Zwalczanie kryzysu za pomocą bitów i bajtów

Cyfryzacja w przemyśle obrabiarek i obróbce metali

 

Wirusolodzy, którzy stale szukają odpowiedzi dotyczących pandemii, powinni móc korzystać z dużej ilości zanonimizowanych danych telefonów komórkowych, aby lepiej zrozumieć, jak zachowuje się populacja, a tym samym lepiej przewidywać ograniczenie rozprzestrzeniania się wirusa. 

Znaczenie narzędzi cyfrowych do komunikacji i zdalnej wizualizacji znacznie wzrasta w świetle potrzeby izolacji oraz fizycznej odległości i są one stosowane we wszystkich sektorach gospodarki. Politycy, lekarze i sale posiedzeń odbywają spotkania na wideokonferencjach, szkoły przenoszą swoje lekcje do ruchomych klipów obrazu, a narzędzia do zdalnej konserwacji uzyskują status elementu „krytycznego dla systemu”.

 
Markus Horn, dyrektor zarządzający Paul Horn GmbH. Foto: Paul Horn GmbH

Przemysł od dawna zdaje sobie sprawę z potencjału cyfryzacji. Nadzieje i cele są różne, czy to szybszy rozwój bardziej elastycznych maszyn, lepsza niezawodność i płynna (zdalna) konserwacja, lepsza dokumentacja, wyższy stopień automatyzacji, efekty uczenia się na podstawie porównywalności w grupie i zdolność do samodzielnego uczenia się – lista możliwości jest nieograniczona. W obliczu obecnych wyzwań wiele osób życzy sobie, aby poczyniono już większe postępy w digitalizacji i rozbudowie niezbędnych sieci, takich jak nowy mobilny standard radiowy 5G: „Przemysłowe 5G otwiera drzwi do szerokiej bezprzewodowej sieci produkcji, konserwacji i logistyki. Duże szybkości przesyłania danych, wyjątkowo niezawodna transmisja i ultrakrótkie okresy opóźnienia umożliwią znaczny wzrost wydajności i większą elastyczność przemysłowej wartości dodanej”, mówi Eckard Eberle, dyrektor generalny Siemens Business Unit Process Automation. Jest odpowiedzialny za centrum testowe Siemens 5G. W rzeczywistości nie widać tu obrabiarki (nadal), ale droga do bezprzewodowego połączenia fabryki w przyszłości jest wyraźnie wytyczona. W ciągu ostatnich kilku miesięcy Siemens testował już pasmo częstotliwości 3,7 – 3,8 GHz w Norymberdze z elementami logistycznymi w prawdziwym środowisku przemysłowym, np. z kontrolkami Simatic i urządzeniami IO.

Sieć Horn używa standardu komunikacyjnego OPC UA jako ważnego globalnego standardu dla Industry 4.0 w dziedzinie powlekania. Foto: Paul Horn GmbH 

Ponieważ źródła błędów mogą być różnorodne: dane wyjściowe samego systemu CAD, dane wyjściowe systemu CAM lub postprocesora, ustawienia parametrów CNC i kontrolera napędu, mechanika maszyny, narzędzia, czynnik chłodzący, a teoretycznie nawet materiał przedmiotu obrabianego. Program Analyse MyWorkpiece / Toolpath sprawdza dane wyjściowe poszczególnych części systemu, takie jak plik STL systemu CAD, plik MPF z systemu CAM lub postprocesora, rejestracja wartości pozycji i wreszcie, w jaki sposób napęd sterownik i mechanika maszyny, a także narzędzie, zaimplementowały dane. W ten sposób zapewnienie jakości danych CAD / CAM, na przykład, przedmiotów wielkoformatowych może mieć miejsce już przed produkcją.

Systemy optymalizacji w pobliżu obrabiarki będą również odgrywać ważną rolę podczas targów AMB 2020. Wielkimi hitami w Stuttgarcie będą prawdopodobnie tak zwane rozwiązania krawędziowe. Oferują dodatkową moc obliczeniową dla cyfrowego wsparcia produkcji, a w wielu przypadkach wykorzystują algorytmy oparte na sztucznej inteligencji, aby pomóc operatorom maszyn w ich pracy. We wrześniu nacisk zostanie położony na znalezienie praktycznych sposobów wyjścia z kryzysu, a także wzrostu sprzedaży i oszczędności kosztów, w szczególności poprzez zwiększenie wydajności systemów i maszyn, w ramach przygotowań do ponownego wypełnienia ksiąg zamówień.

Między szansą a wyzwaniem

Dzięki nowym rozwiązaniom, takim jak Edge Computing, digitalizacja oferuje różnorodne możliwości w heterogenicznych środowiskach produkcyjnych w obróbce metali. Ale są też liczne wyzwania. Markus Horn, dyrektor zarządzający Paul Horn GmbH: „Aby VDMA była dostępna na całym świecie, potrzebuje standardów”: „VDMA promuje ten problem w ramach GTDE. Z zadowoleniem przyjmuję to i, jako firma, również odgrywamy naszą rolę, udostępniając odpowiednie dane”, dodaje. GTDE to skrót od stowarzyszenia Graphical Tool Data Exchange-Standard Open Base e.V. i działa jako centrum kompetencyjne, interesariusz i dostawca usług w zakresie wymiany danych narzędzi. Członkami i partnerami stowarzyszenia są znani producenci i użytkownicy narzędzi, firmy produkujące oprogramowanie oraz stowarzyszenie VDMA Precision Tools Association. Celem jest zaprojektowanie narzędzia do wymiany danych w sposób przyszłościowy, zgodnie z międzynarodowymi standardami, a także wsparcie odpowiednich firm w tym obszarze. Stowarzyszenie wspiera wdrażanie wymiany danych narzędzi, a tym samym znormalizowane dostarczanie danych narzędzi poprzez działanie oddzielnego serwera, za pośrednictwem którego producenci biorący udział mogą zorganizować sprawdzanie danych narzędzi, takich jak właściwości narzędzia, grafika 2D i 3D zgodnie z DIN i ISO oraz udostępnić dane narzędzia bezpłatnie.

Edge Computing w pobliżu maszyny jest dyskretny, podobnie jak Edge Device firmy Siemens. Foto: Siemens AG

Ale Horn wyjaśnia również: „Pieniądze są zarabiane na krawędzi. Uzupełnienie, a nie zastąpienie środkami cyfrowymi. Dla nas, jako producenta narzędzi, oznacza to: Jeśli narzędzie nie zapewnia wymaganej jakości i precyzji, wówczas digitalizacja również nie pomoże”, wskazuje. Obecnie na rynku jest wielu graczy oferujących usługi cyfrowe: producenci oprogramowania, producenci maszyn lub producenci narzędzi. Jednak bez żadnych standardów ich realizacja jest z reguły złożona i kosztowna, a ich stosowanie nie jest elastyczne. „Dodatkowych produktów lub usług cyfrowych należy używać tylko wtedy, gdy przynosi to rzeczywistą korzyść. W przyszłości skoncentrujemy się również na samym narzędziu, udostępniając odpowiednie dane i oferując cyfrowe rozwiązania dla aplikacji, w których będą miały korzystny wpływ”, mówi Horn. Ponieważ AMB ponownie obejmie cały proces obróbki metali, odwiedzający mogą spodziewać się szerokiej gamy klasycznej technologii w połączeniu z dodatkowymi korzyściami cyfrowymi.

Czułe sensory

Jednym z ważnych celów, w których rozwiązania cyfrowe mogą pomóc, jest zminimalizowanie liczby odrzutów. Na przykład Paul Horn GmbH wraz z grupą Kistler badają problemy w obróbce w postaci wadliwych materiałów, zużytych materiałów skrawających lub pęknięcia narzędzia.

 

Czujnik piezoelektryczny dostarcza informacji o stanie narzędzia podczas procesu obróbki i mierzy bardzo małe siły skrawania o wysokiej rozdzielczości. Foto: Paul Horn GmbH

Eksperci w dziedzinie technologii pomiarów dynamicznych rejestrują ciśnienie, siłę, moment obrotowy i przyspieszenie oraz ściśle współpracując z inżynierami z Horn opracowali rozwiązanie do monitorowania narzędzi w czasie rzeczywistym w mikro-toczeniu. System narzędzi piezoelektrycznych (PTS) składa się z czujnika siły, który jest wkładany do narzędzia tokarskiego i dostarcza informacji o stanie narzędzia podczas procesu obróbki. Niezwykle mały czujnik piezo mierzy bardzo niskie siły skrawania przy wysokiej rozdzielczości. System nadaje się do stosowania w aplikacjach toczenia, szczególnie w mikrozakresie. Alternatywne metody pomiaru, takie jak monitorowanie mocy napędowej silnika wrzeciona głównego, nie są tutaj bardzo wydajne z powodu małych odchyleń. Pomiar hałasu przenoszonego przez konstrukcję również nie zapewnia żadnych stałych zadowalających wyników dla małych przedmiotów obrabianych. Monitorowanie wizualne jest również wykluczone ze względu na stosowanie smarów chłodzących, a także wysokie prędkości obrotowe podczas procesu obróbki. Nowe rozwiązanie nie wymaga interwencji w systemy CNC, a jego zastosowanie jest niezależne od maszyny. W rezultacie koszty produkcji PTS są zmniejszone, a zdolności produkcyjne zwiększone.

Krótkie trasy do klienta

Producenci maszyn zwracają również uwagę na koszty i wydajność. „Potrzebie produktów cyfrowych towarzyszy silna koncentracja naszych klientów na wydajnych procesach. Rozwiązania cyfrowe pomagają między innymi poprawić strukturę organizacyjną naszych klientów. Krótsze okresy usuwania błędów są tak samo dużym problemem, jak wyższa dostępność maszyny”, mówi dyrektor zarządzający Burkhardt i Weber, Olaf Furtmeier. Zaletą średniej wielkości firmy jest posiadanie krótkich tras, zajmowanie się projektami rozwojowymi w energicznych zespołach, aby zapewnić jak najwięcej poglądów w procesie rozwoju. „Konieczne jest jednak zwrócenie się o pomoc do wykwalifikowanych partnerów. Tylko w ten sposób możemy zagwarantować wdrożenie pełnego zakresu know-how w produktach w celu wytworzenia produktu końcowego, który w rzeczywistości oferuje wartość dodaną, a zatem jest również nabywany przez naszych klienctów”, dodaje Furtmeier.

Płynna komunikacja między poszczególnymi elementami produkcyjnymi jest również podstawą digitalizacji i Industry 4.0 w Zoller, jeśli chodzi o ustawianie, pomiar i zarządzanie narzędziami. Obecnie istnieje wiele niezawodnych i szybkich tras specjalnie dla ścieżki transmisji danych od narzędzia po regulację do maszyny. Rzeczywiste dane narzędzi są przygotowywane w przyjazny dla użytkownika sposób dla odpowiedniego sterowania maszyną i przekazywane bezpośrednio przez urządzenie regulująco-pomiarowe do systemu CNC. Oprogramowanie konwertuje wartości pomiarowe na format związany ze sterowaniem specyficzny dla maszyny i wysyła je. Oprogramowanie zawiera bibliotekę ponad 230 standardowych formatów wyjściowych dla różnych maszyn. AMB 2020 staje się odpowiednią platformą dla tych problemów i do omawiania możliwych modyfikacji specjalnych wymagań klientów, które są możliwe w dowolnym momencie w Zoller.

 

Transfer wiedzy i szkolenie

 
Katja Tiltscher, Kierownik Szkolenia w TRUMPF. Foto: Grupa TRUMPF

Powód, dla którego cyfryzacja przyjęła się stosunkowo późno w przemyśle obrabiarkowym i obróbce metali w porównaniu z innymi gałęziami przemysłu, leży nie tylko w kosztach lub wysiłku wdrożenia, ale wymaga nowych sposobów myślenia i podejścia ze strony pracowników na całym świecie. Trumpf, wystawca na targach AMB pokazał, jak ważny jest temat transferu wiedzy i szkoleń w celu rozwiązania problemu digitalizacji od zera na początku roku szkoleniowego: Aby dostosować się do zmian cyfrowych, Trumpf polega na tworzeniu sieci i szkoli po raz pierwszy swoich młodych pracowników poprzez „Trainer Industry 4.0”. Program koordynuje wszystkie treści cyfrowe z różnych dziedzin szkolenia i wspiera uczniów, stażystów oraz studentów. „Cyfryzacja stanie się podstawowym elementem szkolenia w naszej firmie. Każdy, kto studiuje informatykę lub ukończy szkolenie w tym obszarze, musi zrozumieć, co robi inżynier mechanik. Jednocześnie inżynier mechanik musi wiedzieć, jakie oprogramowanie jest potrzebne dla konkretnej maszyny. Zwiększa się to wraz z zarządzaniem biznesem, który musi obejmować na przykład części z blachy i oprogramowanie do obliczeń maszynowych”, mówi Katja Tiltscher, kierownik ds. Szkoleń w Trumpf. Nowym elementem w programie towarzyszącym AMB 2020 jest Trend Lounge, który zapewni każdemu odwiedzającemu AMB forum do transferu wiedzy oraz wymiany pomysłów i opinii z ekspertami bez ponoszenia dodatkowych kosztów. Różne tematy dyskusji, takie jak produkcja przyrostowa, lekka konstrukcja i oczywiście digitalizacja, znajdą się na porządku dziennym e ciągu pięć dni trwania forum.

Praktykanci i stażyści dowiadują się, jak rozwiązania cyfrowe poprawiają produkcję w centrum szkoleniowym TRUMPF. Foto: Grupa TRUMPF

 

O AMB
20. AMB w dniach 15–19 września 2020 r. Skoncentruje się na innowacjach i udoskonaleniach w zakresie obrabiarek do obróbki skrawaniem i usuwania metali, narzędzi precyzyjnych, systemów pomiarowych i kontroli jakości, robotów, obrabianych przedmiotów i narzędzi, oprogramowania i inżynierii przemysłowej, komponentów , zespoły i akcesoria. AMB 2020 będzie wspierany przez zwolenników promocji, tj. Stowarzyszenie Narzędzi Precyzyjnych VDMA, Stowarzyszenie Oprogramowania i Cyfryzacji VDMA oraz Niemieckie Stowarzyszenie Producentów Obrabiarek (VDW).

 

Więcej na: www.messe-stuttgart.de/amb/en/

 

 

Źródło: Landesmesse Stuttgart GmbH