Jiří Marek: Nové trendy a inovace v obráběcích strojích a výrobních soustavách

1.1 Důležitost obráběcích strojů a výrobních soustav

Úloha strojírenství v ekonomice každého průmyslově vyspělého státu je nezastupitelná. Na jeho rozvoji závisí všestranný rozvoj všech ostatních odvětví hospodářství té či oné země. Na každém předmětu, který se kolem nás vyskytuje je vidět stopa obráběcího stroje – ať se jedná o automobil, telefon, televizi či jiné prostředky povýšené společností na spotřební předměty, nebo výrobní prostředky důležité pro lidskou existenci (turbína – výroba elektrické energie, potravinářské stroje – výroba potravin atd.). Tvorba obráběcích strojů je do značné míry závislá na subdodávce z široké oblasti dalších průmyslových oborů (elektronický a elektrotechnický průmysl, kontrolní a měřící technika, výpočetní technika). Jako jeden z mála výrobních prostředků umí reprodukovat sám sebe (rozuměj vyrobit), tedy na obráběcích strojích se vyrábí další obráběcí stroje. Bez jejich existence by stěží existovaly mnohé výdobytky současné civilizace.

Automatizace je považována za jednu z cest, jak se udržet na světových trzích v podmínkách ostré konkurence, kde lze obstát jedině tehdy, dokážeme-li vyrábět levněji, kvalitněji a rychleji než jiní. A to za podmínky adaptibility nejenom vůči přání zákazníka, ale i měnícím se podmínkám vně firmy. Tvorba automatizovaných výrobních soustav sestavených z obráběcích strojů se odehrává v několika etapách. První, a základní etapou, na které je založena automatizovaná výroba, je samotný obráběcí stroj. Do automatizovaných výrobních soustav jsou nasazovány především CNC řízené obráběcí stroje. Tyto stroje pracují v bezobslužném provozu a jsou stavebnicově (modulově) konstruovány. Poté je možno přistoupit k druhému stupni automatizace, a to seskupování CNC strojů do tzv. automatizovaných výrobních soustav (obr.1.1).

1 – obráběcí centrum HEC 630, 2 – nakládací a upínací místo, 3 – řídící systém, 4 – obráběcí centrum CWK 630, 5 – honovací stanice, 6 – obráběcí centrum CWK 630, 7 – manipulátor, 8 – terminál, 9 – nakládací a vykládací stanice, 10 – přepravka, 11 – odkládací místo, 12 – montážní stanoviště, 13 – nakládací místo, 14 – umývací stanice, 15 – montážní stanoviště, 16 – testovací stanoviště, 17 – kontrolní stanice, 18 – obrobené součásti, 19 – mobilní upínací stanoviště

Obr. 1.1: Automatizovaná výrobní soustava sestavená z CNC obráběcích strojů [Starragheckert]

Třetí etapou automatizace je automatizovaný výrobní závod. Z uvedeného je patrno, že v oblasti malosériové až středně sériové výroby, kde se používá automatizace ve formě pružných výrobních buněk, či soustav hraje CNC obráběcí stroj významnou roli.

Chceme-li totiž dosáhnout i v malosériové a kusové výrobě snížení výrobních nákladů při vysoké výkonnosti, musíme stroje pružně přizpůsobit měnícímu se sortimentu obrobků. Takovéto pružnosti je možno u obráběcích strojů dosáhnout právě použitím CNC řízených strojů.

V dnešní době lze snahu o nasazení plně automatizovaných výrobních soustav vysledovat v aktivitě nazvané Průmysl 4.0, kde jsou užívány pro tyto celky pojmy jako např. kyberfyzikální systémy.

1.2 Inovace obráběcích strojů jako důležitá součást jejich rozvoje

Žijeme v turbulentní době. To, co bude zítra, už pravděpodobně bude vypadat jinak, než to, co bylo včera. Je to dáno různými aspekty, které však znamenají, že výrobní podniky nemohou mít vzorce chování odvozené na základě svých zkušeností z minulosti. Pokud chtějí firmy přežít, musí se pokusit předvídat přání zákazníků, musí být proaktivní a zejména musí mít zaměstnance schopné inovovat a přebírat zodpovědnost za své činy a chování.

Při inovacích totiž musíme hledat nová řešení pomocí kombinace umění experimentovat, přicházet s kreativitou a odolnosti vůči strachu z neúspěchu. Je to cesta permanentního riskování a schopnosti být vytrvalý, mít trpělivost při opravování chyb a omylů na cestě k výjimečným řešením. Nevěnovat se inovacím znamená ignorování hlasu zákazníka, ztrácet marže, tržby a nakonec i zákazníky samotné. Nemít čas na inovace je jako kdyby si zaměstnanec řekl, že nemá čas na nic a znamená to uzavření se do svého klidného, důvěrně známého a zaběhaného vnitřního firemního světa a do světa starých pořádků, které nechce za nic vyměnit.

Přínosy inovací se projevují ve zvýšení image firmy na trhu, a co je hlavní, vedou k rozvoji znalostí ve firmě. Pokud firma vytvoří zákazníkovi hodnotu, pak se dostaví i obchodní úspěch. Dojde též ke zvýšení produktivity a neméně podstatná je též optimalizace nákladů na tvorbu produktu. Při správně řízené inovaci bude rentabilita vložených finančních prostředků do inovací velká. Na druhé straně inovace vyžaduje větší rychlost od nápadu k realizaci. Inovace jsou pro odvážné, pro ty, kteří rádi překonávají výzvy, pro lidi, kteří mají rádi vzrušení, změnu, riziko, a dobrodružství. Ne pro ty, kteří milují teplé kanceláře a pocit bezpečí. Inovace by měli realizovat odvážní lidé. Pro inovativní šéf by měl mít okolo sebe schopné pracovníky. Lidi, kteří mají odvahu, vytrvalost, statečnost, energii a silnou motivaci dosahovat vrcholů, protože s neaktivními zaměstnanci, poskoky a plniči příkazů a myšlenek se inovuje těžko.

Kromě několika nezbytných inovačních atributů ve firmě, které jsme zmínili výše, je nejlepší vtáhnout do inovací přímo zákazníka. Firma má tak elementární jistotu, že produkt jejího snažení bude koupen. Přístup, který je založen na obráceném postupu, tj. vyvinu a potom prodávám, vyžaduje znalost zákazníkových přání a mít jejich dobrý odhad. Hlavně je však nutné mít erudované, odvážné a nadšené obchodníky, kteří dobře znají celý trh se všemi souvislosti a niancemi, které dovedou přetavit do vnitropodnikové objednávky znamenající prodej vytvořeného díla.

Není to jenom produktová inovace, co přináší hodnotu zákazníkovi. Zákazník vnímá hodnotu i jinak než jenom přes výrobek s jeho technickými parametry. Patří sem vše, co výsledek snažení celé firmy při tvorbě produktu doprovází. Z mnohého vyjmenujme alespoň část. Školení obsluhy nově dodaného obráběcího stroje je nezbytný základ. Jako benefit může zákazník dostat několik dní navíc anebo vyškolení více lidí nad rámec dohodnutého.

Po instalaci stroje v době garance a koneckonců i po ní, lze zákazníkovi nabídnout preventivní kontrolu přímo na místě, anebo pomocí dálkové diagnostiky. Tímto benefitem se šetří jak zákazníkovy, konec konců tak i výrobcovy časové, lidské a finanční prostředky. Při dodávce obráběcích strojů se vše točí kolem obrobení zákazníkovy součástky, kvůli které zvažuje koupi stroje. Zde se nabízí mnoho možností jak vytvořit benefity. Jednou z nich je předvést obrobení součásti na strojích instalovaných ve své předváděcí místnosti.

Zde se právě může ukázat výhoda takto vložené práce, protože jde o přesvědčení zákazníka přímo v akci. Dalším benefitem, který je dán zákazníkovi je dodávka technologie na klíč, kdy spolu se sadou nářadí je dodán technologický postup a program pro obrobení dané součásti včetně upínacích přípravků, které jsou nezbytnou pomůckou pro zdárné obrobení. Tento přístup garantuje zákazníkovi, že při dodávce vašeho stroje budou eliminovány případné neúspěchy. Jakousi třešničkou na dortu je, pokud firma dodávající takto seřízené obráběcí stroje poskytne zákazníkovi svého aplikačního technika, který bude stínovat obsluhu stroje. Tím se předejde řadě možných nedorozumění a zbytečných stresů, které vznikají pro obsluhu nového stroje.

Tímto ovšem snažení firmy nekončí. Aktivní by měla být firma i po instalaci stroje. Jde především o preventivní prohlídky stroje během garance i po ní, konzultace pomocí dálkové diagnostiky, o získávání poznatků z provozu stroje a jejich zapracovávání do dalších konstrukcí.

1.3 Proces tvorby obráběcího stroje a výrobních soustav

Průmyslové výrobní podniky, kde obráběcí stroje vznikají, jsou živé organismy, kde se setkávají různí lidé s různými zájmy. Prvními z nich jsou majitelé, kteří podnikají proto, aby měli přiměřený zisk, zaměstnávali lidi a také někteří, ti nejvyspělejší ve svém přemýšlení, povyšují tuto činnost na službu.

Firemní obchodníci, jsou druzí a ti, kteří jsou v první linii se zákazníkem. Další jsou konstruktéři a technologové tvořící duševní znalosti, dále pak tvůrci hmotných znalostí což jsou nákupčí, výrobní, montážní a servisní dělníci. Patří sem i pracovníci všech ostatních útvarů, kteří vytváří zázemí, aby byly plněny cíle podniku. Jsou to finančníci, údržbáři, investiční pracovníci, ostraha podniku, doprava.

Skloubit pracovní činnost všech výše uvedených pracovníků tak, aby bylo uspokojeno přání zákazníka, který vše platí, je mnohdy náročný úkol. Je to dáno především tím, že lidský faktor často významně komplikuje snahy o efektivní tvorbu přidané hodnoty vznikající na produktu. S tím souvisí doprovodné vlastnosti, které by měly být součástí každé snahy řídit vše efektivně (včetně lidí) a sice jak kvalitně vše udělám, za jak dlouho to udělám a kolik mně to bude stát.

Vzájemný poměr mezi kvalitou, časem a náklady může jako jeden z mnoha faktorů vypovídat o efektivitě podnikání. Je jisté, že jinak tvoří přidanou hodnotu malý, velký či střední průmyslový podnik. To je ovlivněno zejména způsobem řízení a mnohdy odlišnou strategií pro splnění přání zákazníka. Velké podniky totiž dokážou určitou dobu svou setrvačností a menší přizpůsobivostí odolávat výkyvům a nestabilnostem trhu. Adaptabilita podniku (tj. schopnost změny a přizpůsobení se vnějším podmínkám) je jedna z velmi důležitých vlastností podniku. Podstatou tohoto atributu je schopnost vyřešit problémy zákazníků laciněji, rychleji a kvalitněji než konkurence. Co je prioritní, zda rychlost, kvalita či cena, to určuje zákazník a může to být odvislé případ od případu.

Všechny cílevědomé činnosti a všechno co se v podniku děje, lze označit za procesy. Vše, co vzniká, mění se a zaniká, je také důsledkem procesů. Procesy lze vymezit jako posloupnost souvisejících činností, které vedou k předem stanoveným cílům (něco vyřešit, něco podniknout, něco vyrobit apod.) tím, že transformují vstupy do procesu na výstupy z něj. Tyto procesy mají vedle svých obecných charakteristik jako např. transformace vstupů na výstupy, tok pracovních činností od jednoho útvaru k druhému, i jedno specifikum, a to, že výsledkem podnikového procesu je výrobek nebo služba, která směřuje ke konkrétnímu zákazníkovi. Vstupem do podnikových procesů jsou tedy abstraktní, hmotné, energetické, lidské a informační zdroje, výstupem produkt (výrobek nebo služba) pro zákazníka.

K podnikovým procesům patří následující činnosti: obchodní a marketingové, konstrukční, zásobovací, technologické, výrobní, montážní, zajišťování jakosti, testovací, zkušební, skladovací, expediční, investiční, finanční, personální, vzdělávání pracovníků, případně další specifické pro konkrétní podnik. V průmyslovém podniku se tedy jak je naznačeno, vyskytují dva základní hodnototvorné procesy, a sice nehmotný (prodej, technologická příprava výroby, konstrukce, controlling a finance) a hmotný (výroba, montáž). Lze je řídit různým způsobem, a není to obsahem tohoto příspěvku. Na obr. 1.2 je znázorněn kruhový cyklus výše popsaných podnikových procesů, který u zákazníka začínají a u zákazníka končí.

Obr. 1.2: Kruhový cyklus podnikových procesů

Podnikové procesy mají mnoho vlastností. Jednou z nich by měla být dynamičnost. Dynamičnost znamená proměnnost v čase. Každý podnikový útvar může být více či méně časově proměnný a proto je každý podnikový proces dynamický. Jak podnik zvládne tuto dynamiku, tak bude úspěšný. Podnik je totiž ovlivňován svým okolím, které je v dnešní době výrazně dynamické. Mění se vnější podmínky (konkurence ostatních podniků, ekonomická situace ve státě a ve světě apod.), mění se zákazníci, mění se SW a HW prostředky používané v podnikových procesech. A proto je nutné, aby podnik přizpůsobil strategii firmy pro její přežití a byl schopen účinně reagovat na tuto dynamičnost.

Jednou z nejdůležitějších změn, které musí podnik zachytit a aplikovat do své činnosti, jsou technologické trendy, které se dnes mění velkou rychlostí. Podnik se musí těmto technologickým a zvláště mezioborovým trendům (vnější dynamika) přizpůsobovat svou vnitřní dynamikou. Při tvorbě průmyslových výrobků mohou ale existovat takové okolnosti, že podnikový proces je vysoce citlivý i na malé změny, které nemusí být nutně dynamické. Tak může ve firmě vzniknout chaos a zmatek. Jedním z kritických parametrů pro vznik tohoto chaosu jsou pracovníci, tedy lidský činitel, se všemi svými psychickými vlastnostmi. Je tedy patrné, že podnikové procesy může zásadním způsobem nejvíce ovlivnit jeho okolí, anebo lidský činitel působící uvnitř podniku.

1.4 Současné trendy rozvoje obráběcích strojů a výrobních soustav

Určovat směry vývoje obráběcích strojů mohou různé faktory. Nejčastěji je to však zákazník a jeho uživatelské potřeby spolu s rozvojem technologií obrábění a požadavky, které plynou z rozvoje lidských potřeb jako takových. Kromě toho mohou existovat různé strategie a výzkumné agendy, analytické společnosti, které se snaží poukázat, kam by měl technologický vývoj a tím i vývoj obráběcích strojů jít. Naopak se mohou vyskytnout situace, kdy jsou stroje a na nich aplikované technologie tak unikátní, že právě výrobci diktují zákazníkovi, jak má stroj vypadat. Tento fakt považujme spíše za vyjímečný.

CNC obráběcí stroje mohou mít charakter spotřebního zboží, ale také drahých investičních celků. Pak z tohoto plyne, že zákazník je ve většině případů ten, kdo stanovuje, jak má stroj vypadat tím i směry vývoje. To potvrzuje opakovanou koupí a mnohdy se stává partnerem při tvorbě celé koncepce stroje a nasazených technologií třískového obrábění. Současné trendy vývoje v CNC obráběcích strojích a výrobních soustavách se odehrává v dvou směrech.

současný směr vývoje: tvořit užitnou hodnotu pro zákazníka

Ve výrobních firmách mohou aplikovat poslední technologické výdobytky do stavby svých obráběcích strojů, ale může se to minout účinkem. Jsou uživatelé, kteří toto vyžadují, pak ti co to respektují a konečně tradicionalisté, kteří trvají na koncepci, kterou důvěrně znají a dlouhodobě používají. Všichni mají ale jedno společné bez ohledu na aplikaci novinek oboru nebo ne. Existuje jistý soubor níže uvedených vlastností nazývaných užitná hodnota, kterou by měl každý obráběcí stroj mít.

Jasná představa uživatele je v tom, že chce, aby stroj, který si pořídl, byl spolehlivý v chodu a funkcích. S tím souvisí i doba bezporuchového provozu. V případě nutnosti servisního zásahu očekává rychlý a profesionální zásah. Přesnost výsledného obrábění obrobků je další hodnotou pro zákazníka. V současné době, kdy jsou ve stále větší míře stavěny multifunkční obráběcí centra, je potom velkou výzvou, jak zvyšovat přesnost práce strojů pro odlišné technologické operace třískového obrábění. Do strojů je integrována strojní a elektro inteligence (obr.1.3), která pomáhá obsluze dosahovat skvělých výsledků pracovní přesnosti. S přesností obrobení úzce souvisí jakost obráběných povrchů a další charakteristiky tzv. integrity povrchů. Tento atribut velmi ovlivňuje odolnost vůči samobuzenému kmitání. Proto jsou stroje stavěny z materiálů jako je např. ocelo – beton, pomáhající odolávat tomuto kmitání (obr.1.4).

Obr. 1.3: Inteligence integrovaná do obráběcích strojů [Mazak]

Obr. 1.4: Ocelo – betonová konstrukce nosné konstrukce stroje VT 260 [AM finance]

Důraz na produktivitu stroje, rychlý návrat vložených prostředků lidských a finančních je automaticky předpokládanou vlastností. Tento atribut doplňuje hospodárnost provozu stroje, energetickou náročnost, nutnost údržby, což se pochopitelně odráží v nákladech, které majitel musí vynaložit, aby vyprodukoval své obráběné díly. Vlastníkovi, který pochopil co je to odpovědnost, která vždy souvisí s podnikáním a provozem obráběcích strojů, jde kromě zisku i o dopad této činnosti na životní prostředí.

směr vývoje: pochopit změny vně firmy

Změny, které se dějí vně firmy, ovlivňují a působí na současnou stavbu obráběcích strojů a výrobních soustav. Pro firmu je důležité tyto změny pochopit a vyvodit z nich akci ve své činnosti. První současnou změnou je to, co se promítá do jejich dodávek. Je to stále se měnící a turbulentní poptávka a tím i zásoba práce. Nic už nebude jako dříve, kdy firmy měly ve frontě práce tolik nasmlouvaných zakázek, že pokud zákazník chtěl jejich stroj, tak dokázal čekat i dva roky. To je dnes fikce a firmy musí změnit vzorec svého chování, musí se umět velice rychle adaptovat.

Druhou změnou ovlivňující nyní obor stavby obráběcích strojů je zase opak předchozího. V jednom časovém okamžiku přijde několik zakázek zaráz. Zde je často nutná pomoc od subjektů situovaných vně firmy. Nezbytným předpokladem pro splnění dodávek dle přání zákazníka, je mít vybudovanou síť spřátelených a spolehlivých subdodavatelů, kteří co řeknou, to platí. Jenom tak se dá do budoucna přežít.

Třetí současnou změnou je schopnost a umění zachytit vývoj, který se odehrává nejenom v mém oboru, ale i napříč obory. Je žádoucí a nutné podchytit tyto vývojové trendy. Toto se projeví ve stále větší aplikací nových materiálů, inteligence, automatizace a adaptibility strojů. K důsledkům lze povědět pouze jediné. Přežijí jenom ty firmy, které si toto velmi rychle uvědomí, pochopí, co se děje na trhu a budou na to umět rychle reagovat.

1.5 Budoucí trendy rozvoje obráběcích strojů a výrobních soustav

Z předchozího textu je patrné, že tvorba CNC obráběcího stroje a z něj seskupených výrobních soustav je poměrně komplikovaný proces, který je nutný posuzovat v celé šíři, poněvadž jde o synergický efekt mnoha vnějších a vnitřních činitelů působících na jeho vznik. Trendy budoucího rozvoje budou nastíněny z pohledu tvorby stroje samotného, pohledu provozu stroje u zákazníka (uživatele) a po té i tvorby výrobních soustav.

A. Tvorba CNC obráběcího stroje

Firemní Procesy

obchodní činnost

V horizontu sedmi roků (do r. 2025) budou existovat na portálech společností vyrábějících obráběcí stroje pokročilé konfigurátory, které budou respektovat vysokou míru customizace. Tato konfigurace se za podpory umělé inteligence přenese do vnitropodnikové objednávky a zakázka bude okamžitě spuštěna. Přičemž díky pokročilé modularitě a stavebnicovosti bude možné mít jistý počet dílů před vyrobený na sklad, takže budou významným způsobem eliminovány ztráty z průchodu zakázky firmou. Činnost obchodníků se tím značně omezí. I když úplně nevymizí a bude soustředěna na setkávání se zákazníkem v rozšířené virtuální realitě v diskuzi nad konfigurací stroje, pokud si zákazník neudělá konfiguraci sám pomocí konfigurátoru.

Do roku 2021 budou aplikovány nové obchodní modely a způsoby prodeje strojů, např. pronájem na určitou dobu. Stroj bude dovezen, instalován v místě zákazníka a po určité době, např. dvou letech pronajímání bude opět odvezen.

konstrukční činnost

V předvýrobních etapách je ukryto tajemství úspěchu všech firemních procesů a firmy samotné. Jsou to právě z velké části konstruktéři, kteří ovlivňují na 70 % všech dalších firemních procesů a to nejenom z nákladového hlediska, ale i z pohledu hladkosti průběhu průchodu zakázky firmou. Velkým pomocníkem je v těchto etapách CAD/CAM systém, který je mohutným nástrojem při realizaci konstruktérské práce.

Není tím myšleno, že tento software za vás vymyslí řešení jak vykonstruovat ten či onen uzel stroje. To je na kreativitě konstruktéra, který svou myšlenku do tohoto HW a SW zavede a tím ji zhmotní do 3D modelů a posléze výrobních a montážních výkresů. Každá mince má ale dvě strany. Bohužel 3D SW ubíjí v konstruktérech prostorovou představivost, schopnost kreslení od ruky a cit pro umístění na ploše. To vše zdánlivě nahradil 3D SW. Na druhé straně existují konstruktérské úlohy, které by bez tohoto „podpůrného a výkonného kreslítka“ nebylo možné vyřešit.

Velké a netušené možnosti jsou v předvýrobních etapách skryty v rozšířené virtuální realitě. Ve virtuálních komorách lze simulovat budoucí provoz a zejména pak údržbu obráběcích strojů. A to vše v měřítku jedna ku jedné. Navíc máte díky virtuálním brýlím dokonalý prostorový vjem s různými funkcionalitami. Je to pro konstruktéry, montéry a servisní pracovníky velký pomocník, umožňující vyzkoušet si vyzkoušet, jak se budoucí výtvor osvědčí v provozu. Tím lze do budoucna odbourat řadu problémů, které by mohly firmě komplikovat život. Do roku 2023 dojde k masivnímu využívání této technologie nejenom jako pomocníka konstruktérů, ale i jako účinný nástroj prodeje – obr. 1.5.

Obr. 1.5: Rozšířená virtuální realita jako prostředek ke konzultaci konstrukce nebo předvedení zákazníkovi [VUT v Brně]

Ve vlastní konstrukci obráběcích strojů dojde do roku 2028 k nasazení inteligentních materiálů, které budou samy umět např. reagovat na vnější změnu teploty okolí místa instalace – obr.1.6. Výsledný efekt na chování stroje bude takový, že nedojde k deformaci nosné soustavy vlivem teplotního spádu.

Obr. 1.6: Inteligentní materiál kompenzující teplotní vlivy prostředí

Do roku 2021 bude aplikováno u všech významných výrobců obráběcích strojů při konstruování digitální dvojče stroje. Digitální dvojče umožní za podpory mechatronických principů, umělé inteligence a využívání dat získaných z reálného provozu stroje optimalizovat konstrukci stroje a tak snižovat negativní chování reálného stroje v jeho provozu.

Dále budou o 10 % více než dnes nasazovány polymerní a kompozitní materiály. Nepředpokládáme v nejbližším horizontu 5 roků výraznou změnu koncepce kinematické struktury obráběcích strojů. Půjde spíše o její stále mohutnější optimalizování z hlediska materiálu, rozložení hmoty, způsobu náhonu jednotlivých pohybových a taktiky řízení. Co se týká zmíněné kinematické struktury stroje, budou současné sériové kinematiky stále více optimalizovány a poroste exponenciálně jejich spolehlivost. Bude stále více integrováno ovládání stroje hlasem (2025) a komunikace s obsluhou za využití umělé inteligence.

výroba a montáž

Téměř třetina dílců obráběcích strojů bude do roku 2023 vyráběna aditivními technologiemi, což výrazným způsobem sníží nejenom materiálové nároky, ale odpadnou všechny činnosti související se současným typem výroby, jako je např. u menších odlitků nutnost tvorby modelů apod.

Velkou roli hraje při montáži obráběcího stroje využívání laser traceru, který zefektivňuje stavbu obráběcích strojů. Tím jsou nahrazeny staré neefektivní metody, jako je např. „měření na strunu“. Předpokládáme, že do roku 2021 budou výsledky z měření na dílně automaticky propojeny s konstrukčním oddělením, které bude do výkresové dokumentace zavádět korekce geometrických úchylek tvaru a polohy tak, aby byly vyráběny díly, které po smontování budou mít v „materiálu“ reálnou geometrickou kondici. Tím bude z určité části doplněna druhá role laser traceru jako nástroje, který generuje data pro elektronickou kompenzaci.

Do roku 2026 předpokládáme takové rozšíření umělé inteligence při řízení výrobních dávek, nebo jednotlivých dílů obráběcích strojů, že nebudou existovat prostoje a plýtvání výrobními kapacitami bude téměř eliminováno.

servis

Zákazník bude v roce 2025 stále více vtahován v rámci urychlení servisního zásahu do samo opravy stroje. Pomocí virtuálních brýlí (obr.1.7) bude hlasově naváděn ze servisního střediska dodavatele stroje a řízen k tomu, aby mohl provádět kvalifikovanou opravu pod dozorem.

Obr. 1.7: Asistovaná samooprava poruchy stroje uživatelem pomocí virtuálních brýlí

B. Provoz a užívání stroje u zákazníka

V roce 2025, bude nasazeno skutečné hlasové ovládání strojů, kdy stroje budou reagovat na povely obsluhy. Na základě povelu obsluhy typu: „Navrhni strategii obrábění“, Proč nejedeš – najdi chybu“ dojde k plné asistenci stroj – obsluha za podpory umělé inteligence. Bude ještě větší podíl automatizace a to nejenom v mechanické části stroje (roboty a manipulátory), ale projeví se to také např. při tvorbě NC programu, kdy řídící systém stroje za operátora domyslí řadu detailů při obrábění součásti. Znamená to, že se nebudou do posledního detailu programovat všechny náležitosti související s obrobením dílu, protože inteligence stroje ji dotvoří.

Při výuce obsluhy stroje – školení dodavatelem, převezme 100 % roli umělá inteligence. Nebude tak třeba zaškolování dodavatelem na místě instalace.

Zcela běžně dojde k tomu, že si stroj sám řekne o výměnu své opotřebované součásti, tak, že ji sám objedná u výrobce stroje a to včetně servisního zásahu. Stroj se běžně stane estetickým doplňkem dílny majitele a to díky emocím a funkcionalitě v jejich designu.

C. Výrobní soustavy

Výrobní soustavy se stanou do roku 2028 zcela autonomní a nezávislé na lidské obsluze. Budou schopny předvídat své poruchy v dostatečném předstihu a objednají si včas náhradní díly. Umělá inteligence v těchto soustavách nadřazená umělé inteligenci strojů, bude umět vše naplánovat tak, aby člověk plnil pouze funkci dozoru. V případě havárie, nebo poruchy, kterou nepředpověděl výrobní systém sám, přivolaný dozor bude během zlomku času v obraze, co se stalo a bude mít navržené scénáře k odstranění vzniklé kolizní situace.

Veškeré potřebné nářadí a polotovary obrobků budou na základě automatické žádosti výrobní soustavy dostatečně dopředu vychystány. Tím bude výrazně omezeno plýtvání. Při přechodu obrábění na jiný typ dílce bude seřizovačům nachystán umělou inteligencí řídícího systému scénář jak co nejefektivněji postupovat z hlediska polotovarů, upínacích přípravků, měřidel, nástrojů a programů.

V následující tabulce Tab.1.1 jsme naši předpověď budoucích trendů rozvoje obráběcích strojů a výrobních soustav přehledně shrnuli.

Tab.1.1: Souhrn predikce budoucích trendů rozvoje obráběcích strojů a výrobních soustav

Závěrem

Do budoucna musí strojírenské firmy produkující obráběcí stroje odvést velké množství práce, jinak nepřežijí. Můžeme v tom spatřovat níže uvedené příležitosti i hrozby.

Příležitosti:

tím, že firmy pochopí co se teď v turbulentním prostředí konkurence a nástupu nových technologií děje, získají výhodu a náskok před ostatními tak, že uskuteční příslušnou a odpovídající akci;
zjednodušení a zrychlení procesů tvorby svých produktů;
pochopení, jak aplikovat nové nastupující technologie a jejich vtělení do svých produktů.

Hrozby:

firmy nebudou chtít měnit vzorce svého chování a zůstanou pasivní;
nepomohou při výchově budoucích zaměstnanců, budou ukazovat na vládu své země a představitele škol, čekajíc přitom co tito udělají.

Pokrok nejde zastavit a uvidíme do budoucna, nakolik se autorovy předpovědi vyplní.

Použitá literatura

[1] MAREK, J., et al. Konstrukce CNC obráběcích strojů. 3nd ed. Praha: MM publishing, s.r.o., 2014. 687 p. ISBN 978-80-260-6780-1.

[2] MAREK, J. Nastal čas změnit přístup, nastal čas změn – část 1: Firemní přístup k zákazníkovi. MM průmyslové spektrum, 2016, no. 3, p. 14-15. ISSN 1212-2572

[3] MAREK, J. Nastal čas změnit přístup, nastal čas změn – část 2: Řízení podnikových procesů. MM průmyslové spektrum, 2016, no. 4, p. 14-15. ISSN 1212-2572

[4] MAREK, J. Nastal čas změnit přístup, nastal čas změn – část 3: Směry vývoje CNC obráběcích strojů. MM průmyslové spektrum, 2016, no. 5, p. 18-19. ISSN 1212-2572

[5] MAREK, J. Nastal čas změnit přístup, nastal čas změn – část 4: Jsou high-tech technologie zárukou úspěchu?. MM průmyslové spektrum, 2016, no. 6, p. 46-47. ISSN 1212-2572