L'edge computing consente la digitalizzazione intelligente delle macchine CNC

I dispositivi Edge migliorano le macchine CNC intelligenti senza influire sul funzionamento del controller, garantendo prestazioni e produttività della macchina.

Un dispositivo edge computing intelligente per macchine CNC è un PC industriale rinforzato progettato per funzionare in ambienti industriali/manifatturieri. Il software del dispositivo edge consuma dati dalle macchine in officina, li elabora e fornisce preziosi approfondimenti o informazioni direttamente alla macchina, ai sistemi di livello superiore, ai server o ai data lake. "Perché i dispositivi edge computing sono separati dalla macchina reale controller, questi dispositivi possono essere gestiti e aggiornati al volo senza dover necessariamente mettere la macchina fuori produzione, cosa che inciderebbe sulla produttività. Consente agli utenti di affrontare nuovi casi d’uso senza influire sulle prestazioni della macchina”, ha affermato Gus Gremillion, consulente per le soluzioni presso Siemens.

Le connessioni primarie su un dispositivo edge utilizzano Ethernet industriale standard per comunicare con quelle che Siemens chiama connessioni in direzione sud e in direzione nord (Figura 1). La connessione in direzione sud collega il dispositivo periferico alla macchina tramite uno switch. La connessione in direzione nord, anch’essa tramite uno switch, consente agli utenti di raccogliere dati e interagire con il dispositivo di edge computing.

L'esecuzione di applicazioni avanzate sul dispositivo di edge computing riduce notevolmente il carico di elaborazione sul controller CNC. Ad esempio, per evitare le collisioni è necessario un notevole dispendio computazionale. “L’utilizzo dei nostri dispositivi edge comporta un carico aggiuntivo minimo sul CNC dal punto di vista computazionale”, ha spiegato Gremillion. "Ciò rende [i dispositivi edge] adatti alle macchine esistenti in officina." "Un dispositivo edge carica meno del 5% sulla CPU della macchina", ha continuato Gremillion. Ha affermato che alcuni utenti temono che l'inserimento di dispositivi edge sulle loro macchine esistenti possa influire sulle prestazioni o sul comportamento della macchina. “Possiamo dissipare questa [preoccupazione], perché non diamo questo carico al CNC; tutto questo calcolo viene gestito sul dispositivo periferico.

Un CNC in funzione produce valori di “visione anticipata” del percorso futuro della macchina, che il dispositivo di bordo può acquisire. I valori Look ahead facilitano la prevenzione delle collisioni confrontando il funzionamento in tempo reale con un modello 3D dello spazio della macchina, inclusi l'attrezzatura e il pezzo in lavorazione, caricato sul dispositivo edge. "Il dispositivo edge controlla sempre dove si troverà la macchina tra 800 millisecondi mentre si corre, o addirittura si fa jogging, con la macchina”, ha spiegato Gremillion. "Se la macchina sta per scontrarsi con il pezzo, l'attrezzatura o il tavolo, il dispositivo per bordi attiverà un E-stop [arresto di emergenza] sulla macchina prima che la macchina si schianti effettivamente." "Perché la prevenzione delle collisioni funziona sul bordo dispositivo”, ha continuato Gremillion, “siamo in grado di modellare la macchina, l’attrezzatura, la parte e persino il materiale rimosso dalla parte. Gli utenti ottengono la simulazione 3D e la prevenzione delle collisioni perché sono in grado di vedere al volo l'esatta configurazione dello spazio macchina SINUMERIK. "Il gemello digitale può essere importato nel dispositivo edge. Ciò aiuta ad accelerare sia la modellazione che la prevenzione delle collisioni. In genere, i costruttori di macchine realizzano il gemello digitale perché conoscono le loro macchine; hanno i file CAD 3D delle loro macchine. Utilizzano spesso il gemello digitale per facilitare la messa in servizio e la progettazione delle loro macchine. Quindi possono esportare il file del modello sul dispositivo periferico.

I dispositivi Edge possono ottimizzare il processo di lavorazione. Ad esempio, Siemens dispone di un'applicazione che monitora e fornisce feedback alla macchina che indica se il processo è nominale in base ai dati storici. Se durante il processo di lavorazione si verifica un'anomalia come un picco nel carico del mandrino o un punto duro (Figura 2), il feedback al controllo può attivare un blocco dell'avanzamento sulla macchina, inviare un messaggio o un allarme a un operatore o attivare una subroutine.

I dispositivi Edge hanno un ruolo da svolgere nell'analisi dei dati provenienti dalle macchine CNC. "Negli impianti, alcune macchine si comportano diversamente, hanno 'personalità' diverse", ha affermato Gremillion. “Raccogliendo i dati [da ciascuna macchina], gli utenti possono confrontare macchina con macchina per identificare le variazioni. Sulla base di questi dati, possono risintonizzare una particolare macchina o sostituire componenti meccanici per migliorarne le prestazioni. "Gremillion ha affermato che a volte un utente può segnalare una macchina "problematica". “La raccolta di dati consente agli utenti di approfondire il motivo per cui una particolare macchina è un bambino problematico. Permette loro di fare confronti per comprendere meglio i loro processi e quindi ottimizzarli”, ha affermato.