Technologiczne Przygotowanie Produkcji
Przemysł 4.0 - targi poznańskie MACHTOOL 2016

Przemysł 4.0 i MACHTOOL 2016

Tym razem z przyjacielem Maćkiem Stanisławskim z CADblog.pl odwiedziliśmy MACHTOOL 2016 w Poznaniu. Kolejne targi w ostatnim czasie i już nie jeżdżę tylko z jednym celem, by zobaczyć. Analizuję zarówno potrzeby swoich klientów jak i własne oraz potencjalne tematy, które warto podjąć przy prowadzeniu wortalu i portalu technologicznego.

Przemysł 4.0 - Maciej Stanisławski (cadblog.pl) i Radosław Morek (procestechnologiczny.com.pl), targi MACHTOOL 2016

Maciej Stanisławski (cadblog.pl) i Radosław Morek (procestechnologiczny.com.pl)

MACHTOOL od kiedy byłem dzieckiem i pewnie jeszcze wcześniej (pierwsze odbyły się w 1921 r.) stanowiły główną tego typu imprezę targową. Dziś kalendarz targów technologicznych jest bardzo bogaty, czy to w Sosnowcu, Krakowie, czy w Kielcach dając wiele sposobności do zapoznania się z ofertą w branży obrabiarkowej i szeroko rozumianych technik wytwarzania wraz z branżami wspierającymi.

Współcześnie coraz więcej firm podejmuje zagadnienia czwartej rewolucji przemysłowej zwanej „Przemysłem 4.0” (ang. Industry 4.0, Factory 4.0) lub internetowym przemysłem. Podobnie było także na MACHTOOL 2016. Nawet gdy nie było bezpośredniego odniesienia do Przemysłu 4.0 to trudno nie dostrzec w jakim kierunku podąża postęp technologiczny. Przede wszystkim ma on charakter jakościowy, który przejawia się nie tylko w rozszerzaniu zdolności technologicznych ale także w zakresie informatycznej integracji i wykorzystaniu programów oraz systemów CAx.

Ilustracja 1 przedstawia umownie 4 rewolucje przemysłowe (Przemysł 4.0).

Przemysł 4.0 - Ilustracja 1. Rewolucje przemysłowe.

Ilustracja 1. Rewolucje przemysłowe.

W pierwszej wprowadzono produkcję z wykorzystaniem obróbki mechanicznej. Napęd pochodził z silników parowych lub z młyna wodnego. Druga rewolucja przemysłowa polegała na wdrożeniu produkcji masowej z wykorzystaniem energii elektrycznej. O trzeciej rewolucji przemysłowej stanowią układy elektroniczne, wprowadzenie NC, CNC oraz automatyzacja. Czwarta, obecnie rozgrywająca się, rewolucja przemysłowa polega na wykorzystaniu szeroko rozumianej automatyzacji ale przede wszystkim zdolności przetwarzania i wymiany danych informatycznych w ramach całego procesu produkcyjnego. Wykorzystanie zdolności sieci komputerowych, w tym internetu, przetwarzania chmurowego stanowi istotny element Przemysł 4.0 (cyfrowa transformacja). Kreowane są Cyber-fizyczne systemy produkcyjne (ang. CPPS – Cyber-Physical Production Systems).

Przemysł 4.0 – w jego  centrum środowiska znajduje się założenie inteligentnej infrastruktury (mobilność, sieć, logistyka, domy i budynki). Za naturalne uważa się wykorzystanie sieci społecznościowych w połączeniu z gospodarczymi.

Współczesne techniki wytwarzania powszechnie wykorzystujące cyfrowe układy sterowania (NC, CNC) i automatyzację stanowią fundamenty dla cyber-fizycznych systemów (wykorzystanie wirtualizacji, zdecentralizowane sterowanie procesami, wykorzystanie internetu). Technologicznie nadal mamy do czynienia z postępem technologicznych lecz głównie o charakterze jakościowym. Doskonalenie istniejących technik hybrydowych, coraz większe zaawansowanie programów i systemów Cax umożliwia m.in. przemysłowe wdrażanie frezowania z wykorzystaniem robotów przemysłowych, czy druku 3D metali.

Przemysł 4.0  – 4 główne cechy (ilustracja 2).

Ilustracja 2. Cztery cechy opisujące Przemysł 4.0

Ilustracja 2. Cztery cechy opisujące Przemysł 4.0

Pierwsza ćwiartka (ilustracja 2) odnosi się do tzw. sieci pionowych (wertykalnych). Zagadnienie to powiązane jest z integracją pionową, która po raz pierwszy została opisana przez Andrew Carnagie. Pionowa integracja w ujęciu gospodarczym to sposób zarządzania poprzez technologiczne połączenie odrębnych poziomów procesów produkcyjnych, dystrybucji oraz sprzedaży, a także innych procesów gospodarczych w ramach jednej firmy. Pionowa integracja firm polega na łączeniu firm o odmiennych charakterach funkcjonalnych (np. elektrownie i dystrybutorzy energii elektrycznej).

Przemysł 4.0 wykorzystywać ma sieci pionowe, co ma polegać na wykorzystaniu cyber-fizycznych systemów produkcyjnych w celu umożliwienia szybszych dopasowywania się do zmian na rynku. Inteligentne fabryki mają dokonywać samoorganizacji pod kątem wdrażania produkcji dopasowanej do potrzeb odbiorcy finalnego. Autonomiczność inteligentnych fabryk ma nie ograniczać się do kwestii organizacyjnych, ale uwzględniać także obszar utrzymania ruchu.

Aktualnie z punktu widzenia technologicznego przygotowania produkcji zadanie autonomicznego utrzymania ruchu wydaje się naturalne, lecz moim zdaniem wielość czynników technologicznych powoduje, że nie jest to zadanie obecnie możliwe do realizacji. Przykładem jest tu gospodarka narzędziowa. Natomiast w zakresie kontroli przepływu materiałów, półfabrykatów jest to kwestia w zasadzie możliwa niemal do pełnej automatyzacji. Problemu nie stanowi nadzór nad zużyciem energii, a to pozwala do uwzględniania bilansu energetycznego i wyborów bardziej w takim ujęciu ekonomicznych wariantów procesów technologicznych.

Druga ćwiartka to integracja pozioma, która jest stosowana przede wszystkim w marketingu i ma umożliwić jak największą sprzedaż. To ekspansje firm w ramach ściśle określonego rynku produktu finalnego. Autorzy raportu wskazują, że tego typu integracje powinny być przeprowadzane transparentnie z jak najwyższym poziomem elastyczności poprzez globalną sieć powiązań gospodarczych. Wszystko to w celu optymalizacji rynków i przyspieszenia reakcji przemysłu na wyzwania i potrzeby rynków.

Ćwiartka trzecia to interdyscyplinarne podejście, w którym inżynierowie odgrywają swoją istotną rolę w pełnym cyklu życia produktu. Projektowanie, rozwój, technologiczne przygotowanie produkcji, utrzymanie ruchu, usługi serwisowe i eksploatacyjne powinny być ściśle zintegrowane w ramach cyklu życia produktu. Bardzo istotną rolę w tym obszarze odgrywają dane i informacje. Ich elastyczna wymiana na każdym etapie cyklu życia produktu ma pozwolić na kreowanie wysoce elastycznych procesów produkcyjnych.

Powszechnie wiadomo, że w warstwie informatycznej wymiana danych tylko pozornie jest proste. W rzeczywistości szeroka integracja, w tym bezstratna wymiana danych, to obszar wymagający jeszcze wiele pracy.

Czwarta ćwiartka zakłada wykładniczy postęp w opracowywaniu indywidualnych rozwiązań, poprawy elastyczności i obniżania kosztów wytwarzania. Oczywistością jest wykorzystanie automatyzacji procesów produkcyjnych, w tym robotów przemysłowych, czy sztucznej inteligencji. Celem jest autonomiczność i elastyczność wytwarzania. W przypadku sztucznej inteligencji upatruje się jej udziału nie tylko w ramach zarządzania procesem technologicznym ale także współuczestniczeniem w opracowywaniu konstrukcji, analizie danych. Powszechne ma być użytkowanie robotów serwisowych (dronów).
Druk 3D jest powszechnie wskazywaną technikę wytwarzania, które wpisuje się w pełni we wszystkie ćwiartki Przemysłu 4.0.

Obecny stan postępu technologicznego pozwala na definiowanie Przemysłu 4.0. Jednak o ile można mówić o podstawach o tyle do opracowania nadal pozostaje jest wiele problemów. Przykładem może być efektywne monitorowanie stanu narzędzia w trakcie obróbki. Inną kwestią jest zagadnienie formatu zapisu danych w programach i systemach CAD/CAM/CAE. Tego typu i innych rodzajów zagadnień do rozwiązania pozostaje bardzo wiele.

Na targach MACHTOOL 2016 firmy SIEMENS, CAMdivision oraz KUKA swoją zintegrowaną ofertą nawiązywały wprost do idei Przemysłu 4.0. Przykładowo w zakresie CAM oprogramowanie NX CAM wspiera opracowywanie programów obróbkowych dla przemysłowych robotów frezujących. Innym przykładem w omawianym obszarze są pomiary na obrabiarce (Autodesk – Delcam), czy wspomniane już monitorowanie stanu narzędzia.

Przemysł 4.0 - Ilustracja 3. Stoisko firm CAMdivision, SIEMENS i KUKA

Ilustracja 3. Stoisko firm CAMdivision, SIEMENS i KUKA

Obserwowane oferty jednoznacznie wskazują na podejmowanie przez wiele podmiotów działań w kierunku urzeczywistnienia idei Przemysłu 4.0

Pytanie do rozważań: jaki będzie koszt w relacjach socjologicznych i społecznych? Rozszerzanie zdolności wytwórczych także w obszarze ilościowym wymaga kreowania rynków zbytu, choć nie jest to chyba konieczne z punktu widzenia potrzeb konsumenta i zdolności zachowania równowagi surowcowej. Intryguje mnie właśnie ten obszar, gdyż można odczuć, że celem staje się fabryka a nie człowiek.

Źródła:
  • Industry 4.0. Challenges and solutions for the digital transformation and use of exponential technologies, Deloitte, 2015
  • Martin K. Perry: Vertical Integration: Determinants and Effects. Rozdział 4, w: Handbook of Industrial Organization. North Holland, 1988

About author

morek

Rocznik 1973. W 1993 skończyłem Technikum Elektryczne Nr 1. W 1998 roku Wydział Mechaniczny Technologiczny i Automatyzacji (obecnie WIP) PW. 1997-2000 konstruktor narzędzi skrawających w F.W.P. VIS S.A. 2004 - doktorat z technologii kół zębatych. Technologie wytwarzania i procesy technologiczne to moja pasja.

Related Articles

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *