Метрология - наука измерения - является важным аспектом производства, который иногда упускается из виду. Осмотр помогает убедиться, что составные части точно совпадают и конечные продукты работают правильно и безопасно.
Тем не менее, даже для относительно простой изготавливаемой продукции есть что осмотреть чем кажется на первый взгляд. Производители должны учитывать точность, надежность, стоимость, скорость и где в процессе провести измерения. Требования различаются в разных отраслях. Объем производства обычно основывается на стратегии выборочного контроля, поэтому производители автомобильных компонентов обычно измеряют несколько частей из каждой партии, чтобы обеспечить слаженность. Критически важные для безопасности приложения обычно требуют 100% проверки, поэтому производители аэрокосмической техники обычно проверяют каждую деталь по отдельности и ведут учет в долгосрочной перспективе.
С рассветом индустрии 4.0 развиваются умные технологии производства, которые привносят новые сложности в процессе проверки. Тем не менее их нельзя игнорировать, поскольку они являются неотъемлемой частью будущего развития умных заводов, более эффективного производства и индивидуальных продуктов - и будут способствовать росту производства во всем мире. Действительно, согласно новому исследованию, проведенному компанией Accenture, индустрия 4.0 может добавить до $14,2 трлн в мировую экономику к 2030 году, что будет обусловлено умными заводскими решениями.
Итак, как производители могут обновить свои процессы проверки для умного производства?
Задачи Индустрии 4.0 и объединённых предприятий
Цель умной заводской метрологии - обеспечить большую наглядность всей цепочки поставок, включая поставщиков. Более умная, быстрая, эффективная метрология является важной основой будущего завода. Завод, оснащенный промышленными роботами и автоматизированной обработкой материалов, основан на автоматизированных системах управления, построенных на своевременной проверке и обратной связи.
Однако взаимосвязь требует большей видимости и лучшего потока данных, а для этого требуется возможность взаимодействия. Производителям необходимо адаптировать свои процессы проверки для преодоления физических барьеров и закрыть пробелы в метрологической информации между различными этапами цепочки создания стоимости для поддержки цифрового, автономного производства. С ростом Индустрии 4.0 еще никогда не было более актуальным адаптировать метрологию к потребностям завода.
Вот три фактора, которые необходимо учитывать:
- Встроенная метрология
Для производственных операций встроенная метрология (измерения, выполняемые в рамках процесса) имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами, где осмотр является отдельным видом деятельности. Скорость принятия решений имеет решающее значение. Перемещение деталей в инспекционный отдел требует дополнительных операций по транспортировке и установке, что может привести к задержкам. Линейный осмотр экономит время и позволяет удалить некоторые из этапов процесса. Измерение деталей в процессе может помочь сократить доработку и отходы, так как выявление проблем скорее поможет их предотвратить, чтобы они не остались незамеченными. Линейный осмотр также дает возможность минимизировать влияние любой переделки - гораздо легче исправить проблему, пока деталь находится на механизме. Подводя логический вывод, измерения в процессе в первую очередь могут помочь предотвратить возникновение проблем. Если вариация обнаруживается достаточно рано, иногда можно предпринять корректирующие действия, чтобы восполнить изменение до того, как оно станет проблемой.
- Бесконтактные оптические и лазерные системы
Бесконтактная метрология, включая лазерные сканеры, фазовое лазерное сканирование и оптические системы, имеет решающее значение для умных заводов. Бесконтактное измерение позволяет осуществлять сканирование деталей с высоким разрешением и дальнее маневрирование измерительных приборов. Однако эти методы не обходятся без проблем. Бесконтактная метрология обычно имеет ограничения на прямую видимость и требует точного позиционирования для измерения подробных характеристик, таких как отверстия и острые края. Метрологический центр в Университете Хаддерсфилда работает над увеличением возможностей технологии для измерения высоких динамических диапазонов. Это направлено на повышение способности метрологии эффективно измерять детали на расстоянии, сохраняя при этом способность к очень высоким уровням точности.
- Роботы
Точность, надежность и непрерывное производство - все это хорошо документированные преимущества внедрения роботов на заводах. Хотя роботы обычно не предназначены специально для измерения деталей, они могут быть адаптированы для использования в обследовании, особенно больших компонентов, с программным обеспечением, таким как PowerInspect®. Зоной наилучшего восприятия для роботизированного осмотра является область допуска 100 микрон и выше. Обычно это уровень, на котором гибкость и скорость использования роботизированной системы могут перевесить присущие ей ограничения по точности относительно специализированного измерительного оборудования. Благодаря тому, что роботы становятся умнее и точнее в каждом жизненном цикле, использование машинного измерения и контроля только увеличится.
Будьте готовы к росту более умных инструментов контроля
Наука контроля быстро развивается, наряду с другими областями Индустрии 4.0. Например, финансируемый ЕС проект с участием многих партнеров, SYMPLEXITY, был запущен для исследования и улучшения взаимодействия людей и роботов, в частности, в применении промышленной полировки. По данным консорциума, по крайней мере 90 процентов отделочных работ в настоящее время осуществляется вручную; роботы могут потенциально сократить ручную полировку до уровня около 20 процентов, при этом баланс выполняется роботами под наблюдением человека.
Оценка полированных поверхностей, как известно, сложна, и многие параметры отделки поверхности эволюционировали для покрытия различных условий. В SIR Cell используется датчик обработки поверхности для измерения качества поверхности; он может сообщать о целых 13 параметрах данных. Люди, как бы они ни были квалифицированы, неизбежно вынуждены сделать субъективные суждения о том, достаточно ли хороша готовая часть. Одним из наиболее захватывающих ответвлений SYMPLEXITY является разработка средств для просмотра данных качества поверхности с использованием дополненной реальности (AR). AR может означать конец плоских 2D-изображений на экранах. Вместо того, чтобы пытаться визуализировать, как определенное изменение параметра может повлиять на часть, информация представляется непосредственно на поверхности.
Это помогает удалить часть субъективности, чтобы пользователи могли быстрее принимать более обоснованные решения. В обозримом будущем эксперт в лице человека будет утверждать результаты, но когда измерения свойств настолько поддаются количественной оценке, данные могут быть напрямую связаны с процессом оценки качества (QA).
Помимо исследований, поставщики также разрабатывают новые технологии с лучшими измерительными возможностями, и производители должны использовать эти новые методы, чтобы идти в ногу с конкурентами. Лучшее измерение поддержит эволюцию по-настоящему более связанных фабрик, помогая сократить время простоя, ускорить производство и создать более совершенные, более качественные продукты. Благодаря быстро появляющимся, более умным и более доступным инструментам измерения, сейчас настало время для производителей активизировать и обновить свои процессы контроля.
Phil Hewitt - менеджер по продуктам Autodesk, специализирующийся на метрологии и управляющий Autodesk PowerInspect, который обеспечивает быструю проверку сложных форм для широкого спектра измерительных приборов и может быть интегрирован в более широкий производственный процесс.
