Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Na cestě k Průmyslu 4.0 – digitalizace ve výrobě obráběcích strojů

Na letošním 57. ročníku Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně bude společnost Siemens prezentovat, jaké možnosti a řešení přináší pro současné strojírenství směřující ke koncepci Průmysl 4.0. Ve stánku 021 v pavilonu P budou představeny systémy a produkty pro komplexní digitalizaci současných výrobních provozů, tedy pro vývoj tzv. digitální továrny.

 

Virtuální zprovoznění: od nápadu ke skutečnému stroji o třetinu rychleji

Pevným základem vývoje digitální továrny je koncepce virtuálního zprovoznění, která dovoluje dospět od nápadu ke skutečnému stroji o třetinu rychleji. Uvedení do provozu je totiž při vývoji nového stroje kapitálově náročná etapa. Jestliže je nutné na vyrobeném stroji provádět dodatečné úpravy, značně se tím zpožďuje jeho předání zákazníkovi. V horším případě může zprovoznění bez předchozí eliminace chyb zákazníkovi způsobit velké škody. Aby bylo možné dobu zprovoznění zkrátit a zároveň vyloučit chyby, je nutné mít k dispozici integrované a flexibilní řešení.
 
Virtuální zprovoznění doplňuje nástroje, které již v současnosti výrobci obráběcích strojů a jiných zařízení využívají k digitalizaci a následně k bezproblémové výměně dat – od celkového návrhu přes instalaci, provoz a modernizaci až po služby založené na cloudu. Využitím virtuálního zprovoznění výrobci získají „digitální dvojče“ svého stroje, což je virtuální prostředí, ve kterém mohou simulovat a optimalizovat veškeré operace související se spuštěním, provozem a údržbou závodu. Jak konkrétně virtuální zprovoznění funguje a jak lze propojit virtuální model stroje a řídicího systému? To bude předvedeno ve stánku Siemens na letošním MSV.
 
„Virtuálně uvedeme do provozu model obráběcího stroje pomocí stavebnice Merkur, která napodobí činnost skutečného stroje,“ vysvětluje Ing. Vít Hadáček, obchodně technický poradce MC společnosti Siemens. „Funguje to tak, že na počítači vytvoříme model stroje, který se hýbe přesně tak jako zamýšlený stroj. Díky nástroji NX Mechatronics Concept Designer (NX MCD), což je systém pro konstruování, dokážeme namodelovat pohyby stroje, pohony, zarážky, koncové spínače apod. a tím si na počítači vyzkoušíme, jak se stroj bude v různých reálných situacích chovat,“ dodal Vít Hadáček. Reálné prostředí zkoušení modelu v NX MCD bude vytvořeno spojením softwarového nástroje Simit pro simulaci chování zařízení s řídicím systémem CNC Sinumerik 840D sl a Simba Box. „Díky tomu bude simulace do značné míry odpovídat skutečnosti. Jinými slovy, zařízení se chová přesně tak, jako by bylo připojeno k reálnému stroji,“ upřesnil Vít Hadáček.
 
Zákazník tak může vyzkoušet návrhy strojů v reálných podmínkách, a především podrobně ověřit vzájemné působení řídicího systému a budoucího stroje už ve fázi vývoje. Virtuálním zprovozněním se zabrání mechanickým kolizím, které by jinak mohly způsobit značné škody, vyžadovat další investice a vést k opoždění výroby.
 
„Ve výsledku je díky tomuto řešení možné významně zkrátit čas potřebný k dodání produktu či zařízení zákazníkovi a garantovat čas dodávky. Řešení umožňuje zkrácení doby uvedení skutečného stroje do provozu o až sedmdesát procent,“ objasňuje unikátnost virtuálního zprovoznění Iveta Verešová, obchodní ředitelka Siemens Industry Software, a dodává: „Zákazník má navíc možnost těžit z vysoké míry bezpečnosti procesů při zavádění inovací a případné koncepční chyby objevit a odstranit již ve fázi vývoje, a nikoliv až na hotovém stroji. Při virtuálním zprovoznění je možné, díky propojení virtuálního modelu stroje se skutečnou řídicí technikou, řešení včas odzkoušet a ověřit funkčnost celého systému.“
 

Efektivněji s roboty

Dalším účinným krokem a prostředkem na cestě k digitální továrně je inovativní a jednoduché řešení Sinumerik Integrate Run MyRobot pro připojení robotů KUKA k obráběcím strojům. Průmyslové roboty v současné době zažívají období nebývalého rozkvětu. Prosazují se převážně tam, kde jsou zvýšené požadavky na přesnost a kvalitu vyráběných dílů. „Počet robotů nasazovaných ročně v průmyslu se od roku 2009 do 2012 zvýšil o padesát procent,“ prozradil Ing. Tomáš Kopeček, obchodně technický poradce MC společnosti Siemens.
 
V jakých provozech se roboty nejvíce prosazují? „Jsou velmi často používány v provozech s vysokými požadavky na výrobu. V oboru obráběcích strojů se zvětšuje obliba zavádění robotů především u projektantů strojů, a to pro zajištění automatické výměny nástrojů u větších obráběcích strojů a automatické výměny obrobků u menších strojů,“ vysvětlil Tomáš Kopeček. Především však jde o firmy, jejichž cílem je dosáhnout plné automatizace výroby.
 
A právě plným propojením řídicího systému obráběcího stroje s řídicím systémem robotické manipulace s nástroji a obrobky lze dosáhnout kompletní automatizace výroby. Pomocí nové volitelné sady Sinumerik Integrate RunMyRobot je možné k obráběcím strojům vybaveným řídicími systémy CNC Sinumerik 840D sl připojit různé průmyslové roboty firmy KUKA. To umožňuje společnostem všech velikostí efektivně a bez velkého úsilí vytvořit automatizované buňky i se sériovými stroji. Hlavní předností sady Run MyRobot je skutečnost, že umožňuje výrobci efektivněji automatizovat výrobu při snížených nákladech na proškolení programátora průmyslového robotu. Toto nové integrované řešení doplňují funkce pro snadnou optimalizaci pracovních procesů na obráběcích strojích, mobilní monitorování stavu a údržbu na dálku.
 
Ve stánku společnosti Siemens na MSV 2015 v Brně bude poprvé na českém trhu představeno propojení obráběcího stroje CNC vybaveného systémem Sinumerik 840D sl s volitelnou sadou Run MyRobot s robotem KUKA Agilus KR6R900 sixx. Součástí exponátu je testovací stanice řídicího systému Sinumerik 840D SL s jednotkou NCU 720.3 a ovládacím panelem OP15AT.
 
„Návštěvníkům ukážeme, jak snadné je naprogramování pohybů robotu na bázi běžných znalostí technologického programování. Ukážeme integraci diagnostiky stavů robota přímo na obrazovce obráběcího stroje, doplněné o grafické podpory Sinumeriku při programování pohybů robotu,“ popisuje živý exponát Tomáš Kopeček. „Především chceme výrobcům obráběcích strojů ukázat, jaké jsou možné úspory v nákladech, které byly v minulosti vynakládané na specialistu v oblasti řízení robotů při uvádění strojů do provozu a také při požadovaných změnách při servisu strojů u koncových zákazníků,“ vysvětluje unikátnost nových řešení ve spojení s roboty.
 

Hnací motor vývoje chytrých výrobků

Výrobky jsou dnes navrhovány a vyráběny jinak než v minulosti, jsou propracovanější, komunikují mezi sebou navzájem, jsou chytřejší než dříve, což zásadně mění trh. Ve strojírenství se lze setkat s průmyslovými stroji, které inteligentně ovládají samy sebe, nebo se samoseorganizujícími roboty. Výrobky a zařízení mezi sebou komunikují a vyměňují si příkazy. Výrobek se stává kyberneticko-fyzikálním systémem, který umožňuje propojit virtuální svět s realitou. Proto Siemens přichází s vizí Smart Innovation Portfolio, která je hnacím motorem vývoje a výroby chytrých výrobků a směřuje k vybudování digitálního podniku budoucnosti. Je založena na čtyřech základních činitelích:
  • inteligentní modely obsahující všechny informace potřebné k návrhu a výrobě,
  • zapojení všech uživatelů v rámci životního cyklu výrobku a poskytnutí správných a aktuálních informací kdykoliv a kdekoliv,
  • udržitelný systém,
  • integrace virtuálního a skutečného světa výroby a plynulý tok informací mezi těmito světy.

Siemens 360°

Návštěvníci si budou moci vyzkoušet plánování výroby přímo v konkrétním průmyslovém prostředí. V pavilonu A bude možné ověřit si, jak funguje 3D simulátor Siemens Comos Walkinside. Simulátorem lze zkontrolovat, zda továrna, kterou je v plánu stavět, bude fungovat. „Zákazníci si nasadí speciální brýle, stisknou ovládací konzoli a objeví se přímo v prostorách továrny, kde se mohou procházet a na vlastní oči kontrolovat, zda v továrně běží vše tak, jak má,“ vystihuje výkonnost této virtuální 3D aplikace ředitel prodeje Siemens Comos ČR Ing. Robert Macháček.
 
Postavení společnosti Siemens na trhu nástrojů pro digitální továrnu vysvětluje Ing. Jiří Karas, Ph.D., ředitel obchodního úseku Řídicí systémy a pohony pro obráběcí a speciální stroje (MC) společnosti Siemens: „Skutečnost je taková, že jsme jediným prodejcem, který má kompletní řešení pro obráběcí stroje, speciální stroje a roboty, a to od řídicího systému Sinumerik přes modulární systém pohonů Sinamics S120 po kabeláž a motory. V našem portfoliu jsou jak produkty zahrnující v sobě celý zpracovatelský řetězec CAD, CAM CAE CNC, tak systémy pro simulování a modelování průmyslových procesů.“
 
Budoucnost směřování ke koncepci digitální továrny přiblíží ředitel divize Digital Factory & Process Industries and Drives společnosti Siemens Wolfgang Weissler na odborné konferenci Industry Forum, pořádané Česko-německou obchodní komorou v rámci MSV ve středu 16. září.
 

Investice do vzdělávání

Tradiční součástí expozice Siemens na strojírenském veletrhu v Brně je prezentace aktivit firmy v oblasti technického vzdělávání. A nejinak tomu bude i letos. „Dlouhodobě spolupracujeme s českými středními, odbornými a vysokými školami technického směru. Věnujeme se průběžnému školení a podpoře jejich učitelů. Ale naším hlavním cílem je propojit akademickou půdu s praxí a ukázat studentům, co je venku a v konkurenčním prostředí čeká,“ popisuje spolupráci Ing. Eva Klocová, obchodní zástupkyně MC společnosti Siemens, která opět představí výsledky a pokroky v oblasti spolupráce se subjekty technického vzdělávání nejen z České republiky.
 
Siemens je i letos partnerem soutěže mladých programátorů, pořádané Svazem strojírenské technologie. Opět vybaví jednu z učeben deseti pracovními stanicemi, na kterých budou žáci středních a odborných učilišť a středních škol strojírenského zaměření soutěžit v programování obráběcího stroje pomocí řídicího systému Sinumerik. Také obchodní jednotka Siemens PLM Software si uvědomuje nutnost investovat do technického vzdělávání. S desítkami středních a vysokých škol po celé České republice proto spolupracuje a poskytuje studentům nejmodernější inženýrské nástroje, které používají významné firmy po celém světě. Studenti tak získají potřebnou praxi a rozšíří si možnosti svého pracovního uplatnění.
 

Důležitá je péče

Pro zajištění maximální spolehlivosti zařízení v každodenním provozu je důležitá intenzivní podpora a poradenství poskytované zákazníkům. Proto součástí letošní expozice na MSV bude také prezentace Siemens Customer Services. Bude představena nabídka servisních služeb tzv. ušitých na míru speciálně výrobcům, prodejcům a koncovým uživatelům obráběcích strojů. Zákazníkům budou rovněž představeny možnosti řešení produktivity obráběcích strojů.
 
 
Obr. 1. Model stroje vytvořený v NX MCD může být ověřen propojením s řídicím systémem CNC Sinumerik 840D sl
Obr. 2. Pomocí softwarové sady Sinumerik Integrate RunMyRobot je možné k obráběcím strojům vybaveným řídicími systémy CNC Sinumerik 840D SL připojit různé průmyslové roboty firmy KUKA
Obr. 3. Vize Smart Innovation Portfolio směřuje ke kompletní digitalizaci průmyslových podniků