Индустрия 4.0 в производстве:растущая мощь автоматизации

В 1784 году первая промышленная революция началась с машин, приводимых в движение водой и паром. Вторая революция произошла в 1870 году с массовым производством стали и электричества; мир также стал свидетелем изобретения самолетов в этот период. В 1960 году третья промышленная революция представила сложную электронику, компьютеры и автоматизацию. Эта революция была в основном сосредоточена на цифровой революции в промышленном процессе. Сегодня мы живем в киберфизической системе, ориентированной на синхронизацию реального мира с виртуальным. Это называется четвертой революцией, или Индустрией 4.0. Этот термин был официально введен в 2015 году г-ном Клаусом Швабом, исполнительным председателем Всемирного экономического форума.

Индустрия 4.0 — это новая промышленная революция, направленная на создание умных заводов, основанных на объединении в сеть машин и процессов с интеллектуальными платформами. Существуют различные элементы производственной революции Индустрии 4.0, такие как анализ данных, Интернет вещей (IoT), передовая робототехника, дополненная реальность, аддитивное производство, программное обеспечение виртуальных заводов и цифровая отслеживаемость.

В этой статье подробно рассматривается производство в рамках Индустрии 4.0, в том числе процессы и технологии, которые превосходны, а что еще необходимо улучшить.

Основные технологические элементы производства Индустрии 4.0

Ниже мы подробно рассмотрим некоторые основные технологические элементы, из которых состоят современные производственные процессы Индустрии 4.0, и рассмотрим их преимущества и ограничения.

Аддитивное производство

Аддитивное производство (AM), также известное как 3D-печать, использует 3D-модель CAD для производства деталей слой за слоем путем добавления материалов, в отличие от традиционных субтрактивных методов. Сегодня технология AM удовлетворяет сложные потребности проектирования во многих отраслях, таких как автомобилестроение, производство, авиация и медицина.

За последние двадцать лет технология AM прошла несколько этапов развития. Стереолитография была первой запатентованной техникой быстрого прототипирования, разработанной AM в 1986 году. После этого она претерпела следующие изменения:

• 3DP (трехмерная печать) — 1993 г.
• Моделирование методом плавления – 1992 г.
• Селективное лазерное спекание – 1989 г.
• Производство ламинированных объектов — 1988 г.
• Формирование сетки с помощью лазера – 2000 годов.

Преимущества

В отличие от традиционных субтрактивных процессов, технология AM может помочь вам разработать функциональный прототип в короткие сроки. Отходы материала значительно сокращаются, так как технология использует необходимое сырье для детали и предоставляет возможность повторного использования оставшегося материала. Поскольку деталь изготавливается с использованием одного процесса и требует минимальной настройки, вы экономите время и деньги на нескольких этапах производства и сборки.

Ограничения

Аддитивное производство все еще находится на стадии бета-тестирования. Существуют функциональные ограничения, такие как низкие скорости, которые не делают его пригодным для массового производства. Прототипы, созданные с помощью аддитивного производства, часто также нуждаются в завершающих штрихах после производства. Кроме того, поскольку в аддитивном производстве используются жидкие порошки и металлические полимеры, материалам не хватает прочности для изготовления крупногабаритных деталей.

Виртуальные фабрики

Современные умные фабрики используют киберфизические системы и в значительной степени используют возможности информационных технологий. На умных фабриках система позволяет машинам и другим производственным ресурсам общаться, сотрудничать и работать в команде практически без вмешательства человека. Однако установка этих производственных систем стоит дорого и может быть рискованной при тестировании. В этом отношении структура виртуальной фабрики обеспечивает необходимую поддержку принятия решений.

Преимущества

Платформа виртуальной фабрики (VF) — это передовая программная среда для трехмерного моделирования, предназначенная для оценки производительности вашего интеллектуального завода в условиях переменного спроса и динамических производственных условий. Вы можете использовать его для одной единицы оборудования или всего завода. Технология VF очень полезна для прогнозирования изменчивости процесса новой производственной системы при отсутствии исторических данных.

Ограничения

Чтобы программа моделирования давала надежные результаты, ей необходимо предоставить точный обзор конкретных условий вашего объекта. Это трудоемкие настройки, для которых требуются специалисты в данной области. Поскольку моделирование выполняется на основе непрерывного ввода данных в режиме реального времени, любое изменение параметров производственной системы, машин или роботов может повлиять на точность результата.

Промышленные роботы

С помощью таких технологий, как искусственный интеллект и аналитика больших данных, производственные процессы Индустрии 4.0 опираются на промышленных роботов для увеличения скорости производства и снижения производственных затрат.

Преимущества

В отличие от своих традиционных предков, роботы в промышленной революции 4.0 спроектированы так, чтобы обладать способностями к самосознанию, самообслуживанию и самопрогнозированию. Благодаря передовым сенсорным системам эти роботы нового поколения взаимодействуют с другими роботами и людьми для повышения качества производства. Они используют передовые сенсорные технологии, чтобы расширить свое восприятие для различных ручных задач, таких как автоматическое обнаружение деталей, правильный захват материала и безопасное обращение с предметом.

Ограничения

Адаптация высокочувствительных и энергосберегающих роботов является сложной задачей. Более того, роботы на этапе промышленной версии 4.0 все еще недостаточно развиты, чтобы заменить опытных рабочих для выполнения сложных задач на сборочных линиях и в распределительных центрах.

Индустрия 4.0 и металлообрабатывающие предприятия

Металлообрабатывающая промышленность может извлечь большую выгоду из революции «Индустрия 4.0» с точки зрения снижения эксплуатационных расходов, малого количества отходов, быстрой доставки и низкой вероятности внесения изменений. Производители могут получать выгоду на каждом этапе производственного процесса.

Интеллектуальные станки с ЧПУ могут создавать прогностические модели с использованием исторических данных для защиты от потенциальных точек отказа. Комбинированный эффект датчиков IoT и интеллектуальных счетчиков может помочь крупным машинам эффективно управлять потоком энергии в часы простоя. Обратная связь от машин в режиме реального времени была бы идеальным выбором для операторов, чтобы исключить любые потенциальные ошибки на этапе альфа-тестирования.

Автоматизация может увеличить скорость производства и уменьшить количество человеческих ошибок, но некоторые элементы все равно останутся вне ее досягаемости. Одним из таких элементов является закупка надлежащего материала для проекта. Автоматизированный интеллектуальный станок с ЧПУ бесполезен, если заготовка плохого качества.

Приобретайте материалы для производства Индустрии 4.0 у надежного поставщика металла

Industrial Metal Service — это универсальный магазин по закупке, переработке и распиловке металла. Более двух десятилетий мы обеспечиваем наши надежные металлообрабатывающие услуги в районе залива Сан-Франциско и по всей стране. Наш широкий ассортимент металлов включает алюминий, сталь, медь и титан, а также специальные металлы, такие как инконель и монель.