Jika Berbicara tentang Perangkat Lunak Simulasi, Melihat adalah Mempercayai
Bosan mengendarai tombol merah? Perangkat lunak simulasi adalah kunci untuk penyiapan mesin yang lebih aman dan lebih singkat.
Di dunia CNC yang sempurna, bagian pertama selalu bagus. Tidak perlu tambahan blanko atau barstock. Waktu pengaturan hanya selama diperlukan untuk menukar beberapa alat dan memuat program baru. Tidak pernah ada crash, tidak pernah perlu memprogram ulang sedikit kode yang tidak efisien. Operator cukup menekan tombol hijau dan mengeluarkan benda kerja yang sudah jadi beberapa menit atau jam kemudian.
Apa teknologi ajaib yang memungkinkan dunia ini? Ini disebut perangkat lunak simulasi, dan meskipun hanya membawa sedikit toko ke keadaan manufaktur nirwana yang dijelaskan di atas, ini adalah langkah penting ke arah itu.
Dengan memberi pemrogram kemampuan untuk mensimulasikan segala sesuatu tentang proses pemesinan—pemegang pahat, spindel, dan turret, benda kerja yang terus berubah dan pahat yang bergerak di sekitarnya—pengembang perangkat lunak membuat dunia virtual mereka menjadi prediktor yang sangat akurat dari segala sesuatu yang akan terjadi setelah tombol hijau itu ditekan. Intinya jelas; jika toko Anda tidak menggunakan perangkat lunak simulasi jalur pahat untuk membuktikan program NC-nya, Anda tidak hanya membuang waktu produksi yang berharga tetapi juga membahayakan peralatan mesin yang mahal dan catatan keselamatan Anda.
Mengambil Asuransi
Tapi tunggu dulu—perangkat lunak CAM kami sudah memiliki kemampuan simulasi, pikir Anda. Mengapa kita harus menginvestasikan uang tambahan jika sistem kita saat ini dapat menyelesaikan pekerjaan? Menurut Ben Mund, analis pasar senior untuk pengembang Mastercam CAD/CAM CNC Software Inc. (Tolland, CT), mungkin ada beberapa alasan yang sangat bagus untuk melakukan hal itu.
“Kebanyakan sistem CAM saat ini menawarkan beberapa tingkat simulasi jalur pahat yang sangat dapat diterima untuk sebagian besar aplikasi pemesinan,” katanya. “Perbedaan antara ini dan perangkat lunak simulasi khusus adalah bahwa paket CAM, sebagai aturan, tidak membaca kode-G pasca-pemrosesan yang sebenarnya digunakan oleh peralatan mesin. Karena itu, simulasi jalur pahat mandiri menyediakan lapisan keamanan tambahan untuk pekerjaan bernilai sangat tinggi dan aplikasi pemesinan kompleks. Ini seperti mengambil polis asuransi.”
Namun, seperti semua hal lain di bidang manufaktur, perangkat lunak CAM semakin mampu, dan itu mencakup kemampuan untuk mensimulasikan lebih banyak proses pemesinan—di mana model wireframe kasar dari alat pemotong dan benda kerja pernah menjadi norma, Mastercam dan lainnya sekarang menawarkan hal yang sangat realistis. representasi dari seluruh lingkungan pemesinan, termasuk workholding, toolholder, dan bahkan CNC itu sendiri.
Mund menyamakan perkembangan ini dengan konvergensi bertahap CAD dan CAM—di mana keduanya pernah menjadi produk yang sepenuhnya terpisah, CAM saat ini menjadi sangat mirip CAD, dan sebaliknya.
“Banyak toko tidak lagi membutuhkan sistem CAD mandiri karena paket CAM mereka melakukan semua yang mereka butuhkan,” katanya. “Situasinya sangat mirip dengan perangkat lunak simulasi mesin dan jalur alat—CAM mungkin tidak menawarkan kedalaman verifikasi yang sama, tetapi sekali lagi, kecuali Anda menginginkan tingkat keamanan ekstra, ia berhasil—dan terus berkembang.”
Berdaya Melalui
Craig Chester, manajer produk PowerMill di Autodesk Inc. (San Rafael, CA), setuju dengan penilaian Mund. “Sangat sedikit pelanggan kami yang menggunakan paket simulasi khusus, karena mereka yakin dengan keandalan simulasi CAM mereka,” katanya.
Persentase kecil pelanggan yang berinvestasi dalam paket mandiri biasanya melakukannya karena mereka memiliki beberapa solusi CAM, mungkin dari pemasok yang berbeda, dan satu solusi khusus memberikan hasil yang konsisten, jelas Chester. Ini umumnya adalah pelanggan yang lebih besar, seperti perusahaan kedirgantaraan atau pertahanan, yang juga cenderung menggunakan paket CAM yang berbeda untuk mesin bubut mill-turn, pusat permesinan lima sumbu, peralatan EDM, dan sebagainya.
Ironisnya, keunggulan terbesar perangkat lunak simulasi mandiri—kemampuan membaca kode-G mesin—mungkin juga menjadi kelemahannya.
“Kelemahan dari simulasi di luar program CAM adalah bahwa pengguna hanya menemukan masalah setelah bagian tersebut diprogram,” kata Chester. “Jika kesalahan terjadi di awal proses pemesinan, maka banyak jalur pahat berikutnya perlu diprogram ulang. Tetapi dengan mensimulasikan semua yang ada di program CAM, perhitungan ulang yang tidak perlu dan mahal ini dapat dihindari.”
Tapi tidak begitu cepat. Tom McColough, direktur manajemen produk di CAM Autodesk dan grup Manufaktur Hibrida, setuju bahwa simulasi bawaan memberi pemrogram kemampuan untuk dengan cepat menentukan efek dari perubahan jalur pahat, tetapi menambahkan bahwa ini bukan solusi menyeluruh untuk semua sejumlah perusahaan.
“Bayangkan telah melakukan pekerjaan kasar dan semi-finishing selama berminggu-minggu pada alat otomotif yang sangat besar, hanya untuk menabrak stok pada tahap akhir, merusak bagian dan porosnya,” katanya. “Ini dapat berdampak buruk tidak hanya pada pekerjaan yang bersangkutan, tetapi pekerjaan lain (untuk pelanggan lain) dalam antrian. Dampak potensialnya sangat besar, itulah sebabnya produsen komponen bernilai tinggi termotivasi untuk mendapatkan 'pendapat kedua' dari perangkat lunak independen.”
Simulasi yang digerakkan kode-G di NX CAM dari Siemens menggunakan program NC yang sama yang menggerakkan peralatan mesin. Simulasi yang sangat akurat membantu perusahaan menghilangkan kegagalan, meningkatkan kualitas suku cadang, dan meningkatkan waktu kerja alat berat, menurut Siemens.
Lakukan Aku yang Solid
Jean-Marc Cauzac, manajer peran DELMIA di Dassault Systèmes (Waltham, MA), menawarkan rekomendasi serupa. Seperti penyedia perangkat lunak lain yang diwawancarai untuk artikel ini, produk CAM Dassault Systèmes menawarkan kemampuan simulasi yang akurat dan realistis, dengan representasi 3D lengkap dari alat mesin, termasuk perangkat penjepit, chuck dan rahang, dan kepala pengindeksan.
Cauzac mengatakan ini cukup untuk sebagian besar produsen suku cadang karena sebagian besar masalah tabrakan dapat (dan harus) dihilangkan jauh sebelum pembuatan kode mesin. “Sistem terintegrasi memungkinkan semua tantangan aksesibilitas dan keterjangkauan untuk diperiksa sejak awal dalam definisi program, termasuk kesalahan jalur pahat seperti lintasan cepat ke dalam material atau parameter pemotongan yang terlalu agresif, serta kemungkinan tabrakan antara salah satu elemen yang baru saja dicantumkan. .”
Cauzac mencatat, bagaimanapun, bahwa simulasi CAM terintegrasi dalam beberapa hal terbatas:Beberapa pelanggan tidak ingin mempercayai simulasi yang berasal dari perangkat lunak yang membuat jalur alat, karena khawatir vendor perangkat lunak tidak dapat menjadi hakim dan juri.
Ketika pelanggan menggunakan beberapa solusi CAM di fasilitasnya, satu program simulasi eksternal—dengan asumsi ia memiliki antarmuka yang akurat ke perangkat lunak CAM—lebih disukai karena kemampuannya untuk memberikan validasi yang homogen.
Perangkat lunak simulasi khusus seringkali lebih komprehensif daripada simulasi berbasis CAM, yang cenderung lebih berorientasi pada toolpath dan tidak mempertimbangkan siklus dan subrutin yang digunakan pada sebagian besar kontrol.
Terlepas dari argumen yang mendukung perangkat lunak simulasi eksternal, Cauzac menyarankan bahwa sistem terintegrasi lebih cepat dan kurang rentan terhadap kesalahan. “Mereka memberikan kontinuitas digital yang sempurna karena semua elemen 3D yang digunakan dalam simulasi memiliki sumber yang sama,” katanya. “Tidak diperlukan transfer data antara dua sistem, yang memerlukan upaya tambahan dan kemungkinan hilangnya informasi.”
Gunakan Kekuatan
Seperti yang disebutkan oleh Ben Mund dari Mastercam sebelumnya, membaca kode yang digunakan oleh pengontrol mesin mungkin merupakan pembeda utama antara perangkat lunak simulasi mandiri dan terintegrasi. Seseorang yang memiliki banyak pendapat tentang masalah ini adalah Gene Granata, manajer produk untuk simulasi jalur alat VERICUT dan penyedia perangkat lunak verifikasi CGTech Inc. (Irvine, CA).
“Sejumlah orang mencoba menghilangkan nilai simulasi pihak ketiga dengan mengklaim itu tidak perlu, atau berlebihan,” katanya. “Tetapi untuk mendapatkan kembaran digital dari mesin perkakas dan proses pemesinan, Anda harus memasukkan hal-hal seperti kompensasi lima sumbu, panjang pahat dan offset perlengkapan, makro dan subrutin, dan bagaimana pahat benar-benar bergerak saat dalam mode pemosisian, elemen yang tidak dipertimbangkan saat instruksi internal dari sistem CAM digunakan untuk membangun simulasi.”
Sementara argumen berkecamuk apakah toko mesin membutuhkan tingkat akurasi simulasi ini, Granata dengan cepat menunjukkan sesuatu yang mereka butuhkan:pengoptimalan. “Ini adalah dunia anjing-makan-anjing di luar sana, dan bertahan dalam bisnis sering kali didasarkan pada margin keuntungan yang sangat tipis. Untuk itu, ada fokus besar pada pengoptimalan jalur alat.”
Bagi Granata, pengoptimalan bukan tentang rutinitas khusus CAM yang berfokus pada pembersihan kantong yang efektif dan beban chip yang konstan, meskipun itu memang bagian yang diperlukan dari persamaan pemesinan. Yang lebih penting, katanya, adalah menemukan cara untuk mengoptimalkan jalur pahat berdasarkan kemampuan pahat mesin, mengingat material benda kerja dan pahat potong yang digunakan.
Di sinilah Force masuk, modul perangkat lunak dalam rangkaian VERICUT yang melengkapi simulasi jalur alat dan perangkat lunak CAM, tidak peduli logo siapa yang ada di kotak.
“Ini mewakili tingkat kecerdasan pemrograman Industri 4.0 yang sama sekali baru, dan CGTech serta pengembang perangkat lunak lainnya benar-benar hanya menggores permukaan dari kemampuan ini,” katanya. “Setiap produsen alat pemotong akan memberi tahu Anda bahwa alat mereka dapat didorong lebih keras dan pengoptimalan adalah cara terbaik untuk mencapainya.”
Membaca G
Mengangkangi pagar antara simulasi mandiri dan terintegrasi adalah Siemens PLM Software Inc. (Plano, TX), yang merupakan salah satu mitra paling awal CGTech dan terus menjalankan perannya hingga saat ini. Tetapi seperti yang dijelaskan oleh Senior Director for Advanced Part Manufacturing Siemens Vynce Paradise, perusahaan memutuskan untuk mengembangkan spin on simulasinya sendiri, yang merupakan bagian integral dari perangkat lunak NX CAM-nya.
“Ada banyak sistem CAM yang bagus di luar sana dan semuanya menawarkan beberapa level simulasi jalur alat, tetapi penting untuk mengenali bahwa ada beberapa level yang tersedia,” katanya. “Ada simulasi dasar di mana Anda dapat melihat model stok, alat pemotong, dan mungkin pemegang alat, masing-masing bergerak relatif satu sama lain. Kami menyebutnya verifikasi jalur alat, dan meskipun berguna, ini hanyalah titik awal.”
Ambil satu langkah lebih jauh dan Anda memiliki simulasi mesin yang sebenarnya, "kembaran digital" yang disebutkan oleh Granata CGTech dan istilah yang akrab dengan siapa pun di Siemens. “Inilah yang kami fokuskan hari ini,” Paradise menunjukkan. “Ini melampaui dasar-dasar yang baru saja dijelaskan untuk memasukkan semua aspek pengaturan pemesinan, masing-masing dengan kinetika dan gerakan relatifnya sendiri. Banyak sistem CAM saat ini menunjukkan hal ini, tetapi yang berbeda dari sistem kami adalah kami memposting kode NC dengan cepat dan menggunakannya untuk simulasi di NX CAM, memberikan solusi 'terbaik dari kedua dunia'.”
Paradise menawarkan analogi berikut:Jika Anda ingin menjadi pilot maskapai penerbangan, apakah Anda lebih suka belajar di simulator penerbangan yang menggunakan perangkat lunak simulasi penerbangan generik atau di simulator yang lebih dekat dengan lingkungan kontrol pesawat yang sebenarnya? “Simulasi terintegrasi CAM menggunakan kode-G sebenarnya sangat mirip dengan yang terakhir dan tetap menjadi cara paling lengkap untuk mereplikasi apa yang akan terjadi selama proses pemesinan.”
Maju Musim Semi
Spring Technologies Inc. (Boston), yang diakuisisi awal tahun ini oleh penyedia solusi teknologi Hexagon, adalah pengembang lain perangkat lunak simulasi dan verifikasi mesin CNC. Manajer Umum Silvère Proisy sependapat dengan rekan-rekannya tentang manfaat dari pengoptimalan jalur pahat dan validasi kode-G, tetapi menambahkan beberapa pertimbangan lain bagi mereka yang mungkin gagal pada salah satu sistem perangkat lunak ini.
Yang pertama adalah bahwa simulasi tidak hanya untuk toko-toko dengan peralatan mesin yang sangat kompleks atau suku cadang yang mahal. “Tentu saja pelanggan utama kami adalah pelanggan dengan mesin bubut multisaluran dan pusat permesinan lima sumbu, tetapi kami melihat peningkatan toko yang ingin mengoptimalkan program NC mereka, dan ini termasuk yang memiliki mesin dasar dua dan tiga sumbu. ,” kata Proisy. “Dan sementara tidak ada yang mampu merusak peralatan modal apa pun, itu adalah toko-toko kecil yang paling terpengaruh ketika peristiwa malang ini terjadi. Perangkat lunak NCSIMUL kami menghilangkan risiko itu.”
Pengoptimalan jalur pahat dari simulasi jalur pahat Vericut dan perangkat lunak verifikasi dari CGTech didasarkan pada gaya potong yang diproyeksikan dan membantu meningkatkan masa pakai pahat dan menghilangkan getaran yang mengarah pada obrolan, menurut perusahaan.
Dengan simulasi jalur pahat, pemrogram selalu tahu di mana pahat itu berada, dan ke mana arahnya selanjutnya, seperti dalam modul Mastercam ini.
Untuk kritik yang menyarankan bahwa penggunaan perangkat lunak simulasi mandiri memakan waktu dan rawan kesalahan, Proisy mengatakan pengguna harus melihat otomatisasi sebagai langkah berikutnya dalam simulasi jalur alat; dengan menginstal NCSIMUL pada server yang terhubung ke jaringan lantai toko, dimungkinkan untuk mengirim file jalur alat ke "kotak hitam" dan memverifikasinya secara otomatis—kecuali jika ada masalah, satu-satunya upaya adalah membaca laporan yang dikirim melalui email bahwa kode-G adalah baik untuk pergi. Ini hanyalah langkah pertama menuju jalan otomatisasi.
Menurut Prosiy, perangkat lunak perusahaannya saat ini dapat memproses ulang program NC untuk digunakan di peralatan mesin lain, dan melakukannya "dengan menekan satu tombol." Ke depannya, ia membayangkan antarmuka yang fleksibel namun cerdas yang akan menangani langkah tersebut secara otomatis berdasarkan mesin yang ditugaskan untuk pekerjaan tersebut.
“Poin ketiga adalah konektivitas,” katanya. “Berkat kemitraan kami dengan Hexagon, kami mengantisipasi bahwa kami akan segera dapat menarik data dari sensor pada alat mesin dan menggunakan nilai tersebut untuk memperbarui program dengan cepat. Ini mungkin offset panjang pahat atau lokasi perlengkapan, atau bisa juga umpan balik pada beban spindel dan getaran. Kami belum sejauh itu memasuki Industri 4.0, tapi itu pasti sesuatu yang akan datang.”
Menyelesaikan Sim Puzzle
Jeff Fritsch, wakil presiden penjualan dan pemasaran di CAMplete Solutions Inc. (Kitchener, ON), juga menargetkan Industri 4.0 dan IIoT (Industrial Internet of Things). Perangkat lunak TruePath perusahaan “menyediakan semua yang diperlukan untuk menganalisis, memodifikasi, mengoptimalkan, dan mensimulasikan jalur pahat lima sumbu dalam lingkungan 3D terintegrasi,” sementara produk Lite dan TurnMill-nya masing-masing menawarkan fungsionalitas serupa untuk pabrik tiga sumbu dan mesin bubut alat langsung.
Namun, dalam hal fungsionalitas Industri 4.0, Intelligent Protection System (IPS) CAMPlete yang menawarkan indikator paling jelas tentang arah yang diambil oleh komunitas manufaktur. Dikembangkan dalam kemitraan dengan pembuat mesin Matsuura, IPS memanfaatkan kemampuan simulasi TruePath untuk menghadirkan pandangan ke depan yang cerdas berdasarkan data mesin dalam proses. Hasilnya adalah lingkungan alat berat yang hampir tahan benturan, bahkan saat dalam mode operasi manual, menurut Fritsch.
Mempertimbangkan peningkatan penggunaan mesin bubut mill-turn yang kompleks dan mesin multitugas, simulasi pemesinan yang akurat, seperti yang disediakan oleh DELMIA dari Dassault Systèmes, menjadi lebih penting dari sebelumnya.
Seperti sistem simulasi lainnya, TruePath membaca kode-G dan memverifikasi bahwa itu akan aman untuk dijalankan di mesin,” katanya. “Tetapi pada akhirnya, tidak ada yang dapat memastikan bahwa operator benar-benar memasang alat yang tepat ke dalam poros dan bahwa bagian tersebut berada di tempat yang seharusnya.”
IPS bekerja sama dengan TruePath untuk menghilangkan potensi masalah ini, katanya. Alih-alih mengandalkan sistem CAM untuk berbagai nilai, ada koneksi serat optik berkecepatan tinggi langsung ke pengontrol mesin—tidak perlu membuat asumsi tentang offset atau nilai makro karena mereka dibaca secara real-time, dan mesin dihentikan aman sebelum posisi bermasalah.
Meskipun belum tersedia untuk merek mesin lain, IPS akan datang, begitu juga pemeriksaan mesin cerdas yang akan mengukur suku cadang, membuat offset yang sesuai, dan secara otomatis menjalankan kembali bagian program apa pun yang diperlukan untuk memperbaiki kondisi di luar toleransi.
“Ini tidak berbeda dengan apa yang akan dilakukan oleh operator manusia, tetapi kami melakukannya dengan perangkat lunak,” kata Fritsch. “Saat ini kami sedang dalam proses membangun logika ini sehingga alat berat dapat mulai mengandalkan umpan balik otomatis untuk membuat keputusan, yang pada akhirnya meningkatkan kualitas suku cadang sekaligus mengurangi waktu siklus dan biaya pengoperasian. Toko tidak harus mengerjakan dua atau tiga bagian untuk membuat satu yang baik, atau membuang waktu untuk mengambil bagian dari mesin yang akan diukur—itu harus menjadi bagian pertama, bagian yang baik, tanpa semua interaksi manusia. Itulah tujuan kami.”
