Energy Efficiency in Full “Force” at Gimo

โรงงานผลิตที่เมือง Gimo ประเทศสวีเดน ของ Sandvik Coromant ผู้นำระดับโลกด้านการออกแบบและผลิตเครื่องมือตัดเฉือนโลหะคุณภาพสูงและเทคโนโลยีการตัดเฉือน กำลังต่อยอดศักยภาพการผลิตด้วยการนำ VERICUT Force จาก CGTech มาใช้งานอย่างเต็มรูปแบบ

บริษัทได้นำซอฟต์แวร์ขั้นสูงที่ทำงานบนพื้นฐานหลักฟิสิกส์นี้มาใช้ในการวิเคราะห์และปรับสภาวะการตัดระหว่างกระบวนการผลิตชิ้นงาน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตัดเฉือนอย่างแม่นยำและเป็นระบบ ผลลัพธ์ที่ได้คือการลดเวลาในแต่ละรอบการผลิต (Cycle Time) ควบคู่กับการลดการใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญ สร้างความประหยัดทั้งด้านต้นทุนและทรัพยากร ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นนั้นถือว่าน่าประทับใจอย่างยิ่ง และสะท้อนให้เห็นถึงศักยภาพของเทคโนโลยีดิจิทัลในการยกระดับประสิทธิภาพและความยั่งยืนในอุตสาหกรรมการผลิตสมัยใหม่

โรงงานผลิตที่เมือง Gimo ของ Sandvik Coromant เป็นฐานการผลิตตัวบอดี้เครื่องมือ (Tool Bodies หรือ Holders) สำหรับเครื่องมือตัดแบบเม็ดมีดถอดเปลี่ยนได้ (Indexable Insert Cutters) ซึ่งใช้ในกระบวนการกัด (Milling) การเจาะ (Drilling) และการกลึง (Turning) โรงงานแห่งนี้ผลิตสินค้ามาตรฐานตามแคตตาล็อกมากถึงประมาณ 15,000 รายการ พร้อมทั้งรองรับการผลิตเครื่องมือแบบสั่งทำพิเศษ (Customized Tools) เพื่อตอบโจทย์ความต้องการเฉพาะของลูกค้าในแต่ละอุตสาหกรรม

อย่างไรก็ตาม Gimo ไม่ใช่โรงงานทั่วไป ในปี 2019 World Economic Forum ได้ยกย่องให้โรงงานแห่งนี้เป็นหนึ่งใน 16 โรงงานต้นแบบดิจิทัลระดับโลก (Digital Lighthouse) สำหรับการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 หรือ Industry 4.0 การได้รับการยอมรับในระดับสากลนี้สะท้อนถึงความก้าวหน้าด้านดิจิทัล เทคโนโลยีการผลิตอัจฉริยะ และการบูรณาการระบบอัตโนมัติที่โดดเด่นของโรงงาน ซึ่งทำให้เห็นได้อย่างชัดเจนว่าเหตุใด Gimo จึงได้รับการยกย่องให้เป็นต้นแบบของโรงงานแห่งอนาคต

ยิ่งไปกว่านั้น โรงงานยังมีระบบ “Digital Thread” เชื่อมโยงข้อมูลตลอดทั้งกระบวนการ ตั้งแต่การรับคำสั่งซื้อจากลูกค้าไปจนถึงขั้นตอนการจัดส่งสินค้า โดยข้อมูลจากกระบวนการผลิตจะถูกส่งกลับเข้าสู่ระบบของบริษัทแบบเรียลไทม์ เพื่อสนับสนุนการวิเคราะห์กระบวนการ (Process Analysis) และการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง (Continuous Improvement) โครงสร้างพื้นฐานดิจิทัลดังกล่าวทำให้โรงงานสามารถควบคุมคุณภาพ เพิ่มประสิทธิภาพการผลิต และตอบสนองต่อความต้องการของลูกค้าได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำในทุกขั้นตอน

“เมื่อมีลูกค้าทำการสั่งซื้อ ระบบจะเริ่มกระบวนการออกแบบอัตโนมัติโดยอ้างอิงจากพารามิเตอร์ที่กำหนดไว้ (Parametric Design)” คุณ Björn Ljunggren วิศวกรฝ่ายการผลิตของ Sandvik Coromant อธิบาย “ขั้นตอนถัดไปคือการเตรียมความพร้อมสำหรับการผลิต ซึ่งรวมถึงการสร้างโปรแกรมอัตโนมัติสำหรับหุ่นยนต์ ระบบวัด และเครื่องจักรกล จากนั้นในส่วนของการเขียนโปรแกรมเครื่องจักร จะมีการตรวจสอบและจำลองกระบวนการอย่างครบถ้วนด้วย VERICUT” กระบวนการดังกล่าวช่วยให้ทุกขั้นตอนตั้งแต่การออกแบบจนถึงการผลิตเชื่อมโยงกันอย่างราบรื่น ลดความผิดพลาด และเพิ่มความมั่นใจว่าการผลิตจริงจะเป็นไปตามแผนที่กำหนดไว้ทุกประการ

VERICUT มีบทบาทสำคัญในการทำให้กระบวนการผลิตมีความเสถียร ซึ่งเป็นปัจจัยจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการดำเนินงานแบบไร้พนักงาน (Unmanned Operations) โรงงานแห่งนี้ใช้งาน VERICUT มาอย่างต่อเนื่องยาวนานกว่า 10 ปี และตลอดช่วงเวลาดังกล่าวไม่มีเหตุการณ์เครื่องจักรชนหรือเกิดความเสียหายจากโปรแกรมผิดพลาดแม้แต่ครั้งเดียว

ปัจจุบัน โรงงาน Gimo กำลังยกระดับกระบวนการอัตโนมัติไปอีกขั้น ด้วยการนำ VERICUT Force มาใช้เพื่อการปรับแต่งโปรแกรมการตัดเฉือน (Program Optimisation) โดยมุ่งเน้นการเพิ่มประสิทธิภาพ ลดเวลาในการผลิต และเสริมสร้างความเสถียรของกระบวนการให้มากยิ่งขึ้นในระบบการผลิตอัตโนมัติทั้งหมด

ที่โรงงาน Gimo ระบบการผลิตทั้งหมดสามารถดำเนินงานได้ด้วยตนเองภายใต้สภาพแวดล้อมการผลิตแบบแบตช์อัตโนมัติ (Automated Batch Mode) ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นโดยเฉพาะ ไม่มีวิศวกรออกแบบหรือวิศวกรการผลิตนั่งประจำอยู่หน้าสถานีงาน CAD/CAM เพื่อสั่งงานแบบแมนนวลอีกต่อไป แต่ระบบจะทำหน้าที่ตัดสินใจและกำหนดรายละเอียดต่าง ๆ โดยอัตโนมัติทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นการเลือกวัสดุของชิ้นงาน การกำหนดเงื่อนไขการผลิต ไปจนถึงการพิจารณาข้อกำหนดด้านระยะเวลาส่งมอบ (Lead Time) แนวทางดังกล่าวสะท้อนถึงระดับความก้าวหน้าของระบบดิจิทัลและระบบอัตโนมัติที่ผสานรวมเข้าด้วยกันอย่างสมบูรณ์ ทำให้โรงงานสามารถดำเนินงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม่นยำ และสอดคล้องกับเป้าหมายด้านความยั่งยืนในระยะยาว

แม้ว่าการเพิ่มประสิทธิภาพการตัดเฉือนด้วย VERICUT Force จะมีเป้าหมายหลักเพื่อช่วยลดเวลาในแต่ละรอบการผลิต (Cycle Time) แต่โรงงาน Gimo ยังมองเห็นศักยภาพที่มากกว่านั้น โรงงานแห่งนี้ต้องการใช้ประโยชน์จากซอฟต์แวร์ที่ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องนี้ เพื่อสนับสนุนเป้าหมายที่ใหญ่กว่า นั่นคือการก้าวสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอน (Carbon-Neutral) ภายในปี 2035

การนำเทคโนโลยีดิจิทัลมาปรับปรุงประสิทธิภาพกระบวนการผลิต ไม่เพียงช่วยเพิ่มผลผลิตและลดต้นทุน แต่ยังเป็นกลไกสำคัญในการลดการใช้พลังงาน ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และยกระดับมาตรฐานความยั่งยืนขององค์กรในระยะยาว

“เป้าหมายของเราคือการผลิตที่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ ลดการใช้พลังงาน และเพิ่มความยั่งยืน” คุณ Ljunggren อธิบาย “ด้วยเหตุนี้ เราจึงก้าวไปไกลกว่าการจำลองและการตรวจสอบความถูกต้อง (Simulation & Verification) และมุ่งสู่การปรับเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการด้วย VERICUT Force การลดเวลาในการผลิตและการผลิตที่ประหยัดพลังงานนั้นเป็นสิ่งที่ต้องดำเนินควบคู่กันไป”

แนวคิดดังกล่าวสะท้อนถึงกลยุทธ์ของโรงงานที่มองประสิทธิภาพการผลิตและความยั่งยืนเป็นเป้าหมายเดียวกัน โดยใช้เทคโนโลยีดิจิทัลเป็นเครื่องมือสำคัญในการขับเคลื่อนทั้งสองด้านไปพร้อมกัน

การลดเวลาโปรแกรมด้วย VERICUT Force ส่งผลโดยตรงต่อการลดเวลาการทำงานของสปินเดิล ลดจำนวนมอเตอร์ที่ต้องทำงาน รวมถึงลดการใช้งานปั๊มน้ำหล่อเย็นและอุปกรณ์ประกอบอื่นๆ ในฐานะโรงงานอุตสาหกรรม Gimo มีการติดตามและตรวจสอบการใช้พลังงานอย่างใกล้ชิด ปัจจุบันโรงงานแห่งนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าอยู่ที่ประมาณ 56–58 เมกะวัตต์ชั่วโมง (MWh) ต่อวัน เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนยิ่งขึ้น หน่วยงานกำกับดูแลพลังงานของสหราชอาณาจักร Ofgem ประเมินว่า ครัวเรือนทั่วไปในอังกฤษ สกอตแลนด์ และเวลส์ ใช้พลังงานไฟฟ้าเฉลี่ยเพียงประมาณ 2.7 MWh ต่อปี ตัวเลขเปรียบเทียบดังกล่าวสะท้อนให้เห็นถึงขนาดและความเข้มข้นด้านพลังงานของโรงงานอุตสาหกรรมระดับโลกอย่าง Gimo และยิ่งตอกย้ำถึงความสำคัญของการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในทุกกระบวนการผลิต

เพื่อประเมินประสิทธิภาพของ VERICUT Force ทาง Sandvik Coromant ได้ขอทำการทดสอบ (Trial) โดยเลือกชิ้นงานยอดนิยมอย่าง CoroDrill® DS20 มาเป็นกรณีศึกษา วัสดุที่ใช้ผลิตดอกสว่านรุ่นนี้เป็นเหล็กเกรดพรีเมียมที่มีความเหนียวสูงและค่าความแข็งสูง ซึ่งถือเป็นวัสดุที่ท้าทายต่อกระบวนการตัดเฉือน

การทดสอบดำเนินการบนเครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์แนวตั้ง CNC รุ่นใหม่จาก STAMA ซึ่งติดตั้งเซนเซอร์หลายจุดเพื่อช่วยตรวจวัดการใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างละเอียด ไม่เพียงเฉพาะตัวเครื่องจักรเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระบบลมอัด ปั๊มน้ำหล่อเย็นแรงดันสูง และอุปกรณ์ประกอบอื่นๆ การติดตั้งระบบตรวจวัดที่ครอบคลุมเช่นนี้ ทำให้โรงงานสามารถประเมินผลด้านการใช้พลังงานได้อย่างแม่นยำ และวิเคราะห์ผลกระทบของการปรับโปรแกรมด้วย VERICUT Force ได้อย่างชัดเจนในเชิงปริมาณ

การทดสอบครั้งนี้มีการนำ VERICUT Force มาใช้กับกระบวนการกัดหยาบ (Roughing Operations) โดยเฉพาะงาน Adaptive Milling และ Slot Milling บริเวณร่องคายเศษ (Chip Space) และร่องเกลียว (Flutes) ของดอกสว่าน สำหรับกระบวนการอื่นๆ ที่รองรับการทำงานได้ มีการใช้งานโมดูล VERICUT Air Cut Optimization ควบคู่กันไป เพื่อปรับลดช่วงการเดินมีดที่ไม่เกิดการตัดจริง (Air Cutting) ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด นอกจากนี้ โรงงาน Gimo ยังใช้ซอฟต์แวร์บริหารจัดการข้อมูลขั้นสูงในการบันทึกข้อมูลการทำงานของเครื่องจักรทั้งหมด เพื่อนำมาเปรียบเทียบและวิเคราะห์ผลลัพธ์อย่างละเอียด แนวทางดังกล่าวช่วยให้สามารถประเมินผลของการปรับแต่งโปรแกรมได้อย่างแม่นยำ ทั้งในด้านเวลาในการผลิต ประสิทธิภาพการตัดเฉือน และการใช้พลังงานในภาพรวม

“เมื่อเราใช้งานการปรับแต่งโปรแกรมด้วย VERICUT Force เราพบว่าสามารถลดการใช้พลังงานได้ถึง 15% ซึ่งเป็นผลลัพธ์สุทธิของกระบวนการตัดเฉือนทั้งหมด” คุณ Ljunggren กล่าว “แน่นอนว่าผลลัพธ์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับประเภทของชิ้นงานที่ผลิต ชั่วโมงการทำงานของเครื่องจักร และราคาพลังงานต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) ในช่วงเวลานั้นด้วย”

ตัวเลขการลดลง 15% นี้สะท้อนให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการเพิ่มประสิทธิภาพโปรแกรมการตัดเฉือนไม่ได้ส่งผลเฉพาะต่อเวลาในการผลิตเท่านั้น แต่ยังส่งผลโดยตรงต่อการใช้พลังงานในระดับโรงงาน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อทั้งต้นทุนการดำเนินงานและเป้าหมายด้านความยั่งยืนในระยะยาว

เพื่อความโปร่งใสในการประเมินผล การคำนวณนี้อ้างอิงจากการผลิตดอกสว่าน 3 ตัวต่อชั่วโมง โดยเครื่องจักรทำงานวันละ 16 ชั่วโมง เมื่อเปรียบเทียบข้อมูลก่อนและหลังการปรับแต่งโปรแกรมด้วย VERICUT Force พบว่าสามารถประหยัดพลังงานได้ 0.59 กิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) ต่อชิ้นงาน หรือคิดเป็นการลดลง 15.3% เมื่อนำมาคำนวณรวม เทียบเท่ากับการประหยัดพลังงาน 1.77 kWh ต่อวัน และมากกว่า 10,000 kWh ต่อปีต่อเครื่องจักร หากคำนวณที่อัตราค่าไฟฟ้า 0.28 ยูโรต่อ kWh จะคิดเป็นมูลค่าการประหยัดทางการเงินประมาณ 3,000 ยูโรต่อเครื่องจักรต่อปี ตัวเลขดังกล่าวสะท้อนให้เห็นอย่างชัดเจนว่า การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการตัดเฉือนไม่เพียงช่วยลดเวลาในการผลิต แต่ยังสร้างผลตอบแทนเชิงพลังงานและการเงินที่จับต้องได้ พร้อมทั้งสนับสนุนเป้าหมายด้านความยั่งยืนขององค์กรในระยะยาว

ผลลัพธ์ดังกล่าวแสดงให้เห็นว่า โรงงานแมชชีนช็อปทั่วไปที่มีการใช้งานเครื่องจักร 10, 20 หรือ 30 เครื่อง สามารถสร้างมูลค่าการประหยัดได้อย่างมีนัยสำคัญจากการลดการใช้พลังงานเพียงอย่างเดียว

• โรงงานที่มี 10 เครื่องจักร สามารถประหยัดได้สูงสุดประมาณ 30,000 ยูโรต่อปี
• โรงงานที่มี 20 เครื่องจักร สามารถประหยัดได้สูงสุดประมาณ 60,000 ยูโรต่อปี
• โรงงานที่มี 30 เครื่องจักร สามารถประหยัดได้สูงสุดประมาณ 90,000 ยูโรต่อปี

ตัวเลขเหล่านี้สะท้อนให้เห็นว่า การปรับเพิ่มประสิทธิภาพด้วย VERICUT Force ไม่ได้สร้างประโยชน์เฉพาะในระดับเครื่องจักรเท่านั้น แต่เมื่อขยายผลในระดับโรงงาน จะสามารถสร้างผลตอบแทนทางเศรษฐกิจที่ชัดเจน ควบคู่ไปกับการลดการใช้พลังงานและการยกระดับความยั่งยืนขององค์กรในภาพรวม

นอกเหนือจากการประหยัดพลังงานแล้ว ยังมีโอกาสในการสร้างมูลค่าเพิ่มจากปัจจัยอื่น ๆ ได้แก่

• เวลาในการผลิตที่สั้นลง (Faster Cycle Times) ทำให้สามารถผลิตชิ้นงานได้มากขึ้นภายในช่วงเวลาเท่าเดิม
• อายุการใช้งานเครื่องมือที่ยาวนานขึ้น (Extended Tool Life) ลดต้นทุนการเปลี่ยนเครื่องมือและลดของเสียจากการแตกหัก
• กำลังการผลิตที่เพิ่มขึ้น (Increased Capacity) เปิดโอกาสให้โรงงานรองรับคำสั่งซื้อได้มากขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องลงทุนเพิ่มในเครื่องจักร

ปัจจัยเหล่านี้เมื่อนำมารวมกัน จะช่วยเสริมสร้างทั้งผลตอบแทนทางเศรษฐกิจและประสิทธิภาพเชิงการผลิต ควบคู่ไปกับการลดการใช้พลังงานและการสนับสนุนเป้าหมายด้านความยั่งยืนในระยะยาว

แม้ว่าการทดสอบจะดำเนินการบนเครื่องจักรเพียงเครื่องเดียว แต่ศักยภาพผลกระทบสุทธิสำหรับโรงงาน Gimo ของ Sandvik Coromant นั้นมีขนาดมหาศาล ทั้งในมิติของผลประหยัดทางการเงินและความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม โรงงานแห่งนี้มีเครื่องจักรอยู่ประมาณ 400 เครื่อง หากขยายผลลัพธ์จากการทดสอบไปสู่ทั้งโรงงาน ผลรวมของการลดการใช้พลังงาน การลดต้นทุน และการลดการปล่อยคาร์บอน จะเพิ่มขึ้นในระดับทวีคูณ กล่าวได้ว่า เทคโนโลยีการปรับเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการไม่ได้สร้างเพียง “การปรับปรุงระดับเครื่องจักร” แต่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงผลประกอบการและรอยเท้าคาร์บอนของโรงงานทั้งระบบอย่างมีนัยสำคัญในระยะยาว

“แน่นอนว่า ยังมีการประหยัดเพิ่มเติมจากการลดเวลาในแต่ละรอบการผลิต (Cycle Time)” คุณ Ljunggren อธิบาย “จากการทดสอบของเรา การปรับแต่งด้วย VERICUT Force แสดงให้เห็นว่าสามารถลดเวลาในรอบการผลิตของบอดี้ดอกสว่านได้รวมถึง 12%”

การลดลง 12% นี้ไม่เพียงช่วยเพิ่มผลผลิตต่อเครื่องจักร แต่ยังส่งผลโดยตรงต่อการลดการใช้พลังงาน ลดต้นทุนต่อชิ้นงาน และเพิ่มขีดความสามารถในการรองรับคำสั่งซื้อ โดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มทรัพยากรการผลิตเพิ่มเติม

ปัจจุบันโรงงาน Gimo กำลังอยู่ในกระบวนการขยายการใช้งาน VERICUT Force ไปยังกลุ่มผลิตภัณฑ์ดอกสว่านรุ่นอื่นๆ เพิ่มเติม ขณะนี้มีเซลล์การผลิต (Production Cells) จำนวน 2 เซลล์ ซึ่งรวมเครื่องจักร 6 เครื่อง ที่เริ่มใช้งานซอฟต์แวร์ดังกล่าวแล้ว และมีแผนจะขยายเพิ่มเป็น 11 เครื่องภายในช่วงฤดูร้อนปี 2024 การขยายผลอย่างเป็นขั้นตอนนี้สะท้อนถึงความเชื่อมั่นในผลลัพธ์ที่ได้รับจากการทดสอบ และเป็นก้าวสำคัญในการยกระดับประสิทธิภาพการผลิตและการใช้พลังงานในระดับโรงงานอย่างเป็นระบบ

“Force ใช้เวลาเรียนรู้ไม่นาน โดยพื้นฐานแล้วคุณเพียงเลือกวัสดุ กำหนดพารามิเตอร์การปรับแต่งบางส่วน จากนั้นก็สามารถเริ่มทำงานได้ทันที” คุณ Ljunggren กล่าว “เรายังได้รับการสนับสนุนที่ยอดเยี่ยมจาก CGTech ตลอดกระบวนการนำระบบมาใช้งาน ทั้งในระดับสากลและภายในประเทศสวีเดน ซึ่งมีส่วนสำคัญอย่างมากต่อความสำเร็จของโครงการนี้”

ความง่ายในการใช้งานควบคู่กับการสนับสนุนเชิงเทคนิคที่เข้มแข็ง ทำให้การนำ VERICUT Force มาใช้งานสามารถดำเนินไปได้อย่างราบรื่น และสร้างผลลัพธ์ที่เป็นรูปธรรมทั้งด้านประสิทธิภาพ ต้นทุน และความยั่งยืนในระดับองค์กร