intelligent drev kan producenter spare omkring 15–20 procent alene på komponenter, samtidig med at deres systemer bliver langt mindre udsatte for forbindelsesproblemer. Nogle automationseffektivitetsrapporter har faktisk vist, at disse konsoliderede systemer reducerer elektriske forbindelser med omkring tre fjerdedele i forhold til traditionelle løsninger. Det betyder direkte hurtigere installationer og ingen bekymring mere for vedligeholdelse af den ekstra netværksudstyr. Desuden tager valideringen under opsætningen med den simplere konstruktion cirka 40 procent mindre tid end tidligere.

Reduceret skabplads og kablingsbehov: To- og fire-akse-drev reducerer skabets fodaftryk med op til 60 %

Når det kommer til drivsystemer, reducerer samlede konfigurationer behovet for fysisk infrastruktur betydeligt. Modellerne med dobbelt- og firdobbeltakse pakker i princippet flere motorstyringer ind i én enhed, hvilket kan frigøre op til ca. 60 % mere skabplads sammenlignet med at installere separate drivere enkeltvis. Med fælles DC-bus-opstillinger og indbyggede kommunikationsporte er der generelt langt mindre kablingsarbejde nødvendigt. Vi taler om en reduktion af kablerne på mellem 70 og 85 procent, hvilket betyder færre rør, der skal føres gennem vægge, mindre afslutningsarbejde ved forbindelsespunkter og selvfølgelig besparelser på installationsarbejdets tid og omkostninger. Ifølge rapporter fra feltteknikere forkortes installationsperioden typisk med ca. 30 %. Der er også andre omkostningsfordele: Mindre styreskabe betyder billigere kabinettmaterialer, og den lavere varmeudvikling reducerer facilitetens kølekrav. For producenter, der arbejder med begrænsede pladsforhold, gør disse kompakte drivløsninger det muligt at opnå imponerende resultater med en aksefordeling på 3:1 pr. kvadratfod plads. Dette gør det meget nemmere at udvide produktionslinjer uden behov for større ændringer i de eksisterende faciliteter.

EtherCATs deterministiske ydeevne som en direkte omkostningsbesparelsesfaktor

Submikrosekund-jitter og distribuerede ure, der muliggør præcis synkronisering af servodrev med flere akser – hvilket reducerer bevægelsesfejl og kostbare hardwaregenindstillinger

Det distribuerede ur-system i EtherCAT opnår synkronisering på under én mikrosekund, hvilket i praksis eliminerer tidsrelaterede problemer, der forstyrrer justeringen i bevægelsessystemer med flere akser. Med denne type nøjagtighed falder fejlene i servopositionering med ca. 90 % sammenlignet med ældre feldbus-teknologier, hvilket betyder færre genindstillinger p.g.a. hardwareproblemer og betydeligt mindre spildt materiale. De praktiske resultater er også imponerende. Emballagevirksomheder har oplevet ca. 40 % færre stoppå grund af bevægelsesrelaterede problemer, siden de skiftede til EtherCAT-drevne servodrev. Ifølge en rapport fra Ponemon Institute fra 2023 om omkostningerne ved nedetid i industriautomatisering svarer dette til besparelser på cirka 740.000 dollars årligt pr. produktionslinje.

Kommunikation med enkelt kabel og enkelt ramme, der kan skaleres til over 10.000 noder – reducerer kommunikationsoverhead pr. akse med ca. 70 %

Funktionen for behandling i realtid i EtherCAT gør det muligt at kæde op til 65.000+ enheder sammen ved hjælp af kun én kabelforbindelse hver gang, de tilsluttes i serie. Dette erstatter de komplicerede stjerneformede netværksopsætninger med noget langt enklere og kræver betydeligt mindre udstyr i alt. Virksomheder rapporterer besparelser på 60–80 % på kabler sammenlignet med traditionelle punkt-til-punkt-forbindelser, samtidig med at de også reducerer den tid, det tager for beskeder at rejse gennem systemet. Kommunikationsforsinkelser falder til omkring 30 mikrosekunder pr. tusind input/output-punkter, og ingeniører bruger nu cirka halvdelen af den tid, der tidligere brugtes på opsætning af disse netværk. Store navne inden for fremstilling har også set resultater, hvor nogle hævder, at deres kommunikationsbelastning faldt med omkring halvfems procent ved udvidelse af systemer ud over ti tusind noder uden behov for ekstra hardware som f.eks. switches eller repeaters. Disse forbedringer giver konkrete økonomiske besparelser: En fabrik rapporterede næsten to millioner dollars i besparelser efter fem år med højakset robotteknik.

Samlede ejerskabsomkostninger: Servodrev med flere akser versus feltbusinstallationer med én akse

Besparelser på kabler og arbejdskraft: 60–80 % mindre kabel, kanal og afslutning i forhold til CANopen/PROFIBUS

Når det kommer til servoaktuatorer med flere akser, integrerer disse systemer styringen af ca. 2–4 akser i én kompakt enhed. Denne opsætning reducerer behovet for fysisk infrastruktur betydeligt. Vi taler om installationer, der kræver 60–80 % mindre kabling i forhold til ældre CANopen- eller PROFIBUS-systemer. Hvad betyder det? Ingen skal længere trække kilometervis af kanaler, håndtere hundredvis af afslutningspunkter eller kæmpe med de komplicerede kablingsharness, som tidligere tog evigt at montere. Tag f.eks. en typisk produktionslinje med 50 akser. Besparelserne er her ret betydelige – kun på kobberkablingen alene spares der ca. 18.000 USD. Og lad os ikke glemme arbejdstiden. Installatører skal nu kun håndtere én strømkabel og én EtherCAT-kabel pr. aktuator i stedet for at skulle lægge separate kabler til hver motor, som det var tilfældet med ældre systemer. Skabmontagen afsluttes også meget hurtigere, hvilket forkorter byggetiden med 40–65 %. Det betyder, at alt kan tages i brug hurtigere end nogensinde før.

Skjulte TCO-drevkræfter: Ingeniørtid, valideringscyklusser, reservedelslager og langsigtede vedligeholdelsesomkostninger

Ud over besparelser på hardware reducerer servodrev med flere akser de skjulte omkostninger gennem hele driftscyklussen:

• Ingeniør-omkostninger falder med 30–50 % takket være standardiserede topologier og reduceret brug af tilpasset programmering
• Valideringscyklusser forkortes ved at eliminere risici for signalintegritet som følge af kædede forbindelser
• Reservedelslager reduceres med 60 % – ét drev erstatter 2–4 enkeltakse-enheder
• Forudsigende vedligeholdelse forenkles via central overvågning af anlægets helbred gennem EtherCAT-diagnostik

Produktionsfaciliteter rapporterer 35 % lavere årlige vedligeholdelsesomkostninger på grund af færre fejlpunkter. Uplanlagt nedetid som følge af kontaktcorrosion eller kabelskade falder markant – afgørende for industrier med høj krav til driftstid, såsom emballage, hvor nedetid anslås at koste 740.000 USD/timme (Ponemon Institute, Industriel automationsbenchmarkrapport om nedetidsomkostninger , 2023).

Overvindelse af barrierer for indførelse: Hvorfor OEM’er tøver – og hvordan man kan mindske afstanden

Selvom undersøgelser viser en samlet omkostningsbesparelse på mellem 35 og 42 procent ved implementering af servodrev med flere akser, har mange OEM’er stadig svært ved at få disse systemer indført på tværs af deres drift. Der er i alt fire primære barrierer, der står i vejen. For det første opstår problemer ved integration af ny teknologi med gammel udstyr, der bruger forskellige kommunikationsstandarder. Derefter kommer altid spørgsmålet om pengene – ingen ønsker at tale om de oprindelige investeringer, som synes høje, uden at der er synlige afkast på investeringen inden for få måneder. Vedligeholdelsespersonale mangler ofte den korrekte kompetence inden for EtherCAT-teknologi, hvilket skaber endnu en barriere. Og lad os ikke glemme alle’s værste mareridt: produktionsstop under forsøg på at eftermontere eksisterende maskiner med denne nyere teknologi. Alle disse faktorer kombineret skaber alvorlig tøven, trods de langsigtede økonomiske fordele, der venter i enden af tunnelen.

Den bedste fremgangsmåde? Start med små skridt ved at implementere ændringer på mindre kritiske produktionslinjer først. Dette giver virksomhederne mulighed for at afprøve, hvor godt tingene fungerer, inden de går fuldt ind, hvilket hjælper med at reducere potentielle risici. Det er også fornuftigt at samarbejde med certificerede partnere. Disse fagfolk kender deres fag, når det gælder integration af nye systemer og korrekt uddannelse af personalet. Deres erfaring med bevægelsesstyring kan virkelig fremskynde processen. Når man ser på omkostningerne over tid, er der noget værd at bemærke omkring servoaktuatorer med flere akser i forhold til enkeltakse-alternativer. Undersøgelser viser en besparelse på ca. 60–80 % alene i kablings- og arbejdskraftsomkostninger. Det tilskriver sig hurtigt. De fleste pilotprojekter, vi har set, betaler sig typisk inden for omkring et og et halvt år takket være lavere lagerbehov og færre vedligeholdelses timer brugt på fejlretning. Og lad os ikke glemme de modulære aktuatorudformninger enten. De tillader nem udskiftning under rutinemæssig vedligeholdelse uden at skulle standse driften helt. Desuden er de kompatible med ældre udstyr, så der er ingen grund til at kassere det, der allerede findes – endnu.