Il monitoraggio delle macchine basato sui dati di misura consente di ottimizzare i processi produttivi.

Monitoraggio e controllo del processo di lavorazione

Produttività elevata, bassi costi di produzione e alta qualità dei pezzi sono presupposti essenziali per la sostenibilità, la redditività e la competitività. Soprattutto quando i materiali coinvolti sono difficili da lavorare, la durata di vita degli utensili può variare notevolmente, con conseguenti ripercussioni sulla qualità dei prodotti. Anche oggi, nell'era della digitalizzazione, le aziende manifatturiere dipendono ancora fortemente dal know-how personale dei dipendenti, che valutano, adattano e migliorano i processi in base all'esperienza individuale e ai dati storici. In tempi di carenza di manodopera qualificata e di maggiori fluttuazioni nella produzione, ciò comporta un maggior rischio di perdere know-how prezioso rendendo sempre più difficile offrire una garanzia indipendente della qualità del processo.

Un sistema di monitoraggio affidabile della produzione fornisce preziose informazioni in tempo reale sul processo in corso e rappresenta quindi la base per processi di produzione affidabili, produttivi e riproducibili, che portano anche a prendere decisioni corrette per il miglioramento a breve e a lungo termine. Idealmente, in presenza di un sistema di monitoraggio della macchina e dei processi, le anomalie nelle lavorazioni altamente dinamiche consentono agli utenti di reagire istantaneamente e di garantire un'elevata produttività, ridurre il tasso di scarti e aumentare la durata degli utensili. Pertanto, il monitoraggio continuo delle macchine e dei processi con sensori affidabili è essenziale. Inoltre, con una buona documentazione basata sui dati di monitoraggio e sulle cronologie di misurazione, è possibile generare e registrare ulteriori conoscenze, che contribuiscono anche a una formazione efficace e all'aumento delle competenze. Queste informazioni possono essere utilizzate anche per una valutazione oggettiva durante l'impostazione e il benchmarking di processi, linee di produzione, fabbriche... Inoltre, supportano l'operatore della macchina nel raggiungere le qualità richieste in modo rapido e affidabile, indipendentemente dall'esperienza individuale.

Machine monitoring in hard turning applications – with Kistler

Minganti Global AB (Sweden)

Minganti is a specialist manufacturer in the hard turning and honing segments, with an installed global base of over a thousand machines. Minganti and Kistler have collaborated to develop a machine monitoring system that comprises a piezoelectric (PE) strain sensor, an accelerometer, and a digital charge amplifier for machine communication. Thanks to this new solution, users can measure cutting forces indirectly, monitor tool wear and breakage, and improve the profile accuracy of bearings and other high-precision components.

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Monitoraggio dell'usura degli utensili

Conoscere lo stato degli utensili - Sostituire gli utensili tempestivamente. Esiste una correlazione diretta tra l'usura degli utensili da taglio/abrasivi e le forze e le vibrazioni. Inoltre, la qualità del prodotto ottenuto e i dati di taglio selezionati (la velocità di esecuzione del processo di taglio) dipendono dall'usura dell'utensile/abrasivo.

Rilevare le anomalie

Rilevare immediatamente cambiamenti imprevedibili nel comportamento del processo - Rotture di utensili, inceppamenti di trucioli o altri eventi inattesi possono avere effetti devastanti sul processo, ma anche sui costi in termini di qualità e sui tempi di consegna di prodotti importanti. Mentre la rottura di un utensile porta a uno scarto fastidioso ma rintracciabile, che può essere evitato precocemente, altre interruzioni che si verificano spesso portano a deviazioni su un singolo pezzo che non vengono nemmeno rilevate. Ciò può causare costi elevati per il mantenimento della qualità e le ispezioni in caso di reclami da parte dei clienti. Il monitoraggio continuo dei processi può essere utilizzato per monitorare al 100% le fasi di produzione critiche, al fine di rilevare i più piccoli difetti.

Aumentare la produttività

Ottimizzazione dei processi attraverso la creazione di conoscenze - I processi produttivi sono spesso concepiti secondo regole euristiche sicure per il processo, ma spesso non portatrici di prestazioni ottimali. Il monitoraggio del processo basato su sensori piezoelettrici genera in continuo dati ad alta risoluzione che consentono una valutazione a lungo termine del carico del sistema e possono essere utilizzati per identificare il potenziale di ottimizzazione. Regolando gradualmente i parametri, è possibile portare i processi ai loro limiti di prestazione in modo sicuro. Inoltre, grazie alla creazione di anelli di controllo, le apparecchiature di produzione possono reagire e adattarsi non solo all'usura della macchina e degli utensili da taglio, ma anche ad anomalie impreviste della macchina e del processo.

Riduzione dei costi

Riduzione del rapporto uomo/macchina nelle nuove linee di produzione: quando le macchine e i processi sono dotati delle giuste soluzioni di sensori in grado di catturare anche piccoli eventi altamente dinamici (attesi e non attesi), è possibile tracciare le macchine con l'aiuto di tali sistemi. Da un’unica sorgente e da un unico luogo è quindi possibile monitorare e controllare diverse macchine con la disponibilità di "dati in tempo reale" digitali. In questo modo, si riesce a ridurre il numero di operatori e delle altre funzioni di supporto, con conseguente diminuzione dei costi operativi.

Inoltre, una volta migliorata l'affidabilità della macchina e del processo grazie al monitoraggio e al miglior controllo della produzione, diminuisce anche la percentuale degli scarti e/o la scarsa qualità e quindi i relativi costi.

Sviluppo delle competenze migliore e più efficace

Con l'aiuto del monitoraggio e del controllo, è possibile realizzare un digital twin, ovvero una replica virtuale, dell'intera catena di produzione. Questo ambiente di dati digitale ben strutturato (in corso di miglioramento) consente di creare una documentazione adeguata e altri strumenti didattici e offre una nuova possibilità per accrescere le competenze di lavoratori e manager a vari livelli.

Il giusto processo decisionale

Il collegamento ai sistemi ERP di fornitore-produttore-cliente rende l’esigenza di precisione nelle consegne sempre più pressante. Con l'aiuto del monitoraggio e del controllo, è possibile migliorare le consegne ai clienti valutando e controllando lo stato di produzione. Inoltre, i dati disponibili provenienti dai diversi siti di produzione consentiranno un confronto corretto e la stesura di rapporti e serviranno a migliorare le previsioni di produzione e la pianificazione della produzione e dell'azienda. In questo modo, sarà possibile prendere decisioni corrette non solo nelle fabbriche, ma anche nella catena di approvvigionamento e nella gestione.

Kistler offre soluzioni di misura per la registrazione e il monitoraggio di processi di lavorazione altamente dinamici basati su forze (forza e deformazione), emissioni acustiche e vibrazioni. La robusta tecnologia di misura è collegata direttamente al sistema di controllo della macchina ed è adatta ad applicazioni in ambienti difficili.

Inoltre, Kistler offre servizi di manutenzione intelligente e corsi di formazione sulle applicazioni di lavorazione, sulla valutazione delle macchine CNC e sulla Machining Excellence.