Nástroje v rámci čtvrté průmyslové revoluce

Základními předpoklady pro uplatnění koncepce Průmysl 4.0 jsou vnitřní operativnost a komunikace mezi jednotlivými subjekty procesu. Bez rozsáhlé a bezbariérové výměny informací se koncept čtvrté průmyslové revoluce nemůže uskutečnit. Aby bylo možné obrobek vyrábět hospodárně, je důležité rozšířit výměnu informací. Data musejí být společně řízena, vyměňována a vyhodnocová-na. Heslem je zde „Big Data Analytics“.

Ve výrobním procesu ukrývají postupy, stejně jako dříve, velký potenciál optimalizace v oblastech energie, hospodárnosti a spotřeby času. Pro zvýšení produktivity se nabízejí různé možnosti. V konstrukci je možné v důsledku zlepšených výchozích údajů o nástrojích, materiálech atd. zvýšit produktivitu již ve fázi plánování. V přípravě výroby součásti může management zvolit optimální software a tím minimalizovat časy prostojů stroje a výrobního zařízení. Optimalizace procesu výroby vede také k nižší spotřebě energie, neboť stroj v běhu naprázdno může být vypnut nebo uveden do stavu „spaní“ (Sleep-Modus). Nevyužitým potenciálem jsou také data získaná samotným podnikem, která podnik uchovává, ale v daném okamžiku pro růst efektivity obrábění nevyužívá.

V teorii je potenciál optimalizace výroby snadno identifikovatelný. Obtížnější je tento potenciál, který se vztahuje na celý průběh cyklu životnosti výrobku, určit také v praxi. Především malé a střední podniky toto zjišťují obtížně, neboť je zajímá především konkrétní řešení a měřitelná nadhodnota existující infrastruktury. Pro optimalizaci výroby proto musí krok za krokem zavádět mimo jiné automatizaci procesu, zvyšovat kapacitu výroby, snižovat spotřebu energie a snižovat výrobní náklady. Vhodnou pomůckou pro optimalizaci jsou nejrůznější programy.

V třískovém obrábění hraje software velkou roli. Využívá se v jednotlivých výrobních krocích – od objednávky výrobku přes jeho konstrukci, simulaci až po výrobu a dodání hotového výrobku. Vy-soké přidané hodnoty lze dosáhnout pouze tehdy, je-li brán v úvahu celý výrobní proces se všemi daty. K tomu patří také údaje o používaných výrobních prostředcích, jako jsou řezné nástroje, měřicí zařízení a přípravky.

Aby bylo možné výrobek vyrobit hospodárně, je od začátku nutná výměna informací. Začíná to již při objednávce. Jedná se o určení druhu a počtu výrobků, termínu a místa dodání. Nyní je ob-jednávka předána zpravidla na PLM/CAD systém a konstruktér začne řešit svoji úlohu. Aby bylo možné naplánovat hospodárné výrobní náklady, je nutné již v tomto výrobním kroku zvolit po-třebné nástroje. Mnoho známých výrobců nástrojů, jako např. Walter, poskytuje 3D modely a důležité parametry svých nástrojů, což umožňuje naplánovat již v konstrukci potřebné nástroje pro následnou výrobu. V tomto okamžiku je také možné zjistit, zda požadované nástroje jsou k dispozici, nebo zda jsou v zásobníku nástrojů u stroje nebo ve skladu. U numerického NC programování jsou nástroje uloženy v programu současně s obráběnými materiály a simulací procesu obrábění. Následně začíná výroba.

Řada výrobců nástrojů nabízí software pro použití svých nástrojů. Jedním z nich je TDM Systems, sesterského podniku Sandvik-Gruppe a pracovníků z Tool Data Managementu (TDM) v oblasti třískového obrábění. Software obsahuje data o nástrojích, jakož i data z výroby a další potřebné údaje. Navíc je připojitelný k různým on-line platformám.

Pomocí IT strategie TLM (tool lifecycle managemegent) se koncentruje TDM Systems především na optimalizaci procesu pomocí plánování a přípravy (seřízení) nástrojů. Software řeší organizaci nástrojů ve všech fázích plánování a výroby. Přitom funguje mimo jiné jako spojovací člen mezi ERP, PLM a MES. Eviduje a zpracovává data o nástrojích, příslušné grafiky a předává je do systému CAD, kde probíhá simulace. Současně přebírá organizaci cyklu použití nástrojů. To znamená, že předává informace o zásobě a stavu veškerých nástrojů ve stroji a v zásobníku. Tím jsou drženy zásoby používaných a uskladněných nástrojů na malém počtu a objednávky vyladěny podle potřeby a výrobní situace.

V softwaru jsou formou seznamu obsaženy všechny nástroje, které budou podle provedení ob-robku použity při výrobě a simulaci. Na základě tohoto seznamu je stanovena potřeba nástrojů, přičemž je vzata v úvahu trvanlivost břitu nástroje, jakož i jeho aktuální stav.

V následujícím kroku je zvolen obráběcí stroj, na kterém jsou všechny nebo většina nástrojů již k dispozici. Chybějící nástroje jsou ve skladu, případně je nutné je objednat u výrobce nástrojů a náklady zanést do příslušného nákladového střediska.

V systému TLM je také zahrnuto seřizování nástrojů. Zde spolupracuje TDM Systems s výrobci seřizovacích přístrojů. Tyto měřicí systémy se vztahují na každý kompletní nástroj. Provede se uložení předepsaného parametru a zpět do softwaru se zapíše reálná, skutečně naměřená hodnota. Tím jsou již v procesu plánování k dispozici skutečné hodnoty z reálné výroby. Naměřené hodnoty jsou také předány do programu obráběcího stroje. Tímto přehledem o stavu nástrojů lze zkrátit vedlejší časy na minimum.

Výhoda takového systému řízení je nasnadě: pomáhá udržet stav nástrojů podle stálé reálné potřeby a dává přehled o skutečném stavu nástrojů a o nutnosti objednání nástrojů chybějících. Pro účinnou podporu uživatelů spolupracují výrobci nástrojů se specialisty z oblasti softwaru. Taková kooperace probíhala v rámci TDM Systems s firmou Mapal. Spolupráce umožnila spojit systém výdajů a systém seřizování přesných nástrojů do Tool lifecycle managemegentu.

Firma Mapal poskytuje nový logistický systém, nový výkonný servis a vrací se na kompetence TDM Systems. Oba podniky společně umožnily uživatelům vstup do profesionálního nástrojového ma-nagementu. Rozhraní umožňuje výměnu předepsaných dat a zpětné zapsání hodnot skutečně naměřených na nástroji.

Data o nástroji jsou pomocí různých managementů nástrojů předána také na seřizovací pří-stroj. Na obrázku je jednotka C firmy Mapal.

Vedle kooperace s výrobci softwaru vyvinul Mapal spolu se SAP a dalšími partnery vlastní lifecycle management. Výrobce přesných nástrojů s c-Com vyvinul vlastní řešení pro účinnou manipulaci s nástroji a příslušnými daty založené na SAP-Hana-Cloud-Plattform. Verzi beta systému c-Com představil Mapal loni na veletrhu AMB.
Uživatel i dodavatelé mohou na otevřené platformě, založené na jasně definovaných pravidlech a přístupu, ošetřit a sdílet všechna svá důležitá data o nástroji. Data pro spolupráci jsou vždy na nejnovější úrovni. Patří pouze vlastníku dat, nezávisle na počtu uživatelů. Tak jsou potřebné infor-mace vždy a všem oprávněným aktérům zpřístupněny. Platforma umožňuje podnikům mimo jiné použít a porovnat technická řešení uvnitř vlastního zázemí, například nástroje a parametry obrábění (řezné podmínky) pro stejné obrobky. Mohou optimalizovat množství zásob, strategii nákupu po-třebných nástrojů a zařízení, sledovat vzájemné působení mezi nákupem a výrobou, jakož i zjedno-dušit vazby mezi nákupem a dodavatelem. Kromě toho mají dodavatelé pomocí c-Com možnost využít nové služby.

Další výrobce softwaru pro nástrojový management je Coscom. V rámci digitalizace výroby integrují podniky do hospodaření s nástroji Tooldirector VM jako vyšší centrální databanku rovněž zařízení pro seřizování nástrojů. Při NC programování se vytvářejí grafiky kompletů nástrojů, odpovídající parametry pro jejich použití a základní referenční bod pro najíždění souřadnic stroje. Referenční bod pro najíždění souřadnic stroje se často mění podle použití konkrétního programu CAD/CAM. Aby nástroj na CNC stroji správně pracoval, je nutné pro seřízení nástroje zadat požadovanou polohu referenčního bodu pro najíždění souřadnic stroje. Pro vlastní měření na seřizovacím přístroji dodá centrální banka dat údaje o nástroji a o uspořádání kompletu nástrojů, dodatečné specifické informace o měřicím programu a specifické hodnoty měřítek a přesnosti měření. Všechny parametry je možné zpracovat jako konkrétní kompletní informace o nástroji a předat je na seřizovací přístroj, aby bylo možné obrobek správně obrobit. Pouze tak může být vyzkoušený výsledek simulace z virtuálního stroje předán na konkrétní obráběcí stroj.

Při řešení pomocí Coscom slouží Tooldirector VM jako centrální zdroj dat pro seřizovací přístroj. Po-mocí spojení LAN jsou všechny potřebné seřizovací i měřicí informace předány na měřicí zařízení.

Všechny systémy mají jediný cíl – uspořádat tok informací v digitalizované výrobě od objednávky až po výrobu součásti efektivně a přehledně. Data jsou centrálně uchována, zpřístupněna uživatelům a je zabezpečen tok informací. Taková je realita koncepce Průmysl 4.0 ve výrobě.

MM Das Industriemagazin č. 5, 2017, str. 26–29

Jaroslav Řasa

jar.rasa@seznam.cz