Obrabiarki CNC w świecie Przemysłu 4.0

Obrabiarki CNC w świecie Przemysłu 4.0 Adobe Stock

Technologia 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.

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.

Tagi artykułu

MM Magazyn Przemysłowy 5-6/2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę