Свързването и рязането са в сърцето на индустриалното производство, като по същество свързват и формират всички онези метални части, които виждаме навсякъде. Това, което някога започна като изцяло ръчна дейност, напълно се промени с течение на времето. Днешните работилници използват доста сложни автоматизирани системи, които включват роботика, технологии на изкуствен интелект и различни инструменти за анализ на данни в реално време. Съвременната интелигентна сваръчна и режеща техника всъщност е оснастена с множество сензори и машинно обучение, които понякога й позволяват да взема самостоятелни решения, да коригира параметрите в движение при нужда и непрекъснато да следи качеството по време на процеса. Всички тези технологии правят възможно това, което днес се нарича „умни фабрики“. В тези среди различните машини постоянно комуникират помежду си, което помага за оптимизиране на производствените линии и пази работниците от опасни ситуации или повтарящи се задачи, които просто ги изтощават с времето.
Производството е изминало дълъг път от дните на изцяло ръчни операции по заваряване и рязане. В ранните дни на автоматизацията компаниите започнаха с прости механични системи, които намалиха физическата тежест върху работниците, но все още изискваха постоянен човешки надзор. Бърз напредък до днес показва сложни системи в действие. Съвместни роботи вече работят заедно с хора на производствената площадка, алгоритми на изкуствен интелект непрекъснато коригират процесите по време на работа, а подробната анализиране на данни дава на мениджърите ясна представа за качеството на производството. Резултатите говорят сами за себе си. Заводите, които са приели умни технологии за заваряване, обикновено отбелязват увеличение на скоростта на производството между 18% и 22%. Едновременно с това последователността на продуктите се подобрява значително, а нуждата от поправяне на грешки по-късно е много по-малка.
Принципите зад Индустрия 4.0 наистина насърчават прилагането на интелигентни системи за заваряване и рязане в заводите. Тези съвременни конфигурации свързват всичко заедно, така че производителите могат да управляват по-умни операции, които бързо реагират на промените на работното място. Помислете за това по следния начин: когато заварчиците се свържат към мрежи на интернет на нещата (IoT), използват облачен склад за исторически данни и изпълняват сложни аналитични инструменти, крайният резултат са производствени линии, които почти веднага се коригират при промяна. Някои системи вече са оборудвани с технологии за сензорно сливане, които откриват миниатюрни разлики в материали с дебелина до половин милиметър! Когато се случи това, машината сама прави корекции, за да запази високото качество на заварките. Какво означава това за бизнеса? По-малко време, отделено за отстраняване на повреди, по-ниски сметки за електроенергия, защото машините работят по-ефективно и продукти, излезли от производствената линия, които изглеждат напълно еднакви, независимо дали са предназначени за автомобили или космически кораби. Наистина впечатляващи постижения, като се замисли човек.
Последните постижения в областта на автоматизацията на заварката обединяват изкуствен интелект и онези съвместни роботи, които наричаме коботи, като по този начин се получават значително по-гъвкави производствени площи. Традиционните индустриални роботи се нуждаят от големи защитни ограждения около тях, докато коботите работят директно до хората на производствената площадка. Те извършват всички онези скучни повтарящи се заваръчни задачи с изключителна прецизност – около десета от милиметъра. Тези системи разполагат с умни камери, които откриват местоположението на заваръчните фуги и след това коригират ъгъла и скоростта на горелката според нуждите. Предприятията, които вече използват тези задвижвани от изкуствен интелект коботи, също наблюдават реални ползи. Промяната на настройките отнема почти наполовина по-малко време в сравнение с предишното, а според данните за ефективността от миналата година отпадъчният метал намалява с около 30%. Онова, което прави тази конфигурация толкова добра, е комбинирането на човешки работници с умни машини. Цялата система се адаптира отлично към различни видове продукти, без да жертва стандартите за качество.
ИИ промени напълно заваръчните роботи, превръщайки ги от прости програмирани машини в нещо много по-умно, което може да взема решения, докато работи. Невролната мрежа обработва всички видове сензорни данни като лъково напрежение, топлинни изображения и информация за проследяване на шевовете, за да промени настройките на заваряването по необходимост. Когато има промени в дебелината на материалите, колко добре се сглобяват съединенията, или когато топлината започне да деформира нещата, тези интелигентни системи компенсират автоматично, така че заварката да остане добра с правилното проникване и хубави профили на мъниста. Някои проучвания показват, че заваряването, извършено от системи с изкуствен интелект, се приема в първия път около 99,7% от времето, докато обичайното автоматизирано заваряване достига само около 92% според Manufacturing Technology Review от миналата година. За сложни форми и ситуации, в които условията се променят, този вид независимост наистина има значение, защото тези стари предварително програмирани пътища на роботите просто не го правят повече.
Един от големите производители на автомобили наскоро въведе заваръчни роботи, задвижвани от изкуствен интелект, за решаване на проблеми с непоследователното изграждане на шасита. Тяхната система се основава на алгоритми за дълбоко обучение, които използват данни от около 50 000 предишни заварки, за да определят най-добрите настройки за различните видове съединения. Те добавиха термално заснемане, за да наблюдават разпределението на топлината по метала, както и лазерна сканираща технология за проверка на формата на заваръчните възли по време на образуването им. След около половин година в работилницата, заводът отчете намаляване на проблемите с порестостта с почти 60%, а почти цялата допълнителна работа след лоши заварки напълно изчезна. Интересното е, че изкуственият интелект продължаваше да става все по-умен с времето. Той започна да забелязва фини вариации в материали, които никой не беше забелязал дотогава, позволявайки на техниците да коригират процесите преди възникването на проблеми. Това повиши ефективността на оборудването с приблизително 22% според Automotive Production Quarterly от миналата година. Разглеждането на този пример показва защо умните заваръчни технологии са толкова важни за фабриките, произвеждащи големи обеми, където дори малки подобрения могат да доведат до значителни промени в качеството на продукта и скоростта на производството.
Днес цеховете за производство събират тонове данни чрез всевъзможни сензори, машини и проверки за качество в рамките на своите операции. Когато производителите анализират тази информация в реално време, получават много по-ясна представа за това какво се случва по време на заваръчни работи и процеси на рязане. Това помага да се открият моментите, в които нещата започват да излизат от курс – независимо дали става дума за непостоянни входящи материали или за машини, които не работят както се очаква. Според профилни доклади от Number Analytics миналата година, компаниите, прилагайщи такъв анализ на данни, обикновено постигат увеличение на производителността между 10 и 25 процента, както и около 18% подобрение в общата ефективност на оборудването. Важното обаче е да се превърнат всички тези числа в нещо полезно за мениджърите на цеха и техниците на работното място, така че да засичат потенциални проблеми достатъчно рано, за да се избегнат скъпоструващи прекъсвания в производството или дефекти в продуктите по-късно.
Когато става въпрос за автоматизирано заваряване, мониторингът в реално време прави голяма разлика за качеството. Системата осигурява незабавна обратна връзка относно неща като стабилност на дъгата, количеството прилагана топлина и дали металът се прониква правилно. Умното софтуерно осигурява откриване на модели, които сочат към потенциални проблеми с заварките още преди те да се превърнат в истински дефекти, така че операторите могат да коригират параметрите навреме. Предприятия, които са внедрили тази технология, отчитат около 13 процента по-малко непредвидени спирания и около 7 процента по-бързи производствени цикли, без да жертват последователността на заварките. Най-доброто? Проблемите се решават незабавно, вместо да се чака финалната инспекция да ги открие по-късно. Този подход намалява скъпоструващата работа по поправки и спестява материали, които иначе биха били изхвърлени.
Онова, което повечето хора не осъзнават относно заварката днес, всъщност изобщо не е свързано с липса на информация. Реалният проблем се крие в това как да се направи смисъл от всички данни, които събираме. Умните аналитични инструменти прилагат методи за машинно обучение, за да отделят полезните сигнали от фоновия шум и точно да определят кои фактори най-вече влияят на качеството на заварката. Тези напреднали системи подреждат предупрежденията според тяхната сериозност и значимост, така че работниците да могат да се фокусират върху това, което наистина има значение, вместо да се губят в море от известия. Когато се комбинират с термични изображения, детайли за заваръчната дъга и познания за различните материали, тези платформи предоставят ценна информация, която помага за подобряване както на заваръчните, така и на рязането операции като цяло. Те са проектирани да дават практически съвети, базирани на реални условия, а не просто да представят планини от числа, с които никой не знае какво да прави.
Съвременното заваръчно оборудване включва методи за машинно обучение, които анализират различни видове сензорни данни, за да откриват проблеми още щом те възникнат по време на процеса. Умните алгоритми обработват данни от камери, наблюдаващи локва от разтопен метал, топлинни сензори, измерващи температурни колебания, и устройства, следящи самата заваръчна дъга. Тези системи засичат миниатюрни нередности задълго преди да е възможно те да повлияят на якостта на крайния продукт. Онова, което ги прави наистина ценни, е способността им да се подобряват с времето. Докато събират все повече данни от реални производствени серии, те започват да разпознават модели при различните материали и автоматично се настройват при промени в условията на производствената площадка. Това означава, че производителите могат да поддържат високи стандарти за качество във всички партиди, без да се нуждаят от постоянен надзор от техници.
Интелигентните системи за заваряване и рязане сега използват невронни мрежи, за да настройват напрежението, нивата на тока и скоростта, с която горелката се движи по материала. Системата непрекъснато анализира състоянието на реалната заваръчна вана и извлича информация за дъгата, за да определи точно колко енергия трябва да бъде подадена, както и кога и къде да се нанесе правилно материалът. Този вид интелигентен контрол всъщност намалява често срещаните проблеми при заваряването, като например образуването на малки въздушни джобове (пори) или разяждане на метала по ръбовете (подрез). Освен това прави целия процес по-ефективен, което води до по-малка вероятност за последващи поправки и спестява време и пари в производствените цехове навсякъде.
Производителите съобщават за 37% намаление на преработката след внедряване на оптимизация на параметрите, базирана на изкуствен интелект (Списание за интелигентно производство, 2020 г.). Алгоритми за машинно обучение предвиждат оптимални условия за заваряване за конкретни материали и видове връзки, като усъвършенстват своите модели въз основа на исторически резултати. Този цикъл на обратна връзка постепенно минимизира дефектите и подобрява качеството при първоначалното производство.
Скорошни пробиви в областта на умната заваръчна и режеща технология включват системи, които могат да се оптимизират самостоятелно чрез техники за усилване на обучението. По същество тези машини експериментират с малки промени в параметрите си по време на рутинни периоди за поддръжка или когато производството не е при пълна мощност. Те сами установяват какво работи най-добре, без нужда от постоянна ръчна корекция на настройките от инженери. Ценността на това се състои в това, че заваръчната апаратура остава прецизна и ефективна дори при работа с различни метали, износени инструменти или променливи температури на работното място. Някои производители докладват до 30% подобрение в показателите за последователност след внедряване на тези адаптивни системи, макар резултатите да варират в зависимост от качеството на първоначалните данни за обучение.
Съвременните интелигентни системи за заваряване и рязане обединяват множество сензори, за да могат да събират информация от неща като оптично проследяване, термография и звуково наблюдение в една непрекъсната система за обратна връзка. Благодарение на този вид интеграция роботите получават много по-добро разбиране за това, което се случва около тях по време на заваръчни операции. Те откриват малки промени в съединенията, разлики в използваните материали и дори промени в разпределението на топлината по детайла. Когато тези системи обработват всички тези различни източници данни едновременно, използвайки сложни математически модели, те автоматично коригират важни параметри като скоростта на движение на горелката, електрическите настройки и количеството жица, подавана в заваръчната вана. Какво следва? По-малко дефектни заварки и по-малко нужда от поправяне на грешки по-късно. Това прави голяма разлика особено при работа с прецизни части, необходими за самолетни компоненти или автомобили, произвеждани серийно, където дори най-малките дефекти са недопустими.
Каква е ролята на изкуствения интелект в автоматизацията на заварката?
Изкуственият интелект играе съществена роля в автоматизацията на заварката, като позволява на роботите да вземат решения в реално време въз основа на данни от сензори, да коригират параметрите на момента и да подобряват контрола на качеството без човешко намеса.
Какви са ефектите от принципите на умното производство върху системите за заварка и рязане?
Принципите на умното производство свързват системите за по-добра интеграция, като позволяват на оборудването за заварка и рязане да работи по-ефективно, което води до намаляване на енергийните разходи и повишаване на последователността на продукцията.
Какви ползи получават компаниите от използването на интелигентни системи за заварка?
Компаниите отбелязват подобрена скорост на производство, по-висока последователност на продуктите, по-малко грешки, намалено отпадъчно количество материали и по-ниски разходи за електроенергия чрез внедряване на интелигентни системи за заварка, оборудвани с изкуствен интелект и машинно обучение.
Как анализът на данни в реално време подобрява процесите на производство?
Аналитиката на данни в реално време осигурява прозрачност, като предоставя незабавни познания за процесите на заваряване и рязане, което позволява на операторите бързо да отстраняват проблеми и по този начин подобряват производителността и ефективността на оборудването.
Горчиви новини
EN
