Programska oprema CAM se uporablja za avtomatizacijo celotnega postopka izdelave

izdelkov, saj deluje kot tolmač med inženirjevim načrtom in strojem, ki izdelek oblikuje. Deluje tako, da ustvari orodne poti, prek katerih lahko stroj surovine pretvori v končni izdelek.

V svetu proizvodnje imajo računalniki že od nekdaj pomembno vlogo pri nastanku končnih izdelkov, in to malodane v vseh fazah – od zamisli do uresničitve. Zmožnost računalniško podprte proizvodnje (CAM), da skrajša čas, potreben za načrtovanje in izdelavo prototipa brez preoblikovanja ali preurejanja proizvodne linije, je rešitve CAM uveljavila v številnih industrijskih vertikalah. CAM zdaj prevzema širšo vlogo v proizvodnih podjetjih, vključno z načrtovanjem, upravljanjem, s transportom in skladiščenjem. Tehnološki razvoj to dosega z združevanjem zajema podatkov, orodji CAD in CAM, računalniško integrirano proizvodnjo in s povezano logistiko.

Z razvojem 3D-modeliranja in digitalne proizvodnje trenutno doživljamo revolucijo v industriji. Novi dosežki na področju tehnologij izdelave inženirjem in načrtovalcem omogočajo, da snujejo vse bolj zapletene in po meri izdelane izdelke, ki ustrezajo hitro spreminjajočim se potrebam trga. Ne le sodobna proizvodnja, celo bolj tradicionalna panoga, kot je gradbeništvo, doživlja velike »pretrese«, ko gre za rabo in modeliranje s podatki. Danes skoraj vsi kompleksnejši izdelki (in zgradbe) najprej nastanejo v računalniškem programu, od tam pa se prenesejo v proizvodnjo, na stroje in orodja in navodila zaposlenim, kako kaj obdelati, sestaviti itd.

Govorimo o računalniško podprti proizvodnji (CAM). Orodja CAM se vse pogosteje uporabljajo za razvoj kode za neposredni nadzor in upravljanje obdelovalnih orodij ter operacij v proizvodnji. Kako delujejo? Računalniško podprta proizvodnja deluje tako, da iz računalniško izdelane risbe/sheme prevzame informacije in ustvari podatke, ki lahko usmerjajo in nadzorujejo delovanje avtomatiziranih orodij in strojev. Ustvari nekakšne orodne poti in navodila za postopke strojne obdelave. Programsko opremo CAM lahko uporabljamo v različnih proizvodnih postopkih, vključno z rezkanjem, vrtanjem, graviranjem in grobo obdelavo. Ti postopki omogočajo proizvajalcem, da razrežejo različne materiale, tudi jeklo, z različnimi vzorci, hitrostmi in globinami ter tako ustvarijo želeni končni izdelek ali polizdelek.

Črte na 2D-računalniški risbi/skici se lahko, na primer, uporabijo za ustvarjanje ukaza za pot, ki ji mora laser slediti pri izrezovanju kovinske plošče. Z razvojem tehnologije CAM so bili razviti vse učinkovitejši načini pridobivanja programske kode in logike iz konstrukcijskih risb, kar v praksi zmanjšuje vrzel med načrtovanjem in proizvodnjo. Sodobna orodja CAM upoštevajo najrazličnejše podatke in omejitve, kot so lastnosti materialov, parametri strojev in orodij, ter tako že samodejno poskrbijo, da inženir ali programer ne ustvari nekaj močno napačnega (celo neuresničljivega) ali pa preprečijo morebitni trk v stroju ali orodju, ki bi, če bi se zgodil na proizvodnih tleh, lahko povzročil znatno škodo.

Na voljo je ogromno avtomatiziranih orodij in novih sistemov, ki se nenehno razvijajo. Sofisticirana programska oprema, ki je bila nekoč rezervirana za avtomobilsko in letalsko industrijo, se zdaj uporablja za vse vrste aplikacij, zlasti tam, kjer je potreba po vse bolj prilagodljivi proizvodnji.

Ključne prednosti rabe programske opreme CAM so predvsem hiter prehod od projektnih informacij do končnega izdelka, natančno (in ponovljivo) izdelani izdelki z zahtevanimi tolerancami ter bistveno zmanjšanje količine dela, potrebnega za podrobno obdelavo izdelkov ali sestavnih delov.

Seveda ima vsaka medalja dve plati. Tudi pri orodjih CAM zato lahko pišemo o izzivih. Sodobno okolje CAM zahteva veliko začetno naložbo in usposobljene zaposlene. Šele ko je temu pogoju zadoščeno, lahko podjetje začne uživati sadove, saj je za vsak naslednji izdelek ali njegovo prilagoditev potrebnega veliko manj dela.

CAM in 3D-tiskanje

Razburljiv razvoj na področju CAM je tesno povezan z razvojem 3D-tiskanja. Z računalniško krmiljenim tiskalnikom je mogoče hitro izdelati sestavne dele po meri z uporabo aditivnih metod, pri katerih se oblike sestavljajo/nanašajo v plasteh. Tako se lahko hitro in relativno enostavno ustvarijo tako kompleksne kot dinamične oblike izdelkov, ki jih je s klasičnimi proizvodnimi tehnikami malodane nemogoče doseči.

S 3D-tiskanjem postaja vse manj pomembna tudi lokacija tovarne. V bistvu ima lahko stranka 3D-tiskalnik celo doma ali pa izbere proizvodno lokacijo, ki ji je (naj)bliže. Naslednji korak do želenega izdelka je zgolj nakup načrta oziroma digitalne »pravice do proizvodnje« (beri: 3D-natisa) želenega končnega izdelka.

Vse bolj inteligentna proizvodnja

Računalniško podprta proizvodnja bo imela znatne koristi od razvoja inteligentnih sistemov, saj bo učinkoviteje zagotavljala višjo kakovost izdelkov. CAM bo postal del širšega, integriranega procesa dobave izdelkov in storitev. Zanj bodo potrebna nova načela načrtovanja, nove tehnologije pa bodo močno vplivale na računalniško podprto proizvodnjo in njeno vlogo v prihodnosti.

Omrežja in procesi so bili v t. i. industriji 3.0 omejeni na eno samo tovarno. V dobi industrije 4.0 teh meja posameznih tovarn ni/ne bo več. Računalniško podprta proizvodnja tako postaja vse bolj omrežena, dokler ne bo vse medsebojno povezano – od strojev, orodij in sistemov na proizvodnih tleh do sistemov dobaviteljev, logistov in nenazadnje strank, ki bodo lahko naročala prilagojene izdelke po meri. In jih tudi nenavadno hitro dobila.

Trenutno se uspeh v proizvodnji meri z zagotavljanjem kakovostne storitve ali izdelave izdelka po najnižjih stroških. Tovarne si prizadevajo to doseči z optimizacijo zmogljivosti strojev in obsega človeškega dela, toda že hitro kukanje v prihodnost CAM daje slutiti, da se bodo kaj hitro pojavili kompleksnejši dejavniki – tudi taki, ki ne bodo povsem pod nadzorom proizvodnega podjetja, a bodo na njegovo dejavnost vplivali.

Prav po zaslugi obilice senzorjev in podatkov ter odličnih načrtov (za katere gredo zasluge orodjem CAM) bosta spremljanje in diagnosticiranje napak dobila novo dimenzijo. Komponente in sistemi se bodo sami diagnosticirali in napovedovali možnost nastanka napake/okvare, kar bo omogočilo boljši vpogled v stanje proizvodne procesa ter zagotovilo samodejno »zdravljenje strojev« in močno zmanjšalo nepredvidene izpade proizvodnje.

Ko v enačbo vstopi/-ta še internet stvari ...

Računalniško podprta proizvodnja in internet stvari bosta zahtevala orkestracijo v celotni vrednostni verigi – od razvoja izdelka in njegovega upravljanja izdelka, proizvodnje in montaže do zagotavljanja digitalnih storitev in upravljanja storitev. Potreba po orkestraciji bo izražala konvergenco in medsebojno povezanost novih tehnologij, ki bodo uresničile to vizijo. A če naj imajo vsi v verigi vrednosti vpogled v »stvari, ki se jih tičejo«, morajo biti temelji kakovostni – in seveda podatkovno utemeljeni.

… in umetna inteligenca

Umetna inteligenca je že danes močno odvisna od velikih podatkovnih storitev, ki jo zalagajo s podatki, na katerih se uči, sklepa … Te podatkovne bazene v proizvodnih oziroma industrijskih okoljih s podatki napajajo naprave interneta stvari, obdelava pa se najpogosteje vrši v zmogljivih računalniških oblakih. Rezultat so vpogledi in predlogi, s katerimi postreže umetna inteligenca. Ta že zna odkriti morebitne napake ali razpoke v računalniško pripravljenih načrtih, ki jih inženirji s pridom popravijo in poskrbijo za še boljše izdelke.

Hitra analiza trga rešitev CAM

Podjetje Mordor Intelligence je pripravilo temeljito analizo trga rešitev CAM za obdobje 2023–2028, mi pa povzemamo le ključne ugotovitve:

- Analitiki pričakujejo, da bo trg računalniško podprte proizvodnje v obdobju do leta 2026 dosegel 7,8-odstotno povprečno letno stopnjo rasti.

- Rešitve CAM zmanjšujejo količino odpadkov in porabljene energije ter skrbijo za večjo učinkovitost in hitrost, doslednost pri rabi surovin in večjo natančnost orodij. Hitra industrializacija in naraščajoči trend industrijske avtomatizacije podpirata rast računalniško podprte proizvodnje.

- Vzpon trendov industrije 4.0 in industrijskega interneta stvari (IIoT) spodbuja tudi razvoj rešitev CAM. Proizvodni procesi in faze so postali dostopni prek enega nadzornega centra, kar je povečalo njihovo dostopnost, izboljšalo operativne procese in uporabnost.

- Število z internetom stvari povezanih naprav naj bi letos doseglo 51,11 milijarde. Vrednost trga IIoT v proizvodnji pa je lani presegla 45 milijard ameriških dolarjev.

- Zmožnost tehnologije CAM, da skrajša čas, potreben za hitro načrtovanje in izdelavo prototipa brez preoblikovanja ali preurejanja proizvodne linije, povečuje uporabo rešitev CAM med različnimi industrijskimi vertikalami. Rešitev CAM organizacijam zagotavlja, da bodo kritični stroji ustrezno vzdrževani, poleg tega pa povečuje njihovo učinkovitost in s tem proizvaja kakovostne izdelke.

- Rešitve CAM in 3D-tiskanje se vse pogosteje uporabljajo tudi v medicini, predvsem v zobozdravstvu in kirurgiji, saj zagotavljajo alternativni način izdelave ustnih in obraznih protez.

- Glavna ovira za prodor rešitev CAM na vsa področja ostajajo visoki začetni stroški. Zaradi njih teh rešitev majhna podjetja ne uvajajo.

Kaj sledi?

Vse kaže na to, da bo nastopilo obdobje digitalne proizvodnje. Ključno za računalniško podprto proizvodnjo je zagotoviti nemoteno povezavo med resničnim svetom in njegovim digitalnim dvojčkom. Ko bo vse postalo digitalno, torej poslovni modeli, okolja, proizvodni sistemi, stroji, upravljavci, izdelki in storitve, bo pomembno le, kako hitro in učinkovito bomo to prenesli v resnične predmete, izdelke in strukture. In seveda to, kdo bo ustvaril kar najboljši načrt in postopek izdelave želenega izdelka – v orodju CAM, kakopak.