Ersätter traditionella enaxliga drivsystem! Hur mycket kostnad kan fleraxliga EtherCAT-lösningar spara för företag?

Varför arkitekturen för multiaxiga servodrivsystem ger omedelbara infrastrukturbesparingar

Eliminering av redundanta komponenter: Ingen extern switch, inga hubbar eller daisy-chain-förstärkare

Multiaxiga servodrivsystem integrerar alla dessa styrfunktioner i ett enda paket istället for att kräva all den extra nätverksutrustning som ingår som standard i äldre enaxiga system. När allt integreras finns det ingen anledning längre att använda switchar, navenheter eller de irriterande daisy chain-förstärkarna. Dessa komponenter komplicerar bara saker, skapar fler ställen där något kan gå fel och leder till högre kostnader för företagen på lång sikt. Att placera flera axlar inuti en enda smart drivmodul innebär att tillverkare sparar cirka 15–20 procent endast på komponenter, samtidigt som deras system blir mycket mindre benägna att drabbas av anslutningsproblem. Vissa automationseffektivitetsrapporter har faktiskt visat att dessa sammanfogade system minskar antalet elektriska anslutningar med cirka tre fjärdedelar jämfört med traditionella lösningar. Detta översätts direkt till snabbare installationer och ingen oro mer för underhåll av all den extra nätverksutrustningen. Dessutom tar valideringen under installationen ungefär 40 procent mindre tid tack vare den enklare konstruktionen.

Skåpsutrymme och kablingsminskning: Två- och fyraxliga drivsystem minskar skåpets fotavtryck med upp till 60 %

När det gäller drivsystem minskar sammanfogade konfigurationer behovet av fysisk infrastruktur i betydlig utsträckning. Modellerna med dubbla och fyra axlar integrerar i princip flera motorstyrdon i en enda enhet, vilket kan frigöra upp till 60 % mer skåpsutrymme jämfört med att installera separata drivdon individuellt. Med delade likströmsbussar och inbyggda kommunikationsportar krävs det helt enkelt mycket mindre kablingsarbete över hela linjen. Vi talar om en minskning av kablarna med mellan 70 och 85 procent, vilket innebär färre rör genom väggar, mindre termineringsarbete vid anslutningspunkter och – självklart – besparar tid och pengar på installationsarbete. Enligt rapporter från fälttekniker förkortas installations­tiden vanligtvis med cirka 30 %. Det finns också andra kostnadsfördelar. Mindre styrsystemskåp innebär billigare höljesmaterial, och eftersom mindre värme genereras minskar även kylkraven för anläggningen. För tillverkare som arbetar med begränsat utrymme gör dessa kompakta drivlösningar det möjligt att uppnå imponerande resultat med en axelratio på 3:1 per kvadratfot utrymme. Detta gör det mycket lättare att utöka produktionslinjer utan att behöva genomföra större förändringar i befintliga anläggningar.

EtherCAT:s deterministiska prestanda som en direkt kostnadsbesparande faktor

Jitter på under en mikrosekund och distribuerade klockor som möjliggör exakt synkronisering av fleraxliga servodrivsystem – minskar rörelsefel och kostsamma hårdvaruförsök igen

Det distribuerade klocksystemet i EtherCAT uppnår en synkronisering på mindre än en mikrosekund, vilket i praktiken eliminerar tidsrelaterade problem som stör justeringen i fleraxliga rörelsesystem. Med denna nivå av noggrannhet sjunker servopositioneringsfel med cirka 90 % jämfört med äldre fältbuss-teknologier, vilket innebär färre omförsök på grund av hårdvaruproblem och betydligt mindre slösad materialmängd. Även praktiska resultat är imponerande. Förpackningsföretag har rapporterat cirka 40 procent färre stopp relaterade till rörelse sedan de bytt till EtherCAT-drivna servodrivsystem. Enligt en studie från Ponemon Institute från 2023 om kostnaderna för driftstopp inom industriell automatisering motsvarar detta ungefär 740 000 dollar i besparingar per år för en enda produktionslinje.

Kommunikation med enkel kabel och enkel ram som skalar upp till 10 000+ noder – minskar kommunikationsbelastningen per axel med ca 70 %

Funktionen för bearbetning i realtid i EtherCAT gör det möjligt att koppla samman upp till 65 000 enheter eller fler med endast en kabel varje gång de ansluts i serie. Detta ersätter de komplicerade stjärnformade nätverkskonfigurationerna med något mycket enklare och som kräver betydligt mindre utrustning totalt sett. Företag rapporterar besparingar på mellan 60 och 80 procent på kablar jämfört med traditionella punkt-till-punkt-anslutningar, samtidigt som meddelandens genomlöpningstid i systemet minskar. Kommunikationsfördröjningar sjunker till cirka 30 mikrosekunder per tusen in/ut-punkter, och ingenjörer spenderar ungefär hälften så mycket tid på installation av dessa nätverk idag. Stora namn bland tillverkare har också sett resultat, där vissa hävdar att deras kommunikationsbelastning sjönk med cirka sjuttio procent vid skalning av system bortom tio tusen noder utan behov av extra hårdvara som switchar eller repetorer. Dessa förbättringar omvandlas till verkliga besparingar i pengar – ett fabrik har exempelvis rapporterat nästan två miljoner dollar i besparingar efter fem år med högaxliga robotsystem.

Totalägandekostnad: Servodrivsystem med flera axlar jämfört med fältbussdrivsystem med en axel

Besparingar för kablage och arbetsinsats: 60–80 % mindre kabel, rör och anslutningar jämfört med CANopen/PROFIBUS

När det gäller fleraxliga servodrivsystem kombinerar dessa system styrningen för cirka 2 till 4 axlar inom en enda kompakt enhet. Denna lösning minskar behovet av fysisk infrastruktur avsevärt. Vi talar om installationer som kräver 60–80 % mindre kablingsarbete jämfört med äldre CANopen- eller PROFIBUS-system. Vad betyder det? Ingen behöver längre dra kilometerlånga rörledningar, hantera hundratals anslutningspunkter eller kämpa med de komplicerade kablingsharness som tidigare tog evigheter att montera. Ta till exempel en typisk produktionslinje med 50 axlar. Här är besparingen betydande – ungefär 18 000 USD sparas endast på kopparkablingskostnader. Och glöm inte arbetsinsatsen heller. Idag behöver installatörerna bara hantera en strömkabel och en EtherCAT-kabel per drivsystem istället för att dra separata kablar till varje motor, som man gjorde med äldre system. Skåpsmonteringen slutförs också mycket snabbare, vilket minskar byggtiden med 40–65 %. Det innebär att allt kan sättas i drift snabbare än någonsin tidigare.

Dolda TCO-drivkrafter: Ingenjörstid, valideringscykler, reservdelslager och långsiktig underhåll

Utöver besparingar på hårdvara minskar servodrivsystem med flera axlar de dolda kostnaderna över hela driftslivscykeln:

• Ingenjörsarbete minskar med 30–50 % tack vare standardiserade topologier och minskad anpassad programmering
• Valideringscykler förkortas genom att undvika signalintegritetsrisker från kedjeanslutna kopplingar
• Reservdelslager minskar med 60 % – en drivmodul ersätter 2–4 enheter för enskilda axlar
• Förutsägande underhåll förenklas via central hälsomonitorering genom EtherCAT-diagnostik

Anläggningar rapporterar 35 % lägre årliga underhållskostnader på grund av färre felkällor. Oplanerad driftstopp på grund av kontaktkorrosion eller kabelskador minskar kraftigt – avgörande för branscher med hög drifttillgänglighet, såsom förpackning, där driftstopp uppskattas kosta 740 000 USD/timme (Ponemon Institute, Industriell automatisering – Kostnadsreferensrapport för driftstopp , 2023).

Övervinna barriärer för införande: Varför OEM:er tvekar – och hur man kan överbrygga klyftan

Även om studier visar på totala kostnadsbesparingar mellan 35 och 42 procent vid införande av fleraxliga servodrivsystem kämpar många OEM:er fortfarande med att få dessa system implementerade i sina verksamheter. Det finns i princip fyra huvudsakliga hinder som står i vägen. Först kommer problemet med att integrera ny teknik med äldre utrustning som använder olika kommunikationsstandarder. Sedan finns det alltid frågan om pengar – ingen vill gärna prata om de inledande investeringarna, som verkar höga utan att man kan se en omedelbar avkastning på investeringen inom några månader. Underhållspersonalen saknar ofta adekvat utbildning i EtherCAT-teknik, vilket skapar ett ytterligare hinder. Och låt oss inte glömma bort allas mardrömsscenario: produktionsstopp under ombyggnaden av befintliga maskiner för att införa denna nyare teknik. Alla dessa faktorer tillsammans skapar allvarlig tvekan, trots de långsiktiga ekonomiska fördelarna som väntar i tunnelns slut.

Det bästa tillvägagångssättet? Börja litet genom att implementera förändringar på mindre kritiska produktionslinjer först. Detta gör att företag kan testa hur väl saker fungerar innan de går helt in, vilket hjälper till att minska potentiella risker. Att samarbeta med certifierade partners är också klokt. Dessa experter har god kunskap om hur man integrerar nya system och utbildar personal på rätt sätt. Deras erfarenhet av rörelsestyrning kan verkligen snabba upp processen. När man ser på kostnaderna över tid finns det något värt att notera angående fleraxliga servodrivsystem jämfört med enaxliga alternativ. Studier visar på besparingar på cirka 60–80 procent endast i kablings- och arbetskostnader. Det adderar sig ganska snabbt. De flesta pilotprojekt vi sett tenderar att betala sig själva inom ungefär ett och ett halvt år tack vare lägre lagerbehov och färre underhållstimmar för att åtgärda problem. Och låt oss inte glömma bort de modulära drivanordningarna heller. De möjliggör enkla utbyten under rutinmässiga underhållsperioder utan att drift behöver stängas av helt. Dessutom är de kompatibla med äldre utrustning, så det finns ingen anledning att kassera det som redan finns – ännu.