Machine Tool 4.0 – transformarea conceptului în realitate

În calitate de furnizor global pentru automotive și alte industrii, Schaeffler își transformă întreaga activitate sub formă digitală, ceea ce implică integrarea componetelor sale mecatronice, ale sistemelor și mașinilor într-o lume ,,Internet of Things” (Internetul Obiectelor) aflată într-o rapidă extindere. Prin programul său Machine Tool 4.0, Schaeffler vrea să demonstreze că Industry 4.0 nu este un concept abstract, undeva departe, ci poate aduce astăzi o contribuție valorii adăugate.

Interconectarea digitală a structurilor de producție din întregul lanț de valori este unul dintre cele mai importante țeluri ale Industry 4.0. Schaeffler se consideră nu doar un furnizor de fabrici inteligente, ci și introduce noi tehnologii, chiar în faze incipiente ale producției sale de mare volum. Motivația esențială pentru Schaeffler de a-și digitaliza procesele din toate domeniile de activitate este dată de dorința de a răspunde mai rapid și mai flexibil tendințelor de dezvoltare într-o lume cu schimbări rapide. În viitor, compania va elabora un traseu digital pentru întreaga durată de viață a produsului, de la conceptul inițial până la noul produs, și de la planificarea digitală a producției până la managementul vânzărilor.

Componentele de la Schaeffler, cum sunt rulmenții și sistemele de ghidare liniare, sunt utilizate în domenii critice ale mașinilor, care oferă informații esențiale referitoare la stări și la deplasări. În ultimii ani, compania a investit masiv în activități de cercetare și dezvoltare și a introdus senzori, actuatoare și module de comandă împreună cu software-ul corespunzător, în produsele respective. În aceste condiții, este posibil ca aceste componente să achiziționeze și să proceseze date valoroase privind starea mașinii, convertind apoi aceste date în servicii cu valoare adăugată.

Machine Tool 4.0 – transformarea conceptului în practică

În calitate de furnizor de frunte și partener de dezvoltare pentru componentele sistemelor de acționare ale mașinilor-unelte, Schaeffler urmărește o strategie de digitalizare specifică, ce are ca scop oferirea de date de la diferite niveluri ale proceselor folosind senzori, interconectarea în rețea și analize pentru a oferi beneficiarilor săi o valoare adăugată reală.

La fabrica sa din Hoechstadt, Germania, Schaeffler a pus în funcțiune o mașină-unealtă care demonstrează modul în care Industry 4.0 operează realmente în practică. Echipată cu mai multe duzini de senzori noi și suplimentări, mașina de frezare, care a fost dezvoltată în strânsă colaborare cu producătorul de frunte de mașini-unelte DMG MORI, achiziționează mari volume de date, care pot fi evaluate în cloud.

În timpul procesului de producție, mașina înregistrează mai multe date decât în mod obișnuit; ea este prototipul unei mașini-unelte aflate în IoT (internetul obiectelor). Mașina nu este utilizată într-un laborator de cercetare, ci într-un sistem de producție de serie în desfășurare a rulmenților de precizie. Aceasta se referă la rulmenți care sunt utilizați, la rândul lor, la mașini-unelte. Diametrul și circularitatea trebuie să satisfacă cerințele țintă de aproximativ doi micrometri. Cu acest program, Schaeffler vrea să demonstreze că Industry 4.0 nu este un concept abstract, ci poate aduce, astăzi, o contribuție la valoarea adăugată.

Sebastian MERGER, Director de Proiect, Servicii Digitale la Schaeffler declară:

,,În peste 60 de zone mașina este echipată cu senzori care înregistrează valori măsurate ale presiunii, vibrațiilor și forțelor. Aceștia sunt integrați, în primul rând, în componente pe care Schaeffler le livrează deja, cum sunt rulmenții arborelui principal și sisteme de ghidare liniare. Aceste componente sunt poziționate precis, acolo unde obiectele se deplasează în mașină. Starea mașinii-unelte este realmente transparentă permanent. În fiecare zi, procesele de producție devin mai eficiente și mai ușor de planificat. Operatorul mașinii poate programa înlocuirea rulmenților, ceea ce evită timpi de oprire neplanificați,” adaugă acesta.

În aceste puncte de măsurare se generează date valoroase, care sunt salvate nu doar la mașina însăși, ci și sub formă preanalizată în Schaeffler Cloud. Comunicațiile cu severele centrale au loc printr-un portal securizat. Starea componentelor individuale ale mașinii-unelte poate fi vizualizată oricând, fie utilizând terminalul de operare de pe mașină, fie utilizând un dispozitiv conectat la Internet, cum ar fi un telefon inteligent sau o tabletă.

Pentru a cataloga cu precizie datele măsurate, fiecare componentă  fabricată pe noua mașină primește codul propriu de identificare (ID), aplicând un Data Matrix Code (matrice cod de date) unic. Toate datele generate în timpul frezării sau în procesele de prelucrare următoare pot fi atribuite ulterior unei componente anume. Prin compararea datelor componentelor individuale, Schaeffler va putea să recunoască rapid abateri, să le corecteze și, în consecință, să optimizeze continuu procesele de fabricație. Posibilitățile sunt uriașe, începând cu o precizie superioară la prelucrarea de precizie, la reducerea consumului de energie și a lubrifianților.

Ronny HUTTNER, Precision Bearing Technology de la Schaeffler afirmă:

,,Înregistrarea datelor privind solicitările, în mod special ale arborelui principal, ale sistemului de ghidare liniar și TCP (tool center point – poziția vârfului sculei) permit ca suprasarcinile potențiale să poată fi făcute transparente. Acest fapt este benefic atât producătorului mașinii-unelte, cât și operatorului. Interfața utilizatorului este interfața centrală, oferind acestuia date precise referitoare la starea actuală a procesului de producție. Determinarea forțelor ne permite optimizarea continuă a condițiilor de solicitare în cadrul mașinii.”

Operare și întreținere îmbunătățită a mașinii 

Stabilirea și inspectarea cu precizie a solicitării mașinii este o sarcină foarte complexă. Panoul de operare de la noua mașină-unealtă permite stabilirea corectă a solicitării arborelui principal și monitorizarea solicitărilor reale, oricând este necesar acest lucru. Dacă se depășește limita de solicitare se produce o avertizare activă, iar solicitarea poate fi reglată imediat. Acest aspect se referă și la vibrațiile componentelor mașinii. În plus, se pot verifica efectele variațiilor temperaturii asupra forțelor, utilizând panoul de operare.

Lubrifierea la cerere la mașină asigură, de asemenea, economii de resurse, garantând și funcționarea sigură a rulmenților și, astfel, performanțele mașinii. Senzorii din mașină transmit semnale care permit, printre altele, analiza stării peliculei de lubrifiant în punctele critice ale mașinii. Dacă starea acesteia nu este satisfăcătoare, va fi transmis un semnal la Schaeffler CONCEPT8 și cantitatea necesară de vaselină este furnizată locației rulmentului. Timpii morți cauzați de lubrifierea insuficientă pot fi, astfel, eliminați. În plus, CONCEPT8 informează despre cantitatea rămasă în cartuș. De obicei, nivelele de umplere a cartușului de vaselină trebuie verificate direct pe mașină. Acum, acesta poate fi verificat digital pe dispozitive mobile.

Creșterea productivității

Programul pilot de la Hoechstadt speră să demonstreze cât de mult crește productivitatea printr-o utilizare îmbunătățită a datelor. Ceea ce este important este faptul că programul utilizează un proces de producție real, ceea ce înseamnă că Schaeffler poate identifica modul în care Industry 4.0 operează în practică, acolo unde se află provocările, și modul în care poate fi generată valoare adăugată. În final, se speră ca Schaeffler să beneficieze de programul pilot  în două moduri. În primul rând, compania se poate prezenta pe ea însăși producătorilor de mașini-unelte ca furnizor de soluții pentru Industry 4.0 , utilizând, în același timp, cunoștințe în cadrul proceselor de producție proprii.

Sebastian Mergler conchide:

,,Digitalizarea ne permite să facem  următorul pas spre Machine Tool 4.0, permițând ca toate datele procesului și cele privind calitatea pieselor prelucrate să fie trasabile. În viitor, analiza datelor va face posibilă chiar previziunea rezutatelor privind calitatea. Cu alte cuvinte, operatorii mașinilor pot influența proactiv procesul de fabricație.”

Source: Schaeffler

Photo/video source: Schaeffler