Проактивный мониторинг инструмента: предсказывайте поломки и сокращайте затраты

Мониторинг состояния станка — практика, позволяющая оценить здоровье станка за конкретный период. Захватывая данные со станка, эффективность, общая эффективность оборудования и другие переменные могут использоваться для определения будущей производительности для оптимизации замены деталей, износа и простоя на сервис.

 

А как же мониторинг состояния инструмента? В то время как мониторинг состояния станка использует электронно захваченные данные, сами инструменты — это точные, закаленные инструменты, выполняющие резание, сверление или фрезерование детали. Расширяя концепцию мониторинга состояния станка на инструментарий, компании могут предсказывать поломку инструмента и снижать затраты.

Что такое система мониторинга инструмента?

Система мониторинга инструмента анализирует станочные данные с многих устройств для определения здоровья, срока жизни и оставшейся полезности инструмента. Мониторинг здоровья и срока жизни инструмента сложнее, чем мониторинг состояния станка. Она пытается использовать данные от ЧПУ-станка для понимания и предсказания состояния и жизненного цикла инструмента. Чем точнее предсказание поломки инструмента, тем ниже общие затраты на инструмент.

Мониторя различные факторы, ПО мониторинга, измеряющее здоровье инструмента, может информировать операторов об износе инструмента и как долго инструмент прослужит. Это дает большую видимость в процесс и усиливает операторов извлекать максимум жизни из каждого инструмента. Они также могут лучше управлять своим временем для выполнения смен с меньшим простоями. Предсказание поломки инструмента позволяет операторам заменять инструмент в оптимальной точке, избегая повреждений станка и производимой детали, снижая лом и затраты на инструмент.

Как работают системы мониторинга инструмента?

Системы мониторинга инструмента работают на одном из трех уровней, каждый увеличивающий точность. Уровень один мониторит средние, созданные точками отказа, уровень два использует мощность для измерения предсказуемых волнформ, а уровень три использует продвинутые алгоритмы для собранных данных. Для компаний, внедряющих системы мониторинга инструментария, есть по сути три уровня подхода. Каждый предлагает вариационную степень уверенности в указании когда произойдет поломка инструмента, и как результат, каждый шаг предлагает вариационную степень эффективности.

Уровень 1

Первый тип — самый базовый, и он широко используется в станочной отрасли. Это просто вариация на старую реактивную практику ТО, где инструмент позволяют работать до отказа. Этот метод использует точки отказа для создания среднего, используемого как руководство по замене. Примерно 95% отрасли делает это.

Пока этот метод легко внедрять (результат его широкого использования), у него значительные недостатки.

Точка установки для среднего может стать произвольной или субъективной, особенно когда в станке используются разные материалы. Пониженные средние затем повышают затраты на инструмент.

Кроме того, могут быть всевозможные другие переменные, не учтенные, прерывающие работу инструмента, заставляющие его отклониться от среднего. Это приводит к одному из двух:

1. Большим объемам бракованных деталей за счет допуска работы инструментов до отказа или
2. Потраченному инструменту и ненужно высоким затратам на инструментарий

Изображение «хорошей» детали (сверху) и «плохой детали» (второй сверху). Ниже — два фреза: первый новый, а нижний сломан. Для этого производителя, когда фреза ломается (как нижняя), паз не режется, и деталь становится браком.

Уровень 2

Второй уровень более продвинутый. Эта система анализирует мощность, используемую шпинделем, и отслеживает волновую форму, как звуковые волны на записи, для предсказания точек отказа. Читая амплитуду мощности во времени, увеличения и уменьшения нагрузки могут указывать точку отказа.

У этой системы тоже есть недостатки. Пока адресуя проблему субъективных средних Уровня 1, Уровень 2 всё еще может захватывать условия инструмента только в момент или очень близко к точке отказа. Это значит, что система всё еще открыта для потенциально более высоких уровней брака. Это также значит добавленный простой и потенциальный ущерб станку в зависимости от типа отказа.

Уровень 3

Самое продвинутое доступное решение, этот подход использует алгоритмы, которые могут детектировать приближение к отказу во времени для замены детали в пределах приемлемой остановки ТО и с существенно сниженным браком.

Системы мониторинга Уровня 3, такие как пионерские MachineMetrics, используют высокочастотные данные и продвинутые алгоритмы для диагностики, предсказания и избегания отказов.

Эти системы также не требуют датчиков для мониторинга инструмента. Измеряя высокочастотные данные от использования крутящего момента, данные могут быть разобраны, очищены и проанализированы. Эти данные извлекаются прямо из управления станка, тем самым оптимизируя мониторинг для покрытия «последней мили» и становясь неотъемлемой частью более продвинутой системы мониторинга состояния инструмента, улучшающей управление станком.

 

Ключевые выгоды

Есть много выгод от автоматизированной системы мониторинга станочного инструмента, включая:

Мониторинг состояния

Операторы уведомляются о сломанных или изношенных инструментах, предотвращая ущерб деталям или станкам.

Точный срок жизни инструмента

Инструменты могут быть оптимизированы для конкретных ситуаций: типа станка, окружения или материала.

Продленный жизненный цикл инструмента

Также известное как оптимизация инструмента, оптимизация замены инструмента означает максимизацию жизненного цикла, и инструмент никогда не заменяется слишком рано или слишком поздно.

Улучшенное качество

Сломанные инструменты — только часть проблемы. Износ инструмента также может генерировать брак, производя детали немного вне спецификации. ПО мониторинга ЧПУ-инструмента может идентифицировать этот износ для предотвращения их дальнейшего использования.

Предиктивное обслуживание

Предиктивное ТО — самый влиятельный метод для улучшения качества и сокращения затрат. У него способность точно предсказывать поломку инструмента и алертить команды для исправления проблемы, избегая брака полностью.

Мониторинг мощности

Мониторинг мощности — это где инструменты мониторятся непрерывно через производственный цикл для помощи в управлении мощностью, используемой станком. Понимание мощности, используемой для каждой работы и прилагаемой инструментами, может помочь детектировать износ инструмента раньше. Если мощность неожиданно скачет, это может вызвать остановку. Скачки также могут указывать на чрезмерную силу когда не ожидается и вести операторов к инструменту, требующему замены. Мониторинг мощности может также работать в сочетании с другими аспектами программы, такими как мониторинг силы, для предоставления еще более полной картины.

Высокоскоростная обработка данных

Данные — один из самых ценных активов компании. Когда обработаны в реальном времени и в точке возникновения, они могут использоваться в рамках той же продвинутой аналитической платформы, питания производственного мониторинга, для предоставления действенных инсайтов. Эти инсайты не только помогают операторам и менеджерам разрабатывать решения проблем. Как часть экосистемы данных, они предоставляют ценную информацию по заданиям, станкам, операторам, сменам и более.

Обнаружение износа инструмента в реальном времени

Продвинутые системы захвата данных, такие как предлагаемая MachineMetrics, могут подключаться к высокочастотным данным, которые могут быть использованы для детектирования износа инструмента в реальном времени. Результаты анализируются, и используя машинное обучение, система может начать присваивать трассируемые и плоттируемые атрибуты каждому сигналу, сопровождающему износ инструмента. Эта способность работает вместе с другими устройствами так, что износ инструмента может быть мониторим и плоттируем.

 

С мониторингом инструмента вы можете реплицировать ухо продвинутого наладчика с годами опыта слушания инструментов и станков на предмет признаков предстоящего отказа.

Подходит ли ПО для мониторинга инструментов вам?

Если оборудование не выполняется до измеренных производственных темпов или правильного такт-тайма, мониторинг инструмента может быть хорошим решением. Если затраты и качество все над доской, то правильное здоровье инструмента может быть важной частью решения. Поскольку это сложнее сделать чем станочный производственный мониторинг, многие компании могут от него отшатываться. Но почему компании нужна такая система мониторинга идет рука об руку с почему им нужен производственный мониторинг.

То же верно для понимания OEE. Многие компании, только начинающие свой путь оцифровки и мониторинга, имеют сильно завышенное мнение о своем OEE. И когда начинается производственный мониторинг, это мнение рушится. Это представляет следующий уровень углубления для непрерывного улучшения процесса для взятия под контроль множества проблем.

Компания также может использовать такое ПО мониторинга для адресации более стратегических потребностей. Возможно, данные ведут к проблемам обучения, означающим, что даже опытный оператор нуждается в рефреше. Это также может использоваться для определения, подходит ли оборудовательная база компании для производства уровня качества на основе сложности. Спецификации продуктов и тренды сдвигаются со временем, и legacy-оборудование не всегда может 따라к.

Еще одна стратегическая причина — для компании взять новый бизнес. Аэрокосмические, медицинские и военные детали требуют экстремально тугых толерантностей. Если компания рассматривает взятие нового бизнеса, где текущая эффективность и процессный контроль out of tune, система мониторинга может помочь идентифицировать проблемные зоны и направить их к процессному решению, позволяющему взять более качественную работу.

Когда мониторинг инструмента имеет смысл?

Мониторинг инструмента имеет смысл, когда у компании мало или даже нет представления о её истинном OEE. Также имеет смысл, когда процессам нужна оптимизация. Многие бизнесы могут реализовать двухзначные улучшения до 20% при использовании в комбинации с производственным мониторингом. Это состояние может продолжаться годами и фрустрировать операторов и менеджеров, не понимающих почему станок не может производить детали на установленном темпе по спецификациям.

Мониторинг инструмента также имеет смысл, когда компании страдают от потерь эффективности из-за пропущенных или некорректных такт-таймов где поломка инструмента означает, что работа никогда не работает на производственном темпе по спецификациям. И это отличный выбор для компаний с высокой потерей от качественного отбраковки, которые не могут точно определить почему и где эти отбраковки происходят.

BC Machining обращается к MachineMetrics для предиктивного мониторинга инструмента

Когда BC Machining искала помощь для адресации продолжающихся поломок инструментов и высоких уровней брака, они'engage' MachineMetrics для решения. BC Machining обслуживает медицинскую, оборонную, транспортную и электроинструментальные отрасли, где точность критична.

BC Machining испытывала чрезмерные поломки инструментов в их швейцарских ЧПУ-станках, создавая брак как в точке поломки, так и ближе к концу жизни инструмента когда детали могут варьировать вне спецификаций.

Используя решение MachineMetrics захвата высокочастотных данных и их анализа через продвинутые алгоритмы, BC смогла идентифицировать поломки инструментов для предотвращения бракованных деталей.

Спад в потерянных деталях, сортировке и неопределенности перевелся в почти 100% детекцию отказов и $72 000 годовой экономии на станок.

Читайте полный кейс с BC Machining.

MachineMetrics предлагает систему мониторинга для оценки инструмента, собирающую данные прямо из источника — самого ЧПУ-станка. Через кастомные алгоритмы, спроектированные для мониторинга использования крутящего момента, входы могут быть введены в систему как временные события или модели машинного обучения для точного предсказания поломки инструмента.

Высокочастотный адаптер данных MachineMetrics может детектировать проблемы и анализировать данные на edge для автоматизации решений и алертинга персонала о проблемах до возникновения отказа, предотвращая дорогой брак и простой. С продвинутой станочной диагностикой инструментарий оптимизируется и включается в агрессивную и полностью автоматизированную предиктивную систему ТО. Чтобы увидеть, как MachineMetrics может быть развернут для помощи в взятии под контроль потребности здоровья вашего инструмента, забронируйте демо с нашей командой сегодня.