Technological evolution in machining processes with CNC machines in the context of the concept of Industry 4.0

Abstract

The work related to the project of this dissertation will consist of an analysis of the technological evolution of the machining processes with CNC (Computer Numerical Control) machines regarding the new concept of Industry 4.0. The concept fits into the current transformation process for the fourth industrial revolution, such as integrated Cyber-Physical Systems (CPS) within the manufacturing processes using the Internet of Things (IoT) in industrial processes. Faced with technological advances, the processes of Industrial Engineering in machining using CNC machines must undergo adaptations, aiming at substantial increases in the operational effectiveness. Thus, an approach will be made to understand how current processes can adapt to the concept under study when analyzing the evolution of the machining tools for CNC machines in the face of new processes. A thorough study will be done to adapt the methodology of Industry 4.0 applying it to the machining processes in CNC Machines. Thereby, a proposal for future applications will be given on the topics studied. The methodology will be based entirely on a documental analysis research strategy. The virtual technology in machining tools is still a subject in development, being one of the main factors to be understood in this dissertation. In this study, it will be possible to analyze the main factors that can influence directly or indirectly the production processes of a factory with CNC machines. It will be explored and studied the types of machining processes for CNC machines and the types of machining tools developed with virtual technology. When we are talking about virtual technology, we are usually addressing the need for software. In CNC machining operations, there is a CAM (Computer Aided Manufacturing) software that performs machining simulations for CNC machines. Thus, a study and analysis of a production system involving a CAM software, a tool with virtual technology and CNC machines will be done to verify how this set can work encompassed and what changes this production model introduces. In the sequence of this study, an idea of a new production system will be proposed, allowing for a better understanding of the possibilities for application of new approaches in the future.

O trabalho relacionado ao projeto desta dissertação de mestrado consistirá de uma análise da evolução tecnológica dos processos de usinagem com as máquinas CNC (Comando Numérico Computacional) em relação ao novo conceito da Indústria 4.0. O conceito se enquadra no atual processo de transformação da quarta revolução industrial, com os Sistemas Ciber-Físicos integrados (CPS) dentro dos processos de fabricação que utilizam a Internet das Coisas (IoT) em processos industriais. Diante dos avanços tecnológicos, os processos de Engenharia Industrial em usinagem utilizando máquinas CNC devem sofrer adaptações, visando um aumento substancial na eficácia operacional. Assim, uma abordagem será feita para entender como os processos atuais podem se adaptar ao conceito em estudo, visando também uma análise da evolução das ferramentas de usinagem para máquinas CNC em face de novos processos. Um estudo minucioso será feito para adaptar a metodologia da Indústria 4.0, aplicando-a aos processos de usinagem em máquinas CNC. Com isso, algumas proposta para aplicações futuras serão apresentadas para os tópicos estudados. A metodologia será totalmente baseada em uma estratégia de investigação documental. A tecnologia virtual em ferramentas de usinagem ainda é um assunto em desenvolvimento, sendo um dos principais fatores a serem compreendidos na realização deste trabalho. Neste estudo, será possível analisar os principais fatores que podem influenciar direta ou indiretamente nos processos de produção de uma fábrica com máquinas CNC. Serão explorados e estudados os tipos de processos de usinagem para máquinas CNC e os tipos de ferramentas de usinagem desenvolvidas com tecnologia virtual. Quando abordamos o assunto sobre tecnologia virtual, geralmente estamos a lidar com a necessidade de um software. Nas operações de usinagem CNC, existe um software CAM (Manufatura Assistida por Computador) que realiza simulações de usinagem para máquinas CNC. Assim, um estudo e análise do sistema de produção envolvendo um software CAM, uma ferramenta com tecnologia virtual e máquinas CNC será feito para verificar como este conjunto pode trabalhar englobado e quais as mudanças para esse modelo de produção. Na sequência dessa análise, será proposta uma ideia de um novo sistema de produção, que permite uma melhor compreensão das possibilidades de aplicação no futuro das novas abordagens.