Obrabiarki CNC w świecie Przemysłu 4.0
Adobe StockTechnologia komputerowego sterowania numerycznego (computerized numerical control – CNC), dzięki swoim niezaprzeczalnym zaletom, staje się powoli standardem m.in. w procesach obróbki metalu. Korzyści, jakie obrabiarki CNC zapewniają przedsiębiorstwom produkcyjnym, można jednak zwielokrotnić, adaptując do procesów obróbczych nowoczesne technologie w duchu czwartej rewolucji przemysłowej.
Wysoka precyzja i powtarzalność procesów obróbczych, jaką zapewniają obrabiarki CNC, były i są pożądanymi właściwościami w produkcji dużych serii. Dziś jednak coraz częściej to zbyt mało, żeby przedsiębiorstwo mogło tylko na tej podstawie zapewnić sobie dużą konkurencyjność rynkową.
Trendy w branży obrabiarek CNC
Od lat jesteśmy świadkami dynamicznego rozwoju automatyzacji procesów produkcyjnych, coraz większą rolę odgrywają w nich też roboty. Trendy te nie omijają również branży obrabiarek, w której automatyzacja i robotyzacja mogą dodatkowo podnieść efektywność procesów obróbczych.
Agnieszka Pawlicka z RICHO Polska zwraca jednak uwagę, że równolegle nastąpił ogromny skok w jakości i intensywności w pracy ludzi za pośrednictwem internetu. Połączenie z członkami zespołu czy urządzeniami, dostęp do danych, szybsza komunikacja wewnątrz firmy daje możliwość niemal natychmiastowej i elastycznej obsługi klientów firmy.
Pawlicka dodaje, że przedsiębiorstwa niezależnie od rodzaju końcowego produktu, chcąc zwiększyć przewagę rynkową, inwestują w rozwiązania:
- przyspieszające wytwarzanie i montaż,
- ułatwiające szybkie wprowadzanie zmian w zamówieniach klientów,
- eliminujące ryzyko błędu czy wypadku w pracy,
- wspomagające bądź zastępujące pracowników, tj. roboty i coboty (do niedawna najczęściej spotykane w spawalnictwie i na liniach montażowych).
W efekcie, chcąc zaspokoić powyższe potrzeby, klienci coraz częściej poszerzają zakup obrabiarki o dodanie robota.
Według Michała Tokarczyka, inżyniera ds. sprzedaży w firmie APX Technologie, automatyzacja w ostatnich latach stała się domeną nie tylko produkcji wielkoseryjnej. Wkroczyła też w produkcję małoseryjną, a nawet jednostkową.
Obserwujemy transfer do automatyzacji małoseryjnej standardów i rozwiązań, które dotąd stosowano w wielkoseryjnej automatyzacji procesów. Odbywa się to dzięki zwiększeniu dostępności komponentów, uproszczeniu obsługi rozwiązań automatyzacji i zmniejszeniu ich kosztów wdrożeniowych.
– Jeździmy coraz bezpieczniejszymi i szybszymi samochodami, a zadaniami w domu sterujemy z aplikacji w smartfonie. Tej niezawodności, dostępności i konkurencyjności rozwiązań wymagamy również w pracy zawodowej. Dlatego po erze rozwoju obrabiarek CNC teraz mamy do czynienia z robotyzacją i pracą obrabiarek w sieci – mówi Agnieszka Pawlicka.
Zmiany bardziej ewolucyjne
Jak przekonuje Michał Tokarczyk, na przestrzeni kilku ostatnich lat w procesie obróbki metali przy użyciu obrabiarek CNC nie ma tak naprawdę rewolucyjnych zmian. Można zaobserwować jedynie ewolucję, rozwój i optymalizację poszczególnych elementów składowych, na jakie składa się kompletny proces obróbki. Działy R&D producentów obrabiarek skupiają się przede wszystkim na podnoszeniu jakości swoich wyrobów, zwiększaniu szybkości i efektywności ich pracy, a także przystosowaniu ich do automatyzacji.
– W aspekcie procesów produkcyjnych obserwujemy proces automatyzacji załadunku i rozładunku. Co za tym idzie, zwiększają się standardy wykonania przyrządów mocujących, a także wymogi co do jakości półfabrykatów. Firmy odchodzą od rozwiązań, w których operator wkładał wiele wysiłku do prawidłowego zamontowania detalu – mówi Michał Tokarczyk i kontynuuje:
– Obecnie maszyna CNC wraz z przyrządem musi sama potwierdzić prawidłowość zamocowania detalu przez zastosowanie uchwytów wyposażonych w różnego rodzaju czujniki posadowienia, które sprawdzają przyleganie płaszczyzn detalu do jego baz.
Tokarczyk mówi także, że w aspekcie software dynamicznie rozwija się oprogramowanie wspomagające przede wszystkim programowanie maszyn, ale również weryfikację wygenerowanego kodu NC. To funkcja szczególnie przydatna w przypadku produkcji precyzyjnych form, gdzie przed wykonaniem obróbki można zasymulować działanie sterownika i sprawdzić, czy wygenerowany kod przetworzony przez sterownik maszyny odpowiada naszym wymaganiom co do ścieżki.
Czy czwarta rewolucja przemysłowa zmieni obrabiarki CNC?
Przemysł 4.0 zmienia produkcję przemysłową – co do tego nie ma żadnych wątpliwości. Nie chodzi tu jednak tylko i wyłącznie o wdrożenie do procesów produkcyjnych zaawansowanych technologii (co również ma ogromne znaczenie). Czwarta rewolucja przemysłowa to przede wszystkim nowe podejście do zarządzania produkcją, dzięki czemu staje się ona bardziej optymalna i efektywna.
Jednym z istotnych aspektów jest gromadzenie i analizowane na bieżąco ogromnych ilości danych z przeprowadzanych procesów. Nie tylko zapewniają one utrzymanie odpowiedniej jakości produkcji, ale również umożliwiają m.in. przewidywanie awarii maszyn.
– Czwarta rewolucja przemysłowa wyraźnie definiuje nowy kierunek dla producentów obrabiarek, w tym naszej firmy. Wprowadzenie technologii cyfrowych, sztucznej inteligencji i automatyzacji rewolucjonizuje charakter obrabiarek CNC – mówi Iwona Gregorczyk, specjalista ds. marketingu z firmy Seron, dodając:
– Teraz bardziej niż kiedykolwiek kładziemy nacisk na inteligentne systemy sterowania, które umożliwiają szybkie dostosowywanie się do zmiennych warunków produkcji. Widzimy, że nowoczesne technologie znacząco zwiększają efektywność, precyzję i elastyczność naszych obrabiarek. Stanowi to kluczowy punkt w dynamicznie ewoluującym środowisku przemysłowym.
Natomiast Michał Tokarczyk zwraca uwagę na rolę danych w procesie produkcyjnym: – Rozwój procesu obróbki metali na obrabiarkach CNC w ostatnich latach rozwijał się właśnie w kierunku automatyzacji. Dążono też do tego, aby coraz większa liczba danych o produkcji pojedynczej sztuki była wysyłana z maszyny do oprogramowania zarządzającego produkcją. Wynika to właśnie z rozwoju Przemysłu 4.0.
– Maszyny CNC zmieniały się nieustannie nie tylko dzięki coraz to nowym oczekiwaniom od naszych klientów czy wymogom rynkowym, lecz również dzięki Przemysłowi 4.0 – przekonuje Łukasz Łapaj, kierownik sprzedaży – Polska w firmie SW. I tłumaczy, że liczni producenci dołączyli do wspólnej ścieżki cyfryzacji i odnajdowania sensu w ogromnych ilościach danych gromadzonych w swoich maszynach.
Interfejsy do systemów automatyzacji, dodatkowych urządzeń w linii oraz systemów MES, ERP i CMM, a także ich przejrzystość stały się bardzo ważne dla zrównoważenia kosztów, jakości i czasu. Te dane w połączeniu z automatyzacją będą coraz bardziej wpływać na adaptację produkcji poprzez optymalizowanie wydajności, zasobów, szybkości ustawienia procesu, jakości testów, wydajności narzędzi itp.
– Obrabiarki od strony mechanicznej są na bardzo wysokim poziomie, zapewniają wysoką dokładność obróbki i możliwości produkcyjne. W najbliższym czasie nie ma więc co oczekiwać większych zmian w dziedzinie mechaniki – mówi Aleš Polcar, dyrektor polskiego oddziału Amkovo.
– Natomiast możliwe są dalsze zmiany w obszarze software’u, tj. podłączenie maszyn do sieci przedsiębiorstwa, pozyskiwanie informacji na temat ich pracy i serwisowania czy wizualizacja pracy maszyny. Bez dokładnych informacji na temat pracy maszyn i produkowanych detali nie można bowiem w XXI w. wyobrazić sobie pracy przedsiębiorstwa.
Na pewne bariery związane z wdrażaniem rozwiązań Przemysłu 4.0 zwraca uwagę Jakub Szyndlar, technolog ds. rozwoju klienta w firmie Abplanalp. Według niego Przemysł 4.0 już od ponad dekady jest silnie promowany wśród producentów. I właściwie od początku widoczne jest wdrażanie systemów, które mają na celu wykorzystanie koncepcji wśród niemalże wszystkich dostawców firmy.
– Problemem, którego nie sposób nie zauważyć, jest natomiast sposób integracji tych solucji (pomijając systemy niezależne i protokół MT Connect), niemal każdy producent stara się wprowadzić i promować swoje rozwiązania – mówi Szyndlar. – Niestety oparte są one na systemach zamkniętych bez dostępności API. Przez to klient, który w swoim parku maszynowym ma obrabiarki różnych producentów, często zmuszony jest do korzystania z wielu z nich jednocześnie lub budowania własnych nakładek, które zbierają dane w sposób graficzny lub pobierają pakiety transmisyjne celem prezentacji w spójnym środowisku.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Rozwiązania zgodne z ideą Przemysłu 4.0
Producenci na różne sposoby starają się przekonać klientów do swoich produktów. Nowe rozwiązania z obszaru Przemysłu 4.0 są niewątpliwie takim wabikiem, który zwiększa zainteresowanie. Przeglądając oferty różnych dostawców, praktycznie u każdego znajdziemy coś interesującego.
Jakub Szyndlar potwierdza, że niemal każda z obrabiarek oferowanych przez Abplanalp ma już niezależny system producenta (np. HaasConnect dla obrabiarek Haas, Anywhere-Remote dla obrabiarek Kitamura), możliwość komunikacji przez zapytania za pomocą protokołów telnet (jak MDC w Haas), raportowanie przez przesył danych za pomocą DPRNT (czy to do pliku, czy na port RS232/Ethernet) lub nawet niezależny system tego typu firmy Liquid Tool, który służy do monitorowania chłodziw.
– Uważamy jednak, że wszystkie te systemy wymagają zaawansowanej integracji przez połączenie wielu systemów lub napisanie automatycznych skryptów zapytujących maszyny w czasie rzeczywistym. Mocno więc skłaniamy się w stronę gotowych rozwiązań w postaci niezależnych systemów MES, takich jak system Groth – mówi Jakub Szyndlar, argumentując:
– Pozwala on na monitorowanie wszystkich obrabiarek niezależnie od producenta, a po pobraniu sygnałów z silników i styczników monitorowanie także obrabiarek konwencjonalnych i urządzeń peryferyjnych (podajników, przenośników, pił taśmowych). Dzięki temu zarówno dostęp do interfejsu graficznego dla użytkownika, jak i tworzenie zaawansowanych wykresów czy zestawień (z prostym podziałem na obrabiarkę, zamówienie lub nawet poszczególnych pracowników) jest szybkie i proste.
Również oferowane przez Amkovo produkty mają zoptymalizować produkcję w duchu Przemysłu 4.0. – Producenci, których mamy w swoim portfolio, stworzyli platformy, które współpracują z softwarem maszyn dopasowanym zarówno do potrzeb konkretnego klienta, jak i konkretnej maszyny – mówi Aleš Polcar i dodaje:
– Wynikiem jest optymalizacja produkcji, częściowe oszczędzanie obsługi przy sterowaniu maszyną przy zastosowaniu czujników i inteligentnych funkcji oraz wynikające z tego lepsze możliwości produkcyjne. To także stabilność maszyny i możliwość stworzenia jej cyfrowych modeli (cyfrowych bliźniaków – dla lepszego przygotowania produkcji poza maszyną, tj. ulepszenie wykorzystania możliwości maszyny, zapobieganie kolizji, optymalizacja czasów obróbki, zdalne diagnostyka maszyny itp.). Możliwości, jak widać, jest sporo i to od klienta zależy, które z nich sobie życzy i chce używać.
Według dyrektora Amkovo zainteresowanie polskich przedsiębiorców tymi rozwiązaniami jest coraz większe, ale wciąż są to dopiero początki. – Niektórzy by chcieli wykorzystać możliwości platform informacyjnych, ale do końca nie wiedzą, jak wykorzystać ich potencjał w ramach własnej produkcji – wyjaśnia Polcar.
W przypadku firmy APX Technologie oferowane urządzenia łączone są z systemami ERP klienta w oparciu o ogólnodostępną customizację programów MT-LINK i Fanuc lub własnoręcznie napisanych makr. Michał Tokarczyk przekonuje:
– Cechuje nas szeroka elastyczność rozwiązań i dobranie ich do potrzeb klienta. Dzięki ciągłemu kontaktowi z produkcją, prowadząc wdrożenia produkcyjne, uzbrajamy oferowane przez nas maszyny. Oferowane rozwiązania uwzględniają specyfikę prac, przyzwyczajenia operatorów, a także wymagania menadżerów. W efekcie oferowane przez nas rozwiązanie jest łatwe do przyswojenia.
RICHO Polska od lat oferuje obrabiarki z opcją podłączenia do sieci (głównie są to tokarki i centra obróbcze). Oprócz skrawarek oferta obejmuje także manipulatory i roboty. Ponadto firma indywidualnie tworzy linie produkcyjne z obrabiarkami.
Obecnie projektuje dla klienta z branży motoryzacyjnej dedykowaną linię produkcyjną z 2 robotami 6-osiowymi, które ze sobą współpracują. Co ciekawe, takimi rozwiązaniami interesują się również klienci, którzy nie znają pojęcia Przemysłu 4.0.
– W zakresie rewolucji 4.0 nie mamy rozwiązań sztucznej inteligencji. Uważamy bowiem, że bez regulacji w tej kwestii, a także przetestowanych maszyn samouczących się nie ma odpowiedzialnego podejścia do klientów – mówi Agnieszka Pawlicka. Jednocześnie podkreśla:
– Obrabiarki RICHO są bezpieczne dla ludzi (np. lasery MORN), powtarzalne w działaniu, precyzyjne (szlifierki, centra, tokarki, itd.) i wydajne (np. wytaczarki, centra ER-VMC). Zdarza się także, że są one modernizowane poprzez wprowadzenie indywidualnego rozwiązania (np. dostosowanie frezarki do opcji szlifowania ceramiki).
Z kolei Iwona Gregorczyk przekonuje: – W firmie Seron nie tylko dostosowaliśmy się do idei Przemysłu 4.0, ale jesteśmy jej aktywnym propagatorem. Nasze technologie są w pełni zgodne z duchem tej rewolucji. Oferujemy innowacyjne rozwiązania, takie jak zaawansowane systemy sterowania, zdalne monitorowanie maszyn, śledzenie produkcji (traceability) i integrację z chmurą.
Również firma SW oferuje szeroką gamę produktów cyfrowych, na które wpływa idea Przemysłu 4.0. W ciągu ostatnich 6 lat z sukcesem uruchomiono platformę chmurową do akwizycji danych maszynowych, system SCADA do danych produkcyjnych i platformę interfejsu MES.
– W oparciu o wymagania rynku, które wiążą się z Przemysłem 4.0, oczekiwania klientów i strategię cyfrową nasz zespół ds. usług danych przemysłowych powiększył się do prawie 30 osób. Daje to możliwość rozpoznawania rosnących wymagań, kierowania ich do wewnątrz firmy, opracowywania nowych lub istniejących rozwiązań i dopasowywania ich w szybki sposób. Wierzymy, że dane mają znaczenie. Umożliwią nam wprowadzenie nowych modeli biznesowych i poprawią konkurencyjność – mówi Łukasz Łapaj.
Iwona Gregorczyk dodaje: – Obserwujemy rosnące zainteresowanie tymi technologiami wśród polskich przedsiębiorców. Dostrzegają oni, że to kluczowy krok w kierunku efektywniejszej, zrównoważonej produkcji, która przynosi wymierne korzyści konkurencyjne. Rozwiązania te są strategicznie zaprojektowane, aby wspierać przedsiębiorców w transformacji przemysłowej i dostarczać im narzędzi do osiągania najwyższej jakości produkcyjnej w erze Przemysłu 4.0.
O Autorze
