نقش ماشین‌کاری پرسرعت و هوش مصنوعی در تولید

ماشین‌کاری پرسرعت (High Speed Machining) یکی از فناوری‌های مهم در صنعت تولید است که عملیات میلینگ (فرزکاری) و تغذیه را با سرعت بالایی (سرعت اسپیندل بالا) فراهم می‌کند. این فناوری، زمان هر سیکل را کوتاه، عمر قطعات را طولانی و بهره‌وری در تولید را تقویت می‌کند.

ماشین‌کاری پرسرعت که در ادامه با عبارت مخفف HSM مطرح می‌شود، درواقع فرآیند پرسرعت برش فلزات است. سرعت بالای این سیستم باعث افزایش بهره‌وری و در نتیجه بهبود کیفیت سطح می‌شود. این فناوری بسیار مهم و کلیدی به شکل گسترده‌ای در صنعت هوافضا، خودروسازی و صنایع فولادی و فلزات مورد استفاده قرار گرفته است. این فناوری در واقع، ترکیبی هوشمند از تجهیزات، ابزار و نرم‌افزار است؛ تکنیکی که کارآیی ماشین‌کاری را تقویت می‌کند. ماشین‌کاری به روش پرسرعت یا HSM، فناوری بسیار پیشرفته و به روزی است که در مقایسه با روش‌های قبلی و معمول، از کارآیی، دقت و کیفیت بالایی برخوردار است. این روش جدید، به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا هزینه‌ها را کاهش و نرخ تولید را افزایش و درکمترین زمان ممکن و با کمترین دخالت نیروی انسانی، عملیات ماشین‌کاری را انجام دهند.

فناوری‌های مختلف ماشین‌کاری پرسرعت به زودی جایگاه خود را در میان تولیدکنندگان و بازار صنعت تولید پیدا خواهند کرد.

مزایای سیستم ماشین‌کاری پرسرعت عبارتند از:

1. بهره‌وری بیشتر و مناسب:

سرعت بالای میلینگ (فرزکاری) و نرخ تغذیه‌ی بالا باعث افزایش نرخ دورریز مواد می‌شود. این نوع از ماشین‌کاری، فرآیند ماشین‌کاری در قسمت‌های دشوار و سطوح پیچیده را بر اساس استانداردهای کیفی موجود انجام می‌دهد. بنابراین نیازی به استفاده از روش‌های قدیمی و متداول امروزی مثل پردازش الکتریکی، سنگ‌زنی دستی و دیگر فرآیندهای دشوار وجود ندارد. HSM، مکانیزم‌های موجود را کوتاه و بهره‌وری پردازش را تقویت می‌کند.

2. سطحی صاف‌ و کم‌خراش:

با توجه به سرعت بالای ماشین‌کاری HSM، ماشین از نیروی کمتری برای برش استفاده می‌کند و در نتیجه آن، قطعات زیر کار تغییر شکل حرارتی نمی‌دهند و کار با دقت بسیار بالایی انجام‌ می‌شود. با توجه به اینکه عمق فرز کمتر و سرعت تغذیه‌ی (خوراک) سیستم سریع‌تر است، زبری سطح نسبتا پایین و سطح کار از کیفیت مطلوبی برخوردار است.

3. پردازش ساده قطعات:

ماشین‌کاری پرسرعت امکان گنجاندن قطعات سازه‌ای یکپارچه را در کنار هم فراهم می‌کند، وزن اجزا و نیاز به نیروی کاری را در مرحله اسمبلی (مونتاژ) کاهش و در مقابل، قابلیت اطمینان قطعات تولیدی را افزایش می‌دهد.

4. جلوگیری از اعوجاج در قطعه کاری:

هر چه سرعت بالاتر باشد، نیروی وارده برای برش کمتر است، و هما‌ن‌طور که مطرح شد گرمای کمتری تولید می‌شود که در نتیجه آن تغییر شکل حرارتی و اعوجاج رخ نخواهد داد. این ویژگی کار مهندسان را در ماشین‌کاری ورق‌های نازک و سخت آسان می‌کند.

5. فرآیند آسان و سریع:

معمولا نیروهای کار به هنگام برش فلزات سخت، شرایطی پر استرس و نا کارآمد را تجربه می‌کنند. ماشین‌کاری پرسرعت این کار را در زمانی کوتاه‌تر و با کارآیی بالاتری انجام می‌دهد. فرزهای پرسرعت نیز جایگزین‌های مناسبی برای دستگاه‌های سنگ‌زنی الکتریکی هستند.

فناوری ماشین‌کاری پرسرعت بسیار مورد توجه قرار گرفته است و نتایج حاصل از به کارگیری آن در مقایسه با سیستم‌های مشابه قبلی، بسیار مثبت‌تر، موثرتر و با دقت‌ عمل بیشتری بوده است.

دیگر فناوری‌های مهم در تولید کدامند؟

توسعه و رشد روزافزون صنعت نسل چهارم باعث شده تا تولیدکنندگان بیش از پیش به سراغ فناوری‌های متنوع رفته و به دنبال کارآیی و بهره‌وری و کیفیت بالاتری باشند. در کنار ماشین‌کاری پرسرعت، می‌توان به استفاده از هوش مصنوعی اشاره کرد. هوش مصنوعی امروزه به هسته اصلی صنعت تولید بدل شده است. هوش مصنوعی به تجارت‌های مختلفی کمک می‌کند تا تولیدهای طاقت فرسا و پردردسر، بدون توقف و روان انجام شوند و تولیدکنندگان به نرخ بهره‌ی بالایی دست یابند. هوش مصنوعی ابزاری قدرتمند بوده و در صنعت فولاد نیز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است که در ادامه به پنج دلیل اصلی آن اشاره شده است:

1. کنترل کیفیت:

بررسی و کنترل دستی کیفیت محصولات در هر مرحله از تولید، کاری بس دشوار و تقریبا ناممکن است. دستگاه‌های بازبینی نیز مشکلات مربوط به خودشان را دارند که عبارتند از عدم بهره‌مندی از سیستم ردیابی اطلاعات، نصب سخت‌افزارهای گران‌قیمت، بررسی محصول تنها در یک جهت خاص و غیره. استفاده از سیستم‌هایی با پشتوانه هوش مصنوعی امکان کنترل کیفیت و دقت را با شناسایی و حذف محصولات ناقص با بهره‌مندی از سرعت و دقت بالای میکروسکوپی در چرخه تولید فراهم می‌کند.

2. تعمیرات و نگهداری قابل پیش‌بینی:

یکی از مهم‌ترین عملکردهای هوش مصنوعی، سیستم نگهداری قابل پیش‌بینی است. در این روش، هوش مصنوعی اطلاعات مورد نیاز خود را از منابع مختلف در چرخه تولید، جمع‌آوری و الگوریتم‌های هوشمند خود را در جهت پیش‌بینی خرابی تجهیزات به کار می‌گیرد. (براساس گزارش منتشرشده از مک کینزی، تعمیرات قابل پیش‌بینی و بر پایه هوش مصنوعی ارزشی معادل 5/0 تا 7/0 تریلیارد دلار به تجارت‌های جهانی اضافه خواهد کرد).

3. به کارگیری ربات‌های همکار:

ربات‌های همکار (کوبات‌ها) در دنیای صنعت تولید محبوبیت خاصی پیدا کرده‌اند. آن‌ها با ارتباط گرفتن با انسان‌ها از زحمت ‌آن‌ها کم و بهره‌وری تولید را تقویت می‌کنند. ادغام کوبات‌ها با هوش مصنوعی کارآیی در تولید را بیش از پیش افزایش می‌دهد. با انجام فرآیندهای پیچیده و وقت‌گیر توسط کوبات‌ها کارآیی و ایمنی کارکنان نیز افزایش می‌یابد.

4. تشخیص میکروسکوپی نواقص:

سیستم‌های قدیمیِ تشخیص نواقص از تصویرهای نمونه برای حذف نواقص استفاده می‌کنند و تنها یک جهت خاص را تشخیص می‌دهند. در مقابل‌، سیستم‌های تشخیصی با پشتوانه هوش مصنوعی، نواقص را در مقیاس میکروسکوپی و بدون توجه به جهت عکس تشخیص می‌دهند. برای مثال سیستم‌های سنتی نواقص مشکی رنگ روی سطوح مشکی و تیره را تشخیص نمی‌دهند، اما هوش مصنوعی آن را به صورت دقیق تشخیص می‌دهد. این نوع از توانایی برای اطمینان از کیفیت، بسیار مهم و حیاتی است.

5. طراحی مولد:

گام نهایی در نوآوری در محصول، استفاده از طراحی مولد است. برای مثال یک تولیدکننده فولاد باید صندلی‌های استیل تولید کند. یک طراحی مولد مبتنی بر هوش مصنوعی این امکان را برای تولیدکننده فراهم می‌کند تا تنها با داشتن ارتفاع، عرض، استحکام و سایز آن، هزاران گزینه مختلف برای طراحی آن صندلی پیشنهاد کند.

تولیدکنندگانی که در فرآیندهای تولیدی خود از هوش مصنوعی استفاده می‌کنند، کارآیی بی‌سابقه‌ای را نسبت به گذشته تجربه کرده‌اند. کاهش میزان هزینه، بهره‌وری بالای نیروی انسانی و کیفیت بالای محصولات از جمله مزایای این نوع از سیستم‌ها ‌هستند. با توجه به توضیحات بالا تولید کنندگان فولاد بیشترین بهره را از سیستم‌های تولید مبتنی بر هوش مصنوعی می‌برند.

آینده ماشین‌کاری پرسرعت و هوش مصنوعی در تولید

براساس گزارش منتشر شده از مارکت استندمارکتس (MarketstandMarkets)، هوش مصنوعی در بازار تولید در سال 2020، به ارزشی معادل 1/1 میلیارد دلار رسیده است که انتظار می‌رود این رقم تا سال 2026 به 7/16 میلیارد دلار برسد.

فناوری‌هایی مثل ماشین‌‌کاری پرسرعت و هوش مصنوعی در حال تغییر دادن چهره‌ صنعت تولید هستند. با توجه به تمایل روزافزون صنعتگران به استفاده از سیستم‌های پر سرعت و هوشمند، جایگاه این دو فناوری بیش از پیش حفظ شده است.