Výrobcovia obrábacích strojov neustále riešia pri ich konvenčnom uvádzaní do prevádzky základný problém: Ako sa vyvarovať chýb pri samotnom návrhu stroja, ktoré neskôr nastanú, ale vo fáze návrhu ich ešte nepoznajú? Rovnako dôležité by bolo poznať aj konečné požiadavky zákazníka, ktoré sa môžu pri výrobe stroja ešte dodatočne zmeniť. To, samozrejme, nie je možné vedieť pri návrhu konceptu stroja, nové požiadavky alebo zmeny koncepcie stroja jednoducho prídu neskôr. Vedomie a poznanie zákazníka sa vyvíja rovnako ako všetky ostatné súvisiace činnosti vo výrobe. Predpokladať môžeme, ale s akou istotou a presnosťou, to už je iná vec.
Inou možnosťou je disponovať strojom, ktorý umožní priebežné testovanie nových požiadaviek zákazníka, resp. trhu vo výrobe. Stroj univerzálneho typu nám to do istej miery umožňuje, avšak nerieši to problém pri výrobe stroja, ktorý sa už nachádza v istom štádiu výroby. Zmeny môžu znamenať časové zdržanie, čo je v súčasnom konkurenčnom svete veľký problém.
Konvenčná výroba stroja pozostáva z nasledujúcich činností:
- návrh koncepcie stroja (vychádzajúci z požiadaviek trhu, resp. zákazníka),
- výroba mechanických dielov a poskladanie stroja,
- inštalácia elektrických častí a riadiaceho systému,
- uvedenie stroja do prevádzky a skúšky.
Ak však výrobca stroja zistí nedostatky v mechanickej časti až v poslednom štádiu výroby, teda pri uvádzaní do prevádzky, je už často neskoro.
Pri výrobe nového stroja prakticky všetci výrobcovia dnes využívajú už pri návrhu mechanických častí výkonný konštruktérsky softvér. Ten umožňuje nielen graficky v 3D prezrieť a skontrolovať kompletnú zostavu jednotlivých dielov, ale aj testovať mechanické a dynamické vlastnosti materiálov, ktoré sú v týchto častiach stroja použité.
V Siemense bol preto navrhnutý nový riadiaci systém Sinumerik One, ktorý umožňuje digitálne prepojenie s ešte digitálnou formou nového konceptu stroja v prvom štádiu výroby. Takéto prepojenie umožňuje začať s uvádzaním stroja do prevádzky už počas vývoja mechanických častí a samozrejme následne aj počas ostatných činností pri výrobe. Už počas vývoja možno teda skúšať vlastnosti riadenia a stroja a priebežne tak upravovať jednotlivé časti. A nielen to, po odovzdaní stroja zákazníkovi možno na základe informácií z výroby ďalej mapovať správanie stroja v reálnych podmienkach a prenášať ich do digitálneho sveta.
Posledná generácia riadiaceho systému CNC typu Sinumerik One bola prezentovaná na medzinárodnom strojárskom veľtrhu EMO 2019. Sinumerik One nastavuje nové štandardy v podmienkach produktivity vo výrobe vďaka novej platforme hardvéru a inovatívnym technologickým funkciám.
Digitálne servisné služby umožňujú zákazníkom v spolupráci s výrobcom strojov navzájom vytvárať tzv. digital twin, teda virtuálny stroj sprostredkujúci uvedenie jednotlivých funkcií do prevádzky a odlaďovanie technológie ešte pred výrobou reálneho stroja. Na výstave EMO 2019 Siemens predviedol viac ako 20 pilotných projektov spolu s výrobcami strojov s použitím tejto novej generácie riadenia. Príkladom sú stroje ako Micron Digital Twin, Fooke Digital Twin, Heinrich Georg Digital Twin.
Nový Sinumerik One využíva aj veľa nových technologických funkcií. Funkcia Top Speed zvyšuje rýchlosť opracovania výrobku tak, že sa dostáva až po mechanické limity stroja. Pri výrobe foriem funkcia Top Speed zaisťuje vyšší stupeň presnosti výroby pri vyššej rýchlosti a spolupracuje s osvedčenou technologickou funkciou Top Surface. Ak sa použije aj funkcia DYNPREC (dynamická presnosť) cez funkciu High Speed Setting Cycle, výrobne náročné obrobky sa vyrábajú s maximálnou presnosťou. Inteligentná funkcia IDC (Intelligent Dynamic Control) ďalej pomáha zvyšovať dynamiku stroja. Zohľadňuje hmotnosť obrobku a pokiaľ strojná os zvyšuje rýchlosť, upravuje akceleráciu tak, aby neprekročila maximálne zaťaženie stroja. Vďaka IDC (Intelligent Dynamic Control) môžu byť dynamické a riadiace parametre stroja vyvážené medzi všetky osi rovnomerne. Pri použití tejto funkcie sú parametre optimalizované do oblasti pracovného priestoru stroja tak, aby stroj nebol len dynamickejší, ale aj presnejší. Tieto nové technologické funkcie sa budú v nadväznosti na využívanie v novom riadení Sinumerik One využívať aj v osvedčenej platforme riadenia Sinumerik 840Dsl.
Už spomenuté digitálne servisné služby teda umožňujú prostredníctvom novej platformy systému Sinumerik One vytvárať digital twin a tak pomocou virtuálneho prostredia pomáhajú odstrániť aj neproduktívny čas odlaďovania nových NC programov. Digital twin nie je ako simulačný program SinuTrain, kde odlaďujeme NC program vo virtuálnom stroji len na úrovni riadiaceho systému. Pomocou digital twin odlaďujeme NC program na reálnom stroji prenesenom do virtuálneho prostredia, teda so všetkými vlastnosťami reálneho stroja. NX Virtual Machine Tool Services vytvára prostredie na stavbu a prenos reálneho stroja do virtuálneho sveta. Takto cez tvorbu, výrobu a realizáciu stroja, ako aj výučbu, tréning a servisnú podporu Siemens pokrýva úplne celý životný cyklus stroja. Vďaka prepojeniu konzultácií s tréningom a implementáciou do výroby ponúka systém výrobcom strojov výhodu pri rýchlejšom uvádzaní do prevádzky, zvyšovaní bezrizikového spúšťania stroja a tiež pri účinnejšej tvorbe koncepcie.
Najskôr je vytvorený mechatronický 3D model stroja presunutý do matematického modelu, ktorý zodpovedá reálnemu stroju v tzv. SIMIT (Simulation Platform). Následne je tento model prenesený do NX MCD (Mechatronics Concept Designer) modelu reálnych signálov. Vytvorená priama cesta neprerušovaných signálov medzi virtuálnym strojom a simulovaným riadením umožní následne realistické skúšky na reálnom stroji, ale vo virtuálnom prostredí bez potreby akejkoľvek mechanickej súčiastky.
Samotný Sinumerik One je nový, postavený na výkonnom hardvéri, ktorý umožňuje využívanie všetkých nových funkcií. Základom nového systému je prostredie TIA Portal, známe už z oblasti riadiacich systémov Simatic. TIA Portal vo verzii 15 s nadstavbou pre Sinumerik umožňuje využívať moderné prostredie na odlaďovanie PLC logickej časti stroja, všetkých bezpečnostných funkcií aj prostredia HMI pre obsluhu. Ako základ pre všetky automatizačné úlohy redukuje TIA Portal čas vývoja stroja a následne aj jeho uvedenie na trh.
Sinumerik One, to je nová cesta v myslení a objavovaní riešení s maximálnym využitím výkonnej výpočtovej techniky.
