Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Tooling 4.0 - nová koncepce obrábění a nástrojů
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Tooling 4.0 - nová koncepce obrábění a nástrojů

Současnou výrobu nástrojů charakterizuje intenzivní cenová a technická konkurence, která iniciuje další výzkum i vývoj nových metod a prostředků přinášejících pokrok v oboru. Přínosem v tomto směru by měla být i nová koncepce obrábění a vybavení nástroji nazvaná Tooling 4.0 (Nástroje 4.0). Nový systém, doplněný industrializací operací, by měl zmenšit neproduktivní činnosti a zkrátit výrobní procesy omezením počtu variant součástí nástrojů i procesů.

Celosvětovým trendem dodavatelů nástrojů a forem pro sériovou výrobu je plynulé zvyšování úrovně jejich kvality, zkrácení dodacích intervalů při udržení konkurenceschopných cen. To vyžaduje změnu původního systému, kdy nástroje vyráběli nástrojaři a konstrukce i zhotovení měly charakter kusové výroby. K zajištění spolehlivé sériové výroby je zvýšení kvality nezbytné. Současně se i s růstem počtu výrobků a jejich variant plynule zvyšuje spotřeba nástrojů.

Pokračující vývoj se soustřeďuje na snižování nákladů na výrobu nástrojů a rozšíření spolupráce s dodavateli v národním i mezinárodním měřítku. Pro sblížení diametrálně protichůdných požadavků na vysokou kvalitu nástrojů při konkurenceschopné ceně a krátkých hlavních časech výroby musí výrobce nástrojů zvýšit hodnotu svých produkčních procesů a k tomu využít i metody a nápady aplikované v jiných průmyslových oborech. Dále je uveden přehled hlavních vývojových fází procesu zdokonalování (pokroku) uvedených jako „Industrialisation of Toolmaking“ a „Tooling 4.0“

Zkvalitnění výroby nástrojů z hlediska dosahovaných časů a kvality bylo vždy podmíněno pokrokem v technologiích obrábění, např. frézování, soustružení, erozivní metody a broušení. Aplikace těchto technologií umožní zkracování výrobních časů a zpřesňování rozměrových tolerancí, které jsou dosahovány spolehlivěji. Navíc automatizační prostředky a vybavení, např. jednotky CNC nebo výměna nástrojů a obrobků, zvýší efektivnost procesů výroby nástrojů jako nikdy v minulosti. V období 2004–2015 bylo u výrobců nástrojů v Německu zaznamenáno výrazné zvýšení využití metod frézování ve výrobním procesu (až o 38 %) a současně i zvýšené zapojení operátorů v cyklu obrábění (až o 72 %).

I s uvedeným technologickým zdokonalením došlo u hlavních časů obrábění novými nástroji i u procesů údržby jen k mírnému zlepšení. Časové mezioperační ztráty byly způsobeny nekoordinovanou organizací výroby s nesystematickým plánováním a způsobem řízení. Souběžně s navrženými jednotlivými opatřeními se ukázala nutnost industrializace nové výroby nástrojů jako prvořadý úkol.
 


Obr. 1. Rozvoj industrializace výroby nástrojů – standardizace a specializace umožní zkrácení hlavních časů a udrží kvalitu nástrojů. Přichází doba Tooling 4.0.

 

Rozvojové fáze výroby nástrojů

Industrializace výroby nástrojů je intenzivně rozvíjena s cílem zvýšit uplatnění standardizace a specializace pro snižování hlavních výrobních časů při udržení nebo zvýšení kvality výroby. To přispělo ke změně tradičních způsobů výroby nástrojů. Principy industrializace byly již ověřeny v sériové a hromadné výrobě, především v automobilovém průmyslu. Aplikace myšlenek Taylora, Forda, Toyoty, Womacka nebo Jonese zde zajistily zvýšení produkce a současně snížení ceny. Pro kusovou a malosériovou výrobu nástrojů bylo potřeba modifikovat výrobní systémy, aby splňovaly specifické požadavky.

V oblasti výroby se objevily tři hlavní výzvy: sociální změny v zaměstnanecké sféře, silnější internacionalizace zákazníků i výrobních center a zvýšení úrovně digitalizace odvětví. I pojetí industrializace ještě umožní výrobcům nástrojů zvýšit potenciál vývoje pro řešení nových problémů. Podobně jako v probíhajícím rozvoji automobilového oboru může být Industry 4.0 (Průmysl 4.0) vzorem pro průmysl výroby nástrojů. WBA Aachener Werkzeugbau Akademie rozpracovala pojetí systému Tooling 4.0 na základě zkušeností získaných při řešení konzultačních a výzkumných projektů vyrábějících nástroje pro průmysl.

Tooling 4.0 je projekt zaměřený na adaptaci záměrů zvýšení digitální úrovně produktů a servisu, současně také vytvoření technické banky zahrnující shromážděná a analyzovaná data ze zpracovatelských procesů. Nový systém by se měl stát nezbytným předpokladem pro další rozvoj oboru. Přední němečtí výrobci nástrojů již zahájili implementaci Tooling 4.0.


Akční oblasti Tooling 4.0. Hlavním záměrem Tooling 4.0 je modernizace a rozšíření prostředků nebo procesů shromažďováním a zpracováním dat.

 

Oblasti uplatnění Tooling 4.0

Přínos, který zajišťuje aplikace Industry 4.0, lze již zaznamenat v řadě dalších odvětví průmyslu. Tento systém využívá propojení faktorů lidských, strojních a předmětných cestou časově reálného toku dat. Nové aplikace a služby se vytvářejí na základě shromažďování, ukládání, analyzování a využívání dat snímači a technickou obsluhou. Zvyšováním potenciálu zpracování dat a informací umožní zvládnout lépe a efektivněji složité systémy. Tyto možnosti jsou využitelné ke zvýšení operační dokonalosti ve výrobě nástrojů a současně zajišťují zákazníkům doplňkové funkce výrobků a služby. Tooling 4.0 zahrnuje následující akční oblasti působení: inteligentní výrobky, služby, inovace, provoz a organizaci.


WBA MD Dr. Wolfgang Boss: „Dříve výrobci nástrojů využívali obecné znalosti technologií výroby, nyní jim Tooling 4.0 nabízí rozsáhlé možnosti zdokonalení výrobního procesu.“

 

Industrializovaná výroba nástrojů

Základním cílem industrializace výroby nástrojů je zmenšení neproduktivních ztrát a zkrácení hlavních časů procesu, především omezením počtu variací komponent nástrojů i cyklů. Přednosti a přínos standardizace a následné vyšší specializace v jednotlivých etapách procesů předpokládá důsledné zaměření na jejich prosazování a spolupráci. Výrobce musí stanovit jádro svých hodnotových možností výrobních procesů a soustředit do nich prostředky, např. k posílení komplexního 5osého hrubovacího frézování. K dosažení cenově i technicky efektivní výroby a montáže nástrojů je nezbytná spolupráce s dalšími výrobci nástrojů a dodavateli.

Další etapou industrializace je snížení počtu variant komponent nástrojů a procesů, především využitím standardizace. Výrobce musí zajistit i konstrukční modifikace nástrojů podle potřeb zákazníků; současné používání standardních, modifikovaných a speciálních komponent nástrojů se neukázalo jako přínosné. Modifikované části nástrojů mohou být flexibilní jen v určitých rozměrech, s definovaným přírůstkem. Uvedená opatření zajistí výrobci nástrojů kvalitativní pokrok ve výrobě některých standardních a modifikovaných součástí. Takto lze také redukovat hlavní časy, příp. počet procesů nebo úpravu pořadí operací. Kombinací různých postupů a konstrukčních modifikací součástí nástrojů lze zjednodušit výrobní uspořádání.

Po dokončení standardizace komponent nástrojů a výrobních postupů lze celý systém propojit a seřizovat. Další snížení hlavního času je možné dosáhnout přeorganizováním výrobního postupu podle toku materiálu. To zajistí zvýšenou transparentnost stavu uspořádání, zatímco snížení transportních časů umožní přemístění procesů. Navíc procesy lze spojovat dohromady do synchronizované výroby. Uvedené změny se dotýkají i operátorů a zaměstnanců ve výrobě nástrojů. Úspěšná industrializace výroby nástrojů je podmíněna aktivním přístupem všech zaměstnanců ke změnám a úpravám, které přináší nový systém obrábění a nástrojů Tooling 4.0.

Příspěvek byl zpracován podle materiálů ETMM Magazine /European Tool & Mould Making/

Zdeněk Novák

novakzdene@seznam.cz

Další články

Nástroje pro obrábění / řezné materiály
Obráběcí stroje a technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky













Sledujte nás na sociálních sítích: