อุตสาหกรรม 4.0 ช่วยเพิ่มอัตราการใช้ประโยชน์จากเครื่องจักรและผลกำไรให้กับผู้ผลิตได้อย่างไร

จากผลสำรวจตามรายงานฉบับใหม่ล่าสุดพบว่าผู้ผลิตที่เปิดรับเทคโนโลยีอุตสาหกรรม 4.0 อย่างจริงจังมีไม่ถึง 30% อย่างไรก็ตาม เพื่อปรับเปลี่ยนและรับมือกับอนาคตที่คาดการณ์ไม่ได้ ผู้ผลิตที่ยังลังเลในการเปิดรับเทคโนโลยีดิจิตอลอาจจำเป็นต้องปรับตัวและเปลี่ยนแนวคิดเสียใหม่ ในบทความนี้ James Thorpe ผู้จัดการผลิตภัณฑ์ส่วนกลางของ Sandvik Coromant บริษัทชั้นนำระดับโลกด้านเครื่องมือตัดเฉือนโลหะ จะมาอธิบายให้ทราบถึงวิธีการที่ผู้ผลิตสามารถปรับเปลี่ยนกระบวนการทำงานเพื่อก้าวสู่ระบบดิจิตอลภายใต้เงื่อนไขเฉพาะของตนและสามารถทำกำไรได้โดยใช้ซอฟต์แวร์ขั้นสูงควบคู่ไปกับเครื่องมือตัดเฉือนที่เหมาะสม

รายงานล่าสุดจาก IoT Analytics เรื่อง Industry 4.0 & Smart Manufacturing Adoption (การเปิดรับอุตสาหกรรม 4.0 และกระบวนการผลิตแห่งอนาคต) เปิดเผยว่าการเปิดรับเทคโนโลยีอุตสาหกรรม 4.0 ในกลุ่มผู้ผลิตยังคงอยู่ในระดับต่ำ แม้ว่าผู้ประกอบการส่วนใหญ่จะเข้าใจเป็นอย่างดีแล้วถึงประโยชน์ของอุตสาหกรรม 4.0 แต่ทำไมผู้ผลิตที่เปิดรับกระบวนการแบบดิจิตอลจึงยังมีจำนวนน้อยอยู่

เหตุผลหนึ่งเป็นเพราะความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนว่าการนำเทคโนโลยีอุตสาหกรรม 4.0 มาปรับใช้กับกระบวนการผลิตเดิมมีค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งในความเป็นจริงแล้ว ไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป อีกเหตุผลหนึ่งที่ทำให้การเปิดรับเทคโนโลยีใหม่ล่าช้าเป็นเพราะผู้ผลิตมองไม่เห็นความจำเป็นในการอัพเกรดระบบเครื่องมือและกระบวนการทำงานเดิมๆ ของตน ด้วยความเชื่อที่ว่า “ถ้าไม่เสียจะเปลี่ยนทำไม” ผู้ผลิตในกลุ่มนี้อาจไม่มั่นใจว่าแนวคิดอุตสาหกรรม 4.0 มีความเกี่ยวข้องกับวิธีการดำเนินธุรกิจของตนอย่างไร

โดยแท้จริงแล้ว เทคโนโลยีอุตสาหกรรม 4.0 ที่เน้นระบบการทำงานอัตโนมัติสามารถสร้างประโยชน์ให้กับธุรกิจของผู้ผลิตได้เป็นจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น Sandvik Coromant พบว่าการเพิ่มอัตราการใช้ประโยชน์จากเครื่องจักรขึ้น 20% จะทำให้ได้อัตรากำไรขั้นต้นเพิ่มขึ้น 10% และระบบอัตโนมัติช่วยให้เครื่องจักรสามารถทำงานต่อเนื่องยาวนานอย่างเห็นได้ชัด

นอกจากนี้ อุปกรณ์ระบบอัตโนมัติยังรองรับแนวโน้มการขยายตัวของรูปแบบการดำเนินงานตัดเฉือนที่ใช้แรงงานคนในการควบคุมน้อยหรือไม่ต้องใช้เลย ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งโดยเฉพาะในช่วงสถานการณ์ปัจจุบันที่กำลังประสบปัญหาโรคระบาดครั้งใหญ่ เช่นเดียวกับข้อมูลในรายงานฉบับล่าสุดของ Pricewaterhouse Coopers (PwC) เรื่อง COVID-19: What it means for industrial manufacturers ซึ่งระบุไว้ว่า “สำหรับบริษัทที่มีความเสี่ยงเรื่องการระบาดของไวรัสในหมู่พนักงาน ช่วงเวลานี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องเริ่มปรับใช้งานเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติอย่างจริงจัง”

ยิ่งกว่านั้น เทคโนโลยีอุตสาหกรรม 4.0 ในปัจจุบันซึ่งรวมถึงเซ็นเซอร์และระบบแมชีนเลิร์นนิ่งยังมีประโยชน์ในการช่วยลดการหยุดชะงักของกระบวนการผลิตให้เกิดขึ้นน้อยที่สุด จึงเป็นการเพิ่มผลกำไรที่เห็นได้อย่างชัดเจน และการหยุดผลิตดังกล่าวยังรวมถึงกรณีที่จำเป็นต้องทำการเปลี่ยนเครื่องมือที่สึกหรออย่างเช่นดอกสว่านด้วย

โดยที่ผ่านมาผู้ประกอบการต้องตรวจหาการสึกหรอของเครื่องมือตัดเฉือนด้วยตนเอง แต่รายงานของ PwC ได้ชี้ให้เห็นถึงทางเลือกเทคโนโลยีใหม่อย่างอินเทอร์เน็ตในทุกสรรพสิ่งสำหรับอุตสาหกรรม (Industrial Internet of Things หรือ IIoT) ตัวอย่างเช่น แพลตฟอร์มล่าสุด CoroPlus^® Machining Insights ของ Sandvik Coromant ซึ่งเป็นโซลูชั่นเสริมของชุดซอฟต์แวร์ CoroPlus สำหรับการเชื่อมต่อ 

การใช้ Machining Insights ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อเครื่องจักร CNC ผ่านอีเทอร์เน็ตและส่งข้อมูลได้ในปริมาณมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน ซึ่งครอบคลุมถึงข้อมูลการผลิตเพื่อขยายขีดความสามารถให้กับโรงงานและเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์โดยรวม (Overall Equipment Effectiveness: OEE) ที่ใช้งานได้ทั้งกับเครื่องจักรรุ่นใหม่และเก่า

เนื่องจากเครื่องจักรส่วนใหญ่สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายได้อยู่แล้ว ทั้งยังมีอะแดปเตอร์สำหรับเครื่องจักรรุ่นเก่าเพื่อช่วยในการเชื่อมต่อ ด้วยเหตุนี้ เทคโนโลยีอุตสาหกรรม 4.0 จึงปรับใช้ได้ง่ายและพร้อมรองรับการทำงานร่วมกับเครื่องรุ่นเก่าได้อย่างสะดวก

อัตราการสึกหรอที่คาดการณ์ล่วงหน้าได้

Machining Insights ออกแบบมาเพื่อช่วยให้ผู้ผลิตรับรู้ถึงกระบวนการตัดเฉือนได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น พร้อมด้วยข้อมูลที่ช่วยในการระบุและขจัดปัญหาเครื่องหยุดทำงานและการทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ ซึ่งครอบคลุมทั้งในกระบวนการทำงานที่เป็นระบบอัตโนมัติเป็นส่วนใหญ่และเต็มรูปแบบ 

แน่นอนว่าหนึ่งในปัญหาใหญ่ที่ส่งผลกระทบต่อการผลิตคืออายุการใช้งานเครื่องมือที่คาดการณ์ไม่ได้ ดังนั้น หลักการสู่ความสำเร็จในการจัดเตรียมเครื่องมือให้พร้อมรองรับการผลิตแบบอัตโนมัติอย่างเหมาะสม จึงอยู่ที่การจำกัดการสึกหรอที่ควบคุมได้และกำจัดการสึกหรอที่ควบคุมไม่ได้ 

ผู้เชี่ยวชาญของ Sandvik Coromant จึงยึดหลักการนี้ในการพัฒนา CoroDrill^® 860 หน้าลาย -GM ประสิทธิภาพสูง ซึ่งเป็นดอกสว่านคาร์ไบด์รุ่นใหม่ที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุดเพื่อรองรับวัสดุและงานประเภทต่างๆ ในทุกอุตสาหกรรม 

แนวทางการออกแบบที่มีเอกลักษณ์

ในมุมมองของผู้เชี่ยวชาญจาก Sandvik Coromant กุญแจสำคัญที่จะทำให้เครื่องมือมีอายุการใช้งานนานขึ้นไม่ได้อยู่ที่ระยะเวลาใช้งานของเครื่องมือเพียงอย่างเดียวเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับการออกแบบตัวดอกสว่านเองด้วย 

CoroDrill 860-GM มีการออกแบบร่องคายเศษแบบขัดผิวด้วยนวัตกรรมใหม่ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการคายเศษ ให้รูที่มีคุณภาพสูงกว่า ทั้งยังช่วยลดความร้อนสะสมและแรงตัดในระหว่างการเจาะ รวมถึงมีจุดเด่นอื่นๆ ในการออกแบบดอกสว่านรุ่นนี้ ไม่ว่าจะเป็นการเสริมความแข็งแรงของแกนดอกและการลบมุม การปรับแต่งคมตัดเพื่อขจัดจุดบกพร่องระดับจุลภาคของคมตัด และปลายขอบดอกสว่านแบบคู่เพื่อเพิ่มความมั่นคงของการเจาะ นอกจากนี้ยังได้ออกแบบยอดสว่านให้มีการปรับมุมหลบใหม่และมีคุณภาพผิวที่ดีขึ้นกว่าเดิมด้วย

CoroDrill 860-GM เหมาะสำหรับการใช้งานทุกประเภทที่ต้องการคุณภาพรูเจาะระดับสูง ทั้งในอุตสาหกรรมอากาศยาน วิศวกรรมทั่วไป น้ำมันและก๊าซ นิวเคลียร์ และพลังงานหมุนเวียน ยิ่งกว่านั้นยังมีการนำดอกสว่านรุ่นนี้ไปใช้ในการผลิตรถยนต์ ซึ่งได้พิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าช่วยเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมากให้กับงานเจาะชิ้นส่วนเสื้อสูบ ท่อเคสซิ่ง หน้าแปลน และท่อร่วม 

เทคโนโลยีเครื่องมือกับการใช้งานจริง

ขณะที่การผลิตเริ่มเป็นระบบอัตโนมัติเพิ่มมากขึ้น อายุการใช้งานเครื่องมือที่คาดการณ์ไม่ได้ก็เริ่มกลายเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นตามมา  อย่างเช่นในประเทศเกาหลี ผู้ผลิตรถยนต์รายหนึ่งประสบปัญหาเดียวกันนี้และได้ร่วมมือกับ Sandvik Coromant จนได้เครื่องมือที่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเดิม

ผู้ผลิตดังกล่าวเลือกใช้ CoroDrill 860-GM ในการเจาะรูทะลุเพื่อผลิตข้อต่อของชุดเกียร์รถยนต์ โดยชิ้นงานแต่ละชิ้นจะต้องมีการเจาะรูทะลุจำนวนแปดรู มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8.2 มม. (0.32″) และลึก 10 มม. (0.39″) ซึ่งที่ผ่านมาเครื่องมือเดิมสามารถผลิตชิ้นงานได้ 200 ชิ้นหรือเท่ากับการเจาะรูได้ทั้งหมด 1,600 รูที่ความเร็วตัด (Vc) 80 ม./นาที (3,102 รอบ/นาที) และอัตราป้อนงาน (Vf) 381 มม./นาที เมื่อเทียบกับดอกสว่าน CoroDrill 860-GM พบว่า ดอกสว่านรุ่นนี้สามารถผลิตชิ้นงานได้ 2,300 ชิ้น (เจาะได้ 18,400 รู) ที่ Vc 100 ม./นาที (3,878 รอบ/นาที) และ Vf 814 มม./นาที 

ผลลัพธ์ที่ได้ก็คือ เครื่องมือมีอายุการใช้งานนานเพิ่มขึ้นถึง 1150% และสามารถผลิตชิ้นงานได้เป็นจำนวนมากขึ้น ซึ่งช่วยให้ต้นทุนต่อชิ้นงานลดลงอย่างมาก 

นอกจากอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าแล้ว เครื่องมือนี้ยังให้ค่าการตัดสูงขึ้น จึงมีอัตราการตัดที่รวดเร็วกว่าเดิม และจากผลลัพธ์การใช้งานจริงของบริษัทด้านวิศวกรรมแห่งหนึ่งในเมืองแลนแคสเตอร์ รัฐโอไฮโอ ประเทศสหรัฐอเมริกาที่เลือกใช้ดอกสว่าน CoroDrill 860-GM พบว่า ดอกสว่านรุ่นนี้ให้อัตราการตัดที่รวดเร็วกว่าดอกสว่านของแบรนด์คู่แข่งถึง 57% เมื่อนำไปใช้ในการเจาะชิ้นงานที่เป็นตัวเรือนเซ็นเซอร์ ซึ่งทำมาจากเหล็กสเตนเลส 304 โดยแต่ละชิ้นจะมีจำนวนรู 11 รู และมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6.6 มม. (0.260″)

เลือกใช้เครื่องมือออนไลน์

เพื่อยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ ผู้ผลิตจำเป็นต้องลงทุนในเทคโนโลยีอุตสาหกรรม 4.0 ต่างๆ เช่น Machining Insights เพื่อช่วยในการตรวจหาการสึกหรอของเครื่องมือ อย่างไรก็ตามต้องไม่ลืมเตรียมความพร้อมเสริมความสมบูรณ์ให้กับระบบเครื่องมือด้วย ขอแนะนำ CoroPlus^® Tool Guide ของ Sandvik Coromant ที่จะช่วยให้การเลือกเครื่องมือกลายเป็นเรื่องง่าย เพียงเข้าใช้แอพพลิเคชั่นออนไลน์ผ่านทางเว็บเบราว์เซอร์และระบุข้อมูลวัสดุชิ้นงานรวมถึงการใช้งาน จากนั้นระบบจะแนะนำเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุดพร้อมค่าการตัดที่ตรงตามการใช้งานให้ในทันที

นอกจาก Machining Insights แล้ว Sandvik Coromant ยังมีโซลูชั่นระบบดิจิตอลอีกมากมายที่พร้อมช่วยงานด้านการตัดเฉือน อาทิ CoroPlus^® Process Control ซึ่งเป็นโซลูชั่นควบคุมกระบวนการทำงานที่ประกอบด้วยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ โดยนอกเหนือจากการแจ้งเตือนตามปกติแล้ว โซลูชั่นนี้จะคอยตรวจสอบเครื่องจักรแบบเรียลไทม์ พร้อมสั่งดำเนินการต่างๆ โดยอัตโนมัติตามกฎที่กำหนดไว้ เช่น สั่งหยุดการทำงานเครื่องในกรณีที่เกิดการชนปะทะ หรือเมื่อทำการเปลี่ยนเครื่องมือที่สึกหรอ

ผู้ประกอบการโรงงานต่างๆ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต สร้างผลกำไร ดำเนินงานด้านการดูแลรักษาได้อย่างสะดวก พร้อมรับประโยชน์อื่นๆ ทางธุรกิจได้อีกมากมาย เพียงก้าวข้ามความลังเลและเปิดรับเทคโนโลยีอุตสาหกรรม 4.0 ซึ่งการใช้เทคโนโลยีเหล่านี้อย่างถูกต้องจะช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับเปลี่ยนกระบวนการทำงานเพื่อก้าวสู่ระบบดิจิตอลภายใต้เงื่อนไขเฉพาะของตน และก้าวขึ้นเป็นผู้ผลิตในกลุ่ม 30% ที่เตรียมพร้อมแล้วสำหรับอนาคตที่คาดการณ์ไม่ได้ตามการอ้างอิงจากรายงานของ IoT Analytics ในท้ายที่สุด