Van fundamenten tot innovatie: Het verleden, heden en toekomst van productie

We denken vaak aan productie in termen van de nieuwste trends en technologieën. Toch moeten we onthouden dat productie gebouwd is op laag na laag van eerdere ontwikkelingen en prestaties die onze kennis van het productieproces hebben uitgebreid. Diegenen die vandaag de productietechnologieën gebruiken, realiseren zich misschien niet, maar de tools die ze gebruiken zijn mogelijk gemaakt door de generaties technologieontwikkelaars die voor hen kwamen.

Met dat in gedachten, heb ik nagedacht over enkele dingen die ik in mijn lange carrière in productie heb tegengekomen. Het is opmerkelijk hoe ver we in productie zijn gekomen de afgelopen 40 jaar. Productieoplossingen van vandaag bestonden jaren geleden niet, dus onze aanpak om problemen op te lossen was toen heel anders. Terwijl ik door enkele dingen ging die ik in mijn kelder had beloofd te verminderen of te elimineren, kwam ik een roestvrij staal onderdeel tegen dat me herinnerde aan een belangrijke ervaring die ik jaren geleden had.

In de vroege jaren '80 was het gebruik van kleine computers in machine shops net aan het begin. Ik was vastbesloten om mij aan te sluiten bij degene die computers toepasten op het productieproces. Dit was voordat IBM personal computers beschikbaar waren; ik overtuigde mijn vrouw dat als ik een Apple II+ computer kon kopen, ik geld kon verdienen met het maken van NC-programma's voor kleine machine shop eigenaren in mijn omgeving.

Na het verkrijgen van de Apple-computer, had ik geen idee hoe ik mijn voorspelling werkelijkheid kon maken. In die dagen werden alle kleine computers hoofdzakelijk gebruikt voor spellen en boekhouden. Er waren nauwelijks computerprogramma's voor productie. Toen, in augustus 1982, werd ik gecommissioneerd om een NC-programma te schrijven voor Illinois Institute of Technology Research in Chicago.

Dit programma zou deel uitmaken van een werkcel-demonstratie voor executive bij GM, Ford en Chrysler. Het plan was de cel te creëren en de executive vervolgens te verleiden om de werking te getuigen na de 1982 IMTS, ook in Chicago. Ik zou vier programma's schrijven om kleppen te produceren, inclusief de steel en de kop van elk.

De cel bestond uit een NC-draaibank, een inductie-verhardingsstation, een inspectiestation (go/no-go), een vloermontage robot en een reinigingsstation. Tot op dat moment had ik mijn computer niet gebruikt om enige programma's te schrijven, inclusief handmatige NC-programma's. Ik wist ook niet hoe ik het afgeronde programma zou leveren anders dan via een printout, en ik had geen printer – wat toen een heel duur item was (ik kon er een zes maanden later toevoegen na op te sparen). Ik had wel twee 5,25" floppy disk drives op mijn systeem zodat ik wat ik schreef kon opslaan.

Dit project werd geleid door de overleden Dr. Keith McKee en verschillende van zijn collega's. Ik moet toegeven dat ze veel verder waren in het gebruik van de Apple-computer dan ik. Ze hadden een Apple als de mijne maar met verschillende toevoegingen aan de backplanes op het moederbord. Ze creëerden schakelaars op de kaarten die ze in de backplanes installeerden, en waren in staat de aan- en uitschakelaars op alle machines in de cel te besturen. Omdat hun computer als de mijne was, kon ik diskettes leveren voor mijn deel van de opdracht.

Op dat punt dacht ik dat al mijn problemen opgelost waren. Ik had geen idee wat er aankwam. Op dat moment had ik al enkele jaren in productie doorgebracht, maar had net begonnen NC-programma's te schrijven en alleen op één type machine, een Cincinnati Cinturn draaibank. Het leek op geen enkele manier op de machine die ze wilden dat ik programmeerde – een goed gebruikte Takasawa draaibank met een oude FANUC-besturing. De FANUC-besturing nam evenveel oppervlakte in beslag als de machine. Het was ver verwijderd van moderne besturingen die meestal in de pendant van een machine verbogen zitten. Zo groot de besturing ook was, ik kon nog steeds maar een blok informatie tegelijk bekijken. Je kunt je voorstellen hoe lang en vervelend het zou zijn om een programma op deze machine te troubleshooten. Dit was slechts het begin van mijn programmeerproblemen.

Ik snel geleerd dat er geen G-code was die ik kon uitgeven die een parabolische kromme zou creëren. Aanvankelijk dacht ik dat ik een reeks cirkelinterpolaties aan elkaar kon knopen die volstond. Geen kans. Wat ik ontdekte was dat deze oude FANUC-besturing me niet toestond opeenvolgende cirkelinterpolaties uit te geven. Toch kon ik de eerste drie programma's na veel correctie voltooien. De neus op deze onderdelen had eenvoudige krommes en reageerde op G-code commando's.

Het was het vierde onderdeel dat ons grote hoofdpijn gaf. De kromming van de kop op dit onderdeel leek op een parabool. Mijn aanpak was om kleine benaderingen voor de parabolische kromme te doen. Misschik kon ik posities rond de kromme op 0,001" (0,0254 mm) intervallen doen die de kromming nauw volgden. Oh, hoe ik zuchtte naar een soort software die die berekeningen voor me kon doen.

Op dat moment was er een softwareprogramma voor Apple-computers genaamd VisiCalc. Echter, het was een spreadsheetprogramma dat meestal voor boekhouden gebruikt werd en de voorloper was van Lotus 1-2-3 en Microsoft Excel.

Ons liep de tijd uit om het project te voltooien, en ik had nog steeds geen werkbaar programma kunnen produceren voor de klep met een parabolische neus. De oude FANUC-besturing werd gek wanneer het de G-code bogen tegenkwam. In wanhoop keerde ik me tot VisiCalc-software om mijn probleem op te lossen. Met de formule voor deze parabool, kon ik het in één cel laden en de X- en Z-posities repliceren. Dit loste mijn probleem op, en we voltooiden het project op tijd.

Ik vroeg me af of vandaag de CAM-software mijn probleem van jaren geleden kon oplossen. Ik ontdekte dat Geopath-software voorzieningen had voor vormen – en er was een parabool. Ik herbezocht de bijna 40 jaar oude blauwdruk, stopte de brandpunt en lengte in de software en voilà! Het retourneerde de exacte vorm op de blauwdruk. Ik laadde deze vorm in Mastercam en creëerde direct een programma.

Herbeleven van mijn ervaring van lang geleden herinnert me aan hoeveel vooruitgang we sindsdien hebben gemaakt. Wat toen dagen kostte, duurt nu minuten.

Doorheen mijn productiecarrière heb ik veel posities bekleed, inclusief machinist, NC-supervisor, afdelingshoofd en operatiemanager. Mijn huidige baan is als vaste professor productietechnologie aan Richard J. Daley College in Chicago, waar we net voor de pandemie een nieuw, $35 miljoen productietechnologiecentrum openenden. Het centrum is gevuld met moderne productie-, bewerkings- en lasapparatuur en laboratoria. Hier help ik mijn jonge studenten leren op apparatuur die 40 jaar geleden nauwelijks had kunnen worden bedacht.

Maar die apparatuur – en de nieuwe vaardigheden van onze studenten – zijn gebouwd op de ongetelde miljoenen ontwikkelingsprojecten als degene die mijn parabolische klep produceerde. Productietechnologie heeft een rijke geschiedenis in dit land, een waar we allemaal trots op kunnen zijn.