A virada digital no mercado de ferramentas de máquinas

É um longo caminho desde as primeiras peças de trabalho à mão até ferramentas de máquinas controladas por computador de última geração com suas opções de usinagem versáteis e altamente precisas. A digitalização está agora levando o desenvolvimento de máquinas e tecnologia de controle CNC para um salto evolutivo que abrirá oportunidades até então desconhecidas para aumentar a produtividade e mudar permanentemente a natureza da produção industrial. Máquinas estão sendo projetadas, construídas e operadas de forma fundamentalmente nova. Está sendo descrito como a virada digital no mercado de ferramentas de máquinas.

Nesta entrevista, vamos aprender o que isso significa em termos específicos de dois pioneiros que estão ajudando a moldar a transformação digital de máquinas-ferramentas: Dr. Wieland Klein, CTO do fabricante de máquinas e cliente piloto Heinrich Georg em Kreuztal, e Dr. Wolfgang Heuring, CEO da Siemens Motion Control. Siemens está comercializando o primeiro "nativo digital" na forma de SINUMERIK ONE.

Dr. Klein, quais você acredita que são atualmente os maiores desafios enfrentados pelo desenvolvimento de ferramentas de máquinas?

 

Klein: Para Heinrich Georg, em particular, os desafios no desenvolvimento de moedores de grande escala e moagem de suporte de viagem máquinas estão em fazer melhorias constantes na produtividade e disponibilidade. Até certo ponto, isso não pode mais ser alcançado simplesmente melhorando as abordagens existentes. É por isso que precisamos de novos projetos de máquinas que possam ser implementados o mais rápido possível e funcionem de forma confiável e imediata para ordens únicas de produção. Como o nível de investimento necessário vai para sete dígitos, construir máquinas de teste não é uma opção. É isso que nos distingue como engenheiros de design para soluções de máquinas grandes e personalizadas, de fabricantes de máquinas produzidas em massa. Não temos a oportunidade de converter produtos retrospectivamente ou fazer unidades de teste. A primeira máquina é a que é vendida!

 

 

As demandas por máquinas-ferramentas mudaram muito nos últimos anos?

 

Klein: absolutamente. Os níveis de precisão necessários aumentaram drasticamente, juntamente com as demandas em termos de treinamento do operador, dependendo do tipo de máquina e da região em questão. Em grande escala, com peças de trabalho pesando várias centenas de toneladas métricas e vários metros de diâmetro, devem ser verdadeiras com uma tolerância de menos de dez mícrons.

Dr. Heuring, a digitalização também inclui máquinas-ferramentas. Onde você vê o maior potencial de desenvolvimento?

 

Heuring: Percebo o maior potencial de desenvolvimento na representação virtual de uma máquina, abrangendo todos os aspectos desde o processo de projeto até engenharia e comissionamento. Usando esse "gêmeo digital", você pode essencialmente construir e operar uma máquina da mesma forma que uma na vida real. Isso reduz o tempo, o risco e os custos envolvidos no comissionamento real, porque a máquina virtual e a real são idênticas. Isso dá aos engenheiros mecânicos a chance de testar e otimizar tanto em um ambiente virtual antes que eles tenham que construir e encomendar protótipos reais. 

 

 

Klein: Utilizamos principalmente a opção de comissionamento virtual para nossas máquinas usando o gêmeo digital. E agora somos capazes de desenvolver protótipos digitais. Estamos entusiasmados com a facilidade de dominar um assunto tão complexo usando o software da Siemens. Esperávamos que fosse muito mais demorado. Executar os processos de desenvolvimento e comissionamento em paralelo economiza muito tempo. O trabalho de otimização da máquina começa agora antes de comissionar usando o gêmeo digital. Podemos ter certeza de maior disponibilidade da máquina através de manutenção preditiva, curvas de inicialidade mais rápidas e melhor simpatia pelo serviço. A digitalização também é o primeiro passo para o desenvolvimento de máquinas-ferramentas inteligentes.

A Siemens descreve entusiasticamente o SINUMERIK ONE como o primeiro "nativo digital" em tecnologia de controle. Heuring, diga-nos o que isso significa.

 

Heuring: Nesse sentido, "nativo digital" significa que o controlador CNC foi desenvolvido inteiramente no mundo digital. Com o SINUMERIK ONE o gêmeo digital torna-se uma parte integrada do controlador CNC, o que significa que o controle virtual e real estão derretendo e completando uns aos outros. O construtor de máquinas pode desenvolver e testar suas máquinas no mundo virtual com o SINUMERIK da mesma forma, muito antes de realmente construir a máquina real. E os operadores de máquinas podem usar o gêmeo digital para operações para simular processos, o que aumenta a segurança em operações reais. 

 

Klein: Lidamos com máquinas grandes, em parte com mais de 20 eixos controlados pela NC. É só com o SINUMERIK ONE que podemos refletir adequadamente parâmetros de máquina tão complexos. E só agora podemos usar as oportunidades digitais para máquinas-ferramentas ao máximo. 

 

Até que ponto estamos olhando para uma mudança de paradigma ou "virada digital" na fabricação de ferramentas de máquinas graças à tecnologia de controle digital como o SINUMERIK ONE? O que é fundamentalmente novo, além das melhorias de produtividade que foram mencionadas?

 

Klein: Além de executar os processos de desenvolvimento e aplicativos em paralelo graças à opção de comissionamento virtual no gêmeo digital, vejo a rede baseada em dados como oferecendo o maior potencial para nossos clientes e clientes de nossos clientes. Estamos realmente abrindo novos caminhos nesta área. A digitalização dá às máquinas uma memória. Sistemas de processamento, como moinhos de rolamento, agora podem se basear em dados do uso prévio da máquina ao processar chapas metálicas, para que possam otimizar melhor os processos e torná-los mais rápidos. O aspecto fundamentalmente novo para nós é que podemos aproveitar as oportunidades digitais para nos transformarmos cada vez mais de engenheiros mecânicos tradicionais em otimizadores inteligentes de processos. 

Como um "nativo digital", o SINUMERIK ONE cria uma ponte para a Internet das Coisas para máquinas-ferramentas. Onde você percebe o maior benefício?

 

Klein: Em fábricas de grande escala, até certo ponto, as máquinas já estão conectadas em rede e conectadas a sistemas de controle de produção de alto nível. E funcionou em tempos anteriores, também. Mas as novas oportunidades digitais tornam a rede mais apertada e rápida, e também funcionará sem fio no futuro com o uso do 5G. Graças ao networking e ao compartilhamento de dados entre as máquinas, esperamos ser capazes de melhorar o planejamento para os tempos de inatividade e entradas de serviço, bem como os tempos de fabricação. Para nossos clientes, gostaríamos de reunir experiências da operação da máquina na forma de dados e analisá-los usando inteligência artificial para que possam ser usados para otimizar máquinas futuras e processos operacionais.

 

 

HeuringO SINUMERIK ONE suporta melhor a fabricação inteligente e fornece interfaces para se conectar com infraestruturas de nuvem e borda. Os dados da máquina de alta frequência podem ser analisados e processados localmente usando soluções de Edge Computing. A conexão com a computação edge significa que é possível obter uma visão muito mais precisa das atividades de processamento em operação: o SINUMERIK ONE atua como uma espécie de lupa digital nesse sentido.

Quais oportunidades a digitalização oferece para usuários de máquinas? Como a produção industrial mudará nos anos seguintes graças a produtos digitais como o SINUMERIK ONE?

 

Klein: O gêmeo digital oferece aos nossos clientes a oportunidade de oferecer treinamento sem riscos na área de grandes máquinas-ferramentas pela primeira vez. Assim como um simulador de voo, o gêmeo digital pode ser usado para testar como uma máquina funcionará sem o risco de erros que resultem em danos dispendiosos, ou ter uma máquina real fora de ação por um valioso tempo produtivo durante o período de treinamento. Sistemas de assistência inteligente também podem garantir o funcionamento da máquina nos casos em que especialistas devidamente treinados não estão disponíveis ou não estão disponíveis em número suficiente. A máquina aprende nesses casos a pensar junto com o operador. Vejo o principal valor agregado para nossos clientes na melhoria da disponibilidade de nossas máquinas graças à manutenção preditiva, e também no aumento da produtividade. Para nossas máquinas de moagem de rolo, já alcançamos uma melhoria na faixa percentual de dois dígitos graças ao aprendizado de máquina com o SINUMERIK ONE.

 

A introdução do SINUMERIK ONE abrirá novas áreas de negócios para você?

 

Klein: Sim, o SINUMERIK ONE está abrindo novas áreas de negócios para nós. Isso se refere à transição de engenheiros mecânicos para otimizadores de processos inteligentes que mencionei anteriormente. Com a nova riqueza de dados obtidos a partir das simulações e da operação real da máquina, podemos fornecer aos nossos clientes assistência muito mais completa durante todo o ciclo de vida de suas máquinas usando serviços de otimização baseados em dados.

 

Heuring: Nossos clientes, os engenheiros mecânicos, se desenvolverão nos próximos anos, de empresas de hardware "apenas" para empresas que também vendem software. A Siemens também se desenvolverá ainda mais, além da ampla variedade de nosso portfólio de automação de hardware e software, ofereceremos aos nossos clientes uma gama crescente de tecnologias e aplicações de IoT. Haverá modelos de serviços totalmente novos, que formarão um importante mercado para o futuro, tanto para nós como fornecedores de tecnologia quanto para engenheiros mecânicos. A Siemens aplicará todo o seu portfólio digital à elaboração de novos modelos de negócios, desde o software de gerenciamento do ciclo de vida do produto até a interface com o Portal TiA, a conexão em Nuvem através da plataforma MindSphere IoT, otimizações assistidas por IA e o processamento local de dados de máquinas de alta frequência usando aplicativos Edge. 

 

Ao aproveitar todo o nosso portfólio digital, podemos cobrir de forma holística todo o ecossistema de engenheiros mecânicos, fornecedores de equipamentos de máquinas e desenvolvedores de software na era digital das máquinas-ferramentas, e trabalhar com fabricantes de máquinas para ajudar os operadores de máquinas a digitalizar e otimizar seus processos de fabricação para aumentar ainda mais a produtividade e aumentar a competitividade. 

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