Пандемия. Хаос в цепочке поставок. Длительные сроки выполнения. Неизвестные сроки доставки. Уровень заказов падает, а затем резко возрастает, превзойдя все ожидания. Поговорим о нескольких сумасшедших годах. Мы надеемся, что в этом году FABTECH откроет новую эру устойчивого и, по крайней мере, в некоторой степени предсказуемого роста.
Металлообрабатывающий бизнес продолжает масштабную цифровую трансформацию. Мы живем в эпоху быстрого или даже мгновенного ценообразования, небольших партий, потока продуктов на основе комплектов, и все это с программным обеспечением, предлагающим новые идеи для повышения производительности и получения максимальной отдачи от имеющихся талантов - даже в цехах, которые обрабатывают множество разрозненных работ в течение одной смены.
Некоторые новые машины дают производителям больше возможностей , чем они знают, что делать, особенно при резке. Работа при выключенном свете звучит здорово, но что же делать с кучей деталей на следующее утро? Автоматизация удаления деталей после вырубки прошла долгий путь за последние годы и в условиях постоянной нехватки рабочей силы выглядит более привлекательно, чем когда-либо. И по мере того, как все больше автоматизации достигает большего количества цехов, увеличивается опыт, растет кривая обучения автоматизации и база знаний, что, в свою очередь, меняет карьеру в сфере производства металлов.
Пройдитесь по этажу FABTECH , и вы увидите два потока автоматизации, все из которых управляются программным обеспечением и всемогущим алгоритмом. Одна нить совершенствует процессы фактической резки, гибки и перемещения металла. Другой совершенствует поток информации : от предложений и обработки заказов через взаимосвязанные маршруты заданий, внешних поставщиков услуг, закупаемые компоненты и постоянно меняющиеся уровни производительности людей и машин в цехах. Все внимание уделяется первому (роботы и другое механическое волшебство), но второе вполне может стать основным драйвером перемен в отрасли .
Резка, Гибка, Перемещение
Технологии могут (если они еще этого не сделали) привести к некоторым значительным рыночным сдвигам. Сегодня сверхмощные волоконные лазеры режут пластины толщиной более 1 дюйма без заметного окалины. Новые подходы к смешиванию и доставке газов еще больше повышают возможности резки волоконным лазером. Да, мощность продолжает увеличиваться — 15 кВт, 20 кВт, 40 кВт — но именно конструкция станка и режущей головки действительно делает такую смехотворно мощную лазерную резку стабильным и повторяемым процессом. Когда лазер может аккуратно разрезать толстую пластину, не требуя удаления заусенцев, лучшие фабрики начинают обращать на это внимание .
Сегодня лазерные лучи можно настраивать и формировать в соответствии с потребностями процесса резки, что включает в себя простоту раскладки и перемещения деталей вниз по потоку. Независимо от того, насколько быстро лазер режет, лазерная резка детали не является «завершенной», пока следующая операция не сможет что-то с ней сделать. Автоматизированная резка не кажется такой уж автоматизированной, если посмотреть на зону разгрузки, где армия рабочих трясет, забивает и поднимает отрезанные детали, а затем бросает скелеты в мусорный бак.
Здесь снова вступают в действие алгоритмы, управляющие лазерным лучом (и специальными перфораторами в перфораторах и комбинированных штамповочных/лазерных станках) для создания специализированных микросоединений и геометрии резки, что обеспечивает стабильность детали во время резки, а также делает извлечение детали надежным и простым. Другие алгоритмы формируют и манипулируют лазерными лучами для создания более широких пропилов, чтобы обеспечить достаточные зазоры для захватов для удаления деталей, чтобы они могли без проблем захватывать вырезанные заготовки.
Алгоритмы также управляют лучом определенным образом, чтобы улучшить качество кромок даже в самых сложных геометриях, где в прошлые годы накопление тепла в узких углах приводило к проблемам с качеством.
Цель состоит в том, чтобы деталь немедленно перешла от вырубки к гибке или к любому следующему рабочему центру маршрута. Возможность управлять чем-то больше не означает конкурентного преимущества. Производители работают над достижением оптимального времени включения зеленого света для своего оборудования, но клиенты не платят за время включения зеленого света; они платят за качественную продукцию, доставленную вовремя.
Отсюда важность гибкости, которая сегодня применима к любому процессу: плазменной резке, кислородно-кислородной резке, многопроцессным станкам, гидроабразивной резке. Почти каждый игрок в этом бизнесе снова уделяет внимание гибкости, переналадке и уменьшению размера партии.
В формовочном цехе гибка воздухом с высочайшей точностью теперь является чем-то само собой разумеющимся; допуски на материалы (диапазон толщины для каждого калибра, предел текучести и вариации прочности на разрыв) являются одним из немногих оставшихся подстановочных знаков. Ключом теперь является быстрое переключение между заданиями, которое достижимо либо с помощью стратегической поэтапной настройки обычного листогибочного пресса (ряд наборов пуансонов и матриц на тормозной станине, способных сгибать различные детали), либо с помощью автоматической смены инструмента на прессе. тормоз, панельогиб или фальцовщик. Во многих операциях, чем ближе к потоку, основанному на комплектах, может достичь отдел гибки, тем выше скорость потока деталей и, в конечном итоге, тем выше пропускная способность .
То же самое касается сварки. Чем большую смесь можно производить эффективно при сварке, тем быстрее мелкие партии доходят до последующей сборки и отгрузки. Посетители нескольких конференций FABTECH стали свидетелями того, как роботы «видят» сварочную работу и на основе данных сварки в САПР начинают сварку — никакого ручного программирования вообще.
Сварочные коботы также расширяют возможности цеха ручной сварки, равно как и новые инновации в лазерной сварке, как автоматической, так и ручной. Когда лазер может сформировать шарик, который не требует шлифовки, полировки или какой-либо постобработки, скорость потока детали резко возрастает.
Информация имеет значение
Представьте себе современного прецизионного производителя, который делает все возможное, используя новейшие и лучшие изделия со всеми наворотами. Он имеет лазерную резку, пуансоны и комбинации пуансонов и лазеров с несколькими башнями. Он имеет автоматизацию выгрузки деталей как с пуансона (детали отправляются по желобам или захватываются захватами непосредственно со станины пуансона), так и с помощью лазера (захваты поднимают детали из каркаса). Отсюда детали поступают на гибкие технологии гибки (листогибочные прессы с автоматической сменой инструмента, листогибочные станки или фальцовщики), а затем в сварочный цех.
Как именно должны течь детали ? Сколько деталей можно автоматически удалить при лазерной резке? Может ли захват поднять «мини-гнездо» из соединенных вместе частей? Или было бы более эффективно отправить эти мелкие детали в желоб или просто вытряхнуть детали с микровыступами из скелета после резки?
Какие технологии гибки имеют смысл и почему? Какие виды работ хорошо сочетаются друг с другом (возможно, имеют общие или похожие схемы), при этом производя то, что необходимо в дальнейшем, а не просто увеличивая чрезмерные запасы незавершенного производства (НЗП)? Что лучше всего подходит для ручной гибки? Роботизированная гибка? Тормоза с технологией ATC?
Когда дело доходит до общего планирования производства, какое время лучше всего размещать заказы? Планировщики могут внимательно следить за графиком и размещать некоторые задания заранее, чтобы оптимизировать выход материала, но не настолько рано, чтобы ограничить поток деталей через цех.
Более того, насколько стабильна общая пропускная способность? Какие технологии и обучение могли бы сделать эту пропускную способность более стабильной в разные смены? Магазины часто автоматизируются, чтобы обеспечить стабильное производство. Задание, запрограммированное на обрезку и автоматическую укладку, займет определенное время. Задание, запрограммированное на обрезку, а затем на удаление вручную... ну, нужно учитывать еще немного изменчивости.
Является ли эта «жесткая» автоматизация — машины, роботы и декартовые системы, которые автоматически перемещают детали — действительно ответом? Часто да, главным образом потому, что рабочей силы просто нет. Однако иногда люди могут просто не иметь нужной информации. Эта информация может быть связана с уровнем подготовки, стандартизацией процессов или, возможно, с тем фактом, что только определенные люди знают, как хорошо выполнять определенную работу, и никакие рабочие инструкции, документация или использование технологий еще не раскрыли эти племенные знания.
Этот сценарий способствует «неравномерной производительности» при ручном управлении. Вот почему многие фабрики предпочитают автоматизировать свою деятельность. Они видят, скажем, операции раскладки в действии и не удивляются ее скорости — команда занятых сборщиков иногда опережает автоматизацию, и они могут работать с любой компоновкой раскладки — никаких ограничений на ориентацию детали, зазор по ширине пропила или другие факторы, которые помогают захватам для удаления деталей работать с повторяемостью и надежностью.
Но опять же, автоматизация последовательна; ручные денестеры часто этого не делают. Давайте посмотрим правде в глаза: часами работать над огромной кучей вырезанных деталей — это не карьерная цель ни для кого.
Кроме того, никто не может преодолеть демографические изменения. Большинству людей комфортно перед экранами компьютеров; меньше людей чувствуют себя комфортно при практической работе. И они ненавидят скуку.
Определенные виды ручной работы остаются в металлообработке, особенно когда речь идет о перемещении рабочих мест с одного рабочего места на другое. Кто-то должен вручную поднимать, штабелировать, управлять вилочным погрузчиком или толкать тележку. Конечно, мобильная автоматизация приближается — вы, вероятно, увидите несколько примеров на FABTECH в этом году — но ее использование еще не получило широкого распространения.
Мобильная автоматизация помогает заполнить пробелы, возникшие из-за нехватки работников, но сама по себе автоматизация не решает корень проблем с доставкой. Письма теряются. Клиенты не отвечают на вопросы. Голосовые сообщения остаются без ответа. Одобрения не получены. Рабочие места выпускаются в неподходящее время и неправильным способом. Такие задержки могут длиться дни или даже недели и могут вызвать сбои в работе всего предприятия по производству металлов.
Здесь в игру вступает автоматизация информационных потоков: от автоматизированной связи с клиентами, порталов, на которые клиенты могут загружать файлы дизайна и другую информацию, до быстрого или даже мгновенного ценообразования, и все это питается взаимосвязанной сетью данных из магазина. Когда происходят изменения (а в металлообработке это происходит всегда), график немедленно адаптируется, задания перегруппируются, перераспределяются и повторно оптимизируются для выхода материала, автоматизации удаления деталей, использования листогибочного пресса и других последующих процессов — и все это в одно мгновение. . По крайней мере, это идеал.
ИИ вмешивается в Metal Fab
Ричард Бойд — генеральный директор UltiSim , компании из Северной Каролины, специализирующейся на цифровых двойниках, а также компании Tanjo, которая специализируется на искусственном интеллекте (ИИ). В этом году на FABTECH он будет говорить о производственной фирме, которая стремится внедрить аспекты, популяризированные большими языковыми моделями ChatGPT, в среду управления производством.
Цель состоит в том, чтобы спросить производственную систему: «На что мне следует обратить внимание сегодня?» Исходя из этого, система рассмотрит все данные — имеющиеся вакансии, историческую информацию и тенденции, информацию о профилактическом обслуживании и множество других факторов — а затем ответит на вопрос.
Хотя такая система еще не завершена, она будет представлять собой новое направление в производстве металлов, в котором все больше и больше людей будут работать над бизнесом, а не в бизнесе. Какой тип работы подойдет нашему сочетанию технологий и таланта? Где мы можем легко снизить цену конкурентов? Как мы можем усовершенствовать поток, чтобы облегчить жизнь всем на площадке?
Будущее металлургических предприятий будет сосредоточено на потоке, а не на непрерывной сверхурочной работе, чтобы выполнить работу мускулами. Операторы тормозов не будут мириться с поднятием больших деталей, чтобы согнуть кромку фланца. А как насчет последователей листа? Специальный инструмент? Может быть, даже панельогиб или папка? Они приветствуют автоматизацию удаления деталей, которая устраняет утомительную укладку деталей, и даже интеллектуальную сварочную робототехнику, которая берет на себя эти длительные и утомительные сварочные работы. И помочь справиться со всем этим поможет всемогущий программный алгоритм.
Это были сумасшедшие несколько лет, и выставка FABTECH этого года — крупнейшая в постпандемическую эпоху — сигнализирует о сдвиге в технологических инновациях. Производители металла больше не занимаются производством деталей. Они занимаются сбором, анализом, синтезом и обменом информацией с помощью интуитивно понятного программного обеспечения и передовой деловой практики. Это то, что исключает непреднамеренное незавершенное производство и доработку, а также позволяет уменьшить размеры партий, приблизиться к потоку единичных деталей и оптимальной скорости выполнения работ от первоначального предложения до окончательной отгрузки. Это также поможет получить больше пользы от каждого сотрудника, что является необходимостью, учитывая хроническую нехватку рабочей силы. На каждом этапе пути максимально эффективное использование нужной информации в нужное время изменит мир к лучшему.
