Identifikace požadavků kladených na stroj, metoda QFD (jakostní dům)

Datum vydání zprávy:

22.12.2011

Druh zprávy:

průběžná

Číslo zprávy:

V-11-094

Publikovatelnost:

neveřejná

NÁZEV ZPRÁVY

Identifikace požadavků kladených na stroj, metoda QFD (jakostní dům) ZADAVATEL

VUT v Brně AKCE

11.VU.01__ZpusStroj

VEDOUCÍ AKCE

AUTOR

Ing. Petr Kolář, Ph.D.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ing. Petr Kolář, Ph.D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VEDOUCÍ VCSVTT

Ing. Jan Smolík, Ph.D.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Prof. Ing. Jaromír Houša, DrSc. . . . . . . . . . . . . . . . . Ing. Jiří Vyroubal, Ph.D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Copyright © Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii

Anotační list Název zprávy česky:

Identifikace požadavků kladených na stroj

Název zprávy anglicky:

Identification of machine tool demands

Číslo zprávy:

V-11-094

Jméno autora(ů), podíl: P. Kolář (50 %), J.Smolík (50 %) Rok:

2011

Rozsah práce:

28 stran, 0 obrázků, 1 tabulka, 0 příloh

Klíčová slova česky:

konkurenceschopnost, produktivita, přesnost, jakost

Klíčová slova anglicky:

competitive advantage, productivity, accuracy, quality

Anotace česky:

Zpráva identifikuje klíčové požadavky kladené na nově vyvíjený stroj z hlediska výsledné konkurenceschopnosti stroje a to jak technické, tak obchodní.

Anotace anglicky:

The report indentifies key technical and market demands on new developed machine tools with reference to their competitive advantage.

Umístění zprávy:

Q:\VUT.12.01__ZpusStroj\ZPRAVY_PUBLIKACE\V-11-094\V-11-094.fm

Tyto výsledky byly získány za finančního přispění Ministerstva průmyslu a obchodu v rámci řešení projektu FR-TI3/780 Podpora vývoje způsobilých strojů. V-11-094 | 1

2 | V-11-094

Obsah Anotační list Obsah 1

Úvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2

Technické požadavky na stroj a technologii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3

Obchodní požadavky na stroj a technologii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4

Závěr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

V-11-094 | 3

4 | V-11-094

1

Úvod

Zpráva identifikuje klíčové požadavky kladené na nově vyvíjený stroj z hlediska výsledné konkurenceschopnosti stroje. Tyto požadavky jsou dvou druhů: technické a obchodní. Technické požadavky zaručují naplnění technické podstavy cílové výrobní technologie. Jejich popisu se věnuje kapitola 2. Naplnění technických požadavků je nutnou, nikoliv však dostačující podmínkou obchodní úspěšnosti. Ta je ve významné míře dána také mnoha netechnickými parametry, jejichž identifikaci se věnuje kapitola 3. Oba druhy požadavků jsou dány do aktuálních tržních souvislostí. Výslednou kvalitu stroje a jeho úspěch na trhu totiž neovlivňuje jeho absolutní kvalita, ale relativní kvalita ve srovnání s konkurencí. Např. vynikající stroj bude pouze průměrný, pokud bude nabízen na trhu s dalšími vynikajícícmi stroji.

V-11-094 | 5

2

Technické požadavky na stroj a technologii

Hlavní obecné technické požadavky pro konkurenceschopný obráběcí stroj definuje Strategická výzkumná agenda oboru strojírenská výrobní technika, která vznikla v roce 2008 ve spolupráci VCSVTT s odborníky z podniků SST, SpOS a vysokých škol. Celkem se podílelo na tvorbě strategie 45 odborníků. Tyto hlavní technické požadavky jsou: 1. Přesnost: Především geometrická přesnost práce strojů, geometrická a rozměrová přesnost výsledného obrobku a obráběných ploch. 2. Jakosti: Především jakost obráběných povrchů, např. vlnitost, drsnost, vzhled a další charakteristiky integrity povrchů. 3. Výrobní výkon: Krátkodobý i dlouhodobý výrobní výkon strojů. 4. Spolehlivost: Spolehlivost stroje a všech jeho funkcí, ale také spolehlivost výrobního procesu, resp. dlouhodobé udržení kvality obrobků. 5. Hospodárnost: Minimalizace jednotkových nákladů na strojích, vedlejších časů, nákladů na obsluhu, ale i minimalizace nákladů na samotnou výrobu strojů a jejich provoz. 6. Minimální negativní dopady na životní prostředí: Především minimalizace negativních dopadů výroby na strojích, ale i výroby strojů na životní prostředí. Především řešení energetických nároků.

1. Multifunkční stroje s rozvinutou schopností plnohodnotně provádět více druhů obrábění. Například schopnost plnohodnotně soustružit i frézovat, nebo frézovat a brousit, atp. Zmenšení potřebného počtu obráběcích strojů pro výrobu jedné součásti, menší podíl manipulace, zkrácení vedlejších časů, minimalizace znovuustavování obrobků, maximální souběh prováděných operací. Vývoj komponentů a koncepcí strojů umožňujících maximální multifunkčnost stroje. Aplikační významnost multifunkčních strojů pro zlepšení přesnosti, produktivity, hospodárnosti a ekologie potvrdila výstava EMO. Téma zůstává s prioritou 1.

6 | V-11-094

Priorita 1

5. Zvyšuje hospodárnost

4. Zvyšuje spolehlivost

3. Zvyšuje výrobní výkon

2. Zvyšuje jakost

1. Zvyšuje přesnost

Možnosti a nástroje ke zvyšování užitných vlastností strojů

6. Snižuje neg. dopady na ŽP

Pro reálné dosažení zlepšení těchto technických parametrů Strategie obsahuje možnosti a nástroje (techniky, metody, technologie a dílčí vlastnosti), které mohou v letech 2010-2020 významně přispívat ke zvyšování jednotlivých užitných vlastností obráběcích strojů. Tyto možnosti a nástroje prošly v rámci identifikace klíčových technických parametrů revizí na základě účasti pracovníků VCSVTT na mezinárodní výstavě EMO Hannover 2011 a lednovém a srpnovém zasedání Mezinárodní akademie výrobního inženýrství CIRP. Dále jsou zohledněny informace z konferencí 18th CIRP-LCE conference Life Cycle Engineering a Aachener Koloquium a veletrhy Hannover Messe a JEC Show Paris. Tento aktualizovaný seznam klíčových technologií pro zajištění konkurenceschpnosti v hlavních technických požadavcích na stroj uvádí následující tabulka.





2. Zvyšuje jakost



2. Aplikace nových technik umožňujících generovat optimalizovaný NC kód s ohledem na dynamické vlastnosti stroje, vřetene, pohonů a řídicího systému. Tyto techniky umožňují lépe využít drahé stroje, především. Tématem se zabývají jak světové výzkumné instituce, tak i přední výrobci strojů. Téma zůstává s prioritou 1.

Priorita 1

3. Integrace a kombinace tradičních třískových technologií s vysoce přesnými nebo vysoce výkonnými technologiemi (laser, elektronový paprsek, voda, EDM apod.) za účelem dosažení optimální kombinace požadované přesnosti a výkonnosti. Integrace a kombinace třískových a netřískových technologií ve strojích je předmětem intenzivního výzkumu, ale malého množství reálných aplikací. V sériové výrobě se spíše prosazuje kombinace oddělených strojů spojených manipulační jednotkou do výrobní buňky. Téma má sníženou prioritu na 3.

Priorita 2. Sníženo na prioritu 3.

4. Nové zdokonalené řezné nástroje - zdokonalování geometrie řezných ploch i utvářečů třísek, zdokonalení řezných materiálů a funkčních povlaků. Zvýšení stability řezu, trvanlivosti nástroje a kvality obrobeného povrchu. Téma je předmětem jak intenzivního výzkumu, tak průmyslových aplikací na strojích špičkových světových výrobců. Téma zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

5. Optimalizace řezných podmínek z hlediska minima nákladů, maximální produktivity výroby, maximální dosahované jakosti povrchů, predikovatelné životnosti nástrojů, predikovatelné stability řezu, predikovatelných energetických nároků na obrábění a dopadů na životní prostředí. Nové matematické modely řezného procesu, zdokonalování experimentálních technik pro analýzu řezného procesu a tvorba software pro spolehlivou a rychlou optimalizaci řezných podmínek dle zvolených kritérií. Rozšíření oblasti CAM o oblast optimalizace řezných podmínek již ve fázi návrhu obrábění. Optimalizace řezných podmínek s využitím širších znalostí o dynamickém chování nástroje, vřetene, stroje, obrobku s cílem zvýšení výkonnosti a využití instalovaného výkonu. Téma úzce souvisí s technikami uvedenými v bodě 2. Tématem se zabývají jak světové výzkumné instituce, tak i přední výrobci strojů. Téma zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

V-11-094 | 7

6. Optimální využití řezných kapalin - přívod do místa řezu, volba řezných kapalin, jejich množství a pracovních tlaků, zařízení a technologie pro jejich přípravu, sběr, čištění, obnovování, výměnu a monitorování. Využití minimálního chlazení (MQL). Téma souvisí s celkovou optimalizací řezného procesu a jeho nákladů vzhledem k výsledné produktivitě procesu a jakosti obrobené plochy. To je významné téma široce pozorovatelné na výstavách strojů a nástrojů. Téma má zvýšenou prioritu 1-2.

Priorita 2. Zvýšeno na prioritu 1-2.

7. Uplatnění pokročilých výrobních procesů, nahrazujících několik dosud oddělených procesů jedním (např. třískové obrábění + povrchové úpravy, texturování, kalení, měření součásti vše na jedno upnutí během jednoho procesu), eliminaci dodatečných operací (leštění, odjehlení, čištění, apod.) a s nimi spojených vedlejších časů. Téma má významný průmyslový potenciál, je však zatím řešeno pouze akademicky (v reálných aplikacích ve firmách minimálně). Téma zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

8. Predikce výsledků výroby společně s její optimalizací již v návrhovém stádiu stroje (pro optimalizaci vlastností stroje), nebo výroby (ve fázi plánování výroby pro existující stroj). Volba vhodné kombinace řízení a mechanické stavby stroje. Téma je již dlouho významným výzkumným tématem a jak bylo vidět na EMO2011, již proniká do aplikací u předních světových výrobců obráběcích strojů. Téma zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

9. Nové techniky tvorby a generování postprocesorů pro složité víceosé NC stroje, multifunkční a hybridní stroje. Významné téma z hlediska výzkumu i reálných aplikací; zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

10. Stroje s vyšší statickou a dynamickou tuhostí a teplotní stálostí. Základ kvality každého stroje; je intenzivně řešen v rámci výzkumu i průmyslového vývoje. Téma zůstává s prioritou 1.

8 | V-11-094

Priorita 1.





2. Zvyšuje jakost







2. Zvyšuje jakost



11. Komplexní dynamická simulace strojů zahrnující simulační modely mechanické stavby stroje, modely pohonů, agregátů, řízení a dalších obslužných systémů, umožňující predikci chování stroje při reálném obrábění. Simulace zahrnující model řezného procesu, vřetene, nástroje a obrobku a umožňující ve spolupráci s komplexním dynamickým modelem stroje realizovat virtuální obrábění a inspekci virtuálně obrobeného povrchu. Souvisí s tématy 8 a 10. Proto také zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

12. Optimalizace elektromagnetických obvodů motorů užívaných v OS. Jedna z cest, jak zvýšit užitnou hodnotu elektrických komponent. Zatím spíše v rovině firemního vývoje, ale s velkým potenciálem. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

13. Inteligentní řízení strojů se schopností poučit se ze získaných zkušeností při předchozích obráběcích operacích. Zvyšování inteligence strojů nejde z důvodu komplexnosti a problémů v reálném provozu cestou samoučení. Téma má sníženou prioritu 2-3.

Priorita 2. Sníženo o prioritu 2-3.

14. Nové účinné hardwarové (aktivní dynamické hltiče) i softwarové prostředky (algoritmy pro potlačování vibrací uplatněné v pohonech) pro potlačování parazitních vibrací stroje, nástroje i obrobku. Hardwarové prostředky jsou zatím především doménou výzkumu; softwarové prostředky však již masivně pronikají do aplikací. Téma zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

15. Konstrukce s vyšší absorpcí či eliminací vibrací (s vyšší statickou a dynamickou tuhostí s použitím nových materiálů s vyšším tlumením). Téma je žádané a souvisí s aplikacemi nekonvenčních materiálů a dalšími cestami, kterými se hledá zvýšení tlumení struktur strojů. Téma zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

16. Zdokonalení upnutí nástrojů, nástrojových upínačů a rozhraní, upínání a výměny řezných destiček. Zdokonalení chlazení. Souvisí s požadovanou robustností a spolehlivostí procesů. Aktivně řešeno v aplikační sféře. Téma zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

17. Rozšiřování technologických možností strojů (otáčky, momenty, výkony) a jejich příslušenství (nástroje, hlavy, stoly, řezná prostředí).

V-11-094 | 9

Úzce souvisí s požadovanou multifunkčností, jejímž je jedním ze základních kamenů. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

18. Optimalizace technologie výroby tvarově náročných obrobků, jako např. turbínových kol, lopatek, forem, zápustek a medicínských implantátů. Zaměření VaV na maximální využití existujících CAM systémů, strategie obrábění, konfigurace postprocesorů, měření a vyhodnocování výsledků pro zpětné ovlivnění technologie obrábění. Souvisí s tématy 8 a 9. Významné téma ve výzkumu i ve firemním vývoji. Jeden z bodů, které začínají odlišovat standardní a špičkové firmy. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

19. Zdokonalování technik simulace a verifikace řídicích NC programů a jejich experimentálního ověřování na tvarově náročných dílech. Souvisí s tématy 9 a 18. Velmi aktivní téma široce prezentované mezi výrobci strojů na EMO2011. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

19. Simulace zahrnující model řezného procesu, vřetene, nástroje a obrobku a umožňující ve spolupráci s komplexním dynamickým modelem stroje realizovat virtuální obrábění a inspekci virtuálně obrobeného povrchu. Souvisí s tématy 2, 5 a 8. Výrazné téma jak ve výzkumu, tak i při praktickém užití u špičkových výrobců obráběcích strojů. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

20. Návrh nových zdokonalených řezných nástrojů pro obrábění otevřených a uzavřených tvarových ploch. Zdokonalování geometrie řezných ploch i utvářečů třísek, řezných materiálů a funkčních povlaků. Zvýšení stability řezu, trvanlivosti nástroje a kvality obrobeného povrchu. Souvisí s tématy 2, 5 a 8. Výrazné téma jak ve výzkumu, tak i při praktickém užití u špičkových výrobců obráběcích strojů. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

21. Návrh nových zdokonalených řezných nástrojů pro obrábění otevřených a uzavřených tvarových ploch. Zdokonalování geometrie řezných ploch i utvářečů třísek, řezných materiálů a funkčních povlaků. Zvýšení stability řezu, trvanlivosti nástroje a kvality obrobeného povrchu. Významné téma při zvyšování produktivity řezných procesů. Zůstává s prioritou 1. 22. Zdokonalení metod vzdálené diagnostiky a měření na strojích, zajištění bezpečnosti při provádění testů a měření na dálku.

10 | V-11-094

Priorita 1.





2. Zvyšuje jakost



Dálková diagnostika a vzdálená servisní podpora jsou v současné době faktorem, který definuje špičkovou firmu. Zůstává s prioritou 1.





2. Zvyšuje jakost



Priorita 1.

23. Snadno obsluhovatelné stroje s nízkými nároky na kvalitu obsluhy a její znalosti a zkušenosti, samo-vysvětlující ovládání stroje, technologie schopné včasné detekce chyb. Usnadnění obsluhy a programování multifunkčních strojů. Samorozhodovací systémy, které vedou obsluhu při ovládání stroje. Nástroje pro podporu programování pětiosých a multifunkčních strojů jsou významným prvkem zákaznické podpory. Přesto se stále počítá s inteligencí operátora. Zůstává s prioritou 1, ale doporučujeme oslabit důraz na samo-vysvětlování a samo-rozhodování.

Priorita 1.

24. Spolehlivější a snazší nasazení senzorů/aktuátorů založené na kombinaci nebo dalším zpracování v současné době již dostupných a řízených dat/signálů (povede ke snížení počtu zdrojů poruch). Senzorika a způsoby měření se zvýšenou robustností, odolná vůči znečištění, kapalinám, rušení, přepětím, chybnému zapojení. Souvisí s inteligencí strojů. Je náplní intenzivního výzkumu a částečně i průmyslových aplikací. Navzdory významnosti tématu je větší rozšíření senzoriky limitováno cenou. Doporučujeme rozšířit orientaci tématu také na nízkonákladová řešení. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

25. Tvorba standardů pro výměnu dat a zdokonalenou komunikaci mezi CAM technologiemi obecně a obráběcím strojem s cílem efektivnějšího využití stroje a zkrácení času přípravy a ladění technologie. Téma je předmětem aktuálního výzkumu i průmyslového vývoje. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

26. Sdílení informací a zkušeností získaných z více strojů a více řešených technologií. Jejich využití pro optimalizaci výroby a procesů. Shromažování a zpracování globálních informací (dlouhodobě zaznamenávané znalosti, celosvětové zkušenosti z oblasti výroby). Systémy pro řízení spolehlivosti stroje a řezného procesu (včetně řezných nástrojů). Zpětná vazba od servisních zásahů a provozu stroje k vývoji strojů a aplikační technologii vedoucí ke zvyšování spolehlivosti. Strategie uplatňovaná především v průmyslových firmách. Zatím však chybí větší tlak na rozvoj specifických nástrojů. Zůstává se sníženou prioritou 1-2.

Priorita 1. Snížená o prioritu 1-2.

V-11-094 | 11

27. Technologie zvyšující bezpečnost stroje pro lidskou obsluhu, ale také pro eliminaci poškození stroje, nástroje a obrobku. Systémy vyhodnocující nárůst rizik při specifickém využívání stroje, nebo při specifické technologii, manipulaci s obrobky a nástroji, atp. "Online" vyhodnocování rizik a kontakt s obsluhou a údržbou a její varování. Významné téma řešené všemi špičkovými firmami. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

28. Techniky pro sběr a schraňování dat o prováděných procesech (především současný záznam odbavovaného NC kódu a záznam měření z diagnostických čidel např. na vřetenu a pohonech). Součást komplexního monitoringu stroje, který mj. podporuje nástroje vzdálené diagnostiky. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

29. Monitorování zátěžných spekter pohonů s cílem poskytnutí relevantních dat pro jejich dimenzování. Cílem je minimalizace instalovaných příkonů. Výzkum i vývoj jdou směrem k lepšímu modelování procesů a virtuálnímu testování technologií, při kterém lze mj. i nasbírat aplikační data. Zůstává se sníženou prioritou 2.

Priorita 1. Snížená o prioritu 2.

30. Automatické nebo asistované ladění parametrů pohonů a CNC systému pomocí aktivního měření na stroji a online identifikace dynamických vlastností stroje. Adaptivní řízení stroje zohledňující konkrétní pracovní podmínky a zadání s cílem maximalizovat přesnost při dokončování a výkon při hrubování. Uvedené techniky jsou vázané také na oblast monitorování obrobku a zdokonalování diagnostiky strojů se zaměřením na pohony. Diagnostika pro rychlé ladění pohonů se rozšiřuje jako specifické opce řídicích systémů. Zůstává s prioritou 1-2.

Priorita 2 Zůstává s prioritou 1-2.

31. Nové a zdokonalené metody a postupy pro měření geometrické přesnosti stroje v celém pracovním prostoru a ve vazbě na změny zatížení, teploty a kinematické konfigurace. Důležité téma aktivně řešené především ve výzkumu. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

32. Optimalizace technologie výroby tvarově náročných obrobků, zaměřené na zdokonalené využití CAM systémů, strategie obrábění, konfigurace postprocesorů a na zdokonalené měření a vyhodnocování výsledků pro zpětné ovlivnění technologie obrábění. Velmi aktuální téma výzkumu i vývoje. Zůstává s prioritou 1.

12 | V-11-094

Priorita 1.





2. Zvyšuje jakost







2. Zvyšuje jakost



33. Nové metody potlačení dynamických chyb stroje. Kompenzace odchylek polohy nástroje v důsledku poddajnosti nosné struktury a její interakce s pohony. Identifikace těchto odchylek. Částečně souvisí s pokročilým modelováním strojů a integrovanou senzorikou. Předmět intenzivního výzkumu, ojediněle již také v aplikacích. Zůstává se zvýšenou prioritou 1-2.

Priorita 2. Zvýšena na prioritu 1-2.

34. Adaptivní řízení servopohonů stroje zohledňující změny dynamického chování stroje se změnou polohy pohybových os. Adaptivní řízení tohoto druhu je předem naprogramováno. Řešeno výrobci řídicích systémů. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

35. Kombinace tradičních třískových technologií s vysoce přesnými nebo vysoce výkonnými technologiemi (laser, elektronový paprsek, voda, EDM apod.) za účelem dosažení optimální kombinace požadované přesnosti a výkonnosti. Viz 3. Zůstává se sníženou prioritou 3.

Priorita 2. Sníženo o prioritu 3.

36. Optimalizace skeletu, vřetena a pohonů pro maximální statickou a dynamickou tuhost při minimálních nákladech. Snaha snižovat náklady na materiálové vstupy stále roste. Zůstává se zvýšenou prioritou 1-2.


37. Nové metody minimalizace nežádoucích vibrací: řízené rozběhy za účelem snížení vibrací, jejich cílené potlačování, výzkum metod vlivu regulace posuvů na samobuzené kmitání při obrábění. Téma výzkumu, částečně již i reálných aplikací. Zvyšuje inteligenci stroje. Zůstává se zvýšenou prioritou 1-2.


38. Vhodné využití lehkých (málo hmotných) materiálů s vysokou tuhostí a vyšším tlumením. Cílené zvyšování dynamické tuhosti a tlumení strojů a jejich komponentů při snížení spotřeby energie. Využití nekonvenčních materiálů a materiálových struktur (lamináty, keramika, sendviče, lehčený polymerbeton, hybridní materiály). Nekonvenční materiály jsou využívány, ale pouze cíleně pro specifické uzly. Většímu rozšíření brání cenové důvody i limitované technické vlastnosti materiálů. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

39. Pokročilá robustní a spolehlivá senzorika a metody automatického vyhodnocení stability řezného procesu.

V-11-094 | 13

Souvisí s inteligencí stroje, ovlivňuje hospodárnost a produktivitu. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

40. Zvyšování stability řezného procesu při čtyř a víceosém obrábění. Nové řezné nástroje pro obrábění otevřených a uzavřených tvarových ploch. Významné téma řešené především ve výzkumu. Vhodná podpora aplikací. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

41. Řízení založené na umělé inteligenci poskytující řídicímu systému a mechatronickým komponentům schopnosti autonomní kalibrace, predikce, učení a samo-optimalizace při jakémkoliv probíhajícím procesu. Na vyšší úrovni se jedná o technologie a metody pro rozšíření schopnosti strojů poučit se ze získaných zkušeností: reakční schopnosti a výkon strojů nebo jejich souboru tak s časem poroste. Zatím spíše v teoretické rovině. Zůstává se sníženou prioritou 3.

Priorita 2. Sníženo o prioritu 3.

42. Nové znalostní systémy. Rozpoznávání trendů a zákonitostí (metody, které dokážou z měřených dat, především z měření vibrací, teplot a proudů vyhodnocovat stav měřeného systému a predikovat poruchy, chyby a nutnost údržby). Algoritmy pro vyhodnocení aktuálních i budoucích stavů stroje. Významný impakt na využití stroje; součást podpory uživatele. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

43. Maximální automatizace a bezobslužnost výroby na obráběcích strojích. Stavba výkonných a přesných manipulátorů pro výměnu obrobků a nástrojů, systémů pro automatické měření rozměru a poškození nástrojů, systémů pro vynášení třísek a úklid pracovního prostoru, systémů pro zajištění dlouhodobé bez obslužnosti a automatizace stroje. Aplikačně významné téma. Zůstává s prioritou 1. 44. Metody řízení založené na umělé inteligenci poskytující řídicímu systému a mechatronickým komponentům schopnosti autonomní kalibrace, predikce, učení a samo-optimalizace při jakémkoliv probíhajícím procesu. Na vyšší úrovni se jedná o technologie a metody pro rozšíření schopnosti strojů poučit se ze získaných zkušeností

14 | V-11-094

Priorita 2. Zvýšena na prioritu 1.





2. Zvyšuje jakost



Viz 41. Zůstává se sníženou prioritou 3.





2. Zvyšuje jakost



Priorita 2. Snížena na prioritu 3.

45. Aplikace metod pro autonomní výrobu, kde je zadání výroby automaticky následováno samostatnou přípravou strojů zapojených do výrobního procesu, automatickou aktivací dodavatelského řetězce, výrobou a samo-kontrolou obrobků (integrovaná kontrola kvality výroby). Stále se nezdá, že by začalo více prosazovat. Zůstává s prioritou 3.

Priorita 3.

46. Zvyšování rychlostí obrábění, frézování nad 1000m/min, broušení nad 100m/s, vývoj vřeten a vyvážených nástrojů pro velmi vysoké rychlosti. Není prioritním tématem vývoje nástrojů a řezných materiálů. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

47. Pokročilé výrobní procesy nahrazující několik dosud oddělených procesů jedním (např. třískové obrábění + povrchové úpravy, texturování, měření součásti vše na jedno upnutí během jednoho procesu), eliminace dodatečných operací (leštění, odjehlení, čištění, apod.) a s nimi spojených vedlejších časů. Integrace a kombinace tradičních třískových technologií s vysoce přesnými nebo vysoce výkonnými technologiemi (laser, elektronový paprsek, voda, EDM apod.) za účelem dosažení optimální kombinace požadované přesnosti a výkonnosti. Viz 7. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

48. Pokrok v oblasti vysokých řezných rychlostí, vysokých úběrů, hloubkových metod obrábění, obrábění bez použití kapaliny, obrobitelnosti nestandardních materiálů (kompozitů, keramických konstrukčních materiálů, neželezných slitin, obrábění tvrdých a kalených materiálů atd.). Potvrzuje se pouze částečně. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

49. Využití moderních optimalizačních nástrojů, technik a postupů. Rozšířené využití topologických, parametrických a stochastických metod optimalizací u virtuálních modelů strojů a komponentů. Začíná se rozšiřovat z výzkumu do reálného vývoje. Zůstává se zvýšenou prioritou 1.


50. Predikce a ověření výsledků výroby společně s její optimalizací již v návrhovém stádiu. Přizpůsobení řízení k mechanické stavbě stroje.

V-11-094 | 15

Významné aplikační téma, které má rozsáhlou výzkumnou podporu. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

51. Uplatnění vysoce spolehlivých a přesných komponentů, jednotek a uzlů (kul. šrouby, vedení, ložiska, krytování, převodovky, atp.). Vývoj komponentů spolehlivých ve funkci i v parametrech. Význam se nezesiluje. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

52. Systémy pro řízení spolehlivosti včetně nástrojů pro zpětnou vazbu ze servisních zásahů do konstrukční kanceláře vedoucí k neustálému zvyšování spolehlivosti stávajících konstrukčních řešení. Význam se nezesiluje. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

53. Zahrnutí spolehlivostních a robustnostních aspektů do vývojové fáze nového stroje. Význam se nezesiluje. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

54. Unifikace dílců a komponentů s cílem minimalizovat rozdílnost užívaných komponent při zachování velmi dobrých statických a dynamických vlastností strojů. Význam se nezesiluje. Zůstává s prioritou 3.

Priorita 3.

55. Aplikace technologií a nástrojů pro realizaci a uplatnění koncepce Plug-and-play, resp. Plug-and-Produce pro jednotlivé komponenty, senzory, uzly strojů, prvky pohonů, ale i celých strojů. Význam se nezesiluje. Zůstává s prioritou 3.

Priorita 3.

56. Nástroje pro návrh, analýzu a řízení stavu obráběcích strojů po celou dobu jejich technického života (od výchozího koncepčního návrhu až po fyzickou likvidaci). Význam se zesiluje v souvislosti s řízením životního cyklu výrobků. Zůstává se zvýšenou prioritou 2.


57. Zdokonalené techniky plánování i provádění údržby, kontrolních měřených vlastností strojů a seřizování strojů. Ovlivňuje spolehlivost a hospodárnost. Zůstává s prioritou 1. 58. Vývoj technických řešení pro snadnou rekonfigurovatelnost strojů na základě požadavků zákazníka. Jeden stroj, sestavený ze základních modulů, bude možné např. jednou připravit jako primárně soustružnický stroj a podruhé jako primárně brousící stroj.

16 | V-11-094

Priorita 1.





2. Zvyšuje jakost



Cesta ke zvýšení flexibility ve vývoji strojů, přizpůsobení stroje zákaznickým požadavkům a snížení výrobních nákladů. Zůstává s prioritou 1.





2. Zvyšuje jakost



Priorita 1.

59. Snižování energetické náročnosti obráběcích strojů (pohonů i ostatních agregátů a systémů stroje), využívání moderních elektronických prvků - rychlé výkonové tranzistory s min. tepel. ztrátami, a technik zvýšení modulační frekvence proudu, snižování akustických emisí stroje, snižování znečištění okolí průsaky, odpařováním a exhalacemi. Roste význam tématu. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

60. Stroje se zvýšenou přesností samotné stavby (zvýšenou přesností dílců, komponentů a montáže). Zvýšená přesnost dosažená specifickou montáží a komponenty je stále žádaná. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

61. Stroje s novým a nekonvenčním uspořádáním nosné struktury a pohonů pohybových os vedoucím ke zvýšení přesnosti práce. Spíše výzkumné téma, v aplikacích se zatím více neprojevuje. Má však velký potenciál. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

62. Nové techniky pro měření polohy středu nástroje (TCP) vůči obrobku a jejich integrace do řídicích algoritmů stroje. Uplatnění přídavných odměřovacích systémů založených především na optických a laserových principech, které umožňují měřit geometrii skeletu stroje za chodu a přiblížit se ideálu měření polohy konce nástroje. Výzkumné téma, které se začíná prosazovat do aplikací. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

63. Nové techniky měření deformací vřetene a predikce deformací nástroje a obrobku a kompenzace těchto deformací a chyb. Součást aktivního výzkumu i vývoje. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

64. Optimalizované řízení chladících agregátů pro zajištění zvýšené tepelné stability při dokončovacích operacích. Zatím se více neprosazuje. Zůstává s prioritou 2

Priorita 2.

65. Nové pokročilé/moderní řídicí techniky a strategie přesahující dnes běžnou kaskádní regulaci. Otevřenost pro aplikaci nestandardních a méně rozšířených řídicích systémů. Aktuální především ve vývoji řídicích systémů. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

V-11-094 | 17

66. Použití metod pro velmi přesné in-procesní měření rozměrů obráběných dílců přímo ve stroji. Aplikace především u velkých obráběcích strojů. Zůstává se zvýšenou prioritou 2. 67. Zdokonalené způsoby upínání obrobku minimalizující deformace a maximalizující tuhost spojení se stolem/paletou.

Priorita 3 Zvýšeno na prioritu 2..

jeho

Téma výzkumu i vývoje. Zůstává se zvýšenou prioritou 2.

Priorita 3 Zvýšeno na prioritu 2..

68. Eliminace tepelných deformací nosných soustav, protékané a skrápěné rámy, chlazené pohony, symetrické konstrukce, softwarové kompenzace, inteligentní řízení chlazení s cílem zvýšení přesnosti strojů. Významnost trvá ve výzkumu, vývoji i aplikacích. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

69. Nové metody kompenzací pro optimální využití všech pohybových os u víceosých strojů. Řešení problému prostorových kompenzací závislých na kinematické konfiguraci pohybových os, na zatížení stroje a na teplotně-mechanickém stavu stroje. Významnost trvá ve výzkumu, vývoji i aplikacích. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

70. Optimalizace konstrukcí i v oblasti obrobků, přípravků, nástrojů a nástrojových držáků. Zatím se více neprosazuje. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

71. Stroje s více pracovními nástroji v řezu. Integrace různých mechanických procesů v jednom stroji. Významnost trvá ve výzkumu, vývoji i aplikacích. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

72. Výzkum a vývoj znalostních systémů. Rozpoznávání trendů a zákonitostí (metody, které dokážou z měřených dat, především z měření vibrací, teplot a proudů vyhodnocovat stav měřeného systému a predikovat poruchy, chyby a nutnost údržby). Algoritmy pro vyhodnocení aktuálních i budoucích stavů stroje, nástroje a upínače, predikce stability a spolehlivosti. Součást inteligence stroje i zákaznické podpory. Zůstává s prioritou 1. 73. Bezdrátová senzorika a robustní přenos signálů z pohyblivých, rotujících nebo vzdálených částí.

18 | V-11-094

Priorita 1.





2. Zvyšuje jakost



Především robustnost přenosu signálu je významná. Zůstává s prioritou 1.





2. Zvyšuje jakost



Priorita 1.

74. Pokročilá vyhodnocovací elektronika, signálové procesory, zpracování dat v blízkosti senzoriky a následný digitální přenos dat. Souvisí se 73. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

75. Kvalitní pravidelná školení, tréninky ovládání a využívání strojů a nástrojů. Simulace a trénink řešení havarijních situací (troubleshooting). Neprosazuje se do větší šíře. Zůstává s prioritou 3.

Priorita 3.

76. Výzkum a vývoj technik pro on-line monitorování řezného procesu. Techniky pro sběr a schraňování dat o prováděných procesech, rozpoznávání trendů a zákonitostí a vývoj rozhodovacích technik pro volbu optimálních řezných podmínek přímo během obrábění (beze změny NC kódu). Neprosazuje se do větší šíře. Zůstává s prioritou 3.

Priorita 3.

77. Vývoj komponentů a koncepcí strojů umožňujících maximální multifunkčnost stroje. Velmi aktuální. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

78. Užití systematických metod pro sledování výrobních nákladů při procesech obrábění a souvisejících procesech výroby obrobků. Systémy pro monitorování využití a trvanlivosti břitu nástrojů, pro monitorování průběhu výroby, výrobních časů a využití strojů, systémy evidence procesů nad obrobkem. Rozšiřuje se jako opce stroje a součást zákaznické podpory. Zůstává se zvýšenou prioritou 1-2.


79. Snižování výrobních nákladů obráběcích strojů s využitím technologie optimalizace (druh nástrojů, speciální nástroje, řezné podmínky, řezné kapaliny, CAM strategie, upínání a výměna obrobků, atd.). Vyjádření vlivu snižování nákladů na výslednou kvalitu výroby. Není požadováno, má však význam. Zůstává s prioritou 2.

Priorita 2.

80. Provádění citlivostní analýzy zaměřené na hledání oblastí užitečného sjednocení komponentů, snižování ekonomických nákladů při zachování vysokých užitných hodnot stroje. Není požadováno. Zůstává s prioritou 3.

Priorita 3.

V-11-094 | 19

81. Aplikace modulů pro snadno rekonfigurovatelné a multifunkční stroje dle požadavku zákazníka (ve fázi, kdy zákazník specifikuje požadavky na stroj před jeho vývojem, koupí a instalací). Modularita se rozšiřuje. Zůstává se zvýšenou prioritou 2.


82. Rozšiřování spolupráce mezi podniky, rozšiřování sdílení know-how při budování větších sdružení výrobců OS. Obchodování se znalostmi (know-how) jakožto s produktem a hodnotou. Ochrana duševního vlastnictví. Roste mezipodniková spolupráce. Zůstává s vyšší prioritou 2.


83. Snižování potřeby materiálů na strojích a řešení otázky ekologické likvidace obráběcích strojů. Velmi významné - odráží se ve výzkumu i ve vývoji. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

84. Využívání obecně ekologických postupů při výrobě OS, volbě užitých materiálů a volbě komponent. Zjednodušení likvidace nebo recyklace OS a jejich komponent. Velmi významné - odráží se ve výzkumu i ve vývoji. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

85. Vyžívání ekologických řezných kapalin a maziv. Velmi významné - odráží se ve výzkumu i ve vývoji. Zůstává s prioritou 1.

Priorita 1.

86. Simulace funkce nástroje ve fázi jeho návrhu a simulace dopadu technologie s daným nástrojem na životní prostředí (vzhledem k jeho životnosti a spotřebě energie a chladiva). Velmi významné - odráží se především ve výzkumu. Zůstává s prioritou 1.

20 | V-11-094

Priorita 1.





2. Zvyšuje jakost



3

Obchodní požadavky na stroj a technologii

Technické požadavky na stroj i nástroje pro jejich zlepšení vedou ke zlepšení absolutních vlastností stroje. Výsledný úspěch stroje na trhu je však dán jeho relativní kvalitou určenou srovnáním s konkurencí. Proto bylo provedeno dotazovací šetření mezi obchodníky firem sdružených v konsorciu projektu, které identifikovalo hlavní požadavky na stroj z hlediska jeho tržního úspěchu. Tyto hlavní požadavky jsou shrnuty níže. Jako požadavky jsou primárně uváděny poměr cena/výkon, renomé firmy, servis a kvalita technologické studie. Sekundárními inovace a podpora při financování. Požadavky dobře korelují s technickými požadavky na stroj a dávají je do širších souvislostí.

Poměr cena/hodnota Tento požadavek byl shodně zmíněn všemi dotazovanými osobami hned na prvním místě. Zákazník primárně nesleduje pouze nejnižší cenu, ale posuzuje cenu relativně vůči přínosu celého nabízeného řešení. Lepší poměr cena/hodnota je to, co umožňuje prodávat drahé stroje v levné konkurenci z Asie. Pro zlepšení tohoto poměru, tj. pro získání vyšší hodnoty pro zákazníka při stejné nebo pouze mírně zvýšené ceně, byl shodně uváděn jako klíčový požadavek na vysokou celkovou produktivitu celého procesu. Tu je možno zvýšit především zkrácením celkového výrobního času dílce. V tom je za klíčovou považována na prvním místě opět shodně všemi dotazovanými osobami multifunkčnost strojů. Integrace více druhů operací v jednom stroji umožňuje zkrácení času pro mezioperační manipulaci, která je u velkých obrobků obzvlášt’ význmaným faktorem, možnost dosažení vyšší přesnosti z důvodu nepřepínání dílce a práce v prostoru s konstantními podmínkami (především teplotou). Za velmi zajímavé a v budoucnu tržně dobře uplatnitelné bylo uvedeno další rozšiřování této multifunkčnosti o další druhy operací, např. post-procesní měření přesnosti obrobku. Pokud by bylo možno stroj využít pro měření se stejnou přesností a spolehlivostí, jako na souřadnicovém měřícím stroji (tzv. On-Machine-Measurement - OMM), šlo by o další zvýšení produktivity celého výrobního procesu dílce a o zvýšení hodnoty pro zákazníka. Dalším významným požadavkem na zvýšení produktivity celého procesu byla uváděna automatizace. Automatická výměna nástrojů a nástrojových adaptérů, automatická výměna vřetenových hlav a automatická výměna palet jsou významnými faktory zkracujícími vedlejší časy. Je tedy velmi důležité se při vývoji stroje zabývat také možností jeho doplnění a maximální množství automatizace, která může být založena na řešení třetích stran. U frézovacích strojů byl uváděn jako významný trend a zvýšení hodnoty stroje pro zákazníka možnost soustružení (karuselování) na stroji. V neposlední řadě je důležitým faktorem ovlivňujícím produktivitu vlastní výrobní technologie. Inovace v oblasti nástrojů umožňují širší zavádění technologie vysokorychlostního obrábění (HSC) i do segmentu velkých strojů. Zákazníci jsou však stále konzervativní, proto musí být základem tuhá struktura umožňující silové vysoce výkonné obrábění (HPC). Alternativa v podobě HSC je však uživateli velkých strojů vnímána stále více a je tedy vhodné mít možnost stroj ve standardním provedení nabízet i v “HSC varinatě” nebo s “HSC balíčkem”. Firmy vyrábějící stroje by proto měly výrazně investovat také do vlastního vývoje technologie.

Renomé firmy Na druhém místě je jako klíčový obchodní faktor uváděno dobré jméno firmy. Vzhledem k ceně strojů je nutné mít množství referencí z realizovaných dodávek strojů a technologií. Renomé firmy je následně jakousi zkratkou obsahující informaci, že firma spolehlivě realizovala dostatečné množství minulých zakázek. České firmy v konsorciu jsou, jak potvrdil i zahraniční obchodní zástupce, vnímány jako firmy se

V-11-094 | 21

solidním základem, dlouhou tradicí, ale současně i využívající moderní vývojové metody a řešení. Tento solidní základ je třeba chránit. Prezentace firmy by proto měla jasně a konzistentně odkazovat na reference demonstrující jak tradici (např. počty prodaných kusů strojů), tak na moderní přístupy a inovace (speciální high-tech řešení).

Kvalita technologické studie Třetím klíčovým obchodním faktorem je kvalita technické nabídky včetně technologické studie zákazníkova výrobního procesu. Srozumitelnost řešení a reálná predikce výrobních časů a celkových nákladů jsou jasným podkladem pro vyhodnocení poměru cena/hodnota a tak významně ovlivňují zákazníkovo rozhodnutí o koupi. Kvalitní technologickou studii lze detailně a produktivně provést především v případě, že má firma také výše zmíněný vlastní vývoj technologie a bohaté zkušenosti s technologickým využitím vlastních strojů. V určité míře se zde proto také otevírá velké pole pro aplikace simulací procesu a virtuální obrábění.

Servis Servis je považován za klíčovou položku, jejíž význam je minimálně stejně důležitý, jako dobré jméno firmy.

Inovace Inovace jsou zákazníky pozitivně vnímány při prvním posuzování firmy a mohou pomoci k rozhodnutí konkrétní firmu poptat. Je proto dobré trvale prezentovat vlastní konzistentní a kontinuální vývoj. Stále trvá poptávka po strojí s vyšší produktivitou, lepší přesností, vyšší jakostí vyráběných dílců, větší spolehlivosti a hospodárnosti. Inovativní řešení, která umožní naplnit uvedené požadavky, jsou zákazníky vítana. Pokud jde o cenu řešení, může být vyšší, ale opět musí dosáhnout lepšího nastavení poměru cena/hodnota. Pokud by řešení výrazně zvyšovalo cenu stroje, je vhodné nenabízet ho jako standard, ale jako opci nebo doplňkový balíček. V každém případě je třeba podstatu řešení a jeho přínosy zákazníkovi jasně vysvětlit.

Financování Dalším sekundárně významným faktorem je podpora zákazníka při financování nákupu stroje. To je součástí komplexní podpory zákazníka při prodeji. Je proto vhodné spolupracovat se seriózní bankovní institucí, která tuto podporu může zajistit.

Poznámka Je nutno si uvědomit, že takto nastavené požadavky vzešly z firem, které vyrábějí převážně velké obráběcí stroje, jejichž pořizovací cena je na takové úrovni, že pro firmu se jedná o strategickou investici pro delší časový horizont. To také ovlivňuje nastavení priorit u všech požadavků.

22 | V-11-094

4

Konkurenceschopnost konsorciálních strojů

Jednou s možných metod, jak stanovit parametry konkurenceschopného stroje, je metoda QFD - Quality Function Deployment ve formě jakostního domu. Tato metoda důsledně shrnuje požadavky zákazníků na daný stroj a stanovuje konkrétní kroky, jak tyto požadavky naplnit a způsob ověření, že vytižených cílů je dosaženo. Zároveň definuje i důležitost jednotlivých navržených opatření a sestavuje žebříček priorit s důrazem na kvantitativní příspěvek daného opatření k celkovému zvýšení celkové konkurenceschopnosti stroje v daném tržním prostředí. Postup tvorby QFD z pohledu výrobce stroje je následující: • • • • • • • • • • •

Shrnutí požadavků zákazníků na stroj Hodnocení požadavků zákazníků Zaměření težiště servisu výrobce stroje Návrh opatření pro dosažení požadavků zákazníků Stanovení měřitelných cílových hodnot pro navržená opatření Hodnocení správnosti opatření - cíle Obtížnost dosažení navržených opatření Vztahová matice mezi požadavky zákazníků a navrženými opatřeními Technický význam navržených opatření Vazvy mezi navrženými opatřeními - vyváženost Kritické atributy při plnění navržených opatření

Výsledkem takto realizovaných kroků je výsledná matice pro daný stroj (jakostní dům), definující celý postup naplnění požadavku na zvýšení konkurenceschopnosti stroje.

Obr. 1: Quality Function Deployment (QFD) - jakostní dům.

V-11-094 | 23

Zpracované jakostní domy pro konsorciální stroje jsou uvedeny na následujících obrázcích.Na obr. 2 je uveden jakostní dům pro stroje FUEQ.

Obrázek není veřejně dostupný

Obr. 2: Jakostní dům pro stroj FUEQ výrobce TOS Kuřim OS.

24 | V-11-094

Na obr. 3 je uveden jakostní dům pro stroje BasicTurn.


Obr. 3: Jakostní dům pro stroj BasicTurn výrobce TOSHULIN.

V-11-094 | 25

Na obr. 4 je uveden jakostní dům pro stroje WHN(Q)13CNC.


Obr. 4: Jakostní dům pro stroj WHN(Q)13 CNC výrobce TOS Varnsdorf.

asd

26 | V-11-094

5

Závěr

Předložená zpráva identifikuje klíčové požadavky kladené na nově vyvíjený stroj z hlediska výsledné konkurenceschopnosti stroje. Popsány jsou technické požadavky, které zaručují naplnění technické podstaty, cílové výrobní technologie a metody a technologie k jejich zlepšení. Uvedená doporučení odrážejí jak dlouhodobou strategii, tak aktuální trendy a stav výzkumu a vývoje. Dále jsou uvedeny netechnické parametry ovlivňující zákazníkovo rozhodnutí o koupi. Ty dobře korelují s technickými požadavky na stroj a dávají je do širších souvislostí. Zpráva tak shrnuje soubor požadavků a faktorů, které vedou k vývoji způsobilého stroje především z pohledu jeho lepší konkurenceschopnosti na trhu. V druhé části zprávy jsou uvedeny zpracované jakostní domy pro konsorciální stroje.

V-11-094 | 27

28 | V-11-094

Identifikace požadavků kladených na stroj, metoda QFD (jakostní dům)

Recommend Documents