Роботы для гибки металла ESTUN

Введение

Современная разработка – это командная и кросс-функциональная деятельность высокой сложности. Для корректного и эффективного взаимодействия всех участников процесса используется та или иная модель, различные инструменты и методологии разработки. В этой статье я попробую структурировать всю информацию о моделях и методах, применяемых в разработке.

Методология нужна, чтобы работа была структурирована, чтобы все участники команды понимали, что сейчас происходит в компании, над какими задачами кто работает. Методологии разработки, гибкие и жесткие, принято ассоциировать с разработкой программного обеспечения.

https://www.youtube.com/watch?v=_0gGWEGFZrk

Что же такое продукт и продуктовый подход? Продукт – это не товар и не услуга в общем смысле. Продукт – это то, за что готовы платить ваши клиенты. Так, продукт компании BMW, это не средство передвижения, это драйв, удовольствие за рулем, статус и безопасность.

Соответственно, продуктовый подход – это процесс создания ценности для удовлетворения потребности клиента. Создание продукта — это ключевой этап любого бизнеса. В особенности этот этап важен для бизнеса, связанного с производством высокотехнологичных и инновационных товаров.

Разработка любого продукт имеет свой жизненный цикл, который можно свести к следующим этапам:

Отсюда определим Модель разработки продукта, как описание того, какие стадии жизненного цикла проходит продукт и что происходит на каждой из них. А Методология разработки — это набор методов по управлению разработкой. Т.е. те правила, техники и принципы, которые позволяют делать разработку максимально эффективной.

Но начать хочется еще немного раньше: с философии разработки. Ведь именно от нее сформировались все модели и методологии. Каждый, кто задействован в разработке продукта, наверняка не раз слышал о методе Kanban или принципах Lean бережливого производства.

Но не все знают, что получили развитие эти методы с Пути Тойоты — Dao Toyota.

Типы операций

Производимые станками с ЧПУ операции представлены в широком ассортименте, в их числе механические, химические, электрические и термические процессы, которые удаляют необходимый материал из заготовки для производства детали. 

Некоторые из наиболее распространенных операций механической обработки на станках с ЧПУ разного типа:

• сверление
• фрезерование
• раскрой материала
• гравировка и вырезание
• обточка (токарные работы)
• развертка и нарезка резьбы
• закручивание винтовых соединений

Это лишь несколько основных, на самом деле операций сотни, и невозможно перечислить все, так как периодически появляются новые, вместе с новыми станками с увеличенной функциональностью.

Типы программного обеспечения для станков с ЧПУ

Приложения, используемые для создания и подготовки к работе управляющих станками программ, относятся к следующим категориям:

САПР или CAD — программное обеспечение для автоматизированного проектирования. Это программы, используемые для черчения и создания двухмерных векторных траекторий и трехмерных цифровых моделей деталей и поверхностей, а также сопутствующих технической документации и спецификаций.

Конструкции и модели, созданные в программе CAD, обычно используются программой CAM для создания необходимой исполняемой программы для изготовления детали на станке с ЧПУ. Программное обеспечение САПР также можно использовать для определения оптимальных свойств деталей, оценки и проверки конструкций, моделирования изделий без прототипа и предоставления данных о конструкции производителям и мастерским.

Написание программ для станков с ЧПУ

Несмотря на то, что технологии производства развиваются непрерывно, основы создания программ обработки деталей на станках с  ЧПУ неизменны. Например — ни одна программа для станка с ЧПУ не может быть полной или работоспособной без G-кодов.

1. G-код

Управляющие программы для станка, ответственные за формирование детали и содержащие в себе детально расписанные по времени инструкции для каждого двигателя осевых приводов и шпинделей, называются “джи-кодами” (G-Code).

1.1. Блоки G-кода

Стандарт G-кода был опубликован еще во времена, когда машины имели небольшие объемы памяти. Из-за этого ограничения памяти G-код является чрезвычайно компактным и лаконичным языком, который на первый взгляд может показаться архаичным. Возьмем, к примеру, эту строку кода:

G01 X1 Y1 F20 T01 M03 S500

В этой единственной строке мы даем машине ряд инструкций:

• G01 — Выполнить линейное перемещение
• X1 / Y1 — перейти к этим координатам X и Y
• F20 — движение со скоростью подачи 20
• T01 — Используйте инструмент 1, чтобы выполнить работу
• M03 — включить шпиндель
• S500 — установить скорость вращения шпинделя 500

То есть, в результате выполнения этой короткой строки, станок: переместит шпиндель в заданные координаты, двигая его с указанной скоростью, установит выбранный инструмент, запустит шпиндель и будет вращать фрезу с заданной скоростью вращения.

Несколько строк G-кода, подобные этим, объединяются, чтобы сформировать полную программу для станка с ЧПУ. Ваш станок будет читать его по одной строке, слева направо и сверху вниз, как при чтении книги. Каждый набор инструкций находится на отдельной строке.

1.2. Программы G-кода

Цель каждого написанного G-кода — производить детали максимально безопасным и эффективным способом. Чтобы достичь этого, блоки G-кода располагают в логичном и простом порядке, например:

1. Запуск программы
2. Загрузка необходимого инструмента
3. Включение шпинделя
4. Включение охлаждения жидкостью
5. Перемещение инструмента в положение над деталью
6. Начало процесса обработки
7. Выключение охлаждающей жидкости
8. Отключение шпинделя
9. Отвод шпинделя от детали
10. Завершение программы

Этот поток — чрезвычайно простая программа, использующая только один инструмент для одной операции. На практике, как правило, повторяют шаги 2–9. Например, приведенная ниже программа G-кода охватывает все приведенные выше блоки кода с повторяющимися разделами, где это необходимо:

1.3. Модальные и адресные коды

Как и другие языки программирования, G-код имеет возможность повторять действие до бесконечности. Этот процесс использует зацикливание модального кода и выполняет действие, пока вы не отключите его или запустите выполнение другого кода. Например, M03 — это модальный код, который будет запускать шпиндель до бесконечности, пока вы не скажете ему остановиться на M05.

Теперь подождите секунду. Это слово (помните: слово — это маленький кусочек кода) не начиналось с буквы G, но все равно это G-код. Слова, начинающиеся с буквы M, являются машинными кодами и включают или выключают такие функции машины, как охлаждающая жидкость, шпиндель и зажимы. 

G-код также включает в себя полный список кодов адресов. Коды адресов начинаются с буквенного обозначения, например G, затем идет набор цифр. Например, X2 определяет код адреса X-координаты, где 2 — это значение на оси X, на которое перемещается инструмент.

Список кодов адресов:

1.4. Самые распространенные G-кода

Строки начинающиеся на G и M будут составлять большую часть при составлении программы для станков с ЧПУ. Коды, начинающиеся с буквы G, подготавливают вашу машину к выполнению определенного типа движения. Наиболее распространенные G-коды, с которыми вы будете сталкиваться снова и снова в каждой программе для станков с ЧПУ, включают в себя:

Этот код говорит машине переместить инструмент к указанной позиции координат как можно быстрее. G0 задействует движение по обеим осям, а когда координата по одной из них достигнута, движение продолжается по второй. Вот пример такого движения:

2. M-коды

М-коды — это машинные коды, которые могут отличаться на разных станках с ЧПУ. Эти коды управляют функциями вашего станка с ЧПУ, такими как направления охлаждающей жидкости и шпинделя. Некоторые из наиболее распространенных M-кодов включают в себя:

Dao toyota

Тойота как компания, занимающаяся производством автомобилей, образовалась в 1933 году как отдельное подразделение фирмы Toyoda Automatic Loom, которая ранее выпускала станки для текстильной промышленности. До Второй мировой войны компания процветала, но после — Японию оказалась на проигравшей стороне.

В следствии оккупации и инфляции компания Тойота была на грани банкротства. Для того, чтобы выйти из кризиса, владелец и основатель компании Киичиро Тойода был вынужден максимально сокращать расходы. Он вводит политику жесткой экономии, которая закладывает фундамент основного принципа компании – «производства с нулевым запасом».

Так появилась философия бережливого производства Тойота. Сподвижником и последователем Киичиро Тойода стал Тайити Оно, который в 1954 году занял пост директора компании. Но уже с середины 50-х годов он начал выстраивать особую систему организации производства, названную производственной системой Toyota или Toyota Production System (TPS).

Dao toyota, lean и kanban

Помимо принципов ведения бизнеса, в Toyota сформировали основные виды потерь. К потерям относится все, что не создает ценности для продукта:

Для максимальной эффективности выстраивания рабочего процесса и устранения потерь в Toyota используется метод Kanban и Lean бережливое производство. Сначала подробнее рассмотрим Lean.

Производственная система Toyota TPS представляет собой уникальный подход к производству. Именно она породила движение за бережливое производство, которое (вместе с концепцией шести сигм) стало одной из доминирующих тенденций в разработке. Однако есть мнение, что несмотря на схожесть TPS и Lean, первое – это путь конкретной компании, а Lean production – набор методов и инструментов, которые базируются на философии Toyota, но могут быть реализованы на других производствах.

Сам термин «Бережливое производство» был введен Джоном Крафчиком в 1988 г. в рамках его работы в Международной автомобильной программе Массачусетского технологического институту. Исследования Крафчика в области бережливого производство были использованы Деймсом Вомеком и Дэниелем Джонсом в книге «Бережливое производство:

Таким образом, Lean — это не методология, так как в ней нет набора готовых инструментов. Это часть философии эффективной разработки, которая вышла из философии Toyota и впоследствии стала частью философии Agile. Lean бережливое производство призвано бороться со всеми видами потерь. В основе данной философии лежат принцип вытягивания и принцип «точно в срок» (Just in Time).

Принцип вытягивания производства предполагает производство продукта только на основании требований заказчика в строго необходимом количестве. Часто для инициации процесса производства служит карточка Kanban.

Принцип «точно в срок» (Just in time) предполагает, что система планирования и организации работы компании построена так, что все необходимые элементы поступают в производственный процесс в нужный момент и в необходимом количестве. Также этот принцип предполагает бездефектное производство, так как брак может сломать всю четкую систему планирования.

К Lean бережливому производству можно отнести следующие методы организации труда и разработки:

На производстве это может быть специальное соединение деталей с пазами, которые невозможно установить как-то иначе, чем требуется. В программном обеспечении можно установить «маску» на поле, чтобы невозможно было ввести данные в формате, который может вызвать ошибку программы.

Данный метод уникален для разных отраслей. Для примера можно привести конвейер по сборке правых зеркал заднего вида, который можно оперативно переналадить на сборку левых зеркал заднего вида.

Слово Kanban имеет японское происхождение и переводится как «рекламный щит, вывеска».

Сегодня это одна из наиболее популярных методов разработки программного обеспечения. Команда ведёт работу с помощью доски, на которой обозначены этапы проекта. По доске в зависимости от стадии решения задачи, передвигаются карточки, обозначающие эти задачи.

Каждый участник команды видит, какие задачи стоят в очереди, какие находятся в работе, а какие выполнены. Kanban удобно использовать не только в работе, но и в личных целях — распределять собственные планы или задачи семьи на выходные, наглядно отслеживать прогресс.

Kanban – метод управления разработкой, при котором задачи распределяются равномерно между всеми участниками команды разработки, реализует принцип «точно в срок», и ограничивается одновременное максимальное количество выполняемых задач.

Простой пример реализации доски Kanban представлен ниже. В общем случае каждый столбик является отдельным этапом жизненного цикла разработки.

Основные принципы:

Из этих принципов можно сформулировать и ограничения метода:

Scrum

Если Agile – это принципы и философия, то Scrum – это набор конкретных правил и регламентов, которые говорят о том, как именно организовывать работу. Довольно часто можно встретить Scrum в сочетании со словом фреймворк, а не словом методология. Фреймворк — это более сформированная методология со строгими правилами.

Scrum появился в 1986 году как способ «наладить взаимодействие нескольких команд, работающих ради единой цели», согласно его изобретателям Икуджиро Нонаке и Такеучи Хиротаке, Scrum сочетает в себе идеи традиционного проектного управления и Agile, являясь одновременно структурированным и гибким способом управления проектами.

Итак, в Scrum все роли и процессы чётко прописаны. Основные категории Scrum – это команда, события, артефакты и метрики.

Scrum команда:

Scrum события:

Scrum артефакты:

Метрики:

Набор принципов, процесс разработки происходит в жесткие регламентированные отрезки. В конце каждого спринта должен быть работающий продукт с новым функционалом. Здесь используется итеративный инкрементальный подход. Особенность Scrum является возможность корректировать предыдущие этапы. Scrum разработку можно представить следующим процессом:

Scrum подходит для проектов, где важно быстро предоставлять результаты работы и иметь возможность отреагировать на изменения в процессе разработки. А ещё благодаря многообразию совещаний и способов делегировать задачи эту систему удобно применять, когда некоторые члены команды не знакомы с контекстом продукта.

Среди преимуществ Scrum можно выделить:

К недостаткам Scrum относятся:

Видео-обзор: пример создания программы для гибки детали в по autopol

Модели разработки. agile

Параллельно с внедрением различных методологий в производстве, развивается процесс разработки программного обеспечения. Предпосылки для внедрения принципов проект-менеджмента в процесс разработки ПО зародились в конце 60х — начале 70-х годов 20 века в связи с резким увеличением производительности ЭВМ при значительном снижении его стоимости.

Именно в этот период программирование из простого кодирования становится инженерной дисциплиной и обрастает дополнительными видами деятельности, такими как разработка требований, создание документации, планирование, тестирование, проектный менеджмент и т.п. Появляются различные методы и практики, а из них стандарты и методологии.

Формируется жизненный цикл разработки ПО, который в общем виде можно представить так:

Методология разработки может быть жесткой (или традиционной), например, по каскадной модели, или гибкой.

Каскадная модель (waterfall) была представлена доктором У. Ройсом ещё в 1970 году. В его основе лежит логическая последовательность шагов, которые должна быть предприняты на протяжении жизненного цикла разработки ПО. Каждый этап согласовывается компетентными сотрудниками, документируется и передаётся дальше.

Принципы ведения бизнеса на toyota:

Тайити Оно сформировал 14 основных принципов управления компанией и сгруппировал их в четыре категории:

Принципы ведения бизнеса на Toyota:

TPS — следующая ступень в развитии эффективного бизнеса после системы массового производства, которую изобрел Генри Форд. За пределами Toyota, TPS часто называют бережливым производством — lean production (этот термин введен Джоном Крафчиком в 1988 году для обозначения методов организации производства, принятых в Toyota).

Т.е. философию Dao Toyota смело можно назвать прародителем как продуктового подхода, так и современных методологий разработки продукта.

Промышленные сварочные роботы estun- автоматизация производств.

Рекомендуемое оборудование

LF1325L – станок для резки металла от компании G.WEIKE LASER, который широко применяется в рекламной индустрии. Модель отличается компактными для своей рабочей площади размерами, что позволяет размещать ее в помещениях ограниченного объема. Используется для фигурной резки и раскроя листовых материалов, в том числе металла.

Новый дизайн гравировального станка компании GCC был разработан с учетом потребностей потребителей — он имеет свободную область в нижней части, предназначенную для расположения инструментов, вытяжки, вспомогательных материалов и многого другого. Применяется в рекламной и сувенирной отраслях, характеризуется высокой скоростью и точностью работы.

Мощнейший промышленный сверлильный станок Optimum DR5 подойдет для нарезания резьбы, сверления и развертывания. Рукав снабжен электроприводом подъемного штока, позволяющим поднимать и опускать его автоматически, и поворачивается вокруг колонны на 180 градусов.

МЛ6-1-25 – принтер отечественного производителя, разработанный для объемного построения функциональных металлических объектов с использованием технологии SLM. В своей работе устройство использует широкий спектр мелкодисперсных металлических порошков: порошок нержавеющей стали, титана, алюминия, сплавов никеля, кобальт-хрома.

Плавление производится лазерным лучом в герметично закрытой камере, заполненной инертным газом. Подогрев рабочей поверхности до 250°С обеспечивает снижение механических деформаций при послойном построении и повышение продуктивности производства.

Модель 1SL01 – это 3D-станок по дереву и другим материалам, выделяющийся большой скоростью фрезерования (0-2м/мин) и точным перемещением суппорта (0-3м/мин). Обрабатывающий инструмент двигается с крайней точностью, из-за присутствия в конструкции оборудования высокопрофессиональных ШВП, которые позволяют с высокой точностью перемещать суппорт и шпиндель по трем осям перемещения, что полностью убирает люфт.​

Роутер 7846 предназначен для обработки разных видов заготовок и материалов. Детали станка изготовлены из металла, благодаря чему достигается высокая жесткость и устойчивость к вибрациям. В комплект поставки входит зажим, который, вместе со столом, обеспечивает надежную фиксацию материалов и заготовок.

Функционал станка идеален для работы с изделиями небольшого размера для различных производственных отраслей. Это может быть изготовление опытных и штучных изделий, малосерийных деталей и многого другого.

MDX-50 – это промышленный фрезерный станок, который идеально подходит для CAD/CAM-образования, прототипирования и моделирования. На нем можно также печатать 3D-детали с точностью до 0.01 мм. Эта мощная и точная машина обладает большими возможностями, за счет совместимости с любым софтом CAM, встроенной панели управления и автоматической смене инструмента.

Токарный станок с копиром LTT MCF3015 разработан по современным технологиям и оснащен мощными комплектующими, поэтому прослужит долгие годы даже при минимальном уходе. Он используется при обработке дерева, композитов и полимеров, прост и удобен в управлении, за счет чего отлично подойдет для учебных целей. Данная модель способна работать как по шаблону, так и полностью в ручном режиме.

Заключение

Обработка на станках с ЧПУ демонстрирует преимущества перед многими производственными процессами, но может не подходить для некоторых отдельных применений, или использоваться совместно с другими техпроцессами. 

Числовое программное управление может быть интегрировано в станки разных типов, осуществляющих обработку не только инструментами, но и, например, абразивными субстанциями, выпускаемыми под давлением в потоке жидкости или газа.

Даже если вы никогда не станете писать свою собственную программу для станка с ЧПУ вручную, понимание основ G-кода даст вам преимущество при работе в этой области. Основные принципы построения кода не меняются, даже когда на практике G-код отличается у разных производителей станков. 

Надеемся, что эта статья поможет вам сделать первые шаги в освоении этой интересной и перспективной области.