Технологии движут будущим: отчет о тенденциях инноваций в области высокоточных и интеллектуальных продольно-резательных машин

Резюме отчета

Целью данного отчёта является углублённый анализ современной волны технологических инноваций в области продольно-резательных станков. Благодаря глубокой интеграции Индустрии 4.0, искусственного интеллекта, Интернета вещей и других технологий, продольно-резательные станки претерпевают революционную трансформацию, превращаясь из традиционных в высокоточные, интеллектуальные и интегрированные. В отчёте основное внимание будет уделено анализу основных технологий, определяющих эти изменения, представленным значимым тенденциям и перспективным направлениям развития, что позволит участникам отрасли получить стратегические рекомендации.

1. Введение: история отрасли и мотивация к изменениям

Будучи ключевым оборудованием для конечной обработки, продольно-резательные станки широко используются во многих отраслях промышленности, таких как производство плёнки, фольги, бумаги, нетканых материалов и композитных материалов. Традиционные продольно-резательные станки в основном основаны на механическом управлении и опыте оператора, что имеет такие недостатки, как низкая эффективность, ограниченная точность, высокий уровень потерь и сильная зависимость от персонала.

В условиях перехода мировой обрабатывающей промышленности к интеллектуальным и экологичным технологиям рынок выдвинул более высокие требования к процессам продольной резки:

• Исключительное качество: продукты последующего производства (например, сепараторы новых энергетических аккумуляторов, оптические пленки) не требуют заусенцев, не содержат пыли и не загрязняют кромки резки.

• Исключительная эффективность: стремитесь к более высокой скорости работы и сокращению времени смены заказов для удовлетворения потребностей гибкого производства.

• Крайне низкие затраты: снижение процента брака, потребления энергии и затрат на рабочую силу.

• На основе данных: требует мониторинга и анализа данных на протяжении всего процесса для обеспечения прослеживаемости и принятия разумных решений.

Эти требования стимулируют революционные инновации в технологии продольно-резательных машин.

2. Основные драйверы технологических инноваций

1. Технология точного управления движением:

◦ Прямой привод (моментный двигатель DDR): замена традиционной механической трансмиссии для достижения бесконтактной и безлюфтовой передачи. Значительно повышается точность управления и динамический отклик, снижается вибрация, закладывается основа для высокоскоростной и высокоточной резки.

◦ Высокоточная сервосистема: технология многоосевого синхронного сервоуправления обеспечивает идеальную координацию между разматывающими, тяговыми, наматывающими и другими узлами, а точность регулирования натяжения может достигать ±0,1%.

◦ Линейные двигатели и технология магнитной левитации: используются в высокотехнологичных приложениях для фактического устранения трения и износа, обеспечивая точность позиционирования на уровне нанометров и сверхвысокую скорость работы.

2. Технология интеллектуального зондирования и восприятия:

◦ Высокоразрешающая ПЗС/линейная камера: используется для полнолинейного визуального осмотра, выявления дефектов (таких как царапины, пятна, отверстия) на поверхности материала в режиме реального времени и связи с приводом для маркировки или сортировки.

◦ Лазерная измерительная система: бесконтактное измерение ширины, толщины и положения кромки материала, реализующее замкнутый контур управления и автоматическую коррекцию отклонений (CPC/EPC).

◦ Многомерные датчики: Интеграция различных датчиков, таких как датчики температуры, влажности, вибрации и акустики, для комплексного мониторинга состояния оборудования и производственной среды.

3. Искусственный интеллект и цифровые двойники:

◦ Оптимизация алгоритмов ИИ: алгоритмы машинного обучения автоматически оптимизируют параметры резки (такие как натяжение, скорость и давление ножа), изучая исторические данные о производстве, чтобы добиться «оптимизации производства в один клик».

◦ Прогностическое обслуживание: ИИ анализирует данные о работе оборудования, чтобы заранее предупреждать о потенциальных рисках, таких как износ инструмента и выход из строя подшипников, заменяя пассивное обслуживание активным прогнозированием, что значительно сокращает непредвиденные простои.

◦ Цифровой двойник: создание изображения машины для продольной резки в реальном времени в виртуальном пространстве для моделирования, отладки параметров, удаленной диагностики и обучения сотрудников, что сокращает время запуска новых продуктов.

4. Промышленный Интернет вещей (IIoT) и облачные платформы:

◦ Полная взаимосвязанность: машина для продольной резки подключается к заводской сети (MES/ERP) через шлюз Интернета вещей для реализации обмена данными между оборудованием, а также между оборудованием и системой управления.

◦ Совместная работа на периферии облака: большие объемы производственных данных предварительно обрабатываются на периферии, а ключевые данные загружаются на облачную платформу для глубокого анализа и обучения моделей, что позволяет постоянно оптимизировать производительность всех устройств по всему миру.

◦ Удаленная эксплуатация и техническое обслуживание: инженеры могут удаленно руководить, отлаживать и устранять неполадки с помощью технологии дополненной и виртуальной реальности, обеспечивая круглосуточное бесперебойное обслуживание.

3. Представлены основные тенденции инноваций.

1. Тенденция 1: Сверхвысокая точность и сверхтонкая резка

◦ Производительность: точность резки выросла с миллиметров до микрометров (мкм), и она может стабильно резать сверхтонкие материалы (такие как медная фольга, высококачественная диафрагма) толщиной менее 3 мкм.

◦ Ценность: удовлетворение растущего спроса на прецизионные материалы в новой энергетике, потребительской электронике и других областях, а также сокращение отходов драгоценных материалов.

2. Тенденция 2: «Беспилотное» интеллектуальное промышленное ядро

◦ Производительность: Интеграция автоматической загрузки и выгрузки (AGV/RGV), автоматической правки, позиционирования с использованием машинного зрения и интеллектуальной системы инструментального магазина для реализации всего процесса от загрузки рулонов до спуска готовой продукции с производственной линии.

◦ Ценность: снижение трудозатрат и количества ошибок, реализация производства с использованием черного света, повышение безопасности и стабильности производства.

3. Тенденция 3: Комплексная интеграция и гибкое производство

◦ Производительность: машина продольной резки связана с такими основными процессами, как нанесение покрытий, ламинирование и печать, образуя интегрированную производственную линию. Кроме того, оборудование оснащено функциями быстрой смены пресс-форм (QMCS) и вызова рецептуры одним нажатием кнопки, что позволяет гибко реагировать на небольшие партии и разнообразные заказы.

◦ Ценность: Значительное сокращение производственного цикла, повышение скорости реагирования рынка и содействие переходу обрабатывающей промышленности на модель «производства по запросу».

4. Тенденция 4: Экологичность и низкоуглеродность на протяжении всего жизненного цикла

◦ Производительность: применение высокоэффективного энергосберегающего двигателя и системы обратной связи по энергии; снижение процента брака за счет оптимизации на основе искусственного интеллекта; модульная конструкция оборудования проста в обслуживании и модернизации, а также продлевает срок службы.

◦ Ценность: Значительное сокращение потребления энергии и выбросов углерода в соответствии с глобальной концепцией развития ESG, а также создание как экологических, так и экономических преимуществ для клиентов.

5. Тенденция 5: Расширение ценности на основе данных

◦ Производительность: Машина для продольной резки больше не является изолированным технологическим оборудованием, а представляет собой терминал сбора данных и точку входа для предоставления услуг с добавленной стоимостью. Производители предоставляют услуги с добавленной стоимостью, такие как оптимизация процессов, планирование мощностей и управление цепочками поставок посредством анализа данных и аналитики.

◦ Ценность: бизнес-модель была преобразована из «продажи оборудования» в «продажу услуг как услуги» для создания устойчивой и прибыльной экосистемы послепродажного обслуживания.

4. Перспективы на будущее

Машина для резки будущего превратится в высокоавтономного агента:

• Самовосприятие, самостоятельное принятие решений и самостоятельное исполнение: он может воспринимать собственное состояние и материальные изменения в режиме реального времени, а также самостоятельно регулировать параметры до оптимального состояния без ручного вмешательства.

• Кроссплатформенное сотрудничество: в экосистеме промышленного Интернета бесперебойное взаимодействие с другим оборудованием позволяет независимо планировать производственные задачи для достижения оптимальной общей эффективности.

• Непрерывная эволюция: благодаря непрерывному обучению облачного искусственного интеллекта производительность и возможности обслуживания всех сетевых устройств будут итеративно развиваться, и чем больше они используются, тем «умнее» они становятся.

5. Проблемы и предложения

•Испытание:

◦ Высокий технический порог: подразумевает междисциплинарное пересечение, которое выдвигает чрезвычайно высокие требования к возможностям производителей в области НИОКР.

◦ Крупные первоначальные инвестиции: стоимость современного интеллектуального оборудования высока, и малые и средние предприятия могут столкнуться с финансовым давлением.

◦ Безопасность данных: риски, связанные с безопасностью данных и сетевой безопасностью, нельзя игнорировать после того, как устройства подключены к сети.

◦ Дефицит талантов: требуются специалисты с комплексным набором навыков, разбирающиеся как в технике, так и в программном обеспечении и данных.

•Предположение:

◦ Для производителей оборудования: сосредоточиться на основных технологических прорывах и создавать решения по интеграции программного и аппаратного обеспечения; изучить новые модели, такие как услуги по подписке на основе данных устройств.

◦ Для предприятий-пользователей: сосредоточиться на долгосрочной окупаемости инвестиций (ROI) и проводить интеллектуальную трансформацию поэтапно, начиная с болевых точек; уделять внимание обучению сотрудников навыкам работы с интеллектуальным оборудованием.

◦ Для отрасли: совместно создавать открытые и безопасные стандарты данных и протоколы интерфейсов для содействия совместным инновациям в промышленной цепочке.

эпилог

Технологическая волна стремительно движется вперёд и переосмысливает ценность машин для продольной резки. Высокая точность и интеллект больше не являются чем-то второстепенным, а представляют собой единственный путь к будущему. Только активно внедряя изменения и глубоко внедряя технологические инновации, все предприятия, работающие в цепочке производства машин для продольной резки, могут воспользоваться возможностями этой глубокой модернизации промышленности и совместно продвигать обрабатывающую промышленность к более эффективному, экологичному и интеллектуальному будущему.