Pojęcie Przemysłu 4.0 jest jednym z najmodniejszych haseł ostatnich lat, powtarzanym zarówno przez producentów maszyn, jak i oprogramowania czy systemów. Czym jednak tak właściwie jest 4. rewolucja i co dla nas oznacza? Na jakim obecnie etapie jej wdrażania jesteśmy i co jeszcze musimy osiągnąć? Aby dobrze zrozumieć to zagadnienie, przeanalizujmy krótko historię industrializacji współczesnego świata.

Za początek pierwszej rewolucji uznajemy wynalezienie maszyny parowej, która dała ludzkości niespotykaną wcześniej wydajność. Druga natomiast utożsamiana jest ze spopularyzowaniem silników elektrycznych, które pozwoliły na stabilną produkcję bardzo dużych serii. Z kolei trzecia nastąpiła wraz z digitalizacją procesów, zastąpieniem deski kreślarskiej ekranem komputera, a frezera czy tokarza zamieniając w programistę CNC.

Śmiało możemy zatem stwierdzić, że Przemysł 3.0 jest miejscem, w którym znajdujemy się obecnie, stopniowo dodając kolejne cegiełki, posuwające nas coraz dalej, ku pełnej automatyzacji.

Czym bowiem ma się charakteryzować 4. rewolucja? Jej zakończenie ma być zwieńczone opracowaniem metod wytwarzania i projektowania, które będą w całości niezależne od człowieka, a produkcja będzie przebiegać w pełni automatycznie. Czy jest to możliwe? Chociaż docierają do nas plotki o japońskich fabrykach działających przy „wyłączonym świetle”, to jednak są to pojedyncze, odosobnione przypadki, wciąż niemożliwe do realizacji w szerszej skali. Zaprojektowanie takiego systemu, przewidując i z góry rozwiązując wszelkie możliwe problemy, jest niezwykle trudne, co nie oznacza oczywiście, że nie jest możliwe.

Żeby taki proces opracować i wdrożyć, konieczny jest jego podział na kilka podstawowych etapów. Pierwszym z nich jest transport materiałów do zakładu, a gotowych wyrobów – do jego odbiorców. Tutaj z pomocą przychodzą samochody autonomiczne, które coraz śmielej wdzierają się do rzeczywistości. Jeszcze kilka lat temu informacje o policji ścigającej pusty samochód prowadzony przez autopilota potraktowalibyśmy jako science fiction, dziś jest to coś, o czym możemy przeczytać w serwisach informacyjnych.

Wewnątrz zakładu zasoby muszą być odpowiednio segregowane i dysponowane, jednak od lat korzystamy już z systemów automatycznych magazynów, gdzie inteligentne wózki pokonują codziennie setki kilometrów, sortując miliony detali, skrzyń czy paczek. Sama produkcja odbywa się na niezwykle rozbudowanych centrach obróbczych, wyposażonych w zasobniki narzędzi czy sondy pomiarowe, natomiast operacje międzyprocesowe z powodzeniem wykonują roboty przemysłowe, transportując elementy wzdłuż linii produkcyjnej.

Do tego miejsca możemy więc śmiało twierdzić, że założenia Rewolucji 4.0 zostały osiągnięte, jesteśmy bowiem w stanie transportować i wykonywać produkty bez udziału człowieka. Układanka ma jednak jeden słaby punkt, z którym wciąż się zmagamy, w zasadzie w każdej gałęzi przemysłu, w szczególności jest on jednak widoczny w precyzyjnej obróbce skrawaniem. Mowa tutaj o kontroli jakości oraz korygowaniu przebiegu procesu. Na czym jednak polega problem? Przy osiąganych obecnie bardzo wysokich dokładnościach wytwarzania, tolerancjach zawężonych do setnych, a nawet tysięcznych części milimetra, w celu weryfikacji zgodności z rysunkiem niezbędne jest wykorzystanie bardzo dokładnych przyrządów pomiarowych, takich jak maszyny CMM. Klasyczne rozwiązania mają jednak kilka bardzo poważnych ograniczeń związanych z warunkami środowiskowymi instalacji. Tego typu maszyny poruszają się na zapewniających płynny ruch poduszkach powietrznych, nie tolerując zanieczyszczeń powietrza, a ich wzorcem odniesienia są stalowe liniały, wymagające stabilnej temperatury. W praktyce oznacza to, że muszą one być instalowane w specjalnie do tego celu dedykowanych laboratoriach, wydzielonych z linii produkcyjnej. Do tej pory była to bardzo poważna przeszkoda w drodze do pełnej automatyzacji, ponieważ istota działania wymusza zatrzymanie procesu, zabranie detalu z linii, jego transport do izby pomiarowej, kontrolę, a dopiero po jej przeprowadzeniu – analizę wyników. W praktyce oznacza to przestoje w pracy oraz przerwanie niezależnego od czynnika ludzkiego schematu.

Przez lata producenci różnych marek borykali się z rozwiązaniem tego problemu, odnosząc mniejsze bądź większe sukcesy, aż w 2016 roku na rynku pojawiła się maszyna Xtreme brytyjskiego producenta maszych CMM Aberlink. Jej niecodzienna konstrukcja kinematyczna, oparta na łożyskach elektromagnetycznych w miejsce wrażliwych na zanieczyszczenia poduszek powietrznych, oraz zastąpienie klasycznych silników krokowych liniowymi, umożliwiającymi konwertowanie energii elektrycznej w kinetyczną bez użycia elementów obrotowych, umożliwiły uszczelnienie konstrukcji oraz jej całkowite odcięcie od agresywnych warunków hali produkcyjnej, takich jak: opiłki, pył czy chmura olejowa. Konstruktorzy w bardzo kreatywny sposób poradzili sobie również z drugim problemem, jaki napotykają maszyny CMM instalowane w warunkach produkcyjnych. Zamiast tworzyć skomplikowane systemy pomiarów temperatury i opierać się na symulacjach pracy materiału w zależności od jej zmian, zdecydowano się podejść do sprawy w inny sposób. Każdy z liniałów, odpowiedzialnych za odczyt pozycji maszyny, jest rozgrzewany do 40ºC, a dopiero w takich warunkach generowana jest mapa błędów. Dzięki temu, niezależnie od tego, czy na hali mamy 5ºC, czy też 35ºC, podawane odczyty będą zawsze takie same.

Maszyny Xtreme mogą zatem pracować nawet w trudnych warunkach, dzięki czemu nie jest konieczne wydzielanie specjalnych pomieszczeń o kontrolowanym środowisku, pomiary mogą być prowadzone bezpośrednio w hali. Warto zaznaczyć, że oprogramowanie Aberlink 3D, z którego Xtreme korzysta, posiada wszelkie narzędzia GD&T, dzięki czemu, mówiąc o tych maszynach, mamy na myśli w pełni funkcjonalne CMM, o możliwościach identycznych jak te instalowane w laboratoriach. Jednak czynnikiem kluczowym dla instalacji w liniach produkcyjnych aspirujących na poziom 4.0 jest możliwość współpracy z urządzeniami automatyki. Dzięki w pełni programowalnemu modułowi komunikacji zewnętrznej możliwe są podłączenie zarówno do układów PLC, jak i bezpośrednia współpraca z robotami. Moduł umożliwia skorzystanie z protokołu modbus, będącego jednym z najpopularniejszych sposobów komunikacji, gdzie integracja jest możliwa z wykorzystaniem jednego kabla ethernetowego, a całość zadania to dla doświadczonego programisty zaledwie kilka godzin pracy. Alternatywą jest skorzystanie z bezpośrednich wyjść I/O, gdzie do dyspozycji mamy po 16 wejść i wyjść, które możemy dowolnie zaprogramować.

Dzięki przystosowaniu do pracy nawet w ciężkich warunkach hali produkcyjnej oraz możliwości integracji maszyn Xtreme z układami automatyki, a także możliwością oprogramowania Aberlink 3D, które pozwala tworzyć zaawansowane raporty pomiarowe, eksportowane do wielu popularnych i uniwersalnych formatów stworzenie zamkniętego, samokontrolującego się procesu stało się jeszcze bliższe, a producenci tacy jak Aberlink pokazują, że nawet w przypadku produktów o tak niezmiennej i jasno zdefiniowanej charakterystyce jak maszyny współrzędnościowe zawsze jest miejsce na rewolucję, która zmieni nasze pojmowanie tego zagadnienia.

Oberon 3D spółka z ograniczoną odpowiedzialnością sp.k.
ul. Brzoskwiniowa 71, 43-100 Tychy
biuro@oberon3d.pl | www.oberon3d.pl
32 220 02 46

 

W związku z wejściem w dniu 25 maja 2018 roku nowych przepisów w zakresie ochrony danych osobowych (RODO), chcemy poinformować Cię o kilku ważnych kwestiach dotyczących bezpieczeństwa przetwarzania Twoich danych osobowych. Prosimy abyś zapoznał się z informacją na temat Administratora danych osobowych, celu i zakresu przetwarzania danych oraz poznał swoje uprawnienia. W tym celu przygotowaliśmy dla Ciebie szczegółową informację dotyczącą przetwarzania danych osobowych.
Wszelkie informacje znajdziesz tutaj.
Zachęcamy również do zapoznania się z naszą nową Polityką Prywatności.
W przypadku pytań zapraszamy do kontaktu z naszym Inspektorem Ochrony Danych Osobowych pod adresem iodo@elamed.pl

Zamknij