製造業は、孤立した機械と手作業によるデータ収集から、接続されたデータへと移行しつつあります。-駆動型生産システム。この変換は一般に次のようなものに関連付けられます。 インダストリー4.0、機械、センサー、ソフトウェア、人々がデジタル ネットワークを通じて通信する第 4 次産業革命。

CNC 加工の場合、インダストリー 4.0 は単に従来の機械を新しい装置に置き換えることではありません。製造プロセス全体を接続して、生産データを収集、分析し、より適切な意思決定を行うために使用できるようにすることです。接続された CNC マシン、産業用モノのインターネット (IIoT) デバイス、クラウド プラットフォーム、リアル-時間監視と自動データ分析は、現代の精密製造においてますます重要な部分になってきています。

インダストリー 4.0 は、デジタル技術と物理的な製造プロセスの統合を指します。従来の工場は、多くの場合、別個のシステムで稼働しています。CNC マシンが部品を生産し、オペレーターが生産情報を記録し、品質部門が製品を検査し、マネージャーがその後生産データをレビューします。

インダストリー 4.0 環境では、これらのプロセスを接続できます。

機械は動作ステータスを伝達し、センサーは生産データを収集し、ソフトウェアは機器のパフォーマンスを監視し、クラウドまたはエッジを監視できます。-コンピューティング システムはほぼリアルタイムで情報を処理できます。これにより、生産情報が機械、ソフトウェア システム、人の間で移動できる、接続された製造エコシステムが構築されます。

CNC 加工の場合、これは、機械の使用状況、スピンドルの状態、温度、振動、工具の状態、サイクル タイム、生産の進捗状況などの情報を、手動の記録に完全に依存するのではなく、デジタルで監視できる可能性があることを意味します。

の モノのインターネット (IoT) は、スマート製造の背後にある重要なテクノロジーの 1 つを提供します。 CNC 工場では、センサーと通信システムが機械から情報を収集し、それを監視または分析プラットフォームに転送できます。

たとえば、センサーは以下を監視する場合があります。

· スピンドルの温度と振動

· モーター電流

· 機械の稼働状況

· クーラントの状態

· 工具の摩耗

· サイクルタイム

· エネルギー消費量

· 機械のアラームと障害

この情報は、分析のために産業用ネットワークを通じてローカル コンピューター、エッジ デバイス、またはクラウド プラットフォームに送信できます。 IIoTに関する研究-ベースの加工モニタリングでは、センサー データを使用してプロセスの変動と潜在的な欠陥を特定することを検討していますが、クラウド システムはさらなる分析と意思決定をサポートできます。-作ること。

重要な変更点は、マシンが独立した生産ユニットとして扱われなくなったことです。それはより大きな情報システムの一部になります。

インダストリー 4.0 の最も実用的なアプリケーションの 1 つは、 本物の-時間生産監視。

従来の作業場では、生産管理者が機械を物理的にチェックしたり、オペレーターに生産の進捗状況を尋ねたりする必要がある場合があります。このため、特定の瞬間における工場の正確な画像を取得することが困難になる可能性があります。

接続されたマシンは別のアプローチを提供できます。デジタル ダッシュボードでは、どのマシンが実行中か、どのマシンがアイドル状態か、どのマシンがアラームにより停止しているか、および生産がどのように進行しているかを表示できる可能性があります。

この可視性は、メーカーが問題を早期に特定するのに役立ちます。たとえば、マシンが予期せず停止した場合、システムはイベントを記録し、生産担当者がその情報を利用できるようにします。 IoTの研究-ベースのスマートマシン監視システムは、実際の-タイム マシン情報は、生産計画、スケジューリング、機械の使用率、およびリソース管理をサポートできます。

リアル-時間監視によってダウンタイムが排除されるわけではありませんが、ダウンタイムの原因とタイミングを特定しやすくなります。

機械のメンテナンスも、IoT が価値を提供できる重要な分野です。

従来のメンテナンスは、多くの場合、固定スケジュールまたは事後修理に基づいています。機械は一定の稼働時間後に保守が行われる場合もあれば、障害が発生した後にのみ保守が行われる場合もあります。

接続監視により実機でのメンテナンス対応が可能に-コンディションデータ。

CNC 機器の場合、異常な振動、温度変化、モーター電流、またはその他の動作信号が問題の発生を示す可能性があります。これらのシグナルが継続的に収集されると、分析システムは異常なパターンを特定し、早期に警告を発するのに役立ちます。

IoTに関する研究-ベースの CNC 状態監視では、予知保全のための複数のセンサーの使用が検討されていますが、より最近の研究では、CNC 状態監視とツールのためのクラウドとエッジ コンピューティングが検討されています。-摩耗分析。

目標は、単により多くのデータを収集することではありません。本当の価値は、そのデータをメンテナンスや生産上の意思決定に役立つ情報に変えることから生まれます。

クラウド テクノロジーは、スマート製造のもう 1 つの重要な層を提供します。

メーカーは、生産情報を個々のマシンやローカル コンピューター上にのみ保持するのではなく、接続されたプラットフォームを使用して、さまざまな生産リソースにわたってデータを保存および分析できます。

これは、複数の機械、生産ライン、製造拠点を運用している企業にとって特に役立ちます。生産情報を共通のシステムに統合できるため、マネージャーやエンジニアは物理的にすべてのマシンのそばにいなくても生産パフォーマンスを確認できます。

クラウド製造は、接続されたデジタル システムを通じて製造リソースとサービスを提供し、より柔軟で長期的なサポートを提供する方法としても研究されています。-需要量産モデル。

ただし、クラウド システムが常に唯一の答えであるとは限りません。現代の建築はますます融合しています エッジコンピューティングとクラウドコンピューティング。時間-機密情報はマシンの近くで処理できますが、データセットが大きくなり、時間がかかります。-用語分析はクラウド プラットフォームを通じて処理できます。このアプローチにより、一元化されたデータ分析機能を維持しながら、通信遅延を削減できます。

スマート製造は、個々の機械を監視するだけにとどまりません。

より高度なインダストリー 4.0 システムでは、次のような製造ワークフローのさまざまな段階を接続できます。

CAD/カム → 生産計画 → CNC加工 → 品質検査 → データ管理 → 配送

たとえば、生産情報を作業指示書、加工プログラム、検査結果、生産記録と関連付けることができます。これにより、製造プロセス全体にわたるトレーサビリティが向上します。

精密 CNC 加工の場合、製品の品質は加工単独ではなく複数の要素に依存するため、これは特に重要です。材料の選択、工具、加工パラメータ、機械の状態、検査、プロセス制御はすべて、最終結果に影響を与える可能性があります。

接続されたデジタル システムにより、生産データを特定の部品、機械、バッチ、検査結果と簡単に関連付けることができます。

インダストリー 4.0 と IoT の統合の潜在的な利点は、いくつかの領域に分類できます。

1. 計画外のダウンタイムの削減

継続的な監視は、マシンの問題を早期に特定し、ダウンタイム イベントに関するより適切な情報を提供するのに役立ちます。

2. マシンの稼働率の向上

生産データからは、機械が加工、待機、セットアップ、またはアイドル状態にどれだけの時間を費やしているかを明らかにできます。この情報は、メーカーが使用率を向上させる機会を特定するのに役立ちます。

3. 本番環境の可視性の向上

マネージャーやエンジニアは、手動レポートに完全に依存するのではなく、生産情報をより迅速に入手できます。

4. 品質管理の向上

センサー データとプロセス情報は状態の監視をサポートし、製品の品質に影響を与える可能性のあるプロセスの変更を特定するのに役立ちます。

5. データ-根拠に基づいた意思決定

過去の生産データは、メーカーが繰り返し発生する問題を理解し、プロセスを比較し、仮定ではなく測定可能な情報に基づいて意思決定を行うのに役立ちます。

その可能性にもかかわらず、スマート製造は単にすべての機械をインターネットに接続するだけの問題ではありません。

1 つの課題は、 機器の互換性。多くの工場では、さまざまなメーカーやさまざまな世代の機械が稼働しています。古い CNC マシンには新しい機器のような通信機能がない場合があり、統合がより複雑になります。

コストも考慮すべき点です。センサー、ネットワーキング インフラストラクチャ、ソフトウェア プラットフォーム、データ ストレージ、サイバーセキュリティ、システム統合にはすべて投資が必要です。

もあります。 スキルギャップ。インダストリー 4.0 の導入を成功させるには、機械加工、自動化、ネットワーキング、データ管理、ソフトウェアに関する知識が必要です。中小企業向けのスマート マシン監視に関する研究により、コスト、技術的専門知識、相互運用性、データ セキュリティが実装の重要な課題であることが特定されました。

マシンをネットワークに接続すると追加のデジタル アクセス ポイントが作成されるため、サイバーセキュリティは特に重要です。したがって、製造会社は、接続された生産システムを実装する際に、アクセス制御、ネットワーク セキュリティ、データ保護、およびシステムの信頼性を考慮する必要があります。

インダストリー 4.0 の発展により、CNC 加工は機械から徐々に変わりつつあります。-プロセスを中心とした データ-つながる製造システム。

将来の CNC 環境では、コネクテッド マシン、IIoT センサー、エッジ コンピューティング、クラウド プラットフォーム、人工知能、デジタル ツイン、自動分析が組み合わされる可能性があります。最近の研究ではすでにクラウドの研究が進められています-ベースの共同 CNC 製造、ツール-摩耗モニタリング、状態-ベースのスケジューリングとインテリジェントな意思決定のサポート。

目的は、それ自体のために製造を複雑にすることではありません。むしろ、スマート製造の目的は、生産をより効率化することです。 目に見えて、測定可能で、予測可能で、応答性が高い。

一貫性、効率、トレーサビリティ、納品の信頼性が重要な精密機械加工の場合、インダストリー 4.0 はデータを通じてこれらの要件を結び付けるためのフレームワークを提供します。

CNC 工場がコネクテッド機器とデジタル生産システムの採用を続けるにつれて、競争上の優位性は機械の能力だけでなく、製造業者が生産情報をいかに効果的に収集し、理解し、それに基づいて行動できるかによってもたらされるようになっています。