SVMF tar tempen på framtidens verktygsmaskiner och automation

Från handkraft till datorstyrd CNC-maskin

I början av 1800-talet introducerades de första verktygsmaskinerna som då innebar en teknisk revolution. Helt plötsligt kunde man skära spån med högre kraft och bättre precision och det manuella arbetet kunde ersättas av maskiner. I mitten av 1900-talet kom elektroniken som innebar att de första numeriskt styrda maskinerna tog över för att i början av 80-talet ersättas av maskinstyrning baserad på datorkraft och vi kunde se födelsen av CNC-maskinen. 

De stora tekniksprången när det gäller dagens verktygsmaskiner har till stora delar skett utanför själva maskinen. Här har nya lösningar ofta handlat om att automatisera rörelsen vid plundring och laddning, eller där yttre automation som portaler eller robotar har integrerat nya funktioner på cellnivå. 

Maskin 4.0 – smart, uppkopplad, anppassningsbar och självständig

Vad vi står inför nu är en motsvarighet till ”Industri 4.0” men där vi kanske kan definiera något som heter ”Maskin 4.0” istället, där cyber-fysisk övervakning och kontroll (CPMT) övervakar både detalj och process och kontinuerligt talar om för omvärlden hur vi ligger till. Cyber-fysiska verktygsmaskiner representerar ytterligare ett steg i utvecklingen men där tonvikt nu ligger på att maskinen skall vara smartare, uppkopplad, anpassningsbar samt mer självständig. Detta kräver både nya metoder för informationsinhämtning samt nya protokoll för kommunikation. 

När maskin och robot talar samma språk

Här är det också intressant att titta på hur övrig automation utvecklas och i vilken utsträckning traditionell automation följer utvecklingen på maskinområdet. Idag kan man säga att en robot och en bearbetningsmaskin ”skakar hand” med varandra och utbyter artighetsfraser och där ett PLC agerar översättare och mellanhand. Ofta (men inte alltid) lever en robot och en bearbetningsmaskin separata liv men lever ändå i en symbios. Detta gäller inte bara robotar utan även annan utrustning (märkning, mätning, transport, efterbehandling) som hanterar delar av processen i nära anslutning till verktygsmaskinen. 

I framtiden kommer det vara helt nödvändigt att maskiner, robotar och annan automationsutrustning talar samma språk och kan utbyta mer än bara artighetsfraser. Detta är ett område som SVMF bevakar via sina medlemmar och där vi samlar både robotleverantörer och tillverkare av verktygsmaskiner under samma tak.

Två viktiga områden kommer att styra teknikutvecklingen

Om vi tittar på omvärlden så är det framförallt två viktiga områden som kommer vara styrande för den kommande teknikutvecklingen:

• Kortare produktlivscykler, större anpassning till marknaden samt tillverkning närmare användarna är några av de trender som kräver ökad maskinflexibilitet.
• Produktionsledningen kommer behöva anpassa sig för den ökande betydelsen av digitala funktioner för att förbättra produktivitet och effektivitet, snarare än att investera i nya maskiner. 

Smarta uppkopplade maskiner är avsevärt mer produktiva

Framtidens verktygsmaskiner kommer vara smartare, lättare att koppla upp och mindre benägna att göra fel. Med tiden kommer automatisering att bli enklare och effektivare genom användning av verktygsmaskiner styrda av AI och avancerad mjukvara. Operatörer kommer lättare att kunna styra sina maskiner via mer anpassade gränssnitt och tillverka komponenter med färre fel. När maskiner och övrig automation är sammankopplade digitalt och talar samma språk kommer detta leda till en mycket effektivare produktion med högre transparens. 

Den här utvecklingen kommer också att leda till att tiden som en verktygsmaskin inte skär spån, eller att en robot står stilla, kan reduceras avsevärt. Idag visar en del studier att verktygsmaskiner skär spån bara 40% av tiden, ibland så lite som 25%. Här kan den tekniska utvecklingen, med exempelvis avancerad datainhämtning samt analys med hjälp av AI, reducera tiden för ställ, verktygsbyte eller andra driftstopp.

Den här utvecklingen ser SVMF i ett kort- och mellanperspektiv

• Ökad automatisering inne i verktygsmaskinen och integration av andra tillverkningsprocesser.
• Verktygsmaskinen kommer att kunna kombinera olika bearbetningsoperationer som fräsning, svarvning, slipning och additiv tillverkning
• Fler sensorer integreras med förmågan att analysera data för att lättare kunna anpassa verktygsmaskinen till nya förutsättningar samt förutsäga underhållsbehov.
• Uppkopplade processer och smarta sensorer skapa bättre förutsättningar för hållbar produktion. 

Den stora utmaningen ligger i hur vi använder teknikutvecklingen i ett processperspektiv så att vi hela tiden ser hur enskilda tempon påverkar processen både ned- och uppströms. Ofta ser vi automation som att enskilt automatisera en manuell process men det är lika viktigt att skapa kontinuerliga flöden där resurser används sparsamt men optimalt och allt mer processkunskap ligger i verktygsmaskinen och inte nödvändigtvis i ett överordnat styrsystem.

Källa: Svensk Verkstad - Industri
Publicerad: 21 november 2023

Svensk Verkstad - Industri och SVMF har ett pågående samarbete.