Производството преминава от изолирани машини и ръчно събиране на данни към свързани данни-управлявани производствени системи. Тази трансформация обикновено се свързва с Индустрия 4.0, четвъртата индустриална революция, където машини, сензори, софтуер и хора комуникират чрез цифрови мрежи.

За обработката с ЦПУ Индустрия 4.0 не означава просто замяна на конвенционалните машини с по-ново оборудване. Става дума за свързване на целия производствен процес, така че производствените данни да могат да се събират, анализират и използват за вземане на по-добри решения. Свързани CNC машини, индустриален интернет на нещата (IIoT) устройства, облачни платформи, реални-наблюдението на времето и автоматизираният анализ на данни стават все по-важни части от съвременното прецизно производство.

Индустрия 4.0 се отнася до интегрирането на цифровите технологии с физическите производствени процеси. Традиционните фабрики често работят чрез отделни системи: CNC машини произвеждат части, операторите записват производствена информация, отделите за качество инспектират продуктите, а мениджърите преглеждат производствените данни след това.

В среда на Индустрия 4.0 тези процеси могат да бъдат свързани.

Машините могат да съобщават своето работно състояние, сензорите могат да събират производствени данни, софтуерът може да следи производителността на оборудването и облак или край-компютърните системи могат да обработват информация в почти реално време. Това създава свързана производствена екосистема, в която производствената информация може да се движи между машини, софтуерни системи и хора.

За CNC машинна обработка това означава, че информация като използване на машината, състояние на шпиндела, температура, вибрации, състояние на инструмента, време на цикъл и напредък на производството може потенциално да бъде наблюдавана цифрово, вместо да разчита изцяло на ръчни записи.

The Интернет на нещата (IoT) предоставя една от ключовите технологии зад интелигентното производство. Във фабрика за ЦПУ сензорите и комуникационните системи могат да събират информация от машините и да я прехвърлят към платформи за наблюдение или анализ.

Например, сензорите могат да наблюдават:

· Температура и вибрации на шпиндела

· Ток на двигателя

· Работно състояние на машината

· Условия на охлаждащата течност

· Износване на инструмента

· Време на цикъл

· Консумация на енергия

· Машинни аларми и неизправности

След това тази информация може да бъде предадена чрез индустриална мрежа към локални компютри, периферни устройства или облачни платформи за анализ. Изследване на IIoT-базираното машинно наблюдение проучи използването на данни от сензори за идентифициране на вариации на процеса и потенциални дефекти, докато облачните системи могат да поддържат допълнителен анализ и вземане на решения-правене.

Важната промяна е, че машината вече не се третира като изолирана производствена единица. Той става част от по-голяма информационна система.

Едно от най-практичните приложения на Industry 4.0 е истински-мониторинг на времето за производство.

В конвенционален цех може да се наложи производствен мениджър да провери физически машините или да попита операторите за напредъка на производството. Това може да затрудни получаването на точна картина на фабриката в даден момент.

Свързаните машини могат да осигурят различен подход. Цифровото табло може потенциално да покаже кои машини работят, кои не работят, кои са спрели поради аларма и как напредва производството.

Тази видимост може да помогне на производителите да идентифицират проблемите по-рано. Например, ако машина спре неочаквано, системата може да запише събитието и да предостави информацията на производствения персонал. Проучване на IoT-базирана система за наблюдение на интелигентни машини установи, че реално-Информацията за машината на времето може да подпомогне планирането на производството, планирането, използването на машината и управлението на ресурсите.

истински-Мониторингът на времето не елиминира прекъсванията, но може да направи причините и времето за прекъсване по-лесни за идентифициране.

Поддръжката на машини е друга важна област, в която IoT може да осигури стойност.

Традиционната поддръжка често се основава на фиксирани графици или реактивни ремонти. Една машина може да бъде обслужена след определен брой работни часове или поддръжката може да се извърши само след възникване на повреда.

Със свързан мониторинг поддръжката може все повече да се поддържа от действителната машина-данни за състоянието.

За CNC оборудване необичайни вибрации, температурни промени, ток на двигателя или други работни сигнали могат да дадат индикация за развиващи се проблеми. Когато тези сигнали се събират непрекъснато, аналитичните системи могат да помогнат за идентифициране на необичайни модели и потенциално да предоставят ранни предупреждения.

Изследване на IoT-базиран CNC мониторинг на състоянието изследва използването на множество сензори за предсказуема поддръжка, докато по-нови изследвания изследват облачни и крайни изчисления за CNC мониторинг на състоянието и инструмент-анализ на износването.

Целта не е просто да се съберат повече данни. Истинската стойност идва от превръщането на тези данни в полезна информация за решения за поддръжка и производство.

Облачната технология осигурява друг важен слой на интелигентното производство.

Вместо да съхраняват производствена информация само на отделни машини или локални компютри, производителите могат да използват свързани платформи, за да съхраняват и анализират данни в различни производствени ресурси.

Това може да бъде особено полезно за компании, работещи с множество машини, производствени линии или производствени места. Производствената информация може да бъде консолидирана в обща система, позволяваща на мениджърите и инженерите да преглеждат производствените показатели, без да са физически до всяка машина.

Производството в облак също е изследвано като начин за предоставяне на производствени ресурси и услуги чрез свързани цифрови системи, поддържащи по-гъвкави и-търсенето на производствени модели.

Облачните системи обаче не винаги са единственият отговор. Съвременните архитектури все повече комбинират edge computing и cloud computing. време-чувствителната информация може да се обработва близо до машината, докато по-големите набори от данни и по-дълго-анализът на термините може да се обработва чрез облачни платформи. Този подход може да намали забавянето на комуникацията, като същевременно поддържа възможностите за централизиран анализ на данни.

Интелигентното производство надхвърля наблюдението на отделни машини.

По-усъвършенствана система Industry 4.0 може да свързва различни етапи от производствения работен процес, включително:

CAD/CAM → Планиране на производството → CNC обработка → Проверка на качеството → Управление на данни → Доставка

Например производствената информация може да бъде свързана с работни поръчки, програми за обработка, резултати от инспекции и производствени записи. Това създава по-голяма проследимост в производствения процес.

За прецизната CNC обработка това е особено важно, тъй като качеството на продукта зависи от множество фактори, а не само от обработката. Изборът на материал, инструментална екипировка, параметри на обработка, състояние на машината, проверка и контрол на процеса могат да повлияят на крайния резултат.

Свързаната цифрова система може да улесни свързването на производствени данни с конкретни части, машини, партиди и резултати от инспекции.

Потенциалните ползи от интеграцията на Industry 4.0 и IoT могат да бъдат групирани в няколко области.

1. Намален непланиран престой

Непрекъснатият мониторинг може да помогне за идентифициране на проблемите с машината по-рано и да предостави по-добра информация за събитията, свързани с престой.

2. По-високо използване на машината

Производствените данни могат да разкрият колко време машините прекарват в обработка, чакане, настройване или престой. Тази информация може да помогне на производителите да идентифицират възможности за подобряване на използването.

3. По-добра видимост на производството

Мениджърите и инженерите могат да получат информация за производството по-бързо, вместо да зависят изцяло от ръчно отчитане.

4. Подобрен контрол на качеството

Данните от сензорите и информацията за процеса могат да поддържат мониторинг на състоянието и да помогнат за идентифициране на промени в процеса, които могат да повлияят на качеството на продукта.

5. Данни-Базирано вземане на решения

Историческите производствени данни могат да помогнат на производителите да разберат повтарящи се проблеми, да сравнят процесите и да вземат решения въз основа на измерима информация, а не на предположения.

Въпреки потенциала си, интелигентното производство не е просто въпрос на свързване на всяка машина към интернет.

Едно предизвикателство е съвместимост на оборудването. Много фабрики работят с машини от различни производители и различни поколения. По-старите CNC машини може да нямат комуникационните възможности на по-новото оборудване, което прави интеграцията по-сложна.

Цената е друго съображение. Сензорите, мрежовата инфраструктура, софтуерните платформи, съхранението на данни, киберсигурността и системната интеграция изискват инвестиции.

Има и a пропуск в уменията. Успешното внедряване на Industry 4.0 изисква познания за обработка, както и автоматизация, работа в мрежа, управление на данни и софтуер. Изследванията за мониторинг на интелигентни машини за МСП идентифицираха разходите, техническия опит, оперативната съвместимост и сигурността на данните като важни предизвикателства при внедряването.

Киберсигурността е особено важна, тъй като свързването на машини към мрежи създава допълнителни цифрови точки за достъп. Поради това производствените компании трябва да вземат предвид контрола на достъпа, мрежовата сигурност, защитата на данните и надеждността на системата, когато внедряват свързани производствени системи.

Развитието на Индустрия 4.0 постепенно променя обработката с ЦПУ от машина-центриран процес в a данни-свързана производствена система.

Бъдещите CNC среди вероятно ще комбинират свързани машини, сензори за IIoT, крайни изчисления, облачни платформи, изкуствен интелект, цифрови близнаци и автоматизирани анализи. Последните изследвания вече изследват облака-базирано на съвместно CNC производство, инструмент-следене на износването, състоянието-базирано планиране и интелигентна подкрепа за вземане на решения.

Целта не е производството да се усложнява само по себе си. Вместо това целта на интелигентното производство е да увеличи производството видими, измерими, предвидими и отзивчиви.

За прецизна обработка, където последователността, ефективността, проследимостта и надеждността на доставката са критични, Industry 4.0 предоставя рамка за свързване на тези изисквания чрез данни.

Тъй като фабриките за ЦПУ продължават да приемат свързано оборудване и цифрови производствени системи, конкурентното предимство все повече ще идва не само от възможностите на машината, но и от това колко ефективно производителят може да събира, разбира и действа върху производствената информация.