Chytřejší výroba začíná u dat. Firmy díky nim šetří čas a omezují chyby

Rezervy ve strojírenské výrobě se skrývají nejen ve výkonu samotných strojů. Vznikají také při přípravě programů pro obráběcí stroje, práci s výrobní dokumentací nebo plánování kapacit a návaznosti jednotlivých operací. Firmy proto kromě výkonnějších technologií hledají způsoby, jak lépe pracovat s daty a propojit jednotlivé části výroby. Digitální nástroje jim mohou pomoci urychlit obrábění, omezit práci s neaktuálními podklady nebo prověřit fungování budoucího provozu před samotnou investicí.

Ani výkonný obráběcí stroj sám o sobě nezaručí, že bude výroba fungovat efektivně. Slabým místem totiž nemusí být samotná technologie, ale to, co se děje před jejím nasazením nebo mezi jednotlivými fázemi výroby. Efektivitu proto ovlivňuje i návaznost jednotlivých kroků a včasné odhalení případných slabých míst.

Digitalizace proto ve strojírenství nemá jednu univerzální podobu. Může znamenat správu konstrukčních dat, simulaci CNC obrábění, propojení výkresu s aktuální dokumentací i vytvoření digitálního modelu výrobního provozu. Společnost Axiom Tech, která se digitalizaci výrobních podniků věnuje přes 30 let, se tak v praxi setkává s velmi rozdílnými zadáními. A právě konkrétní projekty ukazují, jak odlišně mohou firmy hledat cestu k efektivnější výrobě.

Podle Jakuba Černého z Axiom Tech je proto potřeba nejprve správně určit, co má digitalizace ve firmě vyřešit. „Pokud zákazník potřebuje zlepšit své procesy, je velmi důležitá úvodní komunikace z pohledu správného pochopení šíře problému,“ říká. „Proto se zpočátku vyhýbám konkrétní definici výkonného softwarového nástroje a spíše přesně identifikujeme, co a jak budeme řešit. Nástroj určíme až později podle toho, co vyplyne třeba z prověření konceptu.“

Optimalizace programu zkrátila obrábění až o čtvrtinu

Slovenská společnost Ingmetal vyrábí tvarově složité a přesné díly a specializuje se mimo jiné na formy pro výrobu dílů z expandovaného polystyrenu a polypropylenu. Její technologové pracují s několika CAM systémy, tedy softwarem pro přípravu a programování obrábění, a vytvářejí programy pro obráběcí centra. Firma se ale v minulosti potýkala s kolizemi strojů, prostoji a nutností některé díly obrábět znovu. V roce 2021 proto začala s Axiom Tech spolupracovat na nasazení systému Vericut pro kontrolu skutečného NC kódu.

Dalším krokem bylo využití modulu Vericut Force, který analyzuje řezné podmínky během obrábění a podle nich upravuje rychlost posuvu. „To nám umožňuje zrychlit nebo vyhladit dráhu nástroje a tím zkrátit dobu obrábění,“ popsal programátor Ingmetal Martin Stredňák. Během dvou let používání firma podle případové studie dosáhla úspory času obrábění mezi 15 a 25 procenty v závislosti na složitosti daného dílu.

Je tedy vidět, že zvýšení výkonu nemusí nutně znamenat nákup dalšího stroje. V tomto případě se prostor pro zlepšení podařilo najít v programu, podle kterého už existující zařízení pracuje. Simulace navíc umožňuje odhalit možné kolize ještě předtím, než se program spustí přímo ve výrobě.

Správná verze výkresu bez zdlouhavého hledání

Společnost Patok se při digitalizaci zaměřila na způsob, jakým se konstrukční data dostávají do výroby. Firma, která se vedle zpracování a přepravy odpadů věnuje také vývoji vlastních nástaveb na sací a čisticí vozidla, začala s Axiom Tech spolupracovat v roce 2020. Tehdy společně zavedly PLM systém Teamcenter pro řízenou správu a distribuci konstrukčních dat a od té doby jej přizpůsobují dalším potřebám firmy.

Jedním z posledních kroků bylo propojení výkresové dokumentace s aktuálními daty prostřednictvím QR kódů. Ty se do PDF výkresu vkládají automaticky při schvalování a vedou vždy na platnou dokumentaci v systému. Pracovník ve výrobě se tak rychle dostane k aktuální verzi výkresu, jeho detailům nebo technologickému postupu. Patok tím omezuje riziko práce s neaktuálními podklady a zároveň snižuje počet dotazů, které musí operativně řešit technologové.

Na limity dosavadního způsobu práce s dokumentací narazil s růstem produkce také výrobce krbů a krbových kamen Hoxter. S přibývajícím počtem konstruktérů už nebylo efektivní spravovat data pouze prostřednictvím běžných složek a společnost začala hledat způsob, jak jejich správu sjednotit a více procesů automatizovat. „Jak naše firma rostla a přibývalo konstruktérů, stáli jsme před otázkou efektivnější správy konstrukčních dat,“ uvedl vedoucí vývoje a konstrukce Luboš Bartoň.

Teamcenter v Hoxteru následně propojil správu dokumentace se schvalováním, řízením změn a archivací. Schválené podklady lze automaticky předávat do výroby a firma podle případové studie získala mimo jiné lepší přehled o revizích i rychlejší vyhledávání existující dokumentace.

Digitální dvojče ukáže slabá místa ještě před výstavbou

Jak zjistit, jestli bude fungovat výroba, která ještě neexistuje? Přesně tuto otázku řešila bulharská společnost Nasekomo při přípravě závodu, který má být přibližně dvanáctkrát větší než její současný demonstrační provoz. Firma zpracovává larvy hmyzu na protein, olej a hnojivo a při výrazném navýšení kapacity potřebovala správně nastavit velikost jednotlivých částí provozu, logistiku i počet automatizovaných zařízení.

Procesní inženýři Axiom Tech proto připravovaný výrobní proces převedli do digitálního modelu v programu Siemens Tecnomatix Plant Simulation. Ten pracoval s konkrétními procesními časy, kapacitami, návaznostmi jednotlivých operací i pohybem robotů. Model měl mimo jiné ukázat, zda jediný robot dokáže v potřebném čase obsloužit 81metrový regál a zvládnout všechny úkony spojené s růstovým cyklem.

Simulace odhalila, že tempo celého provozu bude určovat kapacita jedné z částí pěstírny. Úpravou jejího uspořádání se podařilo lépe využít prostor, zkrátit trasy obslužného robota a zároveň vyrovnat průběh výroby tak, aby hotové dávky nevznikaly ve výrazných vlnách.

Právě možnost porovnávat různé varianty ještě před realizací patří k hlavním přínosům podobných simulací. V modelu lze měnit počet zařízení, výrobní takty, kapacity nebo logistické scénáře a sledovat, jak zásah do jedné části ovlivní celek. V případě Nasekomo tak digitální dvojče poskytlo podklady pro rozhodování o parametrech připravovaného závodu ještě před jeho výstavbou.

Strojírenský veletrh

Stáhněte si přílohu v PDF

Od jednoho problému k širší digitalizaci

Ingmetal hledal úsporu v obrábění, Patok v toku výrobní dokumentace a Nasekomo potřebovalo předem ověřit parametry budoucího provozu. Hoxter zase s růstem narazil na limity dosavadní správy konstrukčních dat. Výchozí situace se tedy v jednotlivých firmách výrazně lišily a stejně odlišná byla i řešení, která na ně navázala.

Společným jmenovatelem je spíš způsob, jakým k digitalizaci přistupují. Prvním krokem nemusí být rozsáhlá proměna celého podniku, ale přesně vymezená část provozu, u níž firma ví, co chce zlepšit. Na jednou vyřešený problém mohou postupně navazovat další. U Patoku se například původní zavedení systému pro správu konstrukčních dat postupně rozšířilo až k digitalizaci výkresové dokumentace pomocí QR kódů.

Podobný postup odpovídá i zkušenostem odborníků z Axiom Tech s nasazováním systémů řízení životního cyklu výrobku. Proces může začít řízenou správou dokumentace a pokračovat přes schvalování a změnové řízení až k propojení s dalšími podnikovými a výrobními systémy. Každá etapa tak může reagovat na jinou potřebu, která se ve firmě následně objeví.

Text vznikl ve spolupráci s firmou Axiom Tech

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Strojírenský veletrh.