Koncepcja Industry 4.0 przekształca systemy wytwarzania – zarówno jeśli chodzi o stosowane urządzenia, jak i sposób, w jaki są projektowane. Jakie nowe wyzwania i szanse niesie za sobą ten trend? Pytamy o to dr. Michaela Kreisa, wiceprezesa ds. badań i rozwoju w Kaltenbach oraz Markusa Sandhöfnera, dyrektora naczelnego B&R Niemcy.
Czy Państwa klienci są zainteresowani „maszynami generacji Industry 4.0”? – pytamy dra Kreisa.
Kreis: Mamy klientów, którzy otwarcie zgłaszają zapotrzebowanie na maszyny Industry 4.0 i mamy wielu innych, którzy domagają się określonych cech i funkcji systemów cyber-fizycznych. Kiedy spojrzymy na specyfikacje wymagań, widzimy, że koncepcja integracji odgrywa rosnącą rolę. Każda maszyna w fabryce ma współgrać z istniejącą infrastrukturą. Nasi klienci potrzebują zatem maszyn, które są w stanie komunikować się ze sobą, a także z systemami ERP i MES. Chcą gromadzić dane operacyjne i wyświetlić je na urządzeniach mobilnych. Kluczowe znaczenie ma również konserwacja zdalna umożliwiająca, na przykład, aktualizację oprogramowania bez konieczności sprowadzania na miejsce serwisanta.
Jak wymagania te wpływają na sposób, w jaki projektują Państwo swoje maszyny?
Kreis: Koncepcja Industry 4.0 wywarła już trwały wpływ na sposób rozwijania maszyn. Zaledwie pięć lat temu, różni programiści ciągle pisali podprogramy, które komunikowały się ze sobą za pośrednictwem niestandardowego protokołu. Obecnie taka komunikacja musi przebiegać zgodnie z ustalonymi standardami. Nie ulega wątpliwości, że każde ogniwo w łańcuchu produkcyjnym musi współpracować ze wszystkimi innymi. W kontekście systemów informatycznych, tego typu wzajemne powiązania otwierają nowe ekscytujące możliwości. Wystarczy pomyśleć, jak Internet zmienił nasze własne życie.
Gdzie w tym obrazie miejsce dla automatyzacji? – pytanie do pana Sandhöfnera.
Sandhöfner: W zintegrowanym systemie produkcyjnym, otwarta technologia jest niezbędnym warunkiem spójnej komunikacji. Maszyny muszą przy tym umożliwiać elastyczne dostosowanie do zmian w asortymencie produkcji. W praktyce powoduje to intensywny rozwój serwotechnologii, która umożliwia taką właśnie elastyczność. Oznacza to również zapisywanie większej liczbę wierszy kodu, gdyż wiele funkcji nowoczesnych maszyn realizowanych jest w formie oprogramowania. A na koniec, operator musi być w stanie obsługiwać maszynę – niezależnie od tego, jak bardzo jest skomplikowana. Naszym zadaniem jako dostawców automatyki jest zatem zapewnienie konstruktorom optymalnego wsparcia we wszystkich tych obszarach. Trzeba im wdrożyć rozwiązania z zakresu automatyki tak efektywnie, jak to tylko możliwe, aby mogli skierować swą twórczą energię na zwiększanie konkurencyjności swoich maszyn.
Doktorze Kreis, jakie czynniki dają nowej maszynie z Kaltenbach przewagę nad wyrobami konkurencji?
Kreis: Maszyna taka musi umieć więcej zdziałać, ale nie może więcej kosztować. Brzmi to retorycznie, ale to fakt. W całej naszej branży można odczuć rosnącą presję ze strony globalnej konkurencji. Podstawą naszej strategii jest zdolność oferowania klientom czegoś więcej, czegoś, co sprawi, że będą myśleć i mówić o naszych wyrobach z entuzjazmem. Dlatego wyższa funkcjonalność to podstawowy wymóg, jaki obowiązuje w przypadku każdej konstruowanej przez nas maszyny i ją uzyskać, musimy użyć wszystkich dostępnym nam środków. Jak twierdzi Markus, mówimy głównie o oprogramowaniu, gdyż wynajdowanie od nowa koła zębatego nie zaprowadzi nas dalej.
Jakiego rodzaju wyzwania oznacza to dla Waszego zespołu projektantów?
Kreis: Musimy sprawić, aby oprogramowanie miało jeszcze więcej niż dotąd walorów funkcjonalnych. Nie możemy jednak osiągnąć tego zwiększając liczbę pracujących nad nim programistów. Musimy zatem bardziej efektywnie gospodarować posiadanymi zasobami – poprzez projektowanie współbieżne i zapewnienie prawidłowej współpracy w sieci różnych zespołów. Jeśli chodzi o efektywność, ważne jest to, że nasi programiści pracują nad kluczowymi właściwościami, które nadają naszym maszynom wyjątkowy charakter. Ich inwencja nie powinna być marnowana na programowanie tysięcznego serwosterownika. W przypadku takich powtarzających się zadań wolimy korzystać z gotowych komponentów, tworzonych, utrzymywanych i aktualizowanych przez naszego partnera, firmę B&R. Zapewnia nam ona walory funkcjonalne, na których możemy bezwzględnie polegać.
Sandhöfner: Przez cały okres eksploatacji maszyny ok. 70% kosztów oprogramowania idzie na jego utrzymanie. Producenci urządzeń poświęcają więcej niż połowę czasu swoich projektantów na utrzymanie istniejących funkcji, zatem na działania, za które klienci im nie płacą.
Kiedy trzeba było opracować innowacyjne urządzenie do obróbki metalu, które wykonuje cięcia, wiercenia i frezowania równolegle, postanowili Państwo skorzystać z technologii mapp. Powód?
Kreis: Model KDH 1084 ma więcej osi CNC niż jakakolwiek maszyna skonstruowana wcześniej przez firmę Kaltenbach. Dla nas ważny był również bardzo napięty harmonogram projektu; mieliśmy tylko trzy miesiące na zaprogramowanie 20 osi CNC. Jedyną możliwością było skorzystanie z gotowych komponentów. Naturalnie, czas, który mogliśmy oszczędzić na utrzymywaniu oprogramowania przez cały okres eksploatacji urządzenia również odegrał zasadniczą rolę.
Co Pańscy projektanci powiedzieliby na temat projektu, gdyby ich zapytać?
Kreis: Rzeczywiście, pytałem o ich doświadczenia z technologią mapp. Co odpowiedzieli? „Bez technologii mapp nie dalibyśmy rady.” Nasi ludzie naprawdę spostrzegli, jak wiele czasu dzięki temu oszczędzają. I nie mówimy tu o oszczędnościach rzędu 5% czy nawet 10% – chodzi o co najmniej trzykrotne zwiększenie prędkości projektowania. Patrząc na projekt z perspektywy czasu, wszyscy bez wyjątku jesteśmy bardzo zadowoleni z naszej decyzji. Inną rzeczą, która nam pomogła były rozbudowane opcje symulacji maszyny dostarczone przez B&R bez żadnych dodatkowych opłat i niewymagające żadnego dodatkowego sprzętu. Dzięki wcześniejszym testom komputerowym mogliśmy skrócić do minimum czas potrzebny na rozruch przy oddaniu do eksploatacji.
Pan Sandhöfner z firmy B&R prezentował technologię mapp na zeszłorocznych targach SPS IPC Drives w Norymberdze. Jaki był odzew w międzyczasie od klientów ?
Sandhöfner: technologia mapp jest już stosowana do projektowania maszyn i urządzeń w ok. 200 aplikacjach na całym świecie. Opinie są zdecydowanie pozytywne i dotyczą również innych aspektów naszego rozwiązania. Technologia mapp dostarcza projektantom ram, które pozwalają im pracować znacznie szybciej, a także ułatwia konserwację oprogramowania. Zarazem system Scalability+ firmy B&R zapewnia im maksymalny stopień elastyczności dzięki oddzieleniu oprogramowania maszyny od sprzętu i umożliwieniu tworzenia go w sposób niezależny. Taką samą elastyczność zapewnia klientom zestaw naszego sprzętu, który oznacza stałą swobodę wyboru rozwiązania najlepiej pasującego do danej aplikacji. Wszystko to razem daje naszym klientom ogromną przewagę konkurencyjną.
Co zatem jest najważniejsze?
Sandhöfner: Najważniejsza jest umiejętność konstruowania maszyn, które wyróżniają się na tle produktów konkurencji. Jak Michael powiedział, chodzi o to, aby maszyny różniły się od innych dzięki zaawansowanym funkcjom i osiągom. Na to jednak projektanci muszą mieć czas. Pozwalamy im zaoszczędzić czas, który w przeciwnym razie musieli by przeznaczyć na implementowanie podstawowych funkcji, dostarczając im znormalizowane moduły, które sprawdziły się tysiące razy w danej dziedzinie. Nasi klienci mogą koncentrować się na tworzeniu wartości dodanej dla użytkownika końcowego i działaniach wyróżniających ich na tle globalnej konkurencji.
Jakby Pan w jednym zdaniu podsumował korzyści ze stosowania mapp?
Sandhöfner: technologia mapp pozwala naszym klientom skupić się na tym, co najważniejsze.
Czego nowego możemy spodziewać się na tegorocznej wystawie, jeśli chodzi o technologię mapp?
Sandhöfner: Szczególnie w przypadku branż żywności i napojów oraz przemysłu opakowań, współpracujemy z organizacją OMAC nad rozwojem komponentu mapp PackML. B&R jest pierwszym dostawcą technologii na świecie, który oferuje standardowy interfejs do komunikacji zarówno na poziomie fabryki, jak i maszyny. Inne rozwijane obecnie komponenty mapp umożliwią operatorom wygodne dokonywanie zmian w konfiguracji i oprogramowaniu w czasie przebiegu za pomocą ekranu HMI, uproszczą w ogólności interakcję człowiek-maszyna i wesprą programistów dodatkowymi funkcjami technologicznymi. Do początku przyszłego roku podwoimy wybór komponentów mapp.
Wydajna i ergonomiczna produkcja kształtowników stalowych
Problemem użytkowników konwencjonalnych maszyn do cięcia i wiercenia profili stalowych są przestoje, gdyż tylko jeden z tych procesów może być wykonywany w danym czasie. Firma Kaltenbach opracowała nową maszynę, która po raz pierwszy wykonuje równolegle 3 procesy: cięcie, wiercenie i frezowanie. Nowa konstrukcja zwiększa wydajność od 30 do 80%.
Pisanie oprogramowania programiści Kaltenbach oparli na technologii mapp firmy B&R. W ciągu zaledwie 3 miesięcy opracowali skuteczne rozwiązanie napędu dla wariantów maszyny z maksymalnie 40 osiami.
Modułowa konstrukcja maszyna umożliwia jej elastyczne dostosowanie do potrzeb użytkowników. Interfejs jest intuicyjnie prosty w obsłudze, a jego ergonomiczna konstrukcja pozwala operatorom pracować aktywnie.
