Dołącz do czytelników
Brak wyników

Artykuły

13 października 2016

Dane inicjują czwartą rewolucję przemysłową

0 84
Nieustanne dążenia przemysłu wytwórczego w zakresie operacji obróbki skrawaniem do wytwarzania prawidłowo wykończonych elementów po określonych kosztach i w odpowiednim czasie dobiegły końca.

Dopóki nie pojawi się przełomowe rozwiązanie w zakresie narzędzi, tradycyjne metody obróbki skupione wyłącznie na poprawie usuwania metalu pozwolą w najlepszym wypadku podnieść produktywność zaledwie o kilka procent.

Znaczącą poprawę produktywności, jakości i niezawodności w zakresie skrawania metali będzie można osiągnąć dzięki czwartej rewolucji przemysłowej, skupionej na szerokim wykorzystaniu danych i informacji. Nowe rozwiązania odzwierciedlają ostatni etap długiej ewolucji. Pierwsza rewolucja przemysłowa spowodowała odstąpienie od rzemieślniczego wytwarzania produktów we własnym zakresie i przeniesienie produkcji do fabryk, dzięki wykorzystaniu centralnych źródeł energii do zasilania maszyn produkcyjnych. Moc wytwarzana z pary lub przez koła wodne była przenoszona wałami lub pasami i napędzała maszyny produkcyjne. Następnie nastąpiło przejście na wygodniejszą i efektywniejszą energię elektryczną.

Pierwsze fabryki produkowały towary pojedynczo, jeden za drugim. Dopiero druga rewolucja przemysłowa zapoczątkowała produkcję masową, która zastąpiła produkcję jednostkową. Rozwój zintegrowanych systemów, takich jak linie montażowe i obrabiarkowe, oraz automatyzacja produkcji umożliwiły wytwarzanie dużych ilości identycznych części. Trzecia rewolucja w przemyśle wytwórczym zbiegła się w czasie z wprowadzeniem numerycznego sterowania maszynami, a później sterowaniem za pomocą komputerów, co pozwoliło zwiększyć dokładność i elastyczność, a także umożliwiło produkcję różnorodnych części w mniejszych seriach.

Obecnie przemysł wytwórczy w Europie przechodzi czwartą rewolucję przemysłową, określaną jako Przemysł 4.0, która łączy możliwości zbierania, przechowywania i udostępniania danych w procesie produkcyjnym. Sieciowe systemy cyberfizyczne analizują bieżące operacje, zbierają i porównują dane, a także przekazują informacje do centralnego serwera lub chmury w celu porównania ich z określonymi modelami obróbki skrawaniem. Systemy te wykorzystują uzyskane dane do bezpośredniego dostosowania parametrów, co pozwala zoptymalizować procesy obróbki skrawaniem.

Wczesne systemy kontrolne i sterujące

Idea produkcji opierająca się bezpośrednio na danych istnieje od dłuższego czasu. W latach osiemdziesiątych XX wieku naukowcy zajmujący się obróbka metali opracowali adaptacyjne systemy do monitorowania narzędzi i ich sterowania, których zadaniem było dokonywanie pomiarów warunków skrawania, porównywanie uzyskanych danych z normami ustalonymi dla procesu, a następnie dostosowywanie parametrów skrawania w celu ustabilizowania operacji i minimalizacji występowania nieprzewidzianych zdarzeń podczas obróbki.

Systemy te wykorzystywały czujniki i sondy do pomiaru czynników procesowych, takich jak siły skrawania, moc, moment obrotowy, temperatura, chropowatość powierzchni oraz poziom hałasu. Niestety możliwości czujników w tamtych czasach były niewystarczające, jeśli chodzi o szybkości i dokładności pomiaru, a komputerom brakowało szybkości i pamięci do przetwarzania dużych ilości danych w czasie rzeczywistym. Poza tym rozwiązania do akwizycji danych i zarządzania nim były w tamtych czasach bardzo drogie.

Te braki sprawiły, że regulacja parametrów w czasie obróbki była prawie niemożliwa. Uzyskiwane rezultaty były zero-jedynkowe. Jeśli zebrane dane przekraczały ustalone maksimum, obróbka była zatrzymywana. Maksima były ustalone bez wystarczającej wiedzy i doświadczenia w zakresie procesu skrawania. Oprócz braku zaawansowanej technologii przetwarzania danych, nie uwzględniono także kluczowej kwestii, jaką jest dynamiczny charakter różnych zjawisk fizycznych – temperatury, siły, obciążenia – w procesie skrawania, które nie mają stałej wartości, lecz nieustannie się wahają.

Jak widać na wykresach (Ilustracja 1.1/1.2) siły skrawania podczas przykładowej operacji wynoszą średnio 1000 Nm. Jednak przez połowę czasu ich wartość jest wyższa niż 1000 Nm, a przez pozostały czas jest niższa. Jeśli poziom odcięcia systemu jest ustawiony na 1000 Nm, obróbka zatrzymuje się, ponieważ siły wydają się być zbyt wysokie. (Należy pamiętać, że wykresy przedstawiają pomiary wykonane w ciągu ośmiu mikrosekund w celu zobrazowania szybkości zmian siły. Przetwarzanie danych z taką szybkością było w latach osiemdziesiątych XX wieku niemożliwe).


Zbieranie danych i łączenie elementów

Niezwykle ważne jest zrozumienie ról poszczególnych elementów procesu. Istnieje ponad 80 czynników podlegającym pomiarom, które mają wpływ na operacje obróbki skrawaniem. W związku z tym kluczową sprawą jest zebranie tych wszystkich danych, połączenie ich ze sobą oraz uwzględnienie w procesie sterowania. Jeśli dany element nie zostanie uwzględniony, może to spowodować uzyskanie nieoczekiwanych lub przypadkowych rezultatów.

Po zebraniu i analizie danych ważne jest, aby ustalić priorytet wszystkich elementów w zale...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy