От фундаментов к инновациям: прошлое, настоящее и будущее производства

Мы часто думаем о производстве в терминах последних трендов и технологий. Однако мы должны помнить, что производство построено на слое за слоем предыдущих разработок и достижений, которые расширили наше знание производственного процесса. Те, кто использует сегодняшние производственные технологии, могут не осознавать это, но инструменты, которые они используют, сделаны возможными поколениями разработчиков технологий, пришедшими перед ними.

С этим в виду, я думал о некоторых вещах, с которыми я столкнулся за свою долгую карьеру в производстве. Удивительно, как далеко мы зашли в производстве за последние 40 лет. Производственные решения сегодня не существовали годы назад, поэтому наш подход к решению проблем был очень разным тогда. Пока я проходил через некоторые вещи, которые я поклялся уменьшить или устранить в моем подвале, я наткнулся на нержавеющую деталь, которая напомнила мне о важном опыте, который у меня был много лет назад.

В начале 1980-х годов использование небольших компьютеров в машиностроительных цехах только начиналось. Я был решительным присоединиться к тем, кто применял компьютеры к производственному процессу. Это было до того, как стали доступны IBM персональные компьютеры; я убедил свою жену, что если я смогу купить компьютер Apple II+, я смогу заработать деньги, создавая НУ-программы для владельцев небольших машиностроительных цехов в моем районе.

После получения компьютера Apple, у меня не было представления, как я сделаю работу мое предсказание. В те дни все небольшие компьютеры использовались в основном для игр и бухгалтерии. Было почти никаких компьютерных программ для производства. Затем, в августе 1982 года, мне было поручено написать НУ-программу для Исследований Технологического института Иллинойса в Чикаго.

Эта программа должна была быть частью демонстрации рабочей ячейки для исполнителей GM, Ford и Chrysler. План был создать ячейку и затем заманувить исполнителей свидетельствовать ее работу после того, как они посетили IMTS 1982, также в Чикаго. Я бы написал четыре программы для производства клапанов, включая шток и головку каждого.

Ячейка состояла из НУ-токарного станка, станции индукционного закалки, станции инспекции (go/no go), напольного робота и станции очистки. До этой точки я не использовал свой компьютер для написания никаких программ, включая ручные НУ-программы. Я также не знал, как я собираюсь доставить готовую программу иначе, чем с помощью распечатки, и у меня не было принтера — который в то время был очень дорогим предметом (я смог добавить его через шесть месяцев после накопления). У меня было, однако, два 5,25-дюймовых флоппи-дисковода на моей системе, так что я мог сохранять то, что писал.

Этот проект возглавлял покойный д-р Кит МакКи и несколько его коллег. Я должен признать, что они были намного более продвинуты в использовании компьютера Apple, чем я. Они скомплектовали Apple как мой, но с несколькими дополнениями к бэкплейнам на материнской плате. Они создали переключатели на картах, которые они установили в бэкплейны, и смогли контролировать выключатели вкл/выкл на всех станках в ячейке. Также, поскольку их компьютер был как мой, я мог доставить дискеты для моей части контракта.

В тот момент я думал, что все мои проблемы решены. Мало я знал, что лежит впереди. В то время я потратил несколько лет в производстве, но только начал писать НУ-программы и только на одном типе станка, токарном станке Cincinnati Cinturn. Он никак не походил на станок, который они хотели, чтобы я запрограммировал — хорошо изношенный таксово-токарный станок Takasawa с старым контролем FANUC. Управление FANUC занимало столько же площади, сколько станок. Это было далеко от современных контролеров, которые обычно résident внутри подвески станка. Насколько велико было управление, я все еще мог видеть только блок информации за раз. Вы можете представить, как долго и утомительно было бы устранять неполадки в программе на этом станке. Это было только начало моих проблем с программированием.

Я быстро узнал, что не было никакого G-кода, который я мог бы выдать, чтобы создать параболическую кривую. Сначала я подумал, что мог бы связать вместе группу круговых интерполяций, которые бы достаточно. Ничего не вышло. Что я обнаружил, так это то, что это старое управление FANUC не позволяло мне выдавать последовательные круговые интерполяции. Все равно я смог завершить первые три программы после много исправлений. Нос на этих деталях имел простые кривые и отвечал на команды G-кода.

Четвертая деталь дала нам серьезные головные боли. Кривизна головки на этой детали напоминала параболу. Мой подход был сделать некоторые маленькие приближения для параболической кривой. Может быть, я мог бы сделать позиции вокруг кривой на интервалах 0,001" (0,0254 мм), которые бы близко следовали кривизне. О, как я жаждал какого-то ПО, которое могло бы сделать эти расчеты для меня.

В то время была программа для компьютеров Apple под названием VisiCalc. Однако это была электронная таблица, используемая в основном для бухгалтерии и была предтечей Lotus 1-2-3 и Microsoft Excel.

Мы исчерпывали время для завершения проекта, и я все еще не смог произвести рабочую программу для клапана с параболическим носом. В отчаянии я обратился к ПО VisiCalc для решения моей проблемы. Используя формулу для этой параболы, я смог загрузить ее в одну ячейку и реплицировать X и Z позиции. Это решило мою проблему, и мы завершили проект вовремя.

Я спрашивал себя, могло ли сегодняшнее CAM-ПО решить мою проблему много лет назад. Я обнаружил, что ПО Geopath имело предусмотрение для форм — и одной из них была парабола. Я пересмотрел почти 40-летний чертеж, вставил фокусную точку и длину в ПО и вуаля! Оно вернуло точную форму на чертеже. Я загрузил эту форму в Mastercam и создал программу сразу.

Это переживание моего опыта давным-давно напоминает мне, насколько прогресс мы сделали с тех пор. То, что заняло у меня дни тогда, теперь занимает минуты.

На протяжении моей производственной карьеры я занимал многие позиции, включая фрезеровщика, НУ-супервайзера, начальника отдела и менеджера операций. Моя текущая работа — статный профессор производственной технологии в колледже ريتشارد Дж. Дэйли в Чикаго, где мы открыли новый центр производственной технологии за $35 млн непосредственно перед пандемией. Центр заполнен современным производственным, обрабатывающим и сварочным оборудованием и лабораториями. Здесь я помогаю своим молодым студентам учиться на оборудовании, которого едва можно было мечтать 40 лет назад.

Но это оборудование — и новые навыки наших студентов — построены на неисчислимых миллионах проектов развития, как тот, который произвел мой параболический клапан. Производственная технология имеет богатую историю в этой стране, на которую мы все можем гордиться.