Developing A Reliable And Smart Deep Rolling Tool – MFN Interview with the developers
Dr Karsten Röttger - CEO ECOROLL, Dipl.-Ing. Florian Uhlich - Rozwój i Transformacja Cyfrowa
ECOROLL AG Werkzeugtechnik jest producentem narzędzi do mechanicznej obróbki powierzchni. ECOROLL od wielu lat opracowuje i sprzedaje narzędzia do walcowania mechanicznego i hydrostatycznego. W tym roku ECOROLL rozszerza swoje portfolio o narzędzie do młotkowania maszynowego, ECOpeen. W ramach wywiadu rozmawialiśmy z trzema innowatorami z ECOROLL o ich najnowszej innowacji, technologii ECOsense. Jak opisuje ją CEO, dr Karsten Röttger, ECOsense to technologia dla przyszłych modeli biznesowych w walcowaniu głębokim. Dzięki technologii ECOsense, ECOROLL umożliwia mechaniczną obróbkę powierzchni dla inteligentnych fabryk przyszłości. Mierzy siły walcowania, ocenia procesy i wysyła informacje bezpośrednio do klienta. O tym, jak opracowano ECOsense, jaka była początkowa motywacja i jakie są plany na przyszłość, MFN rozmawia z dyrektorem generalnym dr inż. Karstenem Röttgerem, szefem działu badawczo-rozwojowego dr inż. Oliverem Maißem i specjalistą ds. cyfryzacji dr inż. Florianem Uhlichem.
(?) MFN: Panie Röttger, w zeszłym roku Pana firma ECOROLL AG Werkzeugtechnik promowała inteligentne urządzenie do narzędzi do głębokiego walcowania. Jaka była Pana motywacja do rozpoczęcia tego rozwoju?
(!) K. R.:Zgadza się. W zeszłym roku w końcu rozpoczęliśmy wdrażanie naszej nowej technologii ECOsense. Moją osobistą motywacją był pomysł wynalezienia inteligentnego narzędzia do walcowania, aby pomóc naszym klientom uzyskać więcej informacji na temat ich procesów i jakości części. Zacząłem bawić się tymi małymi zestawami Arduino i zaprogramowałem kilka automatyzacji dla mojego domu. Doszedłem do wniosku, że jest to naprawdę prosta technologia przynosząca ogromne korzyści. Rozpocząłem więc projekt rozwojowy w ECOROLL z kilkoma partnerami zewnętrznymi. Ale myślę, że powinniśmy zacząć od początku!
(?) MFN: Zgadza się. Może zaczniesz od wyjaśnienia, czym jest ECOsense, a potem wrócimy do pytania, czy opracowanie tego produktu było naprawdę takie proste?
(!) K. R.: Tak, oczywiście. ECOsense to cyfrowa alternatywa dla analogowych mierników w naszych mechanicznych narzędziach do walcowania. Zwykle trzeba znać siły walcowania, aby osiągnąć określony wynik walcowania, w odniesieniu do jakości powierzchni lub integralności powierzchni; np. naprężeń szczątkowych lub twardości. Konwencjonalne narzędzia do walcowania mechanicznego wykorzystują miernik analogowy do pomiaru ugięcia sprężyny. Jak wszyscy wiemy, ugięcie sprężyny prowadzi do siły sprężyny, która reprezentuje siłę walcowania. ECOsense zasadniczo zastępuje miernik analogowy miernikiem cyfrowym, ale miernik cyfrowy to mały komputer z mikrokontrolerem i kilkoma czujnikami. Możemy wykrywać procesy, identyfikować procesy jako "nie w porządku" lub "w porządku" i możemy przekazywać zmierzoną siłę toczenia bezpośrednio przez Bluetooth do urządzenia zewnętrznego. Ale szczegóły mogą być wyjaśnione przez moich pracowników. To oni są ekspertami, którzy opracowali ten produkt.
(?) MFN: Ok, Panie Uhlich, jako deweloper produktów cyfrowych w ECOROLL, czy może Pan podać więcej szczegółów na temat produktu?
(!) F. U.: Oczywiście, za pomocą krzywej kalibracji przekształcamy sygnał czujnika z ugięcia sprężyny w określoną siłę toczenia. W tym celu każde narzędzie ma własną krzywą kalibracji. Mikrokontroler oblicza sygnały na zależne od czasu siły toczenia i przesyła wartości za pomocą połączenia Bluetooth Low Energy do urządzenia zewnętrznego. W mikrokontrolerze zapisaliśmy limity procesu, na przykład minimalną i maksymalną siłę toczenia, dzięki czemu możemy ocenić, czy proces mieścił się w wymaganym zakresie procesu, czy poza nim. Dla każdego procesu krzywe siły są również przechowywane w urządzeniu ECOsense. Oprócz sprzętu opracowaliśmy aplikację dla systemu Android, która może być używana do komunikacji między ECOsense a klientem. W aplikacji można uzyskać dostęp do wszystkich zapisanych procesów w ECOsense i przenieść je na urządzenie mobilne. Ostatecznie można uzyskać dokumentację dla każdego pojedynczego procesu linii produkcyjnej.
(?) MFN: Ok, rozumiem podstawową technologię. Wygląda to naprawdę korzystnie dla klientów. Czy możesz wyjaśnić, dlaczego Twoi klienci szczególnie potrzebują tej technologii?
(!) O. M.: W przeciwieństwie do innej ważnej mechanicznej obróbki powierzchni, śrutowania, głębokie walcowanie jest procesem zdefiniowanym geometrycznie. Oznacza to, że mamy wiele informacji na temat procesów, opisując geometrię narzędzia i parametry walcowania. Nie są to jednak wszystkie zmienne mające wpływ. Na przykład w przypadku wygładzania, ECOsense zapewni korzyści w postaci skrócenia czasu kontroli jakości powierzchni. Jeśli musisz zmierzyć każdą część partii produkcyjnej, ponieważ musisz osiągnąć określone okno dla wartości chropowatości powierzchni, zaoszczędzisz dużo czasu, jeśli automatycznie wykryjesz wszystkie procesy poza zakresem parametrów. Ale jeszcze bardziej korzystne jest ECOsense dla procesów głębokiego walcowania w celu wywołania naprężeń szczątkowych. Jak wiadomo, pomiar naprężeń szczątkowych bez zniszczenia części nie jest możliwy. Aby zapewnić bezpieczne i niezawodne działanie części, należy znać profil głębokości naprężeń szczątkowych i siłę walcowania. Najważniejszym czynnikiem w głębokim walcowaniu dla integralności powierzchni są siły walcowania. Stwierdzono to w wielu projektach badawczych. Dzięki ECOsense po raz pierwszy można udokumentować wszystkie niezbędne parametry procesu dla każdej części.
(?) MFN: Jak czuły jest ECOsense pod względem dokumentacji sił?
(!) F. U.: Siła toczenia jest kluczowa, ale niezbyt wrażliwa na zmiany. Dlatego próbkujemy i wysyłamy dziesięć pomiarów siły na sekundę. Częstotliwość można ustawić na wyższą, ale aby oszczędzać baterię, wybieramy częstotliwość próbkowania 10 Hz. Ponadto zmierzone wartości siły są zaokrąglane do 10N. Jest to wystarczające dla wszystkich procesów, z którymi testowaliśmy system.
(!) K. R.: To dobra uwaga. Jak widać, staraliśmy się znaleźć równowagę między dokładnością a satysfakcją lub wygodą klienta. Nie chcieliśmy żadnych kabli, więc narzędzia mogą być używane w tokarkach z wieloma narzędziami i w obrabiarkach z magazynem narzędzi. Najbardziej obawiałem się, że produkt nie będzie używany ze względu na konieczność wymiany baterii. Najgorszym przypadkiem byłby klient, który chciałby skorzystać z urządzenia i nie zdążył naładować baterii. Zaczęliśmy z żywotnością baterii wynoszącą 8 godzin. Teraz ECOsense może być używany przez ponad 30 dni bez ładowania!
(?) MFN: Czy aplikacja na Androida jest jedyną możliwością dostępu do danych?
(!) F. U.: Nie. To był dobry początek, ale ostatecznie musimy wdrożyć system w przyszłych inteligentnych fabrykach, systemach chmurowych i standardach przemysłu 4.0. Dlatego właśnie opracowaliśmy bramę do komunikacji z ECOsense i dostępu do danych za pośrednictwem interfejsu internetowego. Właśnie rozpoczęliśmy testy beta z kilkoma klientami.
(?) MFN: Jaki jest Twój cel dla tej technologii?
(!) O. M.: Naszym priorytetem jest zadowolenie naszych klientów. Wiemy, że dokumentowanie sił toczenia jest kluczowe, więc oznacza to, że jest to również kluczowe dla naszych klientów. ECOsense dostarcza naszym klientom bardzo szczegółową dokumentację dla każdej walcowanej części. Naszym drugim priorytetem jest rozwój bardziej innowacyjnych modeli biznesowych. Myślę, że nie jest to tajemnicą. Dużą częścią cyfryzacji narzędzi i części jest opracowanie nowych modeli biznesowych. Na przykład dla nas byłoby wspaniale płacić tylko za obrobioną część, a nie za kilka narzędzi skrawających. Dotyczy to walcowania głębokiego, gdzie nasi klienci chcą uzyskać głęboko walcowane części i zazwyczaj nie chcą płacić za narzędzie. Wszyscy znamy to z oprogramowania w produktach Software-as-a-Service lub SaaS. Uważamy, że zrównoważonym i sprawiedliwym rozwiązaniem dla wszystkich byłoby zastosowanie systemu PaaS - Process-as-a-Service.
(?) MFN: Panie Röttger, to bardzo innowacyjne podejście do rozwoju produktu i modelowania biznesowego. Skąd pewność, że to właściwa droga?
(!) K. R.: Jestem przekonany, że to właściwa droga. Wspomniał o tym pan Maiß. Jeśli chodzi o zmiany klimatyczne, efektywność wykorzystania zasobów i bezpieczeństwo maszyn, to wszystko sprowadza się do tego samego tematu: zrównoważonego rozwoju. Jeśli chodzi o kulkowanie, głębokie walcowanie jest bardzo zrównoważonym procesem, który zwiększa żywotność części i zmniejsza ich wagę. Oznacza to, że faza użytkowania części jest bardziej zasobooszczędna. Aby osiągnąć to samo w fazie produkcji, jednym z kluczy może być gospodarka o obiegu zamkniętym. Sprzedając procesy zamiast narzędzi, możemy rozpocząć gospodarkę o obiegu zamkniętym dla naszych narzędzi do głębokiego walcowania. Tak więc, biorąc pod uwagę wszystkie trendy Przemysłu 4.0, inteligentnych fabryk i zrównoważonej produkcji, jestem naprawdę pewien, że ECOROLL obrał właściwą drogę na przyszłość.
(?) MFN: Dziękuję wszystkim za poświęcony czas. Ostatnie pytanie do pana, panie Röttger. Na początku wspomniał Pan, że cały ten mikrokontroler to prosta technologia. Co Pan teraz o tym sądzi?
(!) K. R.: Dobre pytanie, miałem nadzieję, że o tym zapomniałeś! Oczywiście jest to o wiele bardziej skomplikowane niż wydawało się na początku. Zabawa z Arduino czy Raspberry Pi jest łatwa. Zbudowanie niezawodnego produktu to zupełnie inna historia. Jako firma nie mieliśmy zbyt dużego doświadczenia w mikrokontrolerach lub tworzeniu oprogramowania, ale myślę, że wiele się nauczyliśmy, popełniając kilka błędów. Ostatecznie jednak opracowaliśmy świetny produkt.
MFN pragnie podziękować Karstenowi Röttgerowi, Oliverowi Maißowi i Florianowi Uhlichowi za udzielenie tego wywiadu!
