Řídicí systém – 50letá historie

Schůzka se uskutečnila v novotou vonící centrální budově společnosti Siemens v pražských Stodůlkách. Jak to vůbec začalo s automatizací na strojích? Jiří Urban se ihned v úvodu „proměnil" v encyklopedii a začal nás zavalovat historickými daty. Historie se datuje na začátek 19. století, kdy se začaly realizovat první pokusy, jak stroje automatizovat. První osobou, kterou v této souvislosti pan Urban v archivech vypátral, byl Thomas Blanchard (rok 1820). „Do konstrukce strojů počali převádět tehdejší herní automaty. Mechanické prvky zde použité aplikovali v prvním pokusu do soustruhu. Vyrobili první automatizovanou mechanickou mašinu a ta byla odrazovým můstkem k dalším aplikacím v období, kdy začala tzv. zlatá doba mechaniky," informuje nás s evidentním zájmem o historii pan Urban. V roce 1940 pak původem „Detroičan" John T. Parson začal do doposud mechanické automatizace aplikovat elektroniku. V té době se začaly rozvíjet dva směry - NC programovatelné řízení a kopírovací stroje. Zde se angažovaly firmy, jako např. General Motors či Pratt & Whitney, které nyní známe z úplně jiných oblastí. „Pana Parsona, který se mimochodem dožil velmi vysokého věku, zemřel v roce 2007 ve svých 94 letech, si představuji jako naše významné odborníky v oboru NC techniky inženýry Zeleného či Tlustého. Všichni mají jedno společné - vynálezci a vývojáři v segmentu obráběcích strojů, kteří byli uvedeni do Síně slávy ve svých zemích," popisuje odborníky pan Urban. Směr vývoje numerického řízení zásadním způsobem paradoxně ovlivnila druhá světová válka, kdy výrobci vojenské techniky chtěli, aby dodavatelé dílů vyráběli na automatizovaných strojích.

Poválečný stav

V roce 1952 byla již počítačová technika o kus dále a dala tak předpoklad vývoji elektroniky a elektronkových systémů na Massachusetts Institute of Technology, kde byli schopni sestavit první NC systém. Do Evropy se pak vývoj NC řízení dostává v letech 1956 až 1958, kdy Siemens vyvíjí první NC systém. Pan Urban vzpomíná, kdy při nástupu do TOS Kuřim v osmdesátých letech pamětníci o generaci starší vyprávěli o prvních numerických řízeních  od firem Saab či ABB, které se nyní pohybují v úplně jiných oblastech.

Jiřího Urbana dále doplňuje pan Škop a uvádí: „O dva roky později, v roce 1960, kdy Siemens dodává první NC řízení, pak vzniká obchodní název Sinumerik. V roce 1963 je první výstava obráběcích strojů v Miláně, kde firma Pittler, Froriep und Collet vystavuje své stroje s řízením Siemens. První Sinumerik pak světlo světa spatřil v roce 1964, instalovaný na strojích firem Pittler, Heller, Collet & Engelhard und Rheinstahl." O tři roky později pak vznikají první tranzistory a v letech 1972 až 1976 první kompaktní NC minicomputery, které dle slov Jiřího Urbana mj. začala kopírovat i tehdejší ZPA do podob systému 420 a 720. Zajímavým milníkem v historii je založení společného výrobního závodu firem Siemens a Fanuc v Chicagu v roce 1976.  Od roku 1979 pak přicházejí první PLC systémy a Sinumerik řady 8, které byly již opatřeny displeji, složenými ze sedmi segmentových zobrazovačů pro zobrazení textu a programu. V průběhu let 1982/83 pak byla uvedena na trh verze velmi populárního Sinumeriku řady 3 - prvním CNC systémem s monitorem. Zajímavostí je systém Hinumerik, vzniklý v roce 1984 z jointventurové spolupráce firem Hindustan Machine Tool a Siemens.

„Od roku 1984 do 1989 je pak vyráběn Sinumerik  řady 8, později typ 810/850, který se stal v dosavadní historii nejúspěšnější řadou," říká Eva Klocová  a pokračuje: „Byl rozšířen pro všechny technologie - soustružení, frézování, broušení, niblování a další. Modulární CNC systém Sinumerik 850 byl vyvíjen pro vysoce sofistikované stroje." „V roce 1992 se pak dostáváme k produktové řadě, která zasahuje do současnosti - řady 840 C - kombinace analogových a digitálních pohonů a později 840 D - již čistě digitální pohony. V řadě D došlo poprvé i k integraci řidicího systému do pohonů," uvádí pan Urban a pokračuje pan Škop: „V roce 1996 nastal ve vývoji systémů mezník - Siemens jako první vstoupil do oblasti Safety Integrated strojů a získal na to i certifikát." V letech 1997 až 2000 v souladu s expanzí grafických programů a na základě požadavků zákazníků začal vývoj dílenského programování - ShopMill a ShopTurn. Jak k tomu ing. Urban dodává: „To je přesně ten okamžik, kdy Siemens při cestě shora dolů - od složitých k jednodušším řešením - se potkal s firmou Heidenhain při její cestě ze spoda nahoruJ". V roce 2000 při své expanzi na asijský trh Siemens uzavřel s japonským výrobcem pohonů Yaskawa joint venture a vznikl produkt Sinumerik 840Di. V roce 2001 se firma zaměřuje na virtuální prototypování pro navrhování nových strojů aplikací nových technologií. Eva Klocová nás pak uvádí do současnosti: „V roce 2007 firma Siemens otevírá technologické a aplikační centrum v německém Erlangenu. V témže roce je realizována akvizice firmy Unigraphics a do portfolia firmy Siemens se dostává i oblast CAD/CAM systémů." A na cestě po časové spirále se dostáváme k nejnovějším produktům - Sinumerik Operate a Sinumerik MDynamics - jedná se o seskupení produktů HW a SW rázu pro dokonalé opracování povrchu. „Tato oblast bude i stěžejními exponáty na našem stánku během letošního veletrhu IMT v Brně, kam zveme všechny čtenáře MM Průmyslového spektra," uzavírá naše povídání o historii Sinumeriku Eva Klocová.

Kudy dál?

Jakým směrem se bude vývoj v oblasti řízení vyvíjet v dalších několika letech, je úvaha na dlouhou diskusi. My jsme se v našem výhledu pokusili podívat za horizont kratší a Jiří Urban se ujímá slova: „V určité době byli konstruktéři strojů v náskoku před možnostmi pohonů a řízení, které byly nabízeny. Nyní se role obrátila a tento segment poskytuje celou řadu možností, které doposud nemají u strojů využití. Vzpomeňme na boom kolem lineárních pohonů a kolik strojů se nyní s nimi nabízí...," uvádí Jiří Urban. To je oblast konstrukční, druhou je pak technologická. Současná výroba, která je nyní k dispozici, je tak redundantní, že nevyžaduje žádné závratné změny v oblasti diagnostiky, obsluhy, servisu. To se týká toho jednoduššího spektra stojů - např. tchajwanské  provenience. Jiné je to u strojů sofistikovaných, kde se časem objeví požadavky - jako např. prostorová kompenzace, teplotní kompenzace, ochrana proti kolizím. To jsou témata, o kterých výrobci mluví, doposud nepožadují, ale v softwaru u systémů jsou již k dispozici. K tomu pan Škop dodává: „V současné době je na programu dne rychlost obrábění a multifunkčnost technologického procesu. Vše diktuje ekonomika provozu - stroj, který umí vše na jedno upnutí. Konstruktéry strojů limitují fyzikální zákony, které mechaniku stroje dál nepustí, kdežto elektronika stále své rezervy má.

Určitým směr trendu vývoje lze pozorovat v oblasti monitorování a dálkové diagnostiky. Firma Siemens například poskytuje svůj server umístěný v Kolíně nad Rýnem pro koncové uživatele, který napojí na konkrétní stroj a monitorují kompletní průběh práce stroje. Následně přímo on-line na monitor systému zasílají informace ohledně kontroly konkrétních uzlů stroje. Tento způsob však vyžaduje internetové spojení stroje se světem. K tomu však, logicky, mnozí výrobci nesvolí.

Zpracoval

Roman Dvořák

roman.dvorak@mmspektrum.com

Laskavé a moudré vzpomínání

Vraťme se však zpět k hlavnímu tématu tohoto článku, a tím je historický milník systému Sinumerik - jeho letošní půlstoletí. Abychom  pro čtenáře zprostředkovali postřehy tuzemských pamětníků, vypravili se Eva Klocová a Jiří Urban za osobami nejpovolanějšími:  Ing. Miroslavem Machalínkem, bývalým zaměstnancem ZPS Zlín, a Ing. Jiřím Zahradníkem, bývalým i současným zaměstnancem firmy Škoda Machine Tool.

Směr 1:  jižní Morava ........

I když se říká, že vzpomínat znamená stárnout, v našem případě můžeme snadno dokázat, že toto tvrzení rozhodně neplatí pro Miroslava Machalínka, kterého jsme při příležitosti 50. narozenin řídicího systému Sinumerik o jeho vzpomínky požádali. Inženýr Machalínek je vskutku osobnost, která stála u prvních aplikací řídicího systému Sinumerik v tehdejším Československu. Sešli jsme se s ním v příjemné letní atmosféře nedaleko Zlína.

Především nás překvapil svou dokonalou přípravou na rozhovor. Seřadil totiž vše podstatné od roku 1965 až do roku 1999. Průřezově jsme se pomocí jeho nápovědy vrátili v čase k různým typům „našeho" řídicího systému.

S úsměvem třeba zavzpomínal na oživování IVU 400 (integrovaný výrobní úsek) v roce 1974 v ZPS Zlín, připomněl nám dva typy řídicího systému používané na přelomu 60. a 70. let: Sinumerik 540, 550 pro frézky a centra a Sinumerik 520 pro soustružnické stroje. Tyto řídicí systémy tvořily základ  již zmiňovaného IVU400. Prohlížíme si obrázky  Sinumeriku 8 a pak už je tu Sinumerik 3. Když dojdeme v časové ose k systému Sinumerik 810Ta M, všichni se shodneme, že se jedná o zřejmě nejúspěšnější a ve své době nejrozšířenější variantu řídicího systému. 

Na mou otázku, „nač vzpomíná nejraději", bez dlouhého rozmyšlení odpovídá: „Na naprosto dokonalá školení pro Sinumerik v Erlangenu." Se zájmem sleduji, že se k tématu připojuje i můj kolega Jiří Urban a společně vysvětlují: „Školení v Erlangenu v počátečních dobách nasazování Sinumeriku bylo průlomovým činem. Na jednom místě se setkávali konstruktéři a technici z bývalého Československa prakticky s celým zbytkem světa. Z hlediska získání prvních zkušeností a navázání kontaktů plnilo tak školení nezastupitelnou úlohu. Podklady z něho byly dokonalé a v praxi široce použitelné."  A já k tomu dodávám, že tento vysoký standard si naše školení udržují dodnes. „Ne že by člověk uměl po návratu z něj okamžitě programovat," vysvětluje inženýr Machalínek, „ale naprosto přesně věděl, do čeho jde, a jsem hluboce přesvědčen, že právě tato školení se stala významným podnětem pro aplikace Sinumeriku u českých výrobců obráběcích strojů."

Nemohli jsme rovněž nevzpomenout rok 1989 - přelomový pro celý svět a také pro východoněmeckou  firmu VEB Numeric z Karl-Marx-Stadtu, nyní Chemnitzu, která právě v této době byla k Siemensu začleněna. Pro české výrobce obráběcích strojů tehdy začala  ještě intenzivnější spolupráce s touto společností.

Inženýr Machalínek se na chvíli odmlčí a pak říká: „Ale tohle tam musíte napsat - existuje jedna osoba, na kterou nesmíme zapomenout." Všichni tři jsme se na sebe podívali, usmáli a bylo nám hned jasné, o koho se jedná - Helmuta Muellera. Pan  Mueller byl náš kolega z Erlangenu, který  byl v době socialistického Československa nejprve kontaktem pro české výrobce v Erlangenu a později pak  několik let působil u firmy v Praze.  Pro české výrobce představoval jedině on ten pravý Siemens, přezdívali mu s láskou „Czech Mueller", čehož si on nesmírně vážil a dodnes najdete tuto přezdívku v jeho soukromém e-mailu.

A to už jsme se dostali téměř do současnosti, ve které ZPS Zlín a zejména elektrokonstrukce této firmy, v jejímž čele inženýr Machalínek stál, patřila mezi průkopníky nové techniky  u obráběcích strojů. Samozřejmě to byly v první řadě aplikace Sinumeriku - například v roce 1995 první aplikace Sinumeriku 840D v České republice. Téměř u všech prototypů firmy ZPS byl nasazen řídicí systém Sinumerik, zejména díky své flexibilitě, univerzálnosti a také  integrovaným měřicím funkcím. Plně to platí i v dnešní době pro nástupnickou firmu Tajmac-ZPS.

Směr 2:  západní Čechy........

Bez nadsázky lze říci, že rovněž Ing. Jiří Zahradník spojil se Sinumerikem svůj profesní život. Skutečnost, že nás na své chatě přivítal v tričku s nápisem Siemens, dávala tušit, že jsme u něj na návštěvě opravdu správně a máme se nač těšit.

Na počátku vyprávění ovšem není oslava Sinumeriku, jak by mnozí očekávali, ale možná kapitola, kterou lze nazvat „naše slavné prohry".

V roce 1969 dostala plzeňská Škodovka zakázku od firmy Voest Alpine z Lince. Stroj byl naplánován s řídicím systémem Sinumerik 270. Pozitivum zde však přece jen najdeme. První konzultace v Erlangenu přinesla jedno osudové setkání - Jiřího Zahradníka zde přivítal pan Helmut Mueller. Bohužel ale došlo k zásadnímu nedorozumění ohledně indikace polohy NC systému. Zákazník ji bezpodmínečně vyžadoval, avšak specialisté společnosti Siemens v Erlangenu si stáli za svým, že NC systém indikaci polohy nepotřebuje. Nakonec byl stroj vyroben s řídicím systémem Philips.

„Napodruhé to ale vyšlo," vypráví stále se usmívající  inženýr Zahradník. Začátkem 70. let stavěli ve firmě Škoda soustruh pro Vítkovice. Použit byl Sinumerik 520 a jednalo se o první NC systém s integrovanými obvody. Kompletní projekt byl zpracován v Erlangenu a pan Zahradník nám bez problémů vyjmenovává všechny členy týmu, kteří projekt vypracovali, což si zapisuji v němém údivu.

Velmi důležitou skutečností pro další aplikace Sinumeriku ve firmě Škoda bylo bezpochyby to, že firma byla zařazena do jaderného programu, což v době socialismu v Československu mělo zásadní význam. Firma měla  totiž povoleno dovážet ze zahraničí příslušnou techniku.

Další vývojovou cestu otevřel Sinumerik 840C, který není omezen počtem souřadnic a  byl především určen pro náročné víceosé aplikace. I díky tomu začala v produkci  firmy převažovat high-tech úroveň strojů, menší část výroby pak tvořily stroje se 3, 4 až 5 souřadnicemi.

Z historického výčtu používaných systémů zmiňuje pan Zahradník 70. léta, kdy jako první CNC systém byl použit Sinumerik 550C a dále Sinumerik 580 s  programovatelným automatem Simatic S3.

Proplouváme společně časem, zastavujeme se v roce 1982, a toto zastavení stojí za to. Na MSV Brno 1982 je vystaven stroj W200HB, který  je osazen  řídicím systémem Sinumerik Sprint 8M. Stroj získal na MSV zlatou medaili  a řídicí systém Sinumerik si tak připsal další z mnoha ocenění. Tento stroj byl  na veletrhu prodán rakouskému zákazníkovi.

Opravdu se nestačím divit. Stroj svou velikostí připomíná spíše zámořskou loď. „Tady nenajdeš nic malého," upozorňuje mě s úsměvem  ing. Urban a má pravdu.

Začátek 80. let znamená aplikace Sinumeriku 850M, 880M a také dalších typů: Sinumerik 810M a 810T.

Inženýr Zahradník nám ukazuje referenční listy strojů a je to pro nás, zástupce dodavatelské firmy, pohled opravdu radostný. Siemens aplikace čítají s určitostí  95 %. Protože mě stále ohromují rozměry vyráběných strojů, ptáme se pana Zahradníka, v jakých oborech se uplatňují. „Jedná se především o energetiku - tím myslím části pro turbíny a generátory, dále je to loďařský průmysl, papírenský průmysl a také obecné strojírenství," pokračuje ve výčtu. „S výjimkou Austrálie a snad Afriky můžete najít stroje z Plzně opravdu po celém světě," dodává hrdě.

A samozřejmě se Sinumerikem...

Hezky se poslouchá i vyprávění o zkušenostech s řídicím systémem Sinumerik u koncových zákazníků. „Důvěřovali stroji a systému natolik, že například v pátek odešli a v neděli se k němu vrátili," popisuje své zkušenosti inženýr Zahradník.

„Něco jako bezobslužný stroj, že?" dodává se zájmem ing. Urban. Velký kompliment složil stejně jako pan Machalínek i pan Zahradník odborným školením firmy Siemens v Německu. Oba dva shodně ocenili úroveň školicích podkladů a inženýr Zahradník ještě na závěr dodává: „S tak kvalitně vedeným školením jsem se opravdu u nikoho jiného nesetkal."

Změna režimu otevřela ve Škodě Plzeň aplikacím se systémem Sinumerik dveře dokořán. Mohutné a funkčně velmi sofistikované stroje Škoda si ruku v ruce se Sinumerikem 840C, 840D powerline a v posledních letech 840D solution line, úspěšně razí cestu světem. Tým pracovníků elektrokonstrukce, který pod vedením ing. Zahradníka ve Škodě Plzeň vznikl a nyní pokračuje pod vedením mladších kolegů, zná systémy Sinumerik do nejmenších detailů a v mnoha případech se zkušenosti z aplikací staly významnými podněty i pro vývojová pracoviště Siemensu.

A to nejhezčí na závěr. Inženýr Zahradník je opravdu ten, kdo má s aplikacemi Siemens na velmi složitých strojích bohaté zkušenosti. Samozřejmě že vše nešlo vždy hladce. „My to ale nevzdáváme, nestalo se nám nikdy, že by projekt s řídicím systémem Sinumerik skončil neúspěšně," potvrdil nám. A tohle je věta, kterou si Sinumerik ke svým 50. narozeninám zaslouží jako nejkrásnější dárek z úst nejpovolanějších.

Postřehy z obou setkání zpracovala

Eva Klocová