(To jest wpis gościnny na blogu, którego autorem jest Carla Caldwella,CAM w firmie DMG MORI).

Większość swojej kariery zawodowej spędziłem pracując z Siemens – jako zaawansowany użytkownik, jako osoba bezpośrednio obsługująca klientów, a obecnie w firmie DMG MORI, gdzie NX stanowi podstawę większości naszych działań zarówno w zakresie inżynierii, jak i obrabiarek.

W związku z tym, gdy w CAM pojawiają się nowe narzędzia do automatyzacji, często słyszę to samo pytanie:

„Czy to nie jest po prostu obróbka oparta na funkcjach?”

To słuszne pytanie. Obróbka oparta na cechach (FBM) istnieje już od dawna, jest bardzo wydajna i w odpowiednich warunkach może przynieść realny wzrost wydajności. Jednak po wypróbowaniu CAM firmy CloudNC w połączeniu z FBM jestem przekonany, że są to zasadniczo różne narzędzia – zaprojektowane z myślą o zupełnie odmiennych realiach współczesnej produkcji.

Pozwólcie, że wyjaśnię, dlaczego.

Obróbka oparta na elementach: wydajna, ale dostosowana do konkretnych potrzeb

Obróbka oparta na cechach to system oparty na wiedzy i regułach. Gdy działa prawidłowo, sprawdza się znakomicie.

Widziałem, jak FBM osiąga znakomite wyniki w środowiskach, w których:

• Geometria jest bardzo spójna
• Części mają w większości kształt prostopadłościenny
• Te same cechy powtarzają się w kółko
• Procesy są powtarzane na dużą skalę

Dobrym przykładem są podstawy form. Podstawy form to zazwyczaj wnęki, otwory i standardowe elementy pryzmatyczne. W jednym z zakładów, z którym współpracowałem, wyspecjalizowany programista używał oprogramowania FBM niemal wyłącznie do tworzenia podstaw form, skracając czas programowania o około 60%. To prawdziwy sukces.

Podobnie w przypadku zastosowań motoryzacyjnych, gdzie określone geometrie otworów lub strategie wiercenia powtarzają się w wielu częściach, technologia FBM może być warta znacznego nakładu pracy na początku, niezbędnego do opracowania i utrzymania tych reguł.

I to jest właśnie kluczowe sformułowanie: wysiłek na początku.

Koszt usługi FBM należy uiścić przed rozpoczęciem cięcia wióru

Obróbka oparta na cechach nie sprawdza się od razu w przypadku większości rzeczywistych elementów.

Aby w pełni wykorzystać potencjał FBM, zazwyczaj potrzebne są:

• Czas na tworzenie i dostosowywanie zestawów reguł
• Dogłębna znajomość systemu
• Umiejętności tworzenia treści oparte na funkcjach
• Bieżąca konserwacja w miarę rozwoju oprzyrządowania i strategii

W jednym z projektów, nad którym pracowałem, wdrożenie niezawodnego procesu FBM zajęło prawie miesiąc intensywnej pracy. Ten wysiłek miał sens tylko dlatego, że geometria nigdy się nie zmieniała.

A FBM ma z natury charakter statyczny. Jeśli nie zaktualizujesz go ręcznie, nie zmienia się wraz z:

• Nowe technologie ścieżek narzędzia
• Nowe strategie obróbki skrawaniem
• Zmiany w najlepszych praktykach

Wyraźnie widać to na przykładzie frezowania adaptacyjnego w programie NX. Minęło kilka wersji, zanim procesy FBM zaczęły w ogóle tę funkcję wykorzystywać – a w wielu przypadkach nadal nie jest ona domyślnie włączona.

Nie jest to krytyka FBM. Tak po prostu się dzieje, gdy systemy oparte na wiedzy są ściśle powiązane z wcześniej zdefiniowanymi regułami.

Gdzie system FBM zaczyna zawodzić

Gdy tylko wykracza się poza rutynowe, proste zadania, coraz trudniej jest uzasadnić stosowanie modelu FBM.

W szczególności:

• Geometria mieszana 3+2 lub wyprofilowana
• Funkcje specjalne
• Usuwanie materiału metodą stosowaną w przemyśle lotniczym
• Produkcja na zlecenie charakteryzująca się dużą różnorodnością asortymentu i niewielką wielkością partii

FBM często rozpoznaje niektóre elementy, ale nie wszystkie. W rezultacie trzeba ręcznie edytować, usuwać lub odtwarzać ścieżki narzędzia. A w programie NX po wybraniu typu operacji często nie można go później zmienić – trzeba zaczynać od nowa.

W tym momencie nie oszczędzasz już czasu. Walczysz z systemem.

CAM : Inna filozofia

CAM podchodzi do tego problemu z zupełnie innej strony.

Zamiast pytać:

„Do której z gotowych funkcji należy ta geometria?”

Zadaje pytanie:

„Jaka jest najlepsza strategia obróbki tej części, biorąc pod uwagę obecnie dostępne narzędzia i metody?”

To rozróżnienie ma znaczenie:

• Brak bibliotek reguł
• Brak funkcji tworzenia treści
• Nie trzeba poświęcać miesięcy na konfigurację

Wystarczy załadować część, wskazać w CAM istniejącą bibliotekę narzędzi i wygenerować strategię zgodną z aktualnymi najlepszymi praktykami branżowymi, a nie z zestawem reguł opracowanym miesiące lub lata temu.

Z punktu widzenia użytkownika różnica jest od razu widoczna:

• To jest bardziej intuicyjne
• Jest bardziej elastyczne
• Łatwiej jest wprowadzać zmiany i powtarzać proces
• Znacznie łatwiej jest pogodzić się z tym, gdy poszczególne elementy nie mieszczą się w jasno określonych kategoriach

W testach porównawczych, które przeprowadziłem przy użyciu tego samego (podstawowego) elementu w programie NX:

• Całkowity czas generowania ścieżki narzędzia był podobny
• Jednak CAM wymagał znacznie mniejszego wkładu
• A dostosowanie lub zmiana strategii była znacznie łatwiejsza

W przypadku FBM często „trzeba się zadowolić tym, co się dostanie”. Dzięki CAM można sprawdzić, co zostało rozpoznane, skorygować dane wejściowe i wygenerować projekt od nowa – bez konieczności zaczynania od zera.

Dlaczego CAM sprawdza się w środowiskach mieszanych

Prawdziwą zaletą CAM nie jest to, że zastępuje on doświadczonych programistów.

Chodzi o to, że przejmuje ono powtarzające się obciążenie poznawcze.

Każda część – nawet najbardziej skomplikowany element lotniczy – składa się z prostych elementów: obróbki zgrubnej, wnęk, powierzchni czołowych i otworów. CAM radzi sobie z nimi niezawodnie i konsekwentnie, dzięki czemu doświadczeni programiści mogą skupić się na tym, co faktycznie wymaga ludzkiej oceny.

W ramach jednej z ocen dotyczących przemysłu lotniczego, w której brałem udział:

• Obliczenie ścieżek obróbki zgrubnej zajmowało wiele godzin
• Ręczne programowanie zajęłoby jednak od trzech do czterech razy więcej czasu
• A opracowane w ten sposób strategie opierały się na sprawdzonych, typowo ludzkich najlepszych praktykach

Już samo to uzasadniało zakup oprogramowania.

Szkolenia, talenty i rzeczywistość dzisiejszych warsztatów

Jest jeszcze jeden czynnik, którego nie możemy pominąć: ludzie.

Trudno znaleźć wykwalifikowanych CAM . Szkolenie zajmuje dużo czasu. A zakłady nie mogą sobie pozwolić na to, by nowi pracownicy przez wiele miesięcy nie byli produktywni.

CAM zmienia tę sytuację.

Mniej doświadczony programista może:

• Uruchom CAM
• Tworzenie bezpiecznych i racjonalnych ścieżek narzędzia
• Zobacz najlepsze praktyki branżowe w praktyce
• Przekaż wynik starszemu programiście w celu dopracowania

Uczą się, zachowując wysoką wydajność – i przyswajają wiedzę szybciej.

Z kolei w przypadku FBM często trzeba najpierw zdobyć dogłębną wiedzę na temat systemu, zanim będzie można dostrzec korzyści – co oznacza, że może być konieczne, aby programista o poziomie eksperckim poświęcił na to miesiąc pracy, aby uzyskać pożądane wyniki.

Czy zatem CAM to to samo, co obróbka oparta na elementach?

Nie.

Obróbka oparta na cechach to:

• Oparte na regułach
• Statyczne
• Najlepiej nadaje się do bardzo powtarzalnych zadań
• Nie można przenosić między maszynami i zakładami

CAM to:

• Adaptacyjne
• Intuicyjny
• Od razu przydatne w przypadku nowych komponentów
• Przeznaczone do nowoczesnej produkcji charakteryzującej się dużą różnorodnością asortymentu
• Ciągle się ulepsza, aby móc obsługiwać na przykład bardziej złożone elementy

Technologia FBM zdecydowanie ma swoje zastosowanie. Będzie nadal przydatna w określonych, kontrolowanych warunkach.

Jednak dla większości warsztatów – zwłaszcza tych, które mają do czynienia z różnorodnymi częściami, częstymi zmianami i ograniczonymi zasobami programistycznymi – CAM jest po prostu lepszym narzędziem.

Nie zastępuje to fachowej wiedzy.
Wzmacnia ją.

I właśnie ta różnica ma znaczenie.