Továrne budúcnosti (11), Nové trendy, Rubriky,

Továrne budúcnosti (11)

Ako by mali vyzerať továrne budúcnosti? Aké technológie budú kľúčové pre výrobné podniky a čo by mali priniesť? Na tieto aj mnohé ďalšie otázky dáva odpoveď Európska komisia, ktorá v spolupráci s EFFRA (European Factories of the Future Research Association) vydala vyše stotridsaťstranový prehľad očakávaných zmien, ktoré výrobný sektor čaká v nasledujúcich rokoch. V tomto seriáli sa pozrieme na to najdôležitejšie z uvedeného dokumentu a predstavíme aj niektoré projekty, ktoré sa už stali realitou.

Mechatronika a nové architektúry strojných zariadení pre vysokovýkonné výrobné zariadenia s efektívnou spotrebou zdrojov

Aby sa podarilo zabezpečiť konkurencieschopnosť výrobných spoločností trvalo udržateľným spôsobom, bude potrebné dosiahnuť cieľ vysokovýkonných a spoľahlivých výrobných zariadení, a to pri minimálnom vplyve na životné prostredie v kombinácii s minimálnymi ekonomickými nákladmi. Z toho pohľadu bude potrebné úplne zadefinovať koncepty strojných zariadení, zapojiť už vo fáze koncepčného návrhu rôznorodé disciplíny a synergické technológie, ako sú nové architektúry strojov, redundantné podávače, aktívne prvky strojov, inovatívne štrukturálne koncepcie, inteligentné systémy akčných členov, napr. uchopovače s integrovanými hmatovým citom či inteligentné uzatváracie zariadenia, riadenie jednotiek snímačov – akčných členov s hmatovou spätnou väzbou na zabezpečenie odolných, ručne prestaviteľných prepínačov na čistom povrchu a pod. Výsledné „avantgardné“ výrobné zariadenia by mohli byť odpoveďou na požiadavky výrobných spoločností z pohľadu zabezpečenia výkonu a minimalizácie celkových nákladov na životný cyklus a vplyvu na životné prostredie.

Mikropresnosť mikro- a makrovýrobných zariadení

Veľmi presná výroba a mikrovýroba núti zvyšovať presnosť konvenčných strojov a riadenia o jednu celú úroveň. Problémom je, že táto požiadavka extrémnej presnosti sa objavuje v mikro- aj makrovýrobnom prostredí. Aby výrobcovia dokázali dosahovať vysokú kvalitu a presnosť pri výrobe produktov v rozsahu od niekoľkých mikrónov až po niekoľko metrov, budú potrebné nové koncepcie strojov vybavených inovatívnymi technológiami.

Vysokovýkonné zdroje šetriace výrobné zariadenia s využitím pokročilých materiálov

Inovatívne pokročilé materiály s vylepšenou funkčnosťou, napr. v prípade opotrebovania a tvrdosti, majú potenciál priniesť výrazné zlepšenia v rámci celého životného cyklu výrobných zariadení. Vo fáze ich návrhu možno dosiahnuť úsporu spotreby zdrojov prostredníctvom materiálov, ako sú napr. pokročilé kovy a kompozitné materiály či vysokovýkonné plasty a textílie. Na úrovni používania možno očakávať prínosy ako vyšší výkon, jednoduchšiu konfiguráciu systému, nižšiu spotrebu energie, nižšie zaťaženie životného prostredia, zvýšenú odolnosť a spoľahlivosť na úrovni systému a jednotlivých komponentov, vyššiu kvalitu vyrábaných súčiastok a jednoduchšiu údržbu. Spolu s tým možno dosiahnuť nižšie náklady na celkový životný cyklus z ekonomického hľadiska aj ochrany životného prostredia. Takéto využitie pokročilých materiálov bude vyžadovať interdisciplinárny prístup spájajúci technológie súvisiace s týmito materiálmi a technológie využívané v procese výroby. Spolu so zabudovanými snímačmi, pamäťami a aktívnymi prvkami maximalizujú nové zariadenia pridanú hodnotu s ohľadom na využívané a spotrebúvané zdroje materiálov.

Interdisciplinárne inžinierske nástroje pre mechatroniku

Interdisciplinárne modelovanie a virtuálne odsúhlasenie výrobných zariadení vo fáze návrhu vrátane simulácie na úrovni mechatronického systému a integrácia modelov z rôznych oblastí podľa aktuálneho výrobného kroku sa stane kľúčovou požiadavkou, aby sa zabezpečil správny výkon daného zariadenia s cieľom predchádzať nepredvídaným a nežiaducim zásahom údržby po poruche (reaktívna údržba) počas celého jeho životného cyklu. Takéto modely však nepracujú s dostatočnou presnosťou, aby si mohli byť technici istí, že sa naozaj nevyskytnú nežiaduce javy. Z toho dôvodu bude potrebné vytvoriť pokročilejšie modely pre úroveň jednotlivých komponentov a zariadení, ktoré pri zohľadnení viacerých disciplín, ako je strojárstvo, riadenie a termodynamika, bude možné nastaviť a kalibrovať na základe aktuálnych údajov. Takéto technické modely sú schopné poskytovať kvalitatívny skok z hľadiska presnosti aj spoľahlivosti.

Podoblasť 2.2. – dynamické výrobné systémy a úroveň prevádzky

Adaptívna automatizácia a riadenie procesov na úrovni prevádzky

Inteligentné systémy typu „pripoj a pracuj“ budú vybavené štruktúrami snímačov a akčných členov prepojených s adaptívnymi riadiacimi systémami a s aktívnymi kompenzačnými funkciami. Cieľom bude dosiahnuť úplnú optimalizáciu výkonu výrobných systémov z hľadiska ich autonómnosti, spoľahlivosti a účinnosti počas celého ich životného cyklu. Tieto systémy by mohli zahŕňať softvérové monitorovanie kľúčových ukazovateľov výkonu (KPI) a parametrov životného cyklu, ako aj technológie na spracovanie a dolovanie údajov, ktoré budú schopné získavať znalosti a modely strojných zariadení a parametre procesov v rámci ich životného cyklu.

V nasledujúcej časti budeme pokračovať opisom dynamických výrobných rozhodovacích prostredí s cieľom ich inteligentnejšieho prepojenia s dynamickými a pružnejšími prevádzkami.