Wtryskarki jutra będą działać w rozszerzonej rzeczywistości

Zapraszamy do lektury drugiego wywiadu z cyklu "Przyszłość technologii wtrysku". Tym razem gościem Jacka Leszczyńskiego jest Michael Wittmann - dyrektor zarządzający Grupy Wittmann.

Szybki rozwój technologii cyfrowych otworzył szeroko drzwi erze tzw. Przemysłu 4.0. Jaki wpływ ma digitalizacja na przemysł maszyn do formowania wtryskowego i jak zmieniła ona podejście do procesów wtrysku?

Postępująca cyfryzacja stopniowo prowadzi do "inteligentniejszych" maszyn i komórek produkcyjnych, a także do ściślejszego połączenia środków produkcji z firmowym systemem MES i/lub ERP. Podstawą cyfryzacji są wydajne, energooszczędne i opłacalne procesory, które nie tylko zapewniają wewnętrzną moc obliczeniową, ale również umożliwiają podłączenie i późniejszą ocenę zewnętrznych czujników i innych środków produkcji. Innym podstawowym warunkiem jest wprowadzenie standardów komunikacji między poszczególnymi środkami produkcji, aby w ogóle można było realizować sensowną sieć i wymianę danych.

Grupa Wittmann jest światowym liderem w dziedzinie cyfryzacji. Korzystając z naszej platformy WITTMANN 4.0, rozszerzyliśmy pojęcie SmartMachine na SmartWorkcell. Komunikacja w Wittmann 4.0 SmartWorkcell, np. pomiędzy naszymi wtryskarkami PowerSeries a termostatami Tempro Plus, robotami serii W8/W9, jednostkami dozującymi Gravimax i inteligentnymi regulatorami przepływu serii FlowCon, opiera się na otwartej komunikacji i wdrażaniu standardów Euromap. Komunikacja ze światem zewnętrznym, tj. z komórki roboczej do firmowego intranetu do systemu MES lub ERP, odbywa się również za pośrednictwem ustandaryzowanych interfejsów, które także są określone przez Euromap.

Ważną częścią SmartMachine są algorytmy optymalizacji parametrów procesu, które WITTMANN BATTENFELD nazywa technologiami HiQ. Zostały one wprowadzone na rynek kilka lat temu i są stale rozwijane. Za tym stoją adaptacyjne i samooptymalizujące się algorytmy sterowania dla realizacji funkcji plastyfikacji i wtrysku tworzywa. Algorytmy te mogą reagować na wpływy środowiska. Takim wpływem może być np. zmienna proporcja dodawanego przemiału lub przetwarzanie materiału pochodzenia biologicznego, który naturalnie ma znacznie większe wahania w zachowaniu stałej lepkości. Nasze algorytmy sterowania HiQ są również ważnym elementem realizacji produkcji w cyklu zamkniętym. SmartMachine, a następnie SmartWorkcell umożliwiają zatem przetwarzanie materiałów, które będą coraz częściej wymagane w przyszłości przez przepisy w UE dotyczące Gospodarki o Obiegu Zamkniętym. Bezproblemowa wymiana danych umożliwia również lepsze monitorowanie i identyfikowalność procesu, zapewniając większe bezpieczeństwo.

Są to jednak wciąż początki zaawansowanej cyfryzacji i, ogólnie rzecz biorąc, poziom dojrzałości w zakresie digitalizacji procesów formowania wtryskowego jest nadal niejednorodny.

Możliwości digitalizacji zwielokrotniły się w bardzo krótkim czasie ze względu na dostępność potężnego sprzętu w postaci mikroprocesorów, czujników i interfejsów. Rozwój oprogramowania dla systemów zintegrowanych i wykorzystanie tych możliwości jest w pełnym rozkwicie, ale wymaga czasu i dlatego nowe opcje wprowadzane są na rynek stopniowo. W związku z tym w ciągu najbliższych kilku lat należy spodziewać się ogromnego postępu na wielu poziomach i odpowiednio licznych nowych wprowadzeń.

Na przykład pierwsze aplikacje, które wykorzystują elementy uczenia się maszyn i technologie AI są już dziś prezentowane na rynku. Tendencja ta będzie się nasilać również w przyszłości. Podstawą tego jest prawidłowe gromadzenie i przetwarzanie danych, które mogą być generowane w sieci przemysłowej (OT) składającej się z szerokiej gamy środków produkcji i wielu generacji układów kontrolnych. Wyzwanie to jest znacznie bardziej złożone niż w świecie IT, który z jednej strony ma sztywną strukturę serwer/klient, a z drugiej wymaga silniejszej standaryzacji generacji oprogramowania i sprzętu. W przypadku gromadzenia danych przemysłowych struktura klienta/serwera środków produkcji może ulec zmianie dla każdej produkowanej metodą wtrysku części. Na przykład, jeśli aplikacja wymaga urządzenia dozującego lub zewnętrznego sterowania gorącymi kanałami, urządzenia te powinny być zintegrowane i automatycznie dołączane, co wymaga dodatkowych serwerów danych. Kolejną złożonością jest długoterminowe wykorzystanie środków produkcji, które należy uwzględnić w cyfryzacji, a to wymaga kompatybilności w wielu generacjach układów kontrolnych.

Proszę powiedzieć, jakie drzwi otwiera cyfryzacja i jakie konkretne możliwości oferuje?

Jak już wspomniałem, już dziś można przetwarzać nowe materiały lub recyklaty, które wymagają adaptacyjnego dopasowania algorytmu sterowania. Inną możliwością jest monitorowanie stanu, które wykorzystuje wewnętrzne odchylenia parametrów procesu lub dane z czujników zewnętrznych do identyfikacji poziomu zużycia części i wadliwych komponentów jeszcze przed wystąpieniem przestoju maszyny lub urządzenia.

Dzięki Wittmann 4.0 operator jest informowany, które urządzenia muszą być podłączone w zestawie danych narzędzi do produkcji konkretnego artykułu. Jeśli połączenie prawidłowego lub kompatybilnego środka produkcji zostanie automatycznie wykryte, ustawienia tego urządzenia zostaną przeniesione do środków produkcji. Ta koncepcja „Plug & Produce” daje pewność, że podłączone urządzenia zawsze mają odpowiednie ustawienia, a środki produkcji mają również niezbędną funkcjonalność. Przekazywanie danych do firmowego systemu MES lub ERP zapewnia identyfikowalność poszczególnych wyrobów. Cecha ta jest zazwyczaj wymagana przez produkcję medyczną i motoryzacyjną.

Na targach Fakuma 2021 Grupa WITTMANN zaprezentowała nową koncepcję obsługi HoloVoice. System z jednej strony składa się z funkcji sterowania głosem dla wtryskarki Wittmann Battenfeld, a z drugiej strony wyświetlania dodatkowych informacji za pomocą rozszerzonej rzeczywistości. Możliwości wykorzystania rozszerzonej rzeczywistości w sektorze przemysłowym są wielorakie i wciąż na samym początku rozwoju.

W miarę jak procesy formowania wtryskowego stają się coraz bardziej zdigitalizowane, wzrasta ilość danych. Dane zawierają wiele informacji, ale często nie są one rozpoznawalne na pierwszy rzut oka. W jaki sposób wykorzystanie tych informacji wspomaga optymalizację procesów?

W procesie wtrysku można wygenerować kilkaset różnych parametrów, przy czym w tej grupie nadal nie ma takich, które muszą być kontrolowane z większą częstotliwością. Praktycznie niemożliwe jest, aby człowiek znalazł drogę w tym zalewie danych i nie jest to też konieczne. Algorytmy analizują dane i wykrywają nieprawidłowości, które są następnie odpowiednio wyróżniane lub regulowane. Przykładem tego są nasze algorytmy HiQ. Ze względu na rosnące wykorzystanie uczenia się maszyn, dane te są również stosowane do uczenia się sieci zakładowych oraz późniejszej analizy i kontroli.

Wsparcie online, zdalny serwis, rozszerzona rzeczywistość - te funkcje są już powszechnie stosowane. Jakie są państwa osiągnięcia w tej dziedzinie?

Od wielu lat oferujemy możliwość WebService, czyli sterowanego zdalnego dostępu do zarządzania wtryskarką. Oczywiście dostęp zdalny musi być umożliwiony przez klienta. Po nawiązaniu połączenia specjaliści WITTMANN BATTENFELD mogą sprawdzić lub zmienić ustawienia maszyny i przeprowadzić potrzebne analizy.

O rozszerzonej rzeczywistości HoloVoice już wspominałem. Nowy system pozwala na obsługę głosem i gestami wtryskarek WITTMANN BATTENFELD i robotów WITTMANN. Także w tej kategorii pracujemy nad nowymi rozwiązaniami.

Jesteśmy również świadkami szybkiego rozwoju sztucznej inteligencji. Jest to szczególnie zauważalne w sferze społecznej, choć często widzimy również skutki uboczne tego rozwoju. Pozostańmy jednak przy naszym biznesie. Jaka jest rola AI w procesach formowania wtryskowego?

Zastosowanie technologii AI w branży formowania wtryskowego jest obecnie ograniczone do danych związanych z maszynami i ułatwi obsługę oraz eksploatację urządzeń produkcyjnych w przyszłości. Technologie AI wpływają na proces formowania wtryskowego, analizują stan maszyny i innych podłączonych urządzeń produkcyjnych oraz wspomagają ich działanie. Technologie te wykorzystywane są do sterowania głosowego maszyną i w obsłudze rozszerzonej rzeczywistości.

Na koniec chciałbym prosić pana o postawienie się w roli wizjonera. Jak będzie wyglądał sektor technologii formowania wtryskowego za 20 - 30 lat?

W odniesieniu do maszyn, w ciągu najbliższych kilku lat zyskiwać będzie na znaczeniu, we wszelkich aspektach pracy, energooszczędność. Pod względem technologii sterowania, wtryskarka przyszłości musi być w stanie przetwarzać jeszcze większą gamę materiałów, ponieważ polimery pochodzenia biologicznego, recyklaty i nowe wysokowydajne tworzywa sztuczne będą coraz częściej dodawane do materiałów już dostępnych na rynku.

Maszyny będą standardowo wyposażane w liczne inteligentne czujniki do wewnętrznego monitorowania stanu formy wtryskowej, wtryskarki i urządzeń peryferyjnych zaangażowanych w produkcję artykułu. Za pomocą systemów wspomagania opartych na sztucznej inteligencji prowadzone będzie automatyczne wykrywanie fluktuacji partii za pomocą adaptacyjnego kontrolera jakości.

Systemy monitorowania stanu maszyny zastąpią dotychczasowe przeglądy okresowe oparte na kontroli w czasie i zgłaszanych działaniach konserwacyjnych tylko wtedy, gdy interwencja jest rzeczywiście konieczna. Do procesu pobierania próbek dostępne będą liczne kreatory, które będą uczyć się indywidualnych cech jakościowych istotnych dla operatora i umożliwią jeszcze szybszą analizę przyszłych próbek.

Oczywiście w przypadku wysokojakościowych produktów wymagana i możliwa będzie pełna dokumentacja jakości procesu i komponentów. Dzięki rozszerzonej rzeczywistości operator uzyska bardzo szybki przegląd stanu produkcji. System przedstawi mu istotne dla maszyny i produktu informacje i wyświetli je we właściwym miejscu. W środowisku przemysłowym zacznie również dominować sterowanie głosowe.

Rozmawiał: Jacek Leszczyński