Оцифровка всех процессов в промышленности, которую принято называть эрой Industry 4.0, требует от производителей инструмента разработки не только лучших конструкций, материалов и инновационных покрытий, но и новых концептуальных решений, внедрение которых позволит использовать на полную мощь возможности современного металлообрабатывающего оборудования и повысить эффективность производства.
Производство изделий, соответствующих современным запросам, постоянно требует новых материалов, обладающих улучшенными свойствами. Они должны быть прочными, недорогими, теплостойкими, износостойкими и стойкими к агрессивным средам. Это, в свою очередь, стимулирует ведущих мировых станкостроителей совершенствовать оборудование, чтобы обрабатывать изделия из новых материалов с необходимой мощностью, требуемой кинематикой и максимально возможной универсальностью. Но в этом процессе между инновационным материалом и станком всегда находится еще один немаловажный элемент конструкции – инструмент.
Насколько он хорош, насколько подходит именно для обработки данной детали из данного материала, для данного процесса и данного производства? Вопрос, волнующий технолога предприятия, который стоит перед выбором инструмента для выполнения нового задания заказчика.
Прогресс в области материаловедения и металлургии не только принес новые экзотические материалы, но и предоставил технологии для создания материалов с заранее заданными свойствами. Изготовление компонентов из таких материалов значительно улучшило рабочие параметры деталей, но их обработка стала более сложной. Во многих случаях возможность успешной обработки была обусловлена только ограничениями режущего инструмента.
Режущий инструмент – самый маленький элемент технологической системы, напрямую контактирующий с деталью, и является связующим звеном между станком и материалом. Для реализации преимуществ высокотехнологичных станков и эффективных стратегий обработки он должен отвечать соответствующим требованиям. Поиск технических решений в ответ на постоянно растущие запросы современной металлообработки и является основой для новых разработок в области режущего инструмента.
Несмотря на то, что значительно возросшие возможности программ для трехмерного моделирования инструмента, а также конструкторско-технологических систем CAD/CAM позволяют достигать отличных результатов, предлагая инновационные конструкции державок и новые формы пластин для обработки экзотических материалов, с моей точки зрения, недостаточно применять только традиционные методы разработки режущего инструмента, направленные на достижение лучшей производительности и надежности.
Сегодня металлообрабатывающие предприятия ставят производителям режущего инструмента совершенно иные задачи, чем даже 5–10 лет назад. В цифровую эпоху заказчик ждет от них постоянного участия не только в физическом, но и в виртуальном производстве, а значит – удобной информации, необходимой специалистам клиента для моделирования процессов, для интеграции сборки инструментов и оснастки, а также для многого другого, влияющего на процесс подготовки производства.
Современным менеджерам предприятий все чаще требуются исчерпывающие данные об инструменте, необходим доступ к различной информации, позволяющей создавать модели-близнецы, выполнять инженерные и экономические расчеты, анализировать срок службы инструмента, выполнять немедленные наладки и автоматические замены.
Разработка инструмента на основе всей базы знаний и компетенций, а также оцифровка в форматах, удобных как для его потребителя, так и производителя оборудования, – становится требованием времени. В этом и заключается основная особенность процесса развития режущего инструмента в соответствии с концепцией Industry 4.0.
Задачи Industry 4.0 в области промышленного производства состоят в повышении его эффективности благодаря интеграции в технологические процессы киберфизических систем
Локомотивом в этом процессе, как всегда, являются крупнейшие мировые компании по производству металлорежущего инструмента.
Задачи Industry 4.0 в области промышленного производства состоят в повышении его эффективности благодаря интеграции в технологические процессы киберфизических систем (CPS). При этом все оборудование, инструмент, оснастка, материалы оснащаются датчиками обратной связи и/или средствами идентификации, которые формируют общую базу данных о своих свойствах, положении, состоянии и т. д. Они могут обмениваться между собой информацией и перемещаться согласно заранее составленному алгоритму, без вмешательства человека, для того чтобы произвести продукцию определенного качества и в заданном количестве.
В таких условиях очень важно, чтобы процесс подбора инструмента был быстрым, простым и удобным для производственников. Вот с этого и начинается «Индустрия 4.0» для инструмента! То есть его все время должна сопровождать информация, на каждом этапе жизненного цикла.
А для этого производители режущего инструмента все интенсивнее оцифровывают процессы разработки и производства. Чтобы контролировать и улучшать качество, увеличивать надежность и предсказуемость срока службы инструмента. При этом на первый план выходит задача разработки такого инструмента, который «умеет общаться» с другими устройствами при помощи технологий IoT, на языке, едином для всех средств производства, на основе единых спецификаций, стандартов, баз данных.
То есть для режущего инструмента должен создаваться цифровой двойник, который будет являться носителем всей необходимой производственникам информации о нем. Например, если сейчас машиностроительные предприятия используют в своей работе современные CAD/СAM системы, то цифровой двойник инструмента должен быть интегрирован в них для того, чтобы помочь в выборе инструмента для определенных задач.
При этом может быть загружен большой объем информации о его геометрических параметрах, режимах, обрабатываемых им материалах, опыте эксплуатации и т. д. Кроме того, вся информация должна быть постоянно обновляемой. Данное программное обеспечение должно легко устанавливаться как на компьютер или планшет, так и на смартфон.
В настоящий момент в мире на машиностроительных предприятиях наблюдается интересная тенденция. Поиск новых технологических решений, оптимизацию и усовершенствование существующих процессов на предприятии выполняет не штатный технолог, а дистрибьюторы. То есть компании, поставляющие инструмент, оборудование, материалы, сегодня обязаны не только быть службой логистики, но и оказывать техническую поддержку своим клиентам, при этом быть и носителями инноваций.
Сегодня изменения в мире происходят со все возрастающим темпом. Машиностроительные предприятия становятся все гибче, очень редко выпуская одну и ту же продукцию долгое время. Они вынуждены расширять ассортимент, постоянно выводить на рынок новинки. Немаловажную роль в этом играют разработки собственных технических специалистов, обладающих большим опытом и компетенциями.