Archívum: A tudás, mint „vásárfia”

Utazni azért is jó, mert az ember otthon is kiválóan hasznosítható ötleteket gyűjthet. Néha csak annyit, hogy az osztrákok vagy éppen a dánok hogyan helyezik el a balkonládákat a házuk ablakában, de azt is megtapasztalhatjuk, hogy a legmenőbb és leggazdagabb európai országok polgárainak többsége – noha megtehetné, hogy robbanómotoros autócsodákkal járjon – szívesebben választja a kerékpárt, a vonatot vagy az elektromos bérautókat közlekedési eszközként. A tapasztalatszerzés persze professzionális irányba is terelhető, ha utazásunk célja egy nagy nemzetközi szakvásár. Ipari területen a vezető kiállítások többségét Németországban rendezik, köztük számos rendezvényt Hannoverben. Április végén – 23. és 27. között – éppen itt nyitja meg kapuit az általános hannoveri ipari vásár, amelynek idén az intralogisztikai és ellátási lánc szakkiállítás, a CeMAT a társrendezvénye. Mindkét vásár központi témája az Ipar 4.0 koncepció alkalmazása. Az egészben pedig az a jó, hogy több kiállító pénzt és időt nem kímélve jóformán mini gyárakat, gyártósorokat épít fel, hogy bemutassa: az Ipar 4.0, a „összekapcsolhatóság”, a digitalizáció – legalábbis az alkalmazás szintjén – sokkal egyszerűbb, mint azt sokan gondolják. Érdemes tehát felkerekedni, és „vásárfiaként” értékes tudást hazahozni, mert kétség nem fér hozzá: a hazai vállalatoknak is nagy szüksége lesz az új technológiák alkalmazására ahhoz, hogy a jövőben versenyképesek maradjanak saját üzleti környezetükben.

Egyedi és optimális?

Arra, hogy a kiállítás mennyire gyakorlatias, az egyik legjobb példát talán a német Fraunhofer kutatóintézeti hálózat szolgáltatja. A Fraunhofer három intézete egymással kooperálva, az aacheni központú Gyártástechnológiai Intézet vezetésével alkotta meg az úgynevezett „High Performance Center for Networked, Adaptive Production” elnevezésű koncepciót, amelynek célja egy teljes körűen digitalizált és kommunikációs hálózatba kötött gyártási környezet kialakítása – gyakorlatilag bármely iparágban. Tehát arról van szó, hogy a német kutatók egy olyan standard, de egyedi igényekre szabható Ipar 4.0 koncepciót alakítottak ki, amelyet egy termelő vállalat szinte „dobozos termékként” alkalmazhat egy-egy gyártási folyamatban. Az egyedi igényekre szabhatóságot pedig azért hangsúlyozzák a Fraunhofer szakemberei, mert ma számos iparág számára éppen az jelenti a legnagyobb kihívást, hogy az egyedi gyártás, illetve a nagy termékféleség- előállítás igényének úgy feleljenek meg, hogy közben a folyamatok idő- és költségigényét optimalizálják, hiszen ez a versenyképesség alapja. A kettős megfelelés nagyon nehéz feladat, de a német kutatók arra hívják fel a figyelmet, hogy nemcsak remény, hanem megoldás is van az egyedi gyártási folyamatok optimálissá tételére, sőt a hatékonyság mellett még a minőség terén is előre lehet lépni.

Korunk aranya

– Az iparvállalatoknak nem tudományos elképzelésekre van szükségük, hanem megoldásokra. Ebből indultunk ki akkor, amikor saját koncepciónkat elkezdtük kidolgozni. Az volt a célunk, hogy olyan eredmény szülessen, amely révén a digitalizációt, illetve a különféle gyártóberendezések hálózatba kapcsolását valós termelési környezetben hasznot hozó módon lehet megoldani, hiszen a potenciális alkalmazók ezt igénylik. Éppen ezért egy olyan megoldást alkottunk, amely során a termelési rendszereket számos különféle szenzorral szereljük fel, és azok – 5. generációs, azaz 5G mobilhálózaton keresztül – folyamatosan továbbítják a mérési adatokat a gyártóberendezésekből egy központi adatbázisba. Az összegyűjtött adatokat felhőben tároljuk, amitől sokan tartanak, de léteznek nagy biztonságot garantáló megoldások, és a miénk is ilyen, ezért is neveztük el az USA aranykészlet jelentős részének tároló helyeként szolgáló, szigorúan őrzött Fort Knoxról Virtual Fort Knoxnak. A párhuzamot azonban nemcsak a biztonság kapcsán tartjuk helytállónak, hanem azért is, mert korunk aranya az adat. A termelőberendezésekből érkező adatokat speciális algoritmusokkal, illetve alkalmazásokkal dolgozzuk fel és elemezzük. Az analízis során új és meglepő összefüggéseket lehet felfedni – mondta Thomas Bergs, a Fraunhofer Gyártástechnológia Intézetének (Institute of Production Technology – IPT) ügyvezető igazgatója.

Meglátni és „megszerelni”

A német kutató több példával is bemutatta a működéselemzésre épülő optimalizálás lényegét és lehetőségeit. Az egyik izgalmas területként a fémforgácsolást említette. Ezen a területen a megmunkáló berendezésekben a szerszámok nem kívánt vibrációja pontossági, minőségi problémákhoz vezethet. Kiváltképpen ott, ahol nagy pontossággal kell forgácsolni. A kutatócsapat ezért az egyik első tesztalkalmazást egy olyan cégnél telepítette, amely repülőgép-hajtóművekbe beépülő turbinalapátokat gyárt. Ezeket a komponenseket titántömbökből marják rendkívüli pontossággal. A gépi forgácsolásnál – a marási paraméterek, így például a fordulatszám beállítása, a szerszám jellege és geometriája, továbbá a szerszámkinyúlás, illetve ezeknek, és a megmunkált alapanyag jellemzőinek összefüggései, együtthatásai miatt – könnyen előfordulhatnak a már említett nem kívánt vibrációk. A Fraunhofer mérnökcsapata éppen ezért olyan szenzorokat telepített egy kiválasztott szerszámgépre, amely századmilliméteres, illetve néhány milliszekundumos rezgéseket is képesek érzékelni. A folyamatos mérésből keletkező adatokat a szenzorok 5G hálózaton keresztül folyamatosan továbbítják a biztonságos felhőalapú, megfelelő védelemmel rendelkező adatközpontba, vagyis a Virtual Fort Knoxba. Az így kinyert információk önmagukban is rendkívül értékesek, hiszen látni engedik, hogy a rezgések milyen feltételek, körülmények között, vagyis mikor alakulnak ki, így a forgácsolási folyamat korrigálható. Az 5G kapcsolat révén pedig a korrekció akár „menet közben” is elvégezhető, ugyanis a mérés közben már parancsokat lehet küldeni a szerszámgép vezérlésének, így például csökkenteni vagy éppen növelni lehet a fordulatszámot, akár még azelőtt, hogy a vibráció olyan erőteljessé válna, amely már minőségi problémákat okoz. Természetesen már azzal is jelentős előnyöket lehet elérni, ha – a szenzorok által gyűjtött, majd kielemzett adatok alapján – nem valós időben korrigálják az NC-programot, a szerszámozást, vagy csak a marás sebességét, hanem egy gyártási széria további darabjainak megmunkálását megelőzően. A Fraunhofer megoldása nemcsak a rezgések okozta problémák kijavítására alkalmas, hanem például a forgácsolószerszámok kopása, elhasználódása is folyamatosan monitorozható, ezáltal időben – még mielőtt gondot okozna – elvégezhető a szerszámcsere.

Nagy adathalmaz, nagy haszon

A szenzorok által gyűjtött adatok, amelyek historikus adatokká válnak tehát számos módon hasznosíthatók. Jó példa erre a kutatók egy másik tesztprojektje, amelyet a gyógyszeriparban valósítottak meg, méghozzá egy olyan cégnél, amely gyógyszeralapanyagként felhasznált, biokémiai úton módosított növényeket termeszt kontrollált módon. Itt az a cél, hogy a nevelt növények a megfelelő mennyiségben tartalmazzák a kivonásra kerülő összetevőket, hatóanyagokat. A hatóanyag-mennyiséget azonban a termesztés körülményei nagyban befolyásolják. Itt a szenzorok a termesztés különféle körülményeit mérik, a kielemzett mérési adatok pedig összevethetők a hatóanyag-tartalommal. A historikus adatok felhasználása révén kialakítható az az optimális környezet, amelyben a növényekben a kívánt mértékű hatóanyag koncentrálódik. Mindemellett a gyógyszeriparban lényeges nyomon követhetőség is biztosítva van, hiszen a termesztés minden pillanata, paramétere dokumentált. Ha visszaugrunk a turbinalapát-gyártásra, ez ott is elvárás, sőt, egyre több iparágban, köztük az autóiparban is mindinkább alapkövetelmény a termék gyártási folyamatának visszakövethetősége. A Fraunhofer koncepciójával, illetve a termékek gyártási adataiból felépíthető, úgynevezett „digitális iker” révén ez szintén biztosítható. Mindez annak is jó példája, hogy az úgynevezett „Big Data”, vagyis a nagy adathalmaz elemzése hogyan váltható aprópénzre – jelen esetben a növénytermesztés hatékonyságának fokozására, illetve a termesztés körülményeinek kontrollálhatóságának biztosítására.

Minőség-ellenőrzés valós időben

A Fraunhofer kutatói mostanáig hat tesztprojektet indítottak el. A már említett turbinalapát-gyártás, illetve a gyógyszeralapanyag-előállítás példája mellett szintén érdekes egy olyan trendi ipari terület, amelyet Magyarországon két gyártó is képvisel. Ez pedig az elektromos autók energiaforrásainak (akkumulátorainak) előállítása. Ezeket az akkumulátorokat kisebb cellák százaiból, vagy akár ezreiből állítják össze lézerhegesztéssel. Ez a munkaigényes folyamat is nagy precizitást igényel, mert ha csak egyetlen varrat is hibás, a teljes akkumulátor használhatatlanná válhat. Azért, hogy ezt a kockázatot elkerüljék, a Fraunhofer kutatói olyan szenzorokat alkalmaztak, amelyek a hegesztés folyamatát monitorozzák, egészen pontosan valós idejű minőség-ellenőrzést végeznek, és természetesen az adatközpontban ebben az esetben is rendelkezésre állnak a historikus adatok, így az előállítási folyamat egésze dokumentált, visszakereshető.

Élőben is megismerhető

A Fraunhofer kutatói a Hannoveri Vásáron, a 2-es csarnok C22 standján mutatják be a fent vázolt koncepciójukat egy hálózatba kapcsolt, szenzorokkal felszerelt marógépen, amely 5G mobilhálózaton kommunikál az adatközponttal. Az intézet munkatársai kifejezetten várjak az ipari szakembereket, és fejlesztési együttműködések kialakítására is nyitottak.

SzM

Supply Chain Monitor
2018. április