Da "manufatura" à "manufatura inteligente": a transformação digital das máquinas de corte de folhas de estampagem a quente

Nas indústrias de embalagens, impressão, têxtil e decoração, o processo de estampagem a quente é uma tecnologia essencial para agregar valor aos produtos e destacar a textura luxuosa. Sendo o principal consumível do processo de estampagem a quente, o equipamento de corte de precisão da folha de estampagem a quente, seu nível técnico determina diretamente a qualidade, a utilização e até mesmo o desempenho do produto final.

A tradicional máquina de corte de folhas de estampagem a quente é um produto típico da era da "manufatura": a estrutura mecânica é a principal, altamente dependente da experiência e sensibilidade do operador para ajustar a tensão, controlar a velocidade e alinhar a posição da ferramenta. O processo de produção é como uma "caixa preta", com grandes flutuações de qualidade, altas taxas de refugo e gargalos óbvios de eficiência. No entanto, sob a onda da Indústria 4.0, uma profunda revolução da "manufatura inteligente" está revitalizando essas máquinas volumosas, embarcando em um caminho de transformação digital com tomada de decisão inteligente e orientada por dados e produção flexível como núcleo.

1. O dilema da tradição: o desafio da era da “manufatura”

1. Alta dependência da experiência manual: a tensão, a velocidade, o ângulo da ferramenta e outros parâmetros de corte dependem do "ouvido, olho, olho e tato" do mestre, o ciclo de treinamento de talentos é longo e a consistência da qualidade do produto de diferentes operadores é difícil de garantir.

2. Gargalos na eficiência e qualidade da produção: Para evitar quebras de folhas e cortes irregulares, as máquinas frequentemente não operam em velocidades ideais. O uso frequente de ferramentas e rebobinamento resulta em tempo de inatividade excessivo e baixa eficiência geral do equipamento (OEE).

3. Produção "caixa preta", difícil rastreabilidade: Faltam registros de dados no processo de produção. Após uma reclamação do cliente, é impossível rastrear com precisão qual rolo de matéria-prima e sob quais parâmetros de processo foi produzido, sendo possível apenas investigar em larga escala, o que é dispendioso.

4. Grande desperdício de material: devido a tentativas e erros, quebra de folha no processo, enrolamento irregular, etc., a perda de resíduos de folha de estampagem a quente (principalmente folha metálica cara e alumínio eletroquímico) é enorme.

5. Modelo de serviço único: Após a venda do equipamento, o contato entre o fabricante e o usuário se enfraquece. O reparo de falhas é lento, a gestão de peças de reposição é ineficiente e serviços de valor agregado não podem ser fornecidos.

2. O caminho da transformação: em direção à tecnologia central da “manufatura inteligente”

A transformação digital não é uma simples "substituição de máquina", mas por meio da integração de uma série de tecnologias digitais, a máquina de corte recebe a capacidade de "perceber, analisar, tomar decisões e executar".

1. Introdução aos “Sentidos Digitais” (IoT e Tecnologia de Sensoriamento)

◦ Instale sensores de alta precisão em peças-chave: colete dados massivos, como tensão de desenrolamento/rebobinamento, velocidade do fuso, temperatura da ferramenta, vibração e detecção visual CCD de imagens de borda da bobina em tempo real.

◦ Crie redes neurais de dispositivos: agregue todos os dados de sensores em gateways de computação de ponta ou plataformas de nuvem por meio de gateways de IoT para fornecer combustível de dados para análise subsequente.

2. Construção do “Smart Brain” (Plataforma de Internet Industrial e Análise de Big Data)

◦ Agregação e visualização de dados: monitoramento em tempo real do status do equipamento, progresso da produção e consumo de energia na plataforma de nuvem ou no sistema SCADA local para obter transparência de "caixa preta".

◦ Otimização de parâmetros de processo: com base em dados históricos de produção, algoritmos de aprendizado de máquina são usados ​​para recomendar o modelo ideal de tensão e velocidade (receita) para estampagem a quente de folhas de diferentes materiais e larguras, e até mesmo realizar ajustes adaptativos para minimizar o desperdício inicial.

◦ Manutenção preditiva: Ao analisar a corrente e a frequência de vibração do motor do fuso, ele pode prever o desgaste do rolamento, a passivação da ferramenta e outras falhas com antecedência, e alterar "pós-manutenção" para "pré-aviso", reduzindo bastante o tempo de inatividade inesperado.

3. Atualização da “Execução de Precisão” (Visão de Máquina e Automação)

◦ Correção de visão de IA: a câmera CCD de alta resolução captura a borda da bobina em tempo real, identifica rapidamente desvios por meio de algoritmos de IA e aciona o servomotor para realizar a correção em tempo real com precisão de nível de mícron para garantir bordas de corte suaves e organizadas.

◦ Troca automática de ferramentas e ajuste de posição da ferramenta: Com o sistema de posicionamento visual, a troca automática de ferramentas e o ajuste de espaçamento são realizados, encurtando o tempo de troca e atendendo às necessidades flexíveis de produção de pequenos lotes e diversas variedades.

◦ Integração de robôs: Integrado com AGV (veículo de transporte guiado automaticamente) e braço robótico para realizar alimentação automática de rolos de matéria-prima, descarregamento automático, etiquetagem e embalagem de rolos de produtos acabados, caminhando em direção a uma "fábrica de luz negra".

4. A transformação do “ganha-ganha ecológico” (extensão de servitização e inovação do modelo de negócios)

◦ Equipamento como Serviço (DaaS): Em vez de apenas vender equipamentos, os fabricantes cobram por metro cortado ou tempo de máquina. Seu modelo de lucro está intimamente ligado a ajudar os clientes a terem sucesso, forçando-os a fornecer equipamentos mais estáveis ​​e eficientes.

◦ O&M remoto e serviços de valor agregado: os engenheiros podem auxiliar e orientar remotamente os clientes na manutenção de RA, e a plataforma em nuvem pode monitorar o status de integridade dos equipamentos globais, enviar proativamente lembretes de peças de reposição e atualizações de software, além de criar receita contínua de serviços.

3. Perspectiva Futura: O Valor e as Perspectivas da Transformação Digital

A transformação digital da máquina de corte de folhas de estampagem a quente, em última análise, traz uma atualização de toda a cadeia de valor:

• Para fabricantes de equipamentos: transforme-se de um fornecedor tradicional de máquinas em um fornecedor de soluções integradas, aumente o valor agregado do produto e a fidelidade do cliente e abra uma nova curva de crescimento de receita.

• Para fabricantes de folhas de estampagem a quente: produtos de alta qualidade, estáveis ​​e confiáveis ​​são obtidos, o custo abrangente (material, mão de obra, consumo de energia) é bastante reduzido e a velocidade de resposta do mercado e a competitividade são melhoradas.

• Para usuários finais (por exemplo, impressoras): usar folhas de estampagem a quente de corte mais consistentes e de maior qualidade significa menos falhas no processo, maiores taxas de rendimento de estampagem a quente e resultados de produtos mais impressionantes.

Olhando para o futuro, com a maturidade das tecnologias 5G, gêmeos digitais e IA, a futura máquina de corte longitudinal de "manufatura inteligente" será ainda mais inteligente. Engenheiros poderão criar um gêmeo digital de cada dispositivo físico no mundo virtual e realizar simulações completas do processo e otimização de parâmetros antes que novos produtos entrem em produção, alcançando uma produção com "zero tentativa e erro". Toda a cadeia industrial estará mais intimamente conectada sob a conexão de dados, possibilitando o salto perfeito da "manufatura" para a "manufatura inteligente".

Resumo: Esta estrada de transformação é uma estrada inovadora que utiliza dados para abrir conexões isoladas, algoritmos para otimizar decisões de produção e conexões para remodelar modelos de negócios. Ela confere "sabedoria" à indústria de aço frio, o que não apenas melhora a eficiência e a qualidade, mas também muda profundamente a ecologia industrial e o método de distribuição de valor, fornecendo um marco importante para o desenvolvimento de alta qualidade da indústria manufatureira da China.