La produzione si sta spostando da macchine isolate e raccolta manuale dei dati verso dati connessi-sistemi di produzione guidati. Questa trasformazione è comunemente associata a Industria 4.0, la quarta rivoluzione industriale, in cui macchine, sensori, software e persone comunicano attraverso reti digitali.

Per la lavorazione CNC, l’Industria 4.0non significa semplicemente sostituire le macchine convenzionali con attrezzature piùnuove. Si tratta di collegare l'intero processo produttivo in modo che i dati di produzione possano essere raccolti, analizzati e utilizzati per prendere decisioni migliori. Macchine CNC connesse, Internet of Things industriale (IIoT) dispositivi, piattaforme cloud, reali-il monitoraggio del tempo e l'analisi automatizzata dei dati stanno diventando sempre più parti importanti della moderna produzione di precisione.

L’industria 4.0 si riferisce all’integrazione delle tecnologie digitali con i processi di produzione fisica. Le fabbriche tradizionali spesso operano attraverso sistemi separati: le macchine CNC producono parti, gli operatori registrano le informazioni sulla produzione, i dipartimenti di qualità ispezionano i prodotti e i manager rivedono successivamente i dati di produzione.

In un ambiente Industria 4.0, questi processi possono essere collegati.

Le macchine possono comunicare il proprio stato operativo, i sensori possono raccogliere dati di produzione, il software può monitorare le prestazioni delle apparecchiature e il cloud o l’edge-i sistemi informatici possono elaborare le informazioni quasi in tempo reale. Ciò crea un ecosistema produttivo connesso in cui le informazioni sulla produzione possono spostarsi tra macchine, sistemi software e persone.

Per la lavorazione CNC, ciò significa che informazioni quali utilizzo della macchina, stato del mandrino, temperatura, vibrazione, condizione degli utensili, tempo di ciclo e avanzamento della produzione possono essere potenzialmente monitorate digitalmente invece di fare affidamento interamente su registrazioni manuali.

Il Internet delle cose (IoT) fornisce una delle tecnologie chiave alla base della produzione intelligente. In una fabbrica CNC, sensori e sistemi di comunicazione possono raccogliere informazioni dalle macchine e trasferirle a piattaforme di monitoraggio o di analisi.

Ad esempio, i sensori possono monitorare:

· Temperatura e vibrazioni del mandrino

· Corrente del motore

· Stato di funzionamento della macchina

· Condizioni del liquido di raffreddamento

· Usura degli utensili

· Tempo di ciclo

· Consumo energetico

· Allarmi e guasti della macchina

Queste informazioni possono quindi essere trasmesse attraverso una rete industriale a computer locali, dispositivi edge o piattaforme cloud per l’analisi. La ricerca sull'IIoT-Il monitoraggio della lavorazione basato sulla lavorazione ha esplorato l’utilizzo dei dati dei sensori per identificare variazioni di processo e potenziali difetti, mentre i sistemi cloud possono supportare ulteriori analisi e decisioni-fare.

Il cambiamento importante è che la macchinanon viene più trattata come un’unità di produzione isolata. Diventa parte di un sistema informativo più ampio.

Una delle applicazioni più pratiche dell’Industria 4.0 è reale-monitoraggio della produzione temporale.

In un laboratorio convenzionale, un responsabile della produzione potrebbe aver bisogno di controllare fisicamente le macchine o chiedere agli operatori informazioni sull'avanzamento della produzione. Ciò può rendere difficile ottenere un quadro accurato della fabbrica in un particolare momento.

Le macchine connesse possono fornire un approccio diverso. Un dashboard digitale può potenzialmente mostrare quali macchine sono in funzione, quali sono inattive, quali si sono fermate a causa di un allarme e come sta procedendo la produzione.

Questa visibilità può aiutare i produttori a identificare i problemi in anticipo. Ad esempio, se una macchina si ferma inaspettatamente, il sistema può registrare l'evento e rendere le informazioni disponibili al personale di produzione. Uno studio su un IoT-il sistema di monitoraggio della macchina intelligente basato lo ha scoperto reale-le informazioni sulla macchina del tempo possono supportare la pianificazione della produzione, la programmazione, l'utilizzo della macchina e la gestione delle risorse.

Reale-il monitoraggio del temponon elimina i tempi di inattività, ma può facilitare l'identificazione delle cause e dei tempi dei tempi di inattività.

La manutenzione delle macchine è un’altra area importante in cui l’IoT può fornire valore.

La manutenzione tradizionale si basa spesso su programmi fissi o riparazioni reattive. Una macchina può essere sottoposta a manutenzione dopo un certonumero di ore di funzionamento oppure la manutenzione può avvenire solo dopo che si è verificato un guasto.

Con il monitoraggio connesso, la manutenzione può essere sempre più supportata dalla macchina reale-dati sulle condizioni.

Per le apparecchiature CNC, vibrazioni anomale, variazioni di temperatura, corrente del motore o altri segnali operativi possono fornire indicazioni sullo sviluppo di problemi. Quando questi segnali vengono raccolti continuamente, i sistemi analitici possono aiutare a identificare modelli insoliti e potenzialmente fornire allarmi tempestivi.

La ricerca sull'IoT-il monitoraggio delle condizioni CNC basato ha esaminato l'uso di più sensori per la manutenzione predittiva, mentre ricerche più recenti stanno esplorando il cloud e l'edge computing per il monitoraggio e gli strumenti delle condizioni CNC-analisi dell'usura.

L’obiettivonon è semplicemente raccogliere più dati. Il vero valore deriva dalla trasformazione di tali dati in informazioni utili per le decisioni di manutenzione e produzione.

La tecnologia cloud fornisce un altro importante livello di produzione intelligente.

Invece di conservare le informazioni sulla produzione solo su singole macchine o computer locali, i produttori possono utilizzare piattaforme connesse per archiviare e analizzare i dati su diverse risorse di produzione.

Ciò può essere particolarmente utile per le aziende che utilizzano più macchine, linee di produzione o stabilimenti di produzione. Le informazioni sulla produzione possono essere consolidate in un sistema comune, consentendo a manager e ingegneri di visualizzare le prestazioni di produzione senza essere fisicamente accanto a ogni macchina.

La produzione cloud è stata studiata anche come un modo per fornire risorse e servizi produttivi attraverso sistemi digitali connessi, supportando un approccio più flessibile e attivo-modelli di produzione della domanda.

Tuttavia, i sistemi cloudnon sono sempre l’unica risposta. Le architetture moderne si combinano sempre più edge computing e cloud computing. Tempo-le informazioni sensibili possono essere elaborate vicino alla macchina, mentre set di dati più grandi e più lunghi-l'analisi dei termini può essere gestita attraverso piattaforme cloud. Questo approccio può ridurre i ritardi di comunicazione mantenendo le capacità di analisi dei dati centralizzate.

La produzione intelligente va oltre il monitoraggio delle singole macchine.

Un sistema Industria 4.0 più avanzato può collegare diverse fasi del flusso di lavoro di produzione, tra cui:

CAD/CAM → Pianificazione della produzione → Lavorazione CNC → Ispezione di qualità → Gestione dei dati → Consegna

Ad esempio, le informazioni sulla produzione possono essere collegate a ordini di lavoro, programmi di lavorazione, risultati di ispezione e record di produzione. Ciò crea una maggiore tracciabilità in tutto il processo di produzione.

Per la lavorazione CNC di precisione, ciò è particolarmente rilevante perché la qualità del prodotto dipende da molteplici fattori enon dalla sola lavorazione. La selezione del materiale, gli utensili, i parametri di lavorazione, le condizioni della macchina, l'ispezione e il controllo del processo possono tutti influenzare il risultato finale.

Un sistema digitale connesso può semplificare l'associazione dei dati di produzione a parti, macchine, lotti e risultati di ispezione specifici.

I potenziali vantaggi dell’integrazione dell’Industria 4.0 e dell’IoT possono essere raggruppati in diverse aree.

1. Riduzione dei tempi di inattivitànon pianificati

Il monitoraggio continuo può aiutare a identificare tempestivamente i problemi della macchina e fornire informazioni migliori sugli eventi di fermo macchina.

2. Maggiore utilizzo della macchina

I dati di produzione possono rivelare quanto tempo le macchine trascorrononella lavorazione,nell'attesa,nell'impostazione onel rimanere inattive. Queste informazioni possono aiutare i produttori a identificare le opportunità per migliorare l'utilizzo.

3. Migliore visibilità della produzione

Manager e ingegneri possono ottenere informazioni sulla produzione più rapidamente invece di dipendere interamente dalla reportistica manuale.

4. Controllo qualità migliorato

I dati dei sensori e le informazioni sul processo possono supportare il monitoraggio delle condizioni e aiutare a identificare le modifiche del processo che potrebbero influire sulla qualità del prodotto.

5. Dati-Processo decisionale basato

I dati storici sulla produzione possono aiutare i produttori a comprendere problemi ricorrenti, confrontare i processi e prendere decisioni basate su informazioni misurabili anziché su ipotesi.

Nonostante il suo potenziale, la produzione intelligentenon significa semplicemente connettere ogni macchina a Internet.

Una sfida è compatibilità delle apparecchiature. Molte fabbriche utilizzano macchine di diversi produttori e generazioni diverse. Le macchine CNC più vecchie potrebberonon avere le capacità di comunicazione delle apparecchiature più recenti, rendendo l'integrazione più complicata.

Il costo è un'altra considerazione. Sensori, infrastrutture di rete, piattaforme software, archiviazione dati, sicurezza informatica e integrazione di sistemi richiedono tutti investimenti.

C'è anche un divario di competenze. Un’implementazione di successo dell’Industria 4.0 richiede la conoscenza della lavorazione meccanica,nonché dell’automazione, delnetworking, della gestione dei dati e del software. La ricerca sul monitoraggio delle macchine intelligenti per le PMI ha identificato costi, competenze tecniche, interoperabilità e sicurezza dei dati come importanti sfide di implementazione.

La sicurezza informatica è particolarmente importante perché connettere le macchine alle reti crea ulteriori punti di accesso digitali. Le aziende manifatturiere devono quindi considerare il controllo degli accessi, la sicurezza della rete, la protezione dei dati e l’affidabilità del sistema quando implementano sistemi di produzione connessi.

Lo sviluppo dell’Industria 4.0 sta gradualmente trasformando la lavorazione CNC da macchina-processo centrato in a dati-sistema produttivo connesso.

È probabile che i futuri ambienti CNC combinino macchine connesse, sensori IIoT, edge computing, piattaforme cloud, intelligenza artificiale, gemelli digitali e analisi automatizzate. Ricerche recenti stanno già esplorando il cloud-produzione CNC collaborativa basata, strumento-monitoraggio dell'usura, condizione-pianificazione basata e supporto decisionale intelligente.

L’obiettivonon è rendere la produzione complicata fine a se stessa. Invece, lo scopo della produzione intelligente è aumentare la produzione visibile, misurabile, prevedibile e reattivo.

Per la lavorazione di precisione, dove coerenza, efficienza, tracciabilità e affidabilità di consegna sono fondamentali, Industria 4.0 fornisce un quadro per collegare questi requisiti attraverso i dati.

Poiché le fabbriche CNC continuano ad adottare apparecchiature connesse e sistemi di produzione digitale, il vantaggio competitivo deriverà sempre piùnon solo dalla capacità delle macchine, ma anche dall’efficacia con cui un produttore può raccogliere, comprendere e agire sulle informazioni di produzione.