O cloudových řešeních dnes mluví kdekdo: digitalizovaná data v aplikačních cloudových pevnostech mají za úkol automatizovat a zefektivňovat procesy. Na veletrhu EMO Hannover 2017 se představí praktické přístupy a vhodné navigační pomůcky pro datovou dálnici vedoucí k chytré továrně budoucnosti.
Schopnost „inteligentní optimalizace systému“ detekující chyby ve zřetězených výrobních procesech a automaticky ukazující jejich příčiny a šíření bude na EMO 2017 v Hannoveru předvádět stuttgartský Fraunhoferův institut pro výrobu, konstrukci a automatizaci (IPA). Jak to vše funguje v praxi? Vysvětlení se ujímá Felix Georg Müller, specialista výše zmíněné instituce pro oblast optimalizace autonomních výrobních systémů: „Inteligentní optimalizace systémů zahrnuje po technické stránce podrobné a zároveň automatické vyhodnocení příčin zastavení a vztahů mezi chybou a příčinou na výrobní lince. Jakmile se výrobní operace rozběhne, data ze všech výrobních kroků se synchronně odesílají ke zpracování do analytického nástroje. Tento nástroj je nyní schopen vyvozovat závěry pomocí algoritmů vyvinutých na IPA a upravovat příslušné informace do požadované formy.“
OPTIMALIZACE VÝROBY ZALOŽENÁ NA DATECH
„Databáze zahrnuje stavové a procesní informace ze všech dílčích kroků celého řetězce. Analytický nástroj dokáže prakticky v reálném čase tyto údaje využít k průběžné identifikaci výskytu chyb nebo zastavení, případně jejich potenciálního výskytu v důsledku různých problémových faktorů vstupujících do interakce v různých krocích procesu. Na rozdíl od klasické OEE získá uživatel informace o příčinách okamžitě.“ (Poznámka editora: OEE – Overall Equipment Effectiveness [celková efektivita vybavení] – je měřítkem přidané hodnoty vytvářené linkou a poměrem, který pomáhá stanovit, sledovat a zlepšovat produktivitu, ziskovost a celkovou efektivitu výrobních linek v kontextu výrobního procesu.) 
„Uživatel například vidí, který proces blokuje jiný proces, a může tak identifikovat spouštěč celého problému. Je rovněž možné stanovit priority pro řešení problémů, protože skutečné úzké místo produkce lze vypočítat kdykoli. To vše je založeno na aktuálně detekovaných chybových vzorcích, krátkých zastávkách a zmetkovitosti, díky čemuž lze v reálném čase získat přehled o příslušné lince. Zdrojem dat jsou buď dodatečně instalované senzory, jako například chytré kamery, nebo (není-li k dispozici žádná procesní informace) strojní záznamník dat vyvinutý v IPA. Tento záznamník dokáže dodávat analytickému nástroji velké objemy dat z průmyslových řídicích systémů Siemens S7-1500, Beckhoff CX1020 a Mitsubishi Q. Vzhledem k tomu, že veškeré důležité proměnné jsou k dispozici v milisekundových intervalech, lze provozní chování naučit. Dokážeme tudíž běžně používané strojní řídicí systémy obohatit o možnost pracovat s velkými daty a integrovat stávající údaje ze strojů do analytického modelu,“ dodává specialista z IPA Felix Georg Müller. „Náš nástroj nám již umožnil dosáhnout zkrácení délky cyklu o 6–10 % a zároveň průběžně monitorovat dodržování optima u vysoce standardizovaných strojů provozovaných výrobci automobilových dílů.“
Tato optimalizace výroby založená na datech vychází z průběžné a velmi detailní analýzy chování výrobní linky a všech jednotlivých procesů, které jsou do ní zapojeny. Toho nelze dosáhnout manuálně, a automatizace je tudíž zcela zásadní. Je tomu tak zejména proto, že se zpracovávají obrovské objemy dat. Například příčiny chyb se již nehledají pouze v dynamickém chování linky, ale také třeba prostřednictvím detekce anomálií v procesních datech všech jednotlivých procesů. Díky tomu lze daleko přesněji určit a eliminovat chyby. Při využití konvenčních procesů by optimalizátor celé hodiny, či dokonce dny zkoumal a analyzoval pouze datové záznamy, a přitom by se mohl vždy zabývat pouze jedním časovým úsekem reprezentovaným příslušným datovým záznamem.
„Na veletrhu EMO Hannover 2017,“ uzavírá Felix Georg Müller, „budou mít návštěvníci možnost vidět, jak optimalizace výroby založená na datech opravdu funguje. Návštěvníci si budou moci u našeho stánku na vlastní oči v naší minitovárně prohlédnout detekci a vyhodnocování dynamických úzkých míst, závislostí na výrobních linkách a anomálií. To znamená, že je možné zajistit v reálném čase plný přehled o komplexních výrobních linkách.“
ŘETĚZCE PROCESŮ V AUTOMOBILOVÉM PRŮMYSLU
Automatizace procesů byla rovněž hlavním tématem konference „Řetězce procesů v automobilovém průmyslu“ (PiA) konané v Bielefeldu 3. a 4. července 2017, přičemž jeden z hlavních prezentovaných projektů nesl název HL-Pro-Ket. Co je vlastně nového na „integrovaném přístupu“? Patrick Kuhlemann, výzkumný asistent na Institutu pro výrobní inženýrství a stroje (IFW) na Leibnitzově univerzitě v Hannoveru, vysvětluje: „Především bych se měl zmínit o inovacích procesu soustružení/válcování: za tím účelem byl vyvinut hybridní soustružnický/válcovací nástroj spojující běžné soustružení a hloubkové válcování do jediného nástroje. Dalším důležitým výsledkem jsou frézy kombinující operace hlazení, hrubování a srážení hran, čímž zvyšují efektivitu. Výše zmíněné procesy nahrazují běžné tvářecí procesy, takže není třeba používat dříve nutné tvrdé jemné obrábění.“ Soustružení/ válcování umožňuje předem vykompenzovat deformaci vzniklou kalením, díky čemuž se prakticky na polovinu zkracuje nutný procesní řetězec. Kromě toho dochází k výraznému nárůstu flexibility, neboť pro změnu varianty je nutné změnit pouze NC kód a tvářecí stroje nevyžadují nové nástroje.
„Celostní přístup k procesnímu řetězci,“ říká badatel z IFW, „je koncept jdoucí napříč různými stroji: soustružnické/válcovací centrum a stroj pro indukční kalení jsou propojeny a pomocí integrovaného měření geometrie vzájemně koordinují svou činnost. Pokud se výrobek po zakalení blíží mezi své tolerance, dojde u následující součástky k automatickému nastavení kompenzace při měkkém obrábění. Díky tomu je výrobní kvalita zajišťována autonomně napříč jednotlivými stroji.“
„Vzhledem k nárůstu množství individualizovaných výrobků,“ říká Patrick Kuhlemann, „očekáváme, že na veletrhu EMO Hannover 2017 bude jasně patrný trend v oblasti optimalizace výrobních procesů prostřednictvím jejich integrovaného, inovativního řízení. Jeho smyslem je přizpůsobit náklady na optimalizaci variant součástek nákladům efektivní velkosériové výroby.“ IFW na veletrhu představí stroj disponující ‚citem‘. Díky šikovné integraci řízení procesu a důslednému využívání řady různých senzorů dokáže stroj detekovat a předvídat odchylky geometrie či tvaru a automaticky je kompenzovat: Prostřednictvím této demonstrace představujeme inovativní postup efektivně řešící problematiku nárůstu rozmanitosti variant.“
INTERAKCE PROCESŮ JE KLÍČEM K PRODUKTIVITĚ
Podle Geralda Miese, prezidenta pro frézování a automatizaci ve společnosti FFG-Werke GmbH z Eislingenu, „byla produktivita výrobních linek vždy klíčem ke správnému fungování výrobního procesu“.
„Právě zde,“ říká, „se v budoucnu budou odehrávat mnohá rozhodnutí týkající se ideální interakce mezi procesy obrábění, automatizace a montáže. Proto je třeba, aby dodavatelé pochopili plánování a konstrukci celé linky a dokázali ji dodat z jediného zdroje. Díky tomu,“ pokračuje, „vznikají možnosti flexibilní modifikace součástek i sekvencí, zatímco proces vývoje stále běží, díky čemuž lze dokonale harmonizovat cykly obrábění a automatizace a maximalizovat tak produktivitu. 
Výměna dat mezi automatizovaným obráběcím vybavením a perifériemi bude v budoucnosti hrát čím dále významnější roli.“ „Optimalizace dosahujeme,“ říká Gerald Mies, „díky vlastním specialistům na CNC obrábění a automatizaci, takže jsme schopni dosahovat synergie jednotlivých rozhraní a dokonale je vyladit pro konkrétní požadavky. Kromě optimalizace efektivity výrobní linky a provozních nákladů hrají významnou roli rovněž nové automatizační koncepty, do nichž je třeba symbioticky začleňovat stroje i automatizaci. Na EMO Hannover 2017 budeme předvádět nové myšlenky a vize. Nabídneme například bezkonkurenčně širokou expozici moderní výroby s přelomovými digitálními řešeními.“
Na co přesně se mohou návštěvníci těšit? Gerald Mies vysvětluje: „Nabízíme prakticky všem, kteří se zabývají strojírenskou výrobou a automatizací, nápady pro jejich vlastní provozy. Naše nabídka sahá od standardních strojů až po vysoce produktivní sériovou výrobu prostřednictvím systémů na klíč a rotačních přenosových strojů. Předvedeme rovněž obrábění velkých součástí s integrací doplňkových technologií a beztřískových procesů. Na našem stánku se budeme snažit ukázat návštěvníkům, že jsme schopni nabídnout přidanou hodnotu, kterou ještě od jiných dodavatelů nejsou zvyklí očekávat.“
MASIVNÍ NÁSTUP DIGITALIZACE
Jakým způsobem má společnost Emag Group ze Salachu v úmyslu masivně rozšířit digitalizaci svých výrobních technologií při zavádění chytrých továren? Vysvětluje Oliver Hagenlocher, vedoucí marketingu: „Digitalizace je pro nás již běžnou realitou. Dnešní svět je digitální, takže potřebujeme okamžitá řešení. Nejprve,“ říká, „je nutno identifikovat, jak lze optimalizovat stávající aplikace a zpřístupnit je digitálnímu světu. Zadruhé je třeba si vyjasnit, jaké požadavky díky tomu vzniknou pro budoucí výrobní provozy.“
Kromě vývoje softwarových řešení se chce Emag zaměřovat rovněž na související hardware (stroje a automatizační řešení) nutný pro fungování chytré továrny. Tento vývoj lze ukázat na modulárních strojích a sladění modulárního automatizačního konceptu Trackmotion. Díky této kombinaci je možné budovat výrobní linky na modulárním principu. Obráběcí procesy se rozloží do snadno zvládnutelných podprocesů a následně se nastaví na vhodných modulárních strojích – což už se dnes používá například při výrobě ozubených kol. Automatizační systém Trackmotion pak umožňuje velmi snadné řetězení takovýchto modulárních strojů.
Prostřednictvím harmonizované použitelnosti softwaru má společnost Emag v úmyslu „zjednodušit ovládání, monitorování a analýzu výrobního provozu. V praxi,“ říká Oliver Hagenlocher, „to funguje následovně: Koncept použitelnosti nebo uživatelské zkušenosti (UX) stojí na vývoji v oblasti digitalizace a popisuje zkušenost, již koncový uživatel získal s konkrétním softwarovým balíkem. Především v kategorii mobilních aplikací je pozitivní uživatelská zkušenost klíčovým faktorem úspěchu každého softwarového balíku.“ V současné době uživatelé očekávají, že softwarové balíky budou nejen vyhovovat danému účelu, ale nabídnou rovněž intuitivní koncepci uživatelského ovládání usnadňující rychlý start bez nutnosti složitého zaškolování personálu.
„Těšíme se,“ říká Oliver Hagenlocher, „že na EMO 2017 v Hannoveru budeme moci svým stávajícím i potenciálním zákazníkům prezentovat nová řešení a prostřednictvím dialogu s nimi zároveň sbírat nové myšlenky a názory, které nám umožní připravovat naše výrobky přesněji na míru požadavků průmyslu.“
ŘEŠENÍ V CLOUDU A VE STROJI
Dalším nástrojem optimalizace procesů je Strategie řízení životního cyklu nástroje (TLM) od společnosti TDM Systems GmbH z Tübingenu. Její ředitel Peter Schneck vysvětluje, jak důležitá je tato strategie pro továrny budoucnosti: „Před dvěma lety, když jsme tuto strategii zaváděli, jsme posunuli klasickou správu nástrojových dat na zcela novou úroveň. Nyní proto při prodeji našeho softwaru můžeme říct, že systém nejen spravuje a zpřístupňuje veškeré zadané informace, ale především během výroby dílu zaznamenává na stroji důležité údaje, a to je pro naše zákazníky velmi významná vlastnost. Tato datová zpětná vazba zajišťuje průběžný proces zlepšování probíhající prakticky ve smyčce.“
Od veletrhu EMO Hannover 2017 očekává Peter Schneck především orientaci na oblast digitalizace a sítí: „To byla vždy naše silná stránka, už dávno před příchodem Průmyslu 4.0. V nové éře se pak možnosti správy životního cyklu nástroje dále násobí.“ Sítě – a s nimi i strategie řízení životního cyklu nástroje – už dnes nekončí u brány závodu. Moderní strategie řízení životního cyklu nástroje znamená transparentnost a kooperaci přesahující hranice jednotlivých závodů, lokalit i zemí, rychlý reakční čas a mobilní aplikace. Slovy Petera Schnecka: „Jdeme pochopitelně s hlavním trendem správy dat a jejich zpřístupňování prostřednictvím cloudu. Budoucnost Strategie řízení životního cyklu nástroje je proto také v cloudu.“
Walter Frick, specializovaný novinář z Weikersheimu
Článek vyšel v Technickém týdeníku č.17.