模具制造效率提升的下个阶段


日期:2017/06/15 来源:MM《现代制造》

工业物联网(IIoT),也被称为工业4.0,数字制造和许多其他的名称取决于你当时所处的高度,而不全是名称越新就越显高端。对于愿意接受的人来说,毫无疑问,它将深刻地影响世界各地的制造业务。但究竟会达到何种程度?如何影响作为供应链一部分的模具制造商?

工业物联网的最基本形式是数据驱动的制造业。涉及到对通过使用传感器和监视器采集到的“大数据”进行一致、准确地捕获和分析,以便在工厂车间作做出更为明智的决定。通过高层次的数字连通性,它代表了一种促进供应链效率和可追溯性的机会,同时也可推进质量控制以及可持续的企业绿色实践。

GE公司工业解决方案的高级制造工程经理兼Victor Baez曾参与大量模制外壳断路器(MCCB)及其他相关产品的制造。Baez的团队负责开发先进的制造技术和支持新产品的引进,这包括支持制造与装配的产品设计,以及将工业物联网导入GE的制造工厂,与供应链和客户开展协同作业。最终每个人都想简化这个流程,并同时利用数据,通过许多分析环路,以跟踪性能表现。这就是工业物联网开始发挥作用的地方,尽管模具行业中的买进以及供应链中的其他节点比较缓慢,但工业物联网的发展速度还是很快的。

Baez讲到:“当我们都从两轴到三轴乃至五轴机床技术转换时,这将是速度更快的进化。对于企业来讲,需花费大量资金投资购置设备。时至今日,尚无任何企业能够完全将工业物联网作为一种端对端的解决方案,但随着技术变得可用,这些企业将会在各处运用工业物联网中的一部分。”

工业物联网将会给选定并接受它的任何模具制造商带来机会。只要这些小型模具制造厂使用CAD软件,具备使用诸如尺寸、功能公差与标注的各种关键信息;信息可在无纸化环境中轻易地与客户进行交流;模具制造厂有高速互联网;他们具有工程心态,愿意接受下一波的变化浪潮。

美国国家标准与技术研究所(NIST)是这样描述“数字线”的:对应于各种不同生命周期工艺流程的“信息孤岛”正在慢慢地被连接成“数字线”信息,旨在整合和推动现代设计、制造和产品支持过程。但据NIST称,当今的数字线充满了各种差距,它们阻碍了从设计、制造到装配检查的信息流。NIST目前正在开发能够完成数字线,并在工业物联网框架范围内充分融入现代设计、制造和产品支持的各种方法和协定。

Baez认为数字线是工业物联网方程的一个关键构成部分。按照定义,数字方式可消除纸张。模具制造商以及各制造工厂需要接受这样一个事实:他们手中将不会有什么可供实际持有的东西。所有产品信息将成为数字化3D计算机辅助设计模型的一部分。模具制造商将利用这些信息,充分地运用3D计算机辅助刀具设计,并创建加工语言(CAM),其重点在于数据的交换。“模具制造商不习惯于从模型中获取公差和关键质量特性(CTQ),他们通常使用2D打印。随着工业物联网的发展,2D打印将被淘汰。”Baez说道。

工业物联网的另一个关键组成部分是基于模型的设计与工程,这是一种采用单一、数字3D模型以及安全管理环境下,所需全部产品数据进行产品开发、制造和生命周期支持的方法,旨在数字线的范围内推进所有的工程活动。

Baez讲道:“这是模具制造行业领导者发挥其作用的领域,他们需要拥有工业物联网中基于模型的工程设计。例如,从概念到零部件,一个塑料零部件可能会按照装配要求或产品设计要求,通过各种迭代工序,改变五或六次。在3D模型中必须包含对应于零件更换的所有数据,以便使下游用户和计算机应用程序理解和重新使用。”

大部分的工艺流程设计均在组织内部完成,但供应商必须能够协调管理与设计师们的迭代步伐,以免落后。模具制造商必须灵活处理模具的设计意图,他们必须使设计保持灵活,同时开始着手草拟模具型基体、核、腔等,还须在不丧失动力的前提下,为下一部分的迭代做好准备。

FastWorks公司的方法要求供应链中的每个人去除相同的、基于模型的工程设计,从而创建一个从模型中剥离的数字线网络,其中包括装配夹具和参与制造产品所需的任何工艺流程。每个数字线都取决于模型设计,并且必须以相同的步伐,作为刀具设计和构造加以集成。

对于广大模具制造商而言,这种“灵活设计”的概念最难把握并对此作出改变。Baez说:“当客户已经充分设计出某一零件模型时,他们不是开始模具设计和构建,他们将需要在产品开发过程中发挥更大的作用,与产品设计团队共同设计模具,以便更为有效地集成零部件迭代,这意味着确定处于第一位的各种系统规定参数以及对模具进行设计,以便它们可以很容易地得到修改,直至零部件设计完成并投入生产。”

随着增材制造在模具生产中越来越多地得到应用,增材制造也在工业物联网中发挥着作用。由于各种概念和设计迭代可在缩减的时间线中得到证明和集成,故这项技术可在整个生产过程中节省大量的时间。模具制造商们可采用增材技术来容纳各种更改,而不会因为某个零件特征变更而拆毁型腔或模芯嵌件。在未来,增材制造方法将会被越来越多地用来开发模块化刀具,因其很容易被设计,并轻易地得到集成。

工业物联网将继续为模具制造商及其它们的客户展现自己的诸多优势特点,并找到自身的定位。这种任何人都可以玩的游戏从某种意义上讲,模具制造加工厂的规模并不会成为妨碍其加入这个快速推进趋势的一个因素,对于任何想在此领域内致力于成为领军者的广大模具制造商来讲,至关重要的事情在于:了解工业物联网的运作方式、注重设计的灵活性、与数字线内其他关键厂家进行协作,同时利用基于模型的工程设计,加快整个制造工艺流程。