Zváranie a rezanie sú v skutočnosti základom priemyselných výrobných prác, ktoré spojujú a tvarujú všetky tie kovové diely, ktoré vidíme všade okolo seba. To, čo sa pôvodne začalo ako čisto ručná práca, sa v priebehu času úplne zmenilo. Dnešné dielne používajú pomerne sofistikované automatizované systémy, ktoré zahŕňajú robotiku, technológie umelej inteligencie a rôzne nástroje na analýzu dát v reálnom čase. Moderné inteligentné zváracie a rezacie zariadenia sú vybavené snímačmi a prostriedkami strojového učenia, ktoré im niekedy umožňujú robiť vlastné rozhodnutia, upravovať parametre za chodu podľa potreby a neustále kontrolovať kvalitu počas celého procesu. Všetky tieto technológie otvárajú cestu k tomu, čo sa dnes označuje ako inteligentné továrne. V týchto priestoroch si rôzne stroje neustále vymieňajú informácie, čo pomáha optimalizovať výrobné linky a zároveň chráni pracovníkov pred nebezpečnými situáciami alebo opakujúcimi sa úlohami, ktoré ich postupne vyčerpávajú.
Výroba prešla dlhú cestu od čias výlučne ručných zváracích a rezacích operácií. V raných dňoch automatizácie spoločnosti začali s jednoduchými mechanickými zostavami, ktoré odľahčili fyzickú záťaž pracovníkov, no stále vyžadovali neustále dohľadávanie človekom. Dnes už vidíme sofistikované systémy v plnom chode. Kolaboratívne roboty teraz spolupracujú s ľudskými pracovníkmi na výrobnej ploche, algoritmy umelej inteligencie nepretržite optimalizujú procesy počas ich beženia a podrobná analýza dát poskytuje manažérom hlboký pohľad na to, ako efektívne sa výrobky vyrábajú. Výsledky hovoria samé za seba. Výrobne, ktoré prijali inteligentné zváracie technológie, zvyčajne zaznamenávajú nárast rýchlosti výroby o 18 % až 22 %. Súčasne sa výrazne zlepšuje konzistencia výrobkov a výrazne klesá potreba opravovať chyby neskôr.
Zásady stojace za priemyslom 4.0 skutočne posúvajú vpred spôsob, akým podniky implementujú inteligentné zváracie a rezacie systémy vo svojich továrňach. Tieto moderné nastavenia spájajú všetko dokopy tak, aby výrobcovia mohli riadiť chytrejšie operácie, ktoré rýchlo reagujú na akokoľvek situácie na výrobnej ploche. Predstavte si to takto: keď sa zvárači pripoja k IoT sieťam, využívajú cloudové úložiská pre historické údaje a spúšťajú komplexné analytické nástroje, vzniknú výrobné linky, ktoré sa takmer okamžite samy opravia, keď sa niečo zmení. Niektoré systémy sú dnes vybavené technológiou fúzie senzorov, ktorá dokáže zachytiť najmenšie rozdiely v materiáloch hrubých až pol milimetra! Keď k tomu dôjde, stroj automaticky vykoná úpravy, aby udržal kvalitu zvárania na najvyššej úrovni. Čo to znamená pre podniky? Menej času stráveného odstraňovaním porúch, nižšie účty za elektrinu, pretože stroje pracujú efektívnejšie, a výrobky pochádzajúce z montážnych liniek, ktoré vyzerajú presne rovnako, či už sú určené pre automobily alebo kozmické lode. Pomerne pôsobivé, keď nad tým človek zamyslí.
Najnovšie pokroky v automatizácii zvárania spájajú umeleckú inteligenciu a tie spolupracujúce roboty, ktorým hovoríme koboty, čo vedie k výrazne pružnejším výrobným priestorom. Tradičné priemyselné roboty potrebujú okolo seba veľké bezpečnostné klietky, no koboty dokážu pracovať priamo vedľa ľudí na pracovnej ploche. Zvládajú všetky tie nudné opakované zváracie úlohy s úžasnou presnosťou, približne do jednej desatiny milimetra. Tieto systémy sú vybavené inteligentnými kamerami, ktoré rozpoznajú polohu zváracích základní a následne upravia uhol a rýchlosť horáka podľa potreby. Firmy, ktoré tieto koboty s podporou umelej inteligencie nasadili, zaznamenávajú reálne výhody. Výmena nastavenia trvá takmer polovicu času oproti minulosti a podľa minuloročných údajov o efektivite priemyslu sa odpad kovu znížil približne o 30 %. To, čo tento systém robí tak úspešným, je jeho schopnosť spájať ľudských pracovníkov so smart strojmi. Celý systém sa dobre prispôsobuje rôznym druhom výrob bez toho, aby bol obetovaný štandard kvality.
AI úplne zmenil zváracie roboty, keď z jednoduchých programovaných strojov urobil oveľa inteligentnejšie systémy, ktoré dokážu počas práce skutočne rozhodovať. Technológia na báze neurónových sietí spracováva rôzne snímačové údaje, ako napríklad údaje o napätí oblúka, termálne obrazy a informácie o sledovaní zvarovacej švy, aby prispôsobila zváracie nastavenia za chodu podľa potreby. Keď sa mení hrúbka materiálu, kvalita spojenia dielcov alebo keď vznikajú tepelné deformácie, tieto inteligentné systémy sa automaticky kompenzujú, aby bol zvar kvalitný s vhodným preniknutím a pekným profilom zvarovej nitky. Niektoré štúdie uvádzajú, že zvary vykonané pomocou AI systémov sú pri prvom prechode akceptované približne v 99,7 % prípadov, zatiaľ čo bežné automatizované zváranie dosahuje len okolo 92 %, čo uvádza časopis Manufacturing Technology Review z minulého roka. Pre komplikované tvary a situácie, v ktorých sa podmienky neustále menia, je tento druh nezávislosti skutočne dôležitý, pretože staršie predprogramované dráhy robotov už nestačia.
Jeden z väčších automobiliek nedávno zaviedol zváracích robotov s podporou umelej inteligencie, aby vyriešil problémy s nekonštantnou výrobou podvozkov. Ich systém využíval algoritmy hlbokého učenia, ktorým boli poskytnuté údaje z približne 50 000 predchádzajúcich zváracích spojov, aby určili najvhodnejšie nastavenia pre rôzne typy spojov. Pridali termografické snímanie na sledovanie šírenia tepla po kovovej ploche a tiež laserovú skenovaciu technológiu na kontrolu tvaru zvarových prútov počas ich tvorby. Po približne polročnom nasadení na výrobnej ploche zaznamenala továreň pokles problémov s pórovitosťou o takmer 60 % a takmer úplne zmizli všetky dodatočné práce vyplývajúce zo zlých zvarov. Zaujímavé je, že umelej inteligencii sa postupne zvyšovala úroveň výkonnosti. Začala zaznamenávať jemné odchýlky v materiáloch, ktoré nikto predtým nezaznamenal, čo umožnilo technikom upraviť procesy ešte pred vznikom problémov. Podľa časopisu Automotive Production Quarterly z minulého roku sa tak efektivita zariadení zvýšila približne o 22 %. Tento príklad ukazuje, prečo je inteligentná zváracia technológia taká dôležitá pre továrne vyrábajúce veľké objemy, kde aj malé zlepšenia môžu výrazne ovplyvniť kvalitu výrobkov a rýchlosť výroby.
Dnesné výrobné dielne zbierajú tony dát prostredníctvom rôznych snímačov, strojov a kontrol kvality po celom svojom prevádzkovom procese. Keď výrobcovia analyzujú tieto informácie v reálnom čase, získavajú oveľa jasnejší prehľad o tom, čo sa deje počas zváracích prác a rezacích procesov. To im pomáha odhaliť, keď sa veci začínajú odchyľovať od normálu, či už ide o nekonzistentné vstupné materiály alebo o stroje, ktoré nepracujú podľa očakávaní. Podľa odborných správ spoločnosti Number Analytics z minulého roka spoločnosti, ktoré implementujú takúto analýzu dát, bežne dosahujú zvýšenie produktivity v rozmedzí od 10 do asi 25 percent, spolu so zvýšením efektívnosti zariadení približne o 18 percent. Najdôležitejšie však je premeniť všetky tieto údaje na niečo užitočné pre manažérov závodu a technikov na pracovisku, aby mohli včas zachytiť potenciálne problémy a predísť tak drahým výrobným prestojom alebo chybám v konečnom produkte.
Keď ide o automatizované zváranie, monitorovanie v reálnom čase zásadne ovplyvňuje kontrolu kvality. Systém poskytuje okamžitú spätnú väzbu o veciach, ako je stabilita oblúka, množstvo aplikovaného tepla a hĺbka prenikania kovu. Inteligentný softvér dokáže rozpoznať vzory, ktoré naznačujú potenciálne problémy so zváraním, ešte predtým, než sa stanú skutočnými chybami, takže operátori môžu vopred upraviť parametre. Dielne, ktoré túto technológiu zaviedli, hlásia približne o 13 percent menej neočakávaných výpadkov a o 7 percent rýchlejšie výrobné cykly, a to bez obeti kvality zvarov. Najlepšie na tom je, že sa problémy odstraňujú okamžite, namiesto čakania, kým ich zachytí konečná kontrola. Tento prístup znižuje nákladné dodatočné opravy a šetrí materiály, ktoré by inak boli zničené.
Čo si väčšina ľudí neuvedomuje o zváraní dnes, nie je vlastne vôbec nedostatok informácií. Skutočný problém spočíva v tom, ako urobiť zmysluplné poznatky zo všetkých údajov, ktoré zhromažďujeme. Chytré analytické nástroje teraz aplikujú techniky strojového učenia na oddeľovanie užitočných signálov od pozadiového šumu a presne určujú, ktoré faktory najviac ovplyvňujú kvalitu zvaru. Tieto pokročilé systémy radia upozornenia podľa ich vážnosti a vplyvu, takže pracovníci sa môžu sústrediť na to najdôležitejšie a neztratiť sa v mori oznámení. V kombinácii s termálnymi obrazmi, podrobnosťami o zváracom oblúku a znalosťou rôznych materiálov tieto platformy poskytujú cenné informácie, ktoré pomáhajú celkové zlepšenie zváracich aj rezacích operácií. Sú navrhnuté tak, aby poskytovali praktické rady založené na skutočných podmienkach, a nie len prezentovať hory čísel, s ktorými nikto nevie, čo má robiť.
Súčasné zváracie zariadenia využívajú techniky strojového učenia, ktoré analyzujú rôzne druhy senzorových údajov, aby odhalili problémy v okamihu ich vzniku počas procesu. Inteligentné algoritmy spracovávajú údaje z kamier sledujúcich zvarovú láku, teplotných snímačov merajúcich kolísanie teploty a zariadení monitorujúcich samotný zvarovací oblúk. Tieto systémy detekujú najmenšie nepravidelnosti dlho predtým, než by mohla vzniknúť akákoľvek poškodenie ovplyvňujúce pevnosť konečného výrobku. Ich skutočná hodnota spočíva v schopnosti zlepšovať sa v priebehu času. Keďže zbierajú čoraz viac údajov z reálnych výrobných cyklov, postupne rozpoznávajú vzory pri rôznych materiáloch a automaticky sa prispôsobujú zmenám podmienok na výrobnej ploche. To znamená, že výrobcovia môžu udržiavať vysoké štandardy kvality vo všetkých várkach bez potreby neustáleho dohľadu technikov.
Chytré systémy zvárania a rezania teraz využívajú neurónové siete na úpravu nastavení napätia, úrovne prúdu a rýchlosti pohybu horáka po materiáli. Systém neustále sleduje, čo sa deje v skutočnej zvarovej lázni, a analyzuje informácie o elektrickom oblúku, aby určil presné množstvo energie, ktoré je potrebné dodáva, ako aj čas a miesto správneho nanášania materiálu. Takýto chytrý spôsob riadenia skutočne zníži bežné problémy pri zváraní, ako sú malé vzduchové bublinky ( pórozosť) alebo odberanie kovu pozdĺž okrajov (podrez). Zároveň zlepšuje celkovú efektívnosť procesu, čím sa zníži pravdepodobnosť nutnosti neskorších opráv, čo šetrí čas a peniaze vo výrobných dielňach po celom svete.
Výrobcovia hlásia zníženie opráv o 37 % po zavedení optimalizácie parametrov riadenej umelou inteligenciou (Journal of Intelligent Manufacturing 2020). Algoritmy strojového učenia predpovedajú optimálne podmienky zvárania pre konkrétne materiály a typy zvarov, pričom vylepšujú svoje modely na základe histórie výkonu. Táto spätná väzba postupne minimalizuje vady a zvyšuje výrobnú výťažnosť pri prvej prechádzke.
Najnovšie pokroky v oblasti inteligentných zváracích a rezacích technológií zahŕňajú systémy, ktoré sa dokážu optimalizovať pomocou techník učenia s posilňovaním. V podstate tieto stroje experimentujú so malými zmenami svojich parametrov počas bežnej údržby alebo keď nie je výroba na plnej kapacite. Samy zistia, čo funguje najlepšie – nie je potrebné, aby inžinieri neustále ručne upravovali nastavenia. To, čo robí túto technológiu tak cennou, je skutočnosť, že zváracie zariadenia zostávajú presné a efektívne aj pri práci s rôznymi kovmi, opotrebovanými nástrojmi alebo kolísaním teplôt na výrobnej ploche. Niektorí výrobcovia hlásia až 30 % zlepšenie konzistencie po nasadení týchto adaptívnych systémov, hoci výsledky sa môžu líšiť v závislosti od kvality počiatočných trénovacích dát.
Súčasné inteligentné systémy zvárania a rezania spájajú viaceré snímače, aby mohli zlúčiť informácie z optického sledovania, termálneho zobrazenia a monitorovania zvuku do jediného nepretržitého systému spätnej väzby. Vďaka tomuto druhu integrácie roboty oveľa lepšie rozumejú tomu, čo sa počas zváracích operácií okolo nich deje. Zaznamenávajú malé zmeny v tesnení spojov, rozdiely v použitých materiáloch a dokonca posuny v distribúcii tepla po celom obrobku. Keď tieto systémy spracujú všetky tieto rôzne zdroje údajov naraz pomocou sofistikovaných matematických modelov, automaticky upravia dôležité parametre, ako je rýchlosť pohybu horáka, elektrické nastavenia a množstvo drôtu privádzaného do zvarového kúpeľa. Akoý je výsledok? Menej chybných zvarov a menšia potreba opravovať chyby neskôr. To predstavuje veľký rozdiel najmä pri práci na presných súčiastkach určených pre lietadlá alebo autá vychádzajúce z výrobných liniek, kde ani najmenšie vady nie sú prípustné.
Aká je úloha umelej inteligencie v automatizácii zvárania?
Umelá inteligencia hrá kľúčovú úlohu v automatizácii zvárania tým, že umožňuje robotom robiť rozhodnutia v reálnom čase na základe dát zo snímačov, prispôsobovať parametre za behu a zlepšovať kontrolu kvality bez zásahu človeka.
Ako ovplyvňujú princípy chytrej výroby systémy na zváranie a rezanie?
Princípy chytrej výroby spájajú systémy pre lepšiu integráciu, čo umožňuje zváracím a rezacím zariadeniam pracovať efektívnejšie, čím sa znížia náklady na energiu a zvyšuje sa konzistencia výrobkov.
Aké výhody majú spoločnosti pri používaní inteligentných zváracích systémov?
Spoločnosti zažívajú zlepšenie rýchlosti výroby, vyššiu konzistenciu výrobkov, menej chýb, nižší odpad materiálu a nižšie náklady na elektrinu vďaka implementácii inteligentných zváracích systémov vybavených umelou inteligenciou a strojovým učením.
Ako zvyšujú analýzy dát v reálnom čase procesy výroby?
Analytika dát v reálnom čase zabezpečuje prehľadnosť tým, že poskytuje okamžité poznatky o zváracích a rezacích operáciách, čo umožňuje operátorom rýchlo riešiť problémy a tak zvyšuje produktivitu a efektivitu zariadení.
Horúce správy
EN
