Dalla "produzione" alla "produzione intelligente": la trasformazione digitale delle macchine per il taglio di fogli a caldo

Nei settori dell'imballaggio, della stampa, del tessile e dell'arredamento, il processo di stampa a caldo è una tecnologia chiave per aumentare il valore aggiunto dei prodotti e valorizzarne la texture lussuosa. Essendo il principale materiale di consumo del processo di stampa a caldo, l'attrezzatura di taglio di precisione per la stampa a caldo, il suo livello tecnico determina direttamente la qualità, l'utilizzo e persino le prestazioni del prodotto finale.

La tradizionale macchina da taglio per la stampa a caldo è un tipico prodotto dell'era "manifatturiera": la struttura meccanica è quella principale, fortemente dipendente dall'esperienza e dalla sensibilità dell'operatore nel regolare la tensione, controllare la velocità e allineare la posizione dell'utensile. Il processo produttivo è come una "scatola nera", con ampie fluttuazioni di qualità, elevati tassi di scarto e evidenti colli di bottiglia in termini di efficienza. Tuttavia, sotto l'onda dell'Industria 4.0, una profonda rivoluzione della "produzione intelligente" sta ringiovanendo questi macchinari ingombranti, intraprendendo un percorso di trasformazione digitale incentrato su processi decisionali intelligenti basati sui dati e su una produzione flessibile.

1. Il dilemma della tradizione: la sfida dell'era "manifatturiera"

1. Elevata dipendenza dall'esperienza manuale: la tensione, la velocità, l'angolazione dell'utensile e altri parametri del taglio dipendono tutti dall'"orecchio, occhio, vista e tatto" del maestro, il ciclo di formazione dei talenti è lungo ed è difficile garantire la coerenza della qualità del prodotto dei diversi operatori.

2. Colli di bottiglia nell'efficienza produttiva e nella qualità: per evitare rotture della lamina e rifilature irregolari, le macchine spesso non riescono a funzionare a velocità ottimali. L'uso frequente di utensili e riavvolgimenti causa tempi di fermo macchina eccessivi e una bassa efficienza complessiva delle apparecchiature (OEE).

3. Produzione "a scatola nera", tracciabilità difficile: nel processo produttivo mancano registri di dati. Una volta ricevuto un reclamo da un cliente, è impossibile risalire con precisione a quale rotolo di materie prime e con quali parametri di processo sia stato prodotto, e l'indagine può essere effettuata solo su larga scala, il che è costoso.

4. Grave spreco di materiale: a causa di tentativi ed errori, rottura della lamina durante il processo, avvolgimento non uniforme, ecc., la perdita di scarti di lamina per stampa a caldo (per lo più lamina metallica costosa e alluminio elettrochimico) è enorme.

5. Modello di servizio unico: dopo la vendita dell'apparecchiatura, il contatto tra produttore e utente si indebolisce. La riparazione dei guasti è lenta, la gestione dei ricambi è arretrata e non è possibile fornire servizi a valore aggiunto.

2. Il percorso di trasformazione: verso la tecnologia fondamentale della “produzione intelligente”

La trasformazione digitale non è una semplice "sostituzione della macchina", ma attraverso l'integrazione di una serie di tecnologie digitali, la macchina da taglio acquisisce la capacità di "percepire, analizzare, prendere decisioni ed eseguire".

1. Introduzione dei "Sensi Digitali" (IoT e Tecnologia di Rilevamento)

◦ Installare sensori ad alta precisione nei componenti chiave: raccogliere dati di grandi dimensioni, come tensione di svolgimento/riavvolgimento, velocità del mandrino, temperatura dell'utensile, vibrazioni e rilevamento visivo CCD delle immagini dei bordi della bobina in tempo reale.

◦ Creare reti neurali di dispositivi: aggregare tutti i dati dei sensori ai gateway di edge computing o alle piattaforme cloud tramite gateway IoT per fornire dati utili per le analisi successive.

2. Costruzione di "Smart Brain" (piattaforma Internet industriale e analisi dei Big Data)

◦ Aggregazione e visualizzazione dei dati: monitoraggio in tempo reale dello stato delle apparecchiature, dell'avanzamento della produzione e del consumo energetico sulla piattaforma cloud o sul sistema SCADA locale per ottenere la trasparenza della "scatola nera".

◦ Ottimizzazione dei parametri di processo: sulla base dei dati di produzione storici, vengono utilizzati algoritmi di apprendimento automatico per consigliare il modello di tensione e velocità ottimale (ricetta) per la stampa a caldo di fogli di materiali e larghezze diverse e persino per realizzare regolazioni adattive per ridurre al minimo gli scarti all'avvio.

◦ Manutenzione predittiva: analizzando la corrente e la frequenza delle vibrazioni del motore del mandrino, è possibile prevedere in anticipo l'usura dei cuscinetti, la passivazione degli utensili e altri guasti, e modificare la "post-manutenzione" in "pre-avviso", riducendo notevolmente i tempi di fermo imprevisti.

3. Aggiornamento di "Precision Execution" (Visione artificiale e automazione)

◦ Correzione della visione tramite intelligenza artificiale: la telecamera CCD ad alta risoluzione cattura il bordo della bobina in tempo reale, identifica rapidamente le deviazioni tramite algoritmi di intelligenza artificiale e aziona il servomotore per eseguire la correzione in tempo reale con una precisione al livello di micron, per garantire bordi di taglio lisci e netti.

◦ Cambio utensile automatico e regolazione della posizione utensile: con il sistema di posizionamento visivo, vengono realizzati il ​​cambio utensile automatico e la regolazione della spaziatura, riducendo i tempi di cambio e soddisfacendo le esigenze di produzione flessibile di piccoli lotti e varietà multiple.

◦ Integrazione robot: Integrato con AGV (veicolo di trasporto a guida automatica) e braccio robotico per realizzare l'alimentazione automatica dei rotoli di materie prime, lo scarico automatico, l'etichettatura e l'imballaggio dei rotoli di prodotto finito, passando a una "fabbrica a luce nera".

4. La trasformazione del "win-win ecologico" (estensione della servitizzazione e innovazione del modello di business)

◦ Equipment as a Service (DaaS): invece di limitarsi a vendere le attrezzature, i produttori fatturano in base al metro di taglio o al tempo di utilizzo della macchina. Il loro modello di profitto è strettamente legato al successo dei clienti, costringendoli a fornire attrezzature più stabili ed efficienti.

◦ O&M remoto e servizi a valore aggiunto: gli ingegneri possono assistere e guidare da remoto i clienti nella manutenzione AR, e la piattaforma cloud può monitorare lo stato di salute delle apparecchiature globali, inviare in modo proattivo promemoria per i pezzi di ricambio e aggiornamenti software e creare entrate continue dai servizi.

3. Prospettive future: il valore e le prospettive della trasformazione digitale

La trasformazione digitale delle macchine da taglio per la stampa a caldo comporta in definitiva un miglioramento dell'intera catena del valore:

• Per i produttori di attrezzature: trasformarsi da fornitore di macchinari tradizionali in fornitore di soluzioni integrate, aumentare il valore aggiunto del prodotto e la fidelizzazione dei clienti e aprire una nuova curva di crescita dei ricavi.

• Per i produttori di fogli per stampa a caldo: si ottengono prodotti di alta qualità, stabili e affidabili, il costo complessivo (materiale, manodopera, consumo energetico) è notevolmente ridotto e la velocità di risposta del mercato e la competitività sono migliorate.

• Per gli utenti finali (ad esempio gli stampatori): l'utilizzo di fogli per stampa a caldo con taglio più uniforme e di qualità superiore comporta meno errori di processo, tassi di resa della stampa a caldo più elevati e risultati di prodotto più sorprendenti.

Guardando al futuro, con l'ulteriore maturità del 5G, del gemello digitale e delle tecnologie di intelligenza artificiale, la futura macchina da taglio per la "produzione intelligente" sarà ancora più intelligente. Gli ingegneri potranno creare un gemello digitale di ogni dispositivo fisico nel mondo virtuale ed eseguire simulazioni complete del processo e ottimizzazioni dei parametri prima che i nuovi prodotti vengano messi in produzione, ottenendo una produzione "senza tentativi ed errori". L'intera filiera industriale sarà più strettamente interconnessa grazie al collegamento dei dati, realizzando il salto perfetto dalla "produzione" alla "produzione intelligente".

Riepilogo: Questo percorso di trasformazione è un percorso innovativo che utilizza i dati per aprire collegamenti isolati, algoritmi per ottimizzare le decisioni di produzione e connessioni per rimodellare i modelli di business. Fornisce ai macchinari per la lavorazione dell'acciaio freddo una "saggezza" che non solo migliora l'efficienza e la qualità, ma cambia anche profondamente l'ecologia industriale e il metodo di distribuzione del valore, fornendo un vivido spunto per lo sviluppo di alta qualità dell'industria manifatturiera cinese.