Автоматизация механической обработки

Когда говорят об автоматизации механической обработки, многие сразу представляют роботов, которые всё делают сами. Но на деле, это часто начинается с куда более прозаичных вещей — с того, чтобы перестать вручную перенастраивать тот же фрезерный станок для каждой новой партии втулок. И вот здесь кроется первый разрыв между красивой картинкой и цехом, где главным ?программистом? ещё долго остаётся мастер с ключом на шее.

Не просто станки, а связанная система

Наше внедрение началось, честно говоря, с проблем. Мы в ООО ?Дэян Хунгуан Интеллектуальное Оборудование? занимаемся литьём и прокатом цветных металлов — алюминиевые сплавы, медные прутки. Мехобработка всегда была следующим, ?чистовым? этапом. И долгое время это были островки: вот участок с тремя станками ЧПУ, которые гоняют одну программу неделями, а рядом — верстаки, где люди дорабатывают детали напильником. Автоматизация? Да, но какая-то урезанная, фрагментарная.

Ключевым стало понимание, что автоматизировать нужно не отдельный станок, а поток. От отливки или проката заготовки до упакованной детали. Мы начали с интеграции систем CAD/CAM, чтобы технолог, проектируя деталь для литья, сразу же ?видел? и техпроцесс её последующей механической обработки. Это сократило простои на переналадку на 30% — цифра, которую в цеху почувствовали сразу, а не только в отчётах.

Потом столкнулись с ?бутылочным горлышком? — контролем. Автоматический станок выдает сотни деталей в смену. Проверять каждую пятую — уже непозволительная роскошь. Пришлось внедрять in-line контроль, датчики на самом станке, которые следят за износом инструмента и геометрией в реальном времени. Это была не готовая коробка, которую купил и поставил, а долгая настройка под наши специфичные сплавы — у них и усадка после литья своя, и поведение при резании.

Роботизация подачи: там, где люди устают

Следующим логичным шагом стала роботизация подачи заготовок и снятия готовых деталей. Но и здесь не всё гладко. Для крупных отливок, с которыми мы часто работаем, стандартный шестиосевой робот не всегда подходит — нужна грузоподъёмность, жёсткость. Мы пробовали варианты, в том числе рассматривали решения, представленные на нашем сайте https://www.dyhgzn.ru в разделе комплексных решений. В итоге для одной из линий по обработке корпусов подшипников остановились на портальном манипуляторе с системой оптического распознавания. Он справляется с неровной, как бы это сказать, ?неидеальной? геометрией литой заготовки — находит базовые поверхности сам.

Самая большая головная боль при этом — обеспечение бесперебойности. Если робот встал, весь участок молчит. Пришлось разрабатывать дублирующие сценарии и учить операторов не просто нажимать кнопку ?стоп?, а понимать логику работы этой пары ?станок-манипулятор?. Это, пожалуй, даже важнее, чем купить дорогое железо.

Интересный побочный эффект: с внедрением роботов встал вопрос о единой системе управления всем этим хозяйством. Отдельные PLC от разных производителей — кошмар для наладчика. Постепенно переходим на SCADA-систему, которая собирает данные и с печи для плавки, и с прокатного стана, и с участка мехобработки. Видишь сразу: вот из-за колебания температуры в печи пошла партия с чуть большей твёрдостью, и на фрезеровке уже износ резца выше нормы. Раньше на выявление такой связи уходили недели.

Программное обеспечение: скрытый каркас автоматизации

Говоря об автоматизации механической обработки, нельзя сводить всё только к ?железу?. Мозг всего этого — ПО. Мы использовали несколько платформ для техпроцесса, и каждая со своими причудами. Одна отлично генерирует управляющие программы для 5-осевой обработки сложных поверхностей лопаток, но ?захлёбывается? на простых, но массовых операциях — типа сверления сотни отверстий в решётке теплообменника. Другая — наоборот.

Пришлось нанимать и растить своего специалиста по постпроцессорам. Человека, который знает, как ?объяснить? нашему конкретному станку с конкретным контроллером Sinumerik то, что выдумал конструктор в SolidWorks. Это тонкая работа, почти ремесло. Ошибка в постпроцессоре может привести к поломке на сотни тысяч рублей — проверено на горьком опыте, когда фреза пошла не по той траектории.

Сейчас экспериментируем с облачными системами управления парком станков. Идея в том, чтобы технолог мог загрузить УП и назначить её выполнение на любой свободный станок нужной группы, даже если он в другом конце цеха. Звучит просто, но на практике упираешься в вопросы совместимости, сети, безопасности. Внедряем потихоньку, на одном участке.

Люди в автоматизированном цехе: новые роли

Самое большое заблуждение — что автоматизация механической обработки вытесняет людей. Она меняет их функции. Нам больше не нужен токарь-универсал высшего разряда у каждого станка. Но отчаянно нужен наладчик-диагност, который по звуку, по стружке, по данным с датчиков понимает, что станок вот-вот начнёт выдавать брак. Нужен оператор, который следит за работой трёх-четырёх автоматических линий, а не обслуживает одну машину.

Мы столкнулись с сопротивлением, конечно. Старые мастера не доверяли ?электронным мозгам?. Ломалось — а они говорили: ?Я же говорил!?. Пришлось вовлекать их в процесс настройки, давать возможность вносить правки в УП на основе своего опыта. Когда человек видит, что его эмпирическое правило ?здесь нужно дать меньшую подачу? превращается в цифровую команду и станок слушается — отношение меняется. Он становится частью системы, а не её оппонентом.

Теперь у нас в цеху тише. Нет лязга постоянной ручной загрузки. Мастера больше времени проводят у мониторов, анализируя графики, чем у станков с маслом под ногтями. Это другой мир. И он требует постоянного обучения. Мы договорились с местным техучилищем о стажировках — чтобы новые кадры приходили уже с пониманием, что современный станок — это, по сути, компьютер с режущим инструментом.

Экономика и будущее: что дальше?

С точки зрения денег, полная автоматизация механической обработки — это не про мгновенную экономию. Первые два-три года — это чистые инвестиции и отладка. Эффект приходит потом, когда ты можешь брать заказы на мелкосерийное, почти штучное производство с конкурентоспособными сроками. Когда ночью цех работает в ?тёмном? режиме, выпуская продукцию без присутствия людей. Для нас, как для предприятия с полным циклом от литья до готового изделия, это ключевое конкурентное преимущество.

Смотрим сейчас в сторону аддитивных технологий. Иногда проще и быстрее не вытачивать деталь из цельной болванки, а напечатать заготовку на 3D-принтере по металлу и потом довести её на том же фрезерном центре. Это следующий уровень интеграции. У нас на сайте https://www.dyhgzn.ru есть информация о наших разработках в области комплексных решений, куда как раз и заложена такая гибридная логика. Пока это пилотный проект, но направление перспективное.

Итог? Автоматизация — это не состояние, а процесс. Нельзя ?внедрить и забыть?. Техника устаревает, ПО обновляется, появляются новые материалы. Нужно постоянно быть в тонусе, пробовать, иногда ошибаться. Но когда видишь, как из сырой отливки, почти без вмешательства человека, получается точная, готовая к сборке деталь — понимаешь, что путь выбран правильный. Это уже не будущее, это наша сегодняшняя рабочая реальность в ООО ?Дэян Хунгуан?.