CNC-koneiden operaattorin työ: miten se on muuttunut vuosien varrella?
Nykyaikaisten CNC-työstökoneiden rooli sivilisaation kehityksessä
Silmiemme edessä tapahtuva teknologinen kehitys on sekä mahdollisuus että haaste nykymaailmalle. Nykyaikaiset koneet mahdollistavat tavaroiden tehokkaamman ja halvemman tuotannon kuluttajille. Robotit vapauttavat työntekijät uuvuttavista tai yksitoikkoisista tehtävistä.
Toisaalta on kuitenkin yleistä huolta siitä, viekö etenevä automaatio aiemmin ihmisille varattuja työpaikkoja. Voivatko ihmiset ja automaatit elää rinnakkain nykyaikaisessa työympäristössä?
Vastauksena tähän kysymykseen tarkastellaan, miten koneenkäyttäjien rooli on muuttunut historian saatossa.
Ei ole liioiteltua sanoa, että työstökoneet loivat nykymaailman. Ensimmäisestä tarkasta sorvista – jota James Watt käytti höyrykoneen luomiseen – ensimmäiseen kaupallisesti saatavilla olevaan CNC-koneeseen 1950-luvulla, työstökoneet ovat johtaneet moniin maailman viimeisimpiin teknologisiin vallankumouksiin. Tietokoneen numeerisen ohjauksen (CNC) työstökoneiden käyttöönoton myötä edulliset kodinkoneet olisivat mahdollisia, lentomatkustaminen olisi edelleen rajoittunut muutamiin innokkaisiin yksilöihin, eivätkä pienet valmistajat voisi kilpailla massatuotannon kanssa.
Koneiden teknisen tason kehittyessä koneenkäyttäjien rooli kasvaa. Heidän roolinsa on kehittynyt käsityöläisistä sorvaajiksi tai jyrsimiksi ja nykyään koneenkäyttäjät istuvat tietokoneen ääressä tekemässä säätöjä koneohjelmaan.
Tässä artikkelissa tarkastelemme CNC-operaattoreiden historiaa. CNC-koneiden käyttäminen on vain yksi askel työn muuttumisen pitkässä historiassa.
Varhaishistoria – muinaisen Egyptin kahden miehen sorvi
Muinaiset egyptiläiset kehittivät ensimmäisen koneen ennen tietokoneita ja teollista vallankumousta. He keksivät sorvin noin vuonna 1300 eaa. Egyptiläisissä sorveissa tarvittiin kaksi käyttäjää kääntämään työkappaletta ja leikkaamaan teroitetulla työkalulla. Monet työstökoneet toimivat näin teolliseen vallankumoukseen asti, koska työkappaleen kääntäminen ei ollut helppoa. Muinaiset egyptiläiset käyttivät tätä menetelmää puun muotoiluun ja kivikulhojen veistämiseen. He ottivat myös käyttöön ajatuksen leikkaamisesta kovilla jalokivillä, joita käytämme edelleen timanttityökaluissa.
1700-luvulla – koneenkäyttäjät käsityöläisinä
Siirrytään 1700-luvulle. Työstökoneenkuljettajia ei ollut vielä olemassa erillisenä ammattikuntana. Sen sijaan käsityöläiset rakensivat työstökoneita luodakseen tuotteitaan. Nämä käsityöläiset käyttivät omia työstökoneitaan. Kaikki työstökoneet olivat pitkälle räätälöityjä tietyn käsityöläisen tuotantotarpeiden mukaan.
Tämä muistutti tavallaan sitä, miten nykyään suhtaudutaan työstökoneisiin. Massatuotanto on vähenemässä, ja pienet valmistajat etsivät koneita, jotka voidaan helposti mukauttaa heidän nopeasti muuttuviin tuotteisiinsa. Emme enää rakenna omia työstökoneitamme – kuten varhaiset käsityöläiset tekivät – mutta räätälöityjen työkalujen ja kiinnitysten tekeminen on edelleen suuri osa koneenhoitajan työtä. Näiden ensimmäisten työstökoneiden tarkkuus oli alhainen. 1700-luvun lopulla James Watt tarvitsi tarkan tavan valmistaa sylinteri höyrykonettaan varten. Teollisuudenharjoittaja John Wilkinson keksi koneen, jolla pystyttiin poraamaan tarkasti suuria sylintereitä, mikä käynnisti teollisen vallankumouksen ja CNC-työstökoneiden nousun.
1800- ja 1900-luvuilla – nykyaikaiset työstökoneiden käyttäjät
Nykyaikainen koneenkäyttäjän työ alkoi 1800-luvun alussa. Keksijä Henry Maudslayta pidetään työstökoneiden perustajana. Hän ja hänen työntekijänsä Joseph Whitworth ottivat käyttöön standardoinnin valmistuksessa. Samoihin aikoihin Matthew Murray julkaisi ensimmäisen kaupallisen työstökoneen.
Tämä merkitsi sitä, että koneenhoitajan tehtävä muuttui jälleen. Standardoitujen koneiden ansiosta koneistajien ei enää tarvinnut rakentaa räätälöityjä työstökoneita, vaan heistä tuli ammattitaitoisia operaattoreita.
Vuoteen 1840 mennessä oli saatavilla jo monenlaisia kaupallisia työstökoneita: yleissorveja, sorveja, jyrsinkoneita, automaattisorveja ja metallihöyläkoneistoja.
Siitä lähtien koneenkäyttäjien työhön kuuluu nykypäivään asti:
Koneenkäyttäjät ovat ammattitaitoisia teknikkoja. He eivät ehkä itse suunnittele tuotteita, mutta he tunnistavat huonon suunnittelun ja pystyvät valitsemaan oikeat työkalut ja prosessit työhön.
Tietokoneiden aikakausi – CNC-koneet ilmestyvät
1950-luvulla ilmestyivät ensimmäiset numeerisesti ohjatut koneet (NC-koneet). Tämä aloitti koneenkäyttäjien kannalta nopean muutoksen aikakauden.
John T Parsons oli itseoppinut koneistaja. Hän valmisti potkureita toista maailmansotaa varten, kun hän keksi käyttää reikäkortteja suoraan työstökoneiden käyttämiseen. Hän kohtasi teknisen ongelman ja työskenteli MIT:n kanssa sen ratkaisemiseksi. Yhdessä he valmistivat ensimmäisen NC-jyrsinkoneen. Parsons järkyttyi, kun MIT otti keksinnön haltuunsa ja työnsi hänet ulos projektista. CNC-aikakauden alusta tuli kuitenkin todellisuutta, ja jotkut pitävät häntä toisen teollisen vallankumouksen isänä.
Ensimmäisten NC-koneiden ohjelmat oli tallennettu reikäkortteihin. Ohjelman muuttaminen vaati koko kortin uudelleenkäynnistämistä tai reiän teippaamista ja uuden reiän lävistämistä, jos kyseessä oli pieni muutos. Toimintojen suunnittelu oli aina koneiden käyttäjien tehtävä. Operaattoreiden oli kuitenkin ensimmäistä kertaa muutettava suunnitelmansa abstrakteiksi ohjelmiksi. Manuaalinen ohjelmointi kesti pitkään reikäkortteja käytettäessä – yhden kappaleen jyrsintäohjelman kirjoittaminen kesti jopa kahdeksan tuntia.
Vuonna 1956 tietokoneen ohjelmointitaidot ilmestyivät koneenkäyttäjien työnkuviin. MIT:n tutkijat kehittivät ensimmäisen CNC-ohjelmointikielen, G-koodin, jonka avulla tietokoneet suunnittelivat pisteitä. Kahdeksan tunnin ohjelmointityö on nyt lyhentynyt vain 15 minuuttiin. Tietokoneavusteinen suunnittelu (CAD) tuli käyttöön noin vuonna 1960, ja jo vuonna 1963 General Motors valmisti ensimmäisen CNC-työstetyn prototyypin 3D-CAD-mallin pohjalta. Nykypäivän koneenhoitajien työhön kuuluvat edelleen kaikki ne tehtävät, joita se teki vuonna 1840. Lisäksi koneenhoitajien on täytynyt oppia uusia taitoja, kuten G-koodilla ohjelmointia ja CAD-mallien kanssa työskentelyä.
21. vuosisata – automaatio ja robotisaatio
Viimeaikainen kehitys merkitsee uutta muutosta CNC-koneiden käyttäjille. Konerobottien käyttö antaa pienille valmistajille mahdollisuuden lisätä tuottavuutta käyttämällä robottia osien lataamiseen ja purkamiseen CNC-koneeseen. Robotin ohjelmoinnissa tarvittavat taidot ovat luonnollinen jatkumo CNC-koneiden ohjelmoinnissa tarvittaville taidoille. Itse asiassa, jos osaat G-koodin, yhteistyörobotin ohjelmointi on hyvin helppoa.
Näin ollen tämä viimeisin muutos koneenhoitajien työssä ei ole yhtä jyrkkä kuin jotkin aiemmat muutokset. Koneenkuljettajilta vaaditaan edelleen samoja taitoja kuin aiemminkin. Nyt he voivat lisätä luetteloon myös ”robottiohjelmoijan”.