Monitorování obráběcího procesu přináší průmyslové výrobě další přidanou hodnotu

Shromažďování dat a jejich využití k dalšímu zlepšování je mnoha průmyslovými odvětvími již několik let vnímáno jako prostředek pro tvorbu přidané hodnoty a tato technologie, pokud jde o monitorování procesu/průběhu obrábění, je již ve zpracovatelském průmyslu dobře zavedená. Ale aby technologie mohla být posunuta na novou úroveň, vyžaduje to konektivitu a schopnost vizualizace a sdílení těchto dat s jinými uživateli.

Nějakou dobu již bylo možné sledovat jednotlivé stroje používané pro kovodělnou výrobu, ale dalším krokem na této cestě je monitorovat a sdílet s ostatními zainteresovanými stranami přesně to, co se odehrává v průběhu obráběcího procesu. Nyní dokážeme ‘naslouchat’ obráběcímu stroji, shromažďovat data, interpretovat je, vizualizovat, co se odehrává – je-li obráběcí nástroj opotřebený, je-li proces příliš rychlý, příliš pomalý, nebo odchyluje-li se od očekávaného průběhu – a následně odeslat taková data zpět, přímo obráběcímu stroji. Tímto způsobem mohou být chyby nejenom detekovány, ale i okamžitě opraveny a obráběcí proces se stále znovu a znovu zlepšuje, dokud není dosaženo optimální efektivity.

Dříve mělo pojetí založené na ukládání dat podobu nezávislého systému monitorování obráběcího procesu, který byl určen pro samostatný stroj bez přímého připojení a bez možnosti provést v případě potřeby jeho aktualizaci. Společnost Sandvik Coromant však věří, že je nevyhnutelné přímé připojení strojů a že takovéto řízení a kontrola obráběcího procesu hraje nezastupitelnou úlohu v interakci s obráběcím strojem. Jsou-li stroje přímo připojené, lze aktualizace algoritmů a software instalovat prostřednictvím cloudových nástrojů nebo firemních sítí a provedení veškerých aktualizací tak může proběhnout bez jakýchkoli problémů.

Díky tomuto stupni konektivity, této schopnosti sdílet data, tomuto šiřitelnému pojetí monitorování obráběcího procesu, mají výrobci k dispozici řešení pro mnohé ze svých problémů. Mezi přínosy patří omezení neplánovaných prostojů způsobených neočekávanými kolizemi, minimalizace nákladů na nástroje a jejich opravy díky monitorování přetížení a poškození nástroje a omezení ztrátových časů stroje zapříčiněných chybějícími nástroji. Současně mohou nyní uživatelé výrazně zvýšit produktivitu a dosahovat konzistentní kvality obráběných součástí a přitom mohou mít přesnější limity pro seřízení nástrojů. Tyto schopnosti budou přínosem pro budoucí uživatele obráběcích nástrojů a obráběcích strojů a stanou se přidanou hodnotou k tradičnímu monitorování obráběcího procesu.

Rozmanité technologie a různé typy výrobních systémů

Aby uživatel mohl prostřednictvím sledování a řízení procesu/průběhu obrábění zvýšit produktivitu, bezpečnost a kvalitu, musí pracovat se širokou škálou technologií umožňujících monitorování řady různých parametrů obráběcího procesu a přímé připojení k mnoha systémům. To by mohlo zahrnovat různá síťová zařízení, cloudová řešení, několik druhů softwaru a mnoho dalšího. Tak vysoká úroveň konektivity obráběcího procesu vyžaduje buď úplnou standardizaci připojení – což může být reálně stále ještě hodně daleko – nebo značně vysoký stupeň integrace.

Bez ohledu na to, zda bude někdy možné dosáhnout zcela bezchybných výrobních procesů, společnost Sandvik Coromant, která se specializuje na obráběcí nástroje a nástrojové systémy, posouvá hranice, které vymezují tuto oblast, a vyvíjí systémy a řešení, která výrobcům umožňují získat díky monitorování obráběcího procesu a efektivnímu využívání dat konkurenční výhodu. Samozřejmě, pokud jde o nastavení a monitorování limitů pro obráběcí nástroje a limitů cyklů, společnost Sandvik Coromant má natolik rozsáhlé zkušenosti s technologiemi obráběcích nástrojů, že může do procesů monitorování obráběcích operací přinést mimořádnou hodnotu, což eliminuje nutnost, aby uživatelé prováděli nastavení limitů sami.

Klíčovými třídícími faktory jsou ve vysoce konkurenčním prostředí zpracovatelského průmyslu ty, které mají nejpřesnější a nejrychlejší dobu odezvy v kombinaci s nejnižším počtem falešných poplachů v průběhu výroby. Bezdůvodné zastavení obráběcího procesu způsobuje obrovské škody a když ještě nebyly k dispozici žádné algoritmy schopné interpretovat signály, které generuje stroj, bývalo při obrábění kovů velmi běžné. Při shromažďování signálů a jejich interpretaci v řádu milisekund je zapotřebí značná odborná zkušenost a obvykle je to uživatel, kdo tak musí učinit. Avšak zatímco takové odborné znalosti umožňují posunout monitorování obráběcího procesu na vyšší úroveň, porozumění tomu, jaké jsou tyto limity, vyžaduje znalosti získávané desetiletí.

Monitorování v reálném čase a trvale udržitelný rozvoj

Přidanou hodnotu monitorování obráběcího procesu představuje schopnost plně využívat nástroje, což ve svém důsledku znamená zvýšení kvality obráběných součástí a zkrácení dodacích lhůt. Další důležitou výhodou, kterou monitorování obráběcího procesu přináší, je snížení spotřeby energie, což z něj činí technologii šetrnou k životnímu prostředí, a zároveň snížení nákladů díky lepším možnostem kontroly, které se uživateli dostávají do rukou.

Bez tak vysoké úrovně kontroly se může snadno stát, že se uživatel bude potýkat s celou řadou poruch obráběcího procesu, které mohou vést k plýtvání energií a zdroji. K nim patří např. nesprávné korekce polohy nástroje, nevhodné pracovní vůle nebo nesprávná poloha při výměně nástroje. Mezi další problémy se mohou řadit nedostatečné tuhé upnutí součásti, nesprávná orientace součásti, nesprávný výběr programu, nezjištěné poškození nástroje nebo nesprávné seřízení nástroje. Je zřejmé, že pokud bude eliminován některý z těchto problémů, nevyhnutelně se zvýší produktivita, ale představte si velikost skokové změny efektivity, pokud by bylo možné vyřešit tyto problémy všechny.

Nepřetržitá kontrola procesu rovněž znamená konec nízké bezpečnosti obráběcího procesu, ne zcela optimální kvality obrobených součástí a nedostatečného využívání nástrojů. Systém monitorování obráběcího procesu zabezpečuje, aby byl nástroj nejenom přítomen, ale také aby nedošlo k jeho poškození a aby proces probíhal podle správných parametrů. Je-li to nutné, systém provede nápravná opatření, vyšle varovné zprávy, aby nedošlo k opotřebení nebo lomu nástroje, a zastaví obráběcí proces, pokud je nástroj poškozen nebo chybí. To také přispívá ke snížení zmetkovitosti, což je velice důležité v takových odvětvích, jako je letecký průmysl, kde jsou používané materiály velmi drahé.

Vyzbrojeni výkonným procesem monitorování údajů o stavu stroje, dokáží uživatelé predikovat kolize a mohou jim zabránit. Současně mohou zlepšit kontrolu údržby a dosáhnout tak prodloužení životnosti částí obráběcího stroje. Stejným způsobem pomáhá monitorování stavu součásti dosáhnout konzistentní kvality vyráběných dílů. Podobně může monitorování stavu nástrojů přinést zvýšení jejich využití, zlepšení odhadu nákladů na obrobenou součást, správnou úroveň skladových zásob nástrojů a výrazně vyšší využití stroje.

Závěr

V oblasti obrábění kovů se přibližuje okamžik, kdy skončí doba nízké provozní bezpečnosti, ne zcela optimální kvality obrobených součástí a nedostatečného využívání nástrojů. Nedostatečná kontrola má za následek zvýšení nákladů. Naproti tomu nepřetržitá provozní kontrola prostřednictvím monitorování obráběcího procesu přináší zvýšení efektivity a tudíž snížení nákladů. Také monitorování stavu nástrojů umožňuje zvýšení jejich využití, nastavení správné úrovně skladových zásob nástrojů, zpřesnění odhadu nákladů na obrobenou součást a výrazně vyšší využití stroje.

Společností Sandvik Coromant koncipované pojetí monitorování obráběcího procesu, má za cíl, aby díky omezení neplánovaných prostojů strojů dosahovalo jejich využití úrovně 85%. Společností Sandvik navržený proces učení stroje současně umožňuje posunout efektivitu úběru kovu až na 95% ve srovnání s 80% dosažitelnými konvenčními způsoby výroby.

Podobně jako mnoho jiných výrobních procesů, má také obrábění své hlavní příčiny nestability. Proti nim však stojí monitorování obráběcího procesu, které dokáže ‘sledovat’, co se odehrává v pracovním prostoru, kontrolovat, zda vše probíhá tak, jak by mělo, a korigovat případné odchylky.

Tím, že sníží nestabilitu až na absolutní minimum, může být monitorování obráběcího procesu katalyzátorem významných změn ve zpracovatelském průmyslu.