Automatic detection of faults and possible optimizations in machining processes

Abstract

O projeto CAM Star foi desenvolvido para atender à necessidade de monitoramento avançado, detecção de falhas e otimização em processos de usinagem complexos, impulsionada pela demanda industrial por precisão e eficiência. O monitoramento avançado permite o acompanhamento de parâmetros-chave, como desgaste da ferramenta, temperatura e vibração, garantindo que os operadores tenham uma visão imediata das condições do processo. A detecção de falhas identifica desvios no desempenho esperado, como carga excessiva ou comportamento incomum da ferramenta, permitindo ações corretivas rápidas para evitar danos ou problemas de qualidade. A otimização, por sua vez, concentra-se em ajustar os parâmetros de usinagem para melhorar a eficiência, prolongar a vida útil das ferramentas e minimizar o desperdício, mantendo a alta precisão exigida na fabricação moderna. O sistema utiliza análise em tempo real e simulações de processos para fornecer insights acionáveis e suporte à tomada de decisões. Desenvolvido com uma arquitetura modular e escalável, ele adota uma abordagem distribuída para o gerenciamento de tarefas e processamento de dados. O desenvolvimento seguiu uma metodologia incremental e iterativa, assegurando refinamento contínuo e entrega de uma aplicação robusta e fácil de usar. Sua arquitetura organiza o sistema em componentes especializados, otimizando o fluxo de dados, processamento e armazenamento. Os operadores podem iniciar testes, visualizar indicadores-chave de desempenho (Key Performance Indicators (KPIs)) e monitorar métricas de desempenho em tempo real, sem a necessidade de conhecimento técnico avançado. O sistema de gerenciamento de tarefas permite a execução paralela de testes, com processadores independentes garantindo operações eficientes e escaláveis. Os principais resultados do projeto incluem feedback confiável em tempo real, alta escalabilidade e uma interface intuitiva que permite aos operadores monitorar e otimizar continuamente os processos de usinagem. Embora o CAM Star tenha trazido melhorias significativas na qualidade e eficiência operacional para a gemineers GmbH e seus clientes, o desempenho do sistema é influenciado pela qualidade dos dados de entrada e pela precisão dos modelos de simulação. O desenvolvimento contínuo é necessário para ampliar sua adaptabilidade e expandir sua aplicação a diferentes contextos de fabricação.

The CAM Star project was developed to address the need for advanced monitoring, fault detection and optimization in complex machining processes, driven by industrial demands for precision and efficiency. Advanced monitoring enables tracking key parameters like tool wear, temperature and vibration, ensuring that operators gain immediate insight into process conditions. Fault detection identifies deviations from expected performance, such as excessive load or unusual tool behavior, allowing swift corrective actions to prevent damage or quality issues. Optimization focuses on adjusting machining parameters to enhance efficiency, extend tool life and minimize waste while maintaining the high precision required in modern manufacturing. The system leverages real-time data analysis and process simulations to provide actionable insights and decision support. Built with a scalable and distributed architecture, it employs a modular framework for task management and data processing. The development followed an iterative and incremental methodology, ensuring continuous refinement and delivery of a user-friendly, robust application. Its architecture organizes the system into specialized components to handle data flow, processing and storage efficiently. Operators can initiate tests, view key performance indicators and monitor performance metrics in real time without requiring advanced technical expertise. The task management system enables parallel test execution, with independent task handlers ensuring efficient and scalable operations. Key outcomes of the project include reliable real-time test feedback, enhanced scalability and an intuitive interface, allowing operators to continuously monitor and optimize machining processes. While CAM Star has significantly improved process quality and operational efficiency for gemineers GmbH and its clients, the system’s performance is inherently influenced by the quality of input data and the accuracy of simulation models. Further development is required to increase its adaptability and expand its applicability to diverse manufacturing contexts.