La tecnologia potenzia la produzione: come la macchina intelligente per il taglio della carta con stampa a caldo ottiene la gestione e il controllo digitali

Questo è un tipico esempio di trasformazione digitale e ammodernamento delle industrie manifatturiere tradizionali attraverso l'Internet delle Cose, i big data, l'intelligenza artificiale e altre tecnologie. Il cuore della taglierina intelligente per stampa a caldo è l'evoluzione da semplice "macchina di elaborazione" a "nodo di produzione intelligente".

La sua gestione e il suo controllo digitale si riflettono principalmente nei seguenti aspetti:

In primo luogo, l'intelligenza del sistema di controllo centrale (cervello e nervi)

Il controllo tradizionale delle macchine da taglio si basa principalmente su PLC (Programmable Logic Controller) per un controllo logico e di movimento semplificato. Il sistema di controllo della macchina da taglio intelligente è un sistema intelligente multilivello e altamente integrato.

1. Controllo del movimento ad alta precisione:

◦ Azionamento del servomotore: un sistema servo multiasse ad alte prestazioni viene utilizzato per controllare con precisione la velocità e la tensione di ogni collegamento, come svolgimento, trazione, taglio e avvolgimento, garantendo che la bobina sia stabile e priva di allungamenti o pieghe durante il processo di taglio.

◦ Rilevamento online e feedback a circuito chiuso: monitoraggio in tempo reale della larghezza di taglio, della posizione del bordo, della tensione e di altri parametri tramite sensori ad alta precisione (come sensori di visione CCD, telemetri laser, sensori di tensione) e feedback in tempo reale dei dati al sistema di controllo. Il sistema si adatta dinamicamente tramite algoritmi (come il controllo PID) per ottenere un controllo a circuito chiuso di "percezione-decisione-esecuzione" per garantire la coerenza della qualità di taglio.

2. Introduzione degli algoritmi di intelligenza artificiale:

◦ Riconoscimento visivo e benchmarking automatico: il sistema di visione artificiale viene utilizzato per identificare automaticamente il codice colore (linea di marcatura) sulla carta per stampa a caldo, ed è possibile ottenere un benchmarking e un taglio completamente automatici e ad alta precisione senza impostazioni manuali, riducendo notevolmente gli sprechi di materiale e i tempi di preparazione.

◦ Pianificazione ottimale del percorso utensile e della programmazione: gli algoritmi di intelligenza artificiale possono calcolare automaticamente lo schema di disposizione ottimale degli utensili in base alla larghezza e alla quantità richieste dall'ordine, massimizzando l'utilizzo del materiale e riducendo gli sprechi.

◦ Manutenzione predittiva: analizza dati quali le vibrazioni del mandrino e la corrente del motore per prevedere l'usura degli utensili e potenziali guasti dei componenti chiave, fornire avvisi tempestivi, programmare la manutenzione ed evitare tempi di fermo non pianificati.

In secondo luogo, la costruzione di una piattaforma di gestione digitale (cloud intelligence)

La macchina da taglio intelligente è collegata alla piattaforma di gestione digitale della fabbrica (come il sistema di esecuzione della produzione MES, il sistema di pianificazione delle risorse aziendali ERP) tramite la tecnologia Industrial Internet of Things (IIoT) per realizzare la gestione digitale dell'intero processo.

1. Acquisizione e monitoraggio completo dei dati (SCADA):

◦ Raccolta in tempo reale dello stato dell'apparecchiatura (funzionamento, arresto, guasto), quantità di produzione (metri, numero di giri), parametri di processo (velocità, tensione, larghezza), consumo energetico e altri dati.

◦ La tecnologia Digital Twin crea un'immagine in tempo reale della macchina da taglio fisica nello spazio virtuale e l'operatore può monitorare intuitivamente ogni movimento e stato dell'attrezzatura sullo schermo.

2. Gestione trasparente del processo produttivo:

◦ Assegnazione delle attività: l'amministratore emette direttamente gli ordini di lavoro di produzione dal sistema MES/ERP alla macchina da taglio, comprese le specifiche del prodotto, i parametri di processo, i requisiti di quantità, ecc., per ottenere un funzionamento "senza carta".

◦ Monitoraggio dei progressi in tempo reale: la direzione può visualizzare in tempo reale su telefoni cellulari o computer i progressi della produzione, l'efficienza (efficienza complessiva dell'apparecchiatura OEE) e il tasso di resa di ciascuna apparecchiatura, nonché realizzare il monitoraggio e la gestione da remoto.

◦ Tracciabilità della qualità dell'intero processo: a ogni bobina di carta per stampa a caldo finita verrà assegnato un codice identificativo univoco. Il sistema registra automaticamente il tempo di produzione, l'attrezzatura, il lotto di materie prime utilizzate, i parametri di processo, gli operatori e altre informazioni. In caso di problemi durante l'utilizzo successivo, è possibile risalire rapidamente e accuratamente alla causa e definirne la responsabilità.

3. Ottimizzazione basata sui dati e processo decisionale:

◦ Analisi dei Big Data: la piattaforma raccoglie dati storici di produzione e, attraverso l'analisi, può individuare i parametri di processo ottimali (come la velocità di taglio ottimale e il valore di tensione) per diversi materiali e specifiche dei prodotti, formando una "base di conoscenza" per ottimizzare la produzione futura.

◦ Gestione delle prestazioni e del consumo energetico: conteggio accurato della produzione, del tasso di scarto e del consumo energetico per turno, giornaliero e mensile, fornendo un supporto dati accurato per la contabilità dei costi, le prestazioni dei dipendenti e la conservazione dell'energia e la riduzione dei consumi.

Riepilogo dei valori realizzati e dei vantaggi

Grazie alla gestione e al controllo digitale di cui sopra, la macchina intelligente per il taglio della carta a caldo ha apportato cambiamenti fondamentali:

conclusione

La gestione e il controllo digitale della taglierina intelligente per carta a caldo sono la perfetta incarnazione della collaborazione "end-edge-cloud":

• "Terminale": il dispositivo stesso è un terminale intelligente con capacità di esecuzione e raccolta dati precise.

• "Edge": l'elaborazione dei dati in tempo reale e l'edge computing vengono eseguiti sul gateway del dispositivo o sul computer industriale per garantire il controllo in tempo reale della macchina.

• "Cloud": aggregazione dei dati, analisi approfondita e ottimizzazione globale su una piattaforma cloud.

In definitiva, lo scopo dell'emancipazione tecnologica non è solo quello di rendere le macchine più veloci e precise, ma anche di realizzare la visualizzazione, l'analisi, la prevedibilità e l'adattabilità del processo produttivo attraverso dati basati sui dati, in modo da migliorare in modo completo l'efficienza operativa, la qualità del prodotto e la competitività di base dell'industria manifatturiera.