Европейские производственные компании сталкиваются с множеством проблем при конкуренции на международном уровне. Препятствия, которые необходимо преодолеть, варьируются от высоких затрат на энергию и персонал до нехватки квалифицированных рабочих и нестабильных цепочек поставок для широкого спектра компонентов. Однако те же самые трудности также порождают некоторые замечательные нововведения. Разумное использование цифровизации, включая искусственный интеллект, в сочетании с робототехникой и решениями по автоматизации может привести к значительному скачку производительности и помочь повысить конкурентоспособность в долгосрочной перспективе. Передовые решения будут представлены на выставке EMO Hannover 2023, ведущей мировой выставке производственных технологий. Практические примеры из промышленности и исследований показывают наиболее эффективные способы комбинирования различных технологий.
Maschinenfabrik Berthold Hermle AG
Для Maschinenfabrik Berthold Hermle AG из Госхайма EMO Hannover станет международной выставкой машиностроения в 2023 году. Основными темами, особенно для Hermle, являются цифровизация и автоматизация. Удо Хипп (Udo Hipp), руководитель отдела маркетинга: «Мы предлагаем решения в виде цифровых модулей, таких как «Цифровое производство», «Цифровой сервис» и «Цифровая эксплуатация», каждый из которых взаимосвязан с другими. Например, модуль Digital Operation обеспечивает настройку станка, позволяя динамически адаптировать параметры контроллера и интеллектуальные настройки обработки. Модуль «Цифровое производство» содержит различные инструментальные и информационные системы управления и автоматизации управления. Модуль «Цифровой сервис» включает в себя системы дистанционного обслуживания, диагностики и мониторинга».
«Это целый ряд компонентов цифровизации, которые мы можем предложить нашим клиентам, — говорит Хипп. — На выставке EMO Hannover 2023 мы продемонстрируем постоянную цифровизацию и ряд решений по автоматизации, включая роботизированные и погрузочно-разгрузочные системы, адаптированные к нашим обрабатывающим центрам. Одним из наших приоритетов является обеспечение того, чтобы наши решения по автоматизации легко интегрировались в области и отрасли, которые еще не уделяли много внимания этим процессам. Именно эта нехватка квалифицированных рабочих — часто обсуждаемая тема в настоящее время — вынуждает нас и наших клиентов инвестировать в сложные решения по автоматизации в сочетании с высокоэффективными обрабатывающими центрами, в идеале из одних рук. Мы надеемся увидеть большое количество высококлассных посетителей на EMO Hannover 2023, а также надеемся, что мероприятие послужит платформой для интенсивного обмена информацией и новых проектов».
Гибкая и автоматизированная загрузка
Обрабатывающая промышленность в настоящее время сталкивается с уменьшением размеров партий и повышением уровня дисперсии деталей. Ситуация ещё более усугубляется нехваткой квалифицированных рабочих во всех сферах. Это вынуждает компании держать свои машины в эксплуатации как можно дольше. Одним из решений, предлагаемых специалистами по автоматизации Schunk GmbH & Co. KG, базирующейся в Лауффен-на-Неккаре, Германия, является автоматизированная обработка поддонов. Это позволяет загружать системы круглосуточно, даже в мелкосерийном и единичном производстве и с минимальным уровнем укомплектованности персоналом.
Система состоит из модуля паллетайзера и роботизированной муфты для автоматической загрузки. Заготовки и зажимные устройства устанавливаются на прижимные поддоны, складируются и последовательно загружаются на обрабатывающий центр из магазина поддонов. На дне поддонов находится единое сопряжение с системой зажима нулевой точки. Подобно адаптеру, он соединяет станок с широким спектром заготовок. Системы поддонов также имеют боковой интерфейс, который позволяет надежно подключать поддоны к роботу или порталу. Южногерманская компания разработала новое поколение силовых зажимных блоков для автоматизированного зажима заготовок в станке. «Затем робот и захват Schunk могут напрямую загружать и выгружать центрические зажимные тиски и заготовки, — объясняет Маркус Михельбергер (Markus Michelberger), руководитель отдела продаж зажимных технологий на заводе компании в Менгене. – На выставке EMO Hannover мы продемонстрируем дальнейшие возможности автоматизации и цифровизации в области механической обработки, а также новые разработки в области экологичного, ресурсосберегающего зажимного оборудования».
ИИ встречается с цифровыми двойниками
Хотя приводы подачи редко выходят из строя, они могут привести к высоким затратам на производство. В своем проекте Kidz iwb проводит исследования того, как можно реализовать профилактическое обслуживание, комбинируя алгоритмы и традиционные модели станков, даже в тех случаях, когда наблюдалось всего несколько отказов. Предыстория заключается в том, что приводы подачи оказывают значительное влияние на производительность станков: с одной стороны, такие отказы отнимают много времени и дорого ремонтируют. С другой стороны, они существенно влияют на динамику станка и, следовательно, на фактическую скорость съема металла. Таким образом, переход на стратегию профилактического обслуживания открывает большой экономический потенциал. Однако в настоящее время на рынке нет комплексной системы, которая использует только существующие датчики для мониторинга и прогнозирования состояния компонентов привода подачи производимых станков.
Поэтому в рамках проекта Kidz проводятся исследования гибридной системы профилактического обслуживания. Он сочетает в себе цифрового двойника с современными методами искусственного интеллекта. «В отличие от подходов, основанных исключительно на данных, гибридная система может работать с гораздо меньшим количеством обучающих данных в виде наблюдений за отказами, которые трудно получить в случае станков, — говорит Михаэль Цах (Michael Zäh), профессор в Мюнхенском техническом университете. – В то же время этот подход обеспечивает определенную степень интерпретируемости в отношении его прогнозов, поскольку износ может быть не только обнаружен глобально с помощью цифрового двойника, но и отнесен к конкретным компонентам привода подачи». В этом случае можно в значительной степени обойтись без внешних дополнительных датчиков и использовать только внутренние сигналы. В проекте участвует компания Grenzebach Maschinenbau GmbH из Асбаха-Бойменхайма, и ее машина в конечном итоге будет использоваться для демонстрации функциональности системы. «EMO Hannover 2023 предлагает отличную платформу для международного обмена мнениями по различным техническим аспектам оптимальных решений», — заключает профессор Михаэль Цах.
Инновации и международные контакты
«EMO Hannover — это платформа номер один для инноваций, — подтверждает Штефан Рафф (Stefan Raff), руководитель отдела продаж Robomachines компании Fanuc Europe – Fanuc Deutschland GmbH, расположенной в Нойхаузене-на-Фильдерне. — Вот почему вполне естественно, что Fanuc представляет две европейские премьеры с участием роботизированных машин в Ганновере. На данный момент я не могу больше ничего раскрывать».
В целом, Fanuc будет двигаться в новом направлении на следующей EMO. Вместо того, чтобы сосредотачиваться только на собственных системах управления и станках с ЧПУ, Fanuc теперь также представит посетителям полные пакеты, такие как система для производства автомобильных деталей. Специфические требования к электромобилям привели к изменению дизайна производственных мощностей. Например, существует большая потребность в гибком производственном оборудовании. Такие критерии, как совокупная стоимость владения (TCO) и ROI (рентабельность инвестиций), играют большую роль, чем когда-либо. «Кроме того, мы наблюдаем дальнейший рост спроса на технологические решения — тенденция, которая в настоящее время хорошо и по-настоящему закрепилась», — продолжает Рафф. «Европейский центр развития, который мы создали в Нойхаузене, будет поддерживать разработку таких решений на основе европейских стандартов». Это придает дополнительный вес заявлению компании: «Fanuc ставит требования клиентов в центр своих исследований и разработок». Одним из таких примеров, характерных для многих других решений, является разработка и тестирование экстремальных применений, таких как силовой салазки на машинах Fanuc.
«Мы считаем, что решающим фактором является наличие современного оборудования для начальной и дальнейшей подготовки, — подчеркивает Штефан Рафф. — Автоматизация, безусловно, нужна как средство справиться с нехваткой рабочей силы в целом и нехваткой квалифицированного персонала в частности — но это так. Кроме того, это ранняя и всесторонняя инкубация молодых талантов. Таким образом, впервые Fanuc представит на выставке EMO «Образовательную ячейку», состоящую из машины, робота и полного пакета обучения. На выставке EMO Hannover 2023 наверняка будет представлено множество инноваций. Однако лично я с нетерпением жду прямого контакта, особенно с иностранными посетителями, которых нам всем так долго не хватало».
Эффективное объединение автоматизации, робототехники и цифровизации представляет собой признанное решение, когда речь идет об оптимизации технологических потоков в производственной среде. И сейчас этот подход все больше обогащается цифровыми двойниками и искусственным интеллектом. Все громкие имена будут представлены на EMO Hannover 2023, чтобы представить свои новейшие решения, собрать идеи и наладить партнерские отношения для собственных усилий по оптимизации. Таким образом, Ганновер предлагает компаниям уникальную во всем мире возможность намного опередить конкурентов.
Все изображения представлены German Machine Tool Builders’ Association (VDW)