Прошлое, настоящее и будущее производства

Мы часто думаем о производстве с точки зрения последних тенденций и технологий. Однако мы должны помнить, что производство строится на слое за слоем предыдущих разработок и достижений, которые расширили наши знания о производственном процессе. Те, кто использует современные производственные технологии, могут этого не осознавать, но инструменты, которые они используют, стали возможными благодаря поколениям разработчиков технологий, которые жили до них.

Имея это в виду, я размышлял о некоторых вещах, с которыми сталкивался за свою долгую карьеру в производстве. Удивительно, как далеко мы продвинулись в производстве за последние 40 лет. Сегодня производственных решений не существовало несколько лет назад, поэтому тогда наш подход к решению проблем был совсем другим. Перебирая в своем подвале некоторые вещи, которые я поклялся сократить или исключить, я наткнулся на деталь из нержавеющей стали, которая напомнила мне о важном событии, которое я пережил много лет назад.

В начале 1980-х использование небольших компьютеров в механических мастерских только начиналось. Я был полон решимости присоединиться к тем, кто внедрял компьютеры в производственный процесс. Это было до того, как стали доступны персональные компьютеры IBM; Я убедил свою жену, что если бы я мог купить компьютер Apple ll+, я мог бы заработать немного денег, создавая программы ЧПУ для владельцев небольших механических мастерских в моем районе.

Получив компьютер Apple, я понятия не имел, как заставить свое предсказание работать. В те времена все маленькие компьютеры использовались в основном для игр и учета. Компьютерных программ для производства почти не было. Затем, в августе 1982 года, мне поручили написать программу NC для Иллинойского института технологических исследований в Чикаго.

Эта программа должна была стать частью демонстрации рабочей группы для руководителей GM, Ford и Chrysler. План состоял в том, чтобы создать ячейку, а затем соблазнить руководителей стать свидетелями ее работы после того, как они посетят IMTS 1982 года, также в Чикаго. Я бы написал четыре программы для производства клапанов, включая шток и головку каждого из них.

Ячейка состояла из токарного станка с ЧПУ, станции индукционной закалки, станции контроля (годен/нет), напольного робота и станции очистки. До этого момента я не использовал свой компьютер для написания каких-либо программ, включая ручные программы ЧПУ. Я также не знал, как я буду доставлять готовую программу, кроме как с помощью распечатки, и у меня не было принтера, который в то время был очень дорогим товаром (я смог добавить его через шесть месяцев после того, как копить). Однако в моей системе было два 5¼-дюймовых дисковода для гибких дисков, поэтому я мог сохранять то, что написал.

Этот проект возглавляли покойный доктор Кит Макки и несколько его коллег. Должен признать, что они были гораздо более продвинуты в использовании компьютеров Apple, чем я. Они установили Apple, как у меня, но с несколькими дополнениями к объединительным панелям на материнской плате. Они создали переключатели на платах, которые установили на объединительных панелях, и получили возможность управлять переключателями включения и выключения на всех машинах в ячейке. Кроме того, поскольку их компьютер был таким же, как мой, я мог поставить дискеты для своей части контракта.

В тот момент я думал, что все мои проблемы решены. Мало ли я знал, что ждет впереди. В то время я несколько лет занимался производством, но только начал писать программы ЧПУ и только на одном типе станков — токарном станке Cincinnati Cinturn. Он никоим образом не был похож на станок, который они хотели, чтобы я запрограммировал, — хорошо подержанный токарный станок Такасавы со старым управлением FANUC. Блок управления FANUC занимал столько же места, сколько и машина. Это было далеко от современных элементов управления, которые обычно находятся внутри подвески машины. Каким бы большим ни был элемент управления, я по-прежнему мог просматривать только блок информации за раз. Вы можете себе представить, как долго и утомительно было бы устранять неполадки в программе на этой машине. Это было только начало моих проблем с программированием.

Я быстро понял, что не существует никакого G-кода, который мог бы создать параболическую кривую. Сначала я думал, что смогу связать кучу круговых интерполяций, которых будет достаточно. Нет игральных костей. Я обнаружил, что этот старый элемент управления FANUC не позволял мне выполнять последовательные круговые интерполяции. Тем не менее, я смог завершить первые три программы после долгих исправлений. Нос этих деталей имел простые изгибы и реагировал на команды G-кода.

Это была четвертая часть, которая доставила нам большие головные боли. Изгиб головы в этой части напоминал параболу. Мой подход состоял в том, чтобы сделать несколько небольших приближений для параболической кривой. Возможно, я мог бы делать положения вокруг кривой с интервалом 0,001 дюйма (0,0254 мм), которые точно повторяли бы кривизну. О, как я мечтал о каком-то программном обеспечении, которое могло бы делать эти вычисления для меня.

В то время существовала программа для компьютеров Apple под названием VisiCalc. Однако это была программа для работы с электронными таблицами, используемая в основном для бухгалтерского учета, и она была предшественником Lotus 123 и Microsoft Excel.

У нас было мало времени для завершения проекта, а я так и не смог разработать работоспособную программу для клапана с параболическим наконечником. Старый элемент управления FANUC сходил с ума, когда сталкивался с дугами G-кода. В отчаянии я обратился к программе VisiCalc, чтобы решить свою проблему. Используя формулу этой параболы, я смог загрузить ее в одну ячейку и воспроизвести положения X и Z. Это решило мою проблему, и мы завершили проект вовремя.

Я задавался вопросом, сможет ли сегодняшнее программное обеспечение CAM решить мою проблему многолетней давности. Я обнаружил, что в программе Geopath есть средства для фигур, и одной из них была парабола. Я пересмотрел план почти 40-летней давности, вставил точку фокусировки и длину в программу и вуаля! Он вернул точную форму на чертеже. Я загрузил эту фигуру в Mastercam и сразу создал программу.

Это переживание моего давнего опыта напоминает мне о том, какого прогресса мы достигли с тех пор. То, на что раньше у меня уходили дни, теперь занимает минуты.

На протяжении всей своей производственной карьеры я занимал множество должностей, в том числе машиниста, супервайзера ЧПУ, начальника отдела и операционного менеджера. Моя текущая работа — штатный профессор производственных технологий в колледже Ричарда Дж. Дейли в Чикаго, где мы открыли новый центр производственных технологий стоимостью 35 миллионов долларов незадолго до пандемии. Центр оснащен современным производственным, механообрабатывающим и сварочным оборудованием и лабораториями. Здесь я помогаю своим юным ученикам учиться на оборудовании, о котором 40 лет назад нельзя было и мечтать.

Но это оборудование — и новые навыки наших студентов — основаны на бесчисленных миллионах разработок, подобных тому, что привел к созданию моего параболического клапана. Технологии производства в этой стране имеют богатую историю, которой мы все можем гордиться.