Quando Theo Saville e io abbiamo fondato CloudNC nel 2015, avevamo un'ambizione comune: rendere la produzione di qualsiasi cosa un processo autonomo, con un solo clic.
Otto anni dopo, stiamo ancora lavorando per raggiungere questo obiettivo! Tuttavia, stiamo per lanciare la nostra prima soluzione software, CAM Assistche automatizzerà gran parte del processo di programmazione delle macchine CNC per la produzione di componenti di precisione.
Sarà un cambiamento epocale per il funzionamento della produzione a livello globale. Ma l'elefante nella stanza: perché ci abbiamo messo così tanto?
La risposta è semplice: è un problema molto complesso! Ecco perché.
Il problema in sé
Vediamo innanzitutto cosa stiamo cercando di migliorare: la produzione globale.
In particolare, quasi tutto ciò che viene prodotto oggi nel mondo si basa in qualche misura su componenti di alta qualità e precisione, e possiamo usare la tecnologia per migliorare il processo di produzione.
Questi componenti sono realizzati in fresatrici (come le macchine a controllo numerico) e vengono utilizzati nei prodotti che usiamo e consumiamo - dagli orologi ai computer portatili ai telefoni, dalle automobili alle turbine e agli aerei - oppure negli stampi utilizzati per creare gli apparati di altri processi industriali, come le materie plastiche e gli imballaggi.
Sono ovunque: ogni anno vengono prodotti componenti per un valore vicino a 1.000 miliardi di dollari. Tuttavia, produrli non è così semplice come usare una stampante 3D. Le macchine devono essere istruite su come realizzare ciascun pezzo, attraverso un processo chiamato Computer Aided Manufacturing (CAM). A tal fine, è necessario che la macchina sia programmata da una persona esperta.
Il coinvolgimento dell'elemento umano crea variazioni. La programmazione di una macchina CNC richiede formazione e competenza, e non ci sono molte persone in grado di farlo (e il divario di competenze cresce con l'aumento della domanda di componenti e il numero di coloro che entrano nel settore rispetto a quelli che si ritirano).
Gli esperti sono ancora meno e i livelli di competenza contano. Esiste un numero infinito di modi potenziali per realizzare qualsiasi componente, e un programmatore alle prime armi ha molte più probabilità di essere meno efficiente e più sprecone di un programmatore di grande talento.
Con le nostre soluzioni vogliamo automatizzare il più possibile questo processo, aiutando chi ha meno esperienza a programmare in modo rapido e ottimale come i migliori programmatori CAM , reinventando il processo produttivo per tutti.
Sfida 1: Infinito
La parola "infinito", però, è il punto in cui risiede gran parte del problema. Se si pensa al processo di programmazione della produzione di un singolo componente, lo spazio potenziale delle soluzioni è molto ampio.
Non è come la stampa 3D, dove si ha a disposizione un unico strumento e si può individuare il modo migliore per procedere strato per strato: con una macchina CNC, ci sono più strumenti (di dimensioni e tipi diversi) che possono essere utilizzati per ottenere determinati risultati, e tutti possono essere impiegati con angolazioni o profondità o velocità diverse, e in qualsiasi ordine.
Quindi, il numero di soluzioni è, in effetti, esponenzialmente grande e questo crea enormi problemi dal punto di vista computazionale. In parole povere, considerarle tutte per capire quale sia la strada migliore da percorrere richiede che un computer moltiplichi quasi all'infinito per quasi all'infinito, molte volte (complessità combinatoria!) - il che richiede troppo tempo per produrre risultati che possano essere utili a qualcuno.
La sfida è quindi: rendere la dimensione del problema trattabile. Senza svelare troppo della nostra "salsa segreta", un elemento del processo CloudNC consiste nel ridurre la scala del problema: ad esempio, scartando i percorsi utensile impossibili o molto difficili, assicurandosi che vengano mantenute le soluzioni ottimali.
Di conseguenza, i nostri algoritmi sono in grado di individuare le potenziali strade migliori, senza dover prendere in considerazione tutte le soluzioni possibili, il che significa che possiamo fornire risultati in pochi secondi, anziché in anni.
Sfida 2: Fisica
Ok, possiamo quindi occuparci del numero potenzialmente infinito di modi di realizzare questi componenti. Ma l'altro problema è che si tratta di un ambiente fisico complesso da considerare, con - letteralmente - molte parti in movimento.
Durante la lavorazione di un componente, i materiali diventano molto caldi. Si espandono e si contraggono. Le fresatrici devono tagliare i trucioli dai blocchi di metallo e, se i trucioli sono troppo spessi, l'utensile si rompe o, se sono troppo sottili, la superficie del metallo si fende. Gli utensili si danneggiano e si usurano. L'intero gruppo vibra.
La combinazione di queste limitazioni fisiche con il numero esponenziale di soluzioni è ciò che eleva il livello di difficoltà della risoluzione della sfida della produzione di precisione da "difficile" a "incubo".
Non basta trovare una soluzione che utilizzi il percorso utensile più rapido ed efficiente. La strada da seguire deve tenere conto anche di diversi aspetti fisici degli utensili e delle materie prime utilizzate, e un errore di calcolo potrebbe rovinare centinaia di migliaia di dollari di macchinari costosi.
Allora, qual è il codice truffaldino? Anche in questo caso si tratta di rendere il problema trattabile. Realisticamente, non possiamo comprendere l'integrazione di ogni elemento fisico con ogni possibile modalità di lavorazione di un componente. Ma possiamo generare e valutare i più ottimali e allinearli con la comprensione delle tecniche più comuni, regolarmente utilizzate e applicate, e garantire che le nostre soluzioni li incorporino oggi.
Di conseguenza, le nostre soluzioni possono già essere applicate alla maggior parte delle sfide della lavorazione CNC e ne miglioriamo e perfezioniamo continuamente il funzionamento. Di conseguenza, possiamo accelerare il processo di programmazione della produzione di un componente relativamente complesso in una macchina CNC da ore (o addirittura giorni) a secondi.
Il percorso ottimale
Naturalmente, la descrizione delle nostre soluzioni è poco dettagliata, come ci si aspetterebbe da un breve saggio che riassume oltre 8 anni di lavoro e più di un milione di linee di codice (e non solo). Allo stesso modo, non voglio svelare l'azienda: l'esatto funzionamento dei nostri algoritmi è di proprietà di CloudNC - abbiamo speso molto tempo e sforzi per costruirli!
Questa discrezione, quindi, sottovaluta ciò che abbiamo dovuto costruire: ad esempio, algoritmi complessi per accelerare e perfezionare aspetti complessi della geometria computazionale, combinando la lavorazione di forme e aspetti diversi tra loro e producendo risultati in tempi che aggiungono valore per gli utenti.
Inoltre, non sottolinea abbastanza gli stretti parametri entro i quali operiamo. Stiamo letteralmente creando soluzioni di lavorazione che vengono utilizzate per creare pezzi per jet da combattimento e centrali nucleari, il che significa che devono essere esatti. Non c'è margine di errore.
Ecco perché ci siamo presi del tempo per preparare CAM Assist : c'era molto da risolvere. E non siamo particolarmente vicini alla fine del viaggio: la nostra visione di portare la produzione con un solo clic in tutto il mondo rimarrà lontana per un po' di tempo ancora - stiamo ancora conquistando un problema finora intrattabile!
Ma stiamo facendo passi da gigante e ciò che abbiamo reso fattibile finora è una parte sostanziale del problema complessivo. Stiamo rendendo possibile l'accelerazione della programmazione delle macchine CNC, in modo da poter produrre componenti sempre più velocemente, consentendo l'innovazione e contribuendo a colmare il divario di competenze nel settore manifatturiero.
Questo è ciò che abbiamo ottenuto finora e non vedo l'ora di vederne l'impatto.
(PS: volete aiutarci a risolvere questi problemi? Date un'occhiata ai nostri ruoli aperti su Careers).
