Technologia pomiarowa zintegrowana z procesem

Metrology News rozmawiało ostatnio z dr Heiko Wenzel-Schinzer, CDO (Chief Data Officer) grupy WENZEL o jego poglądach na temat przyszłej roli pomiaru wymiarów w nowej erze inteligentnej produkcji oraz o tym, jak metrologia zintegrowana z procesem i jej wyzwania są postrzegane zarówno z perspektywy dostawcy, jak i użytkownika.

‍

P: Jakie trendy obserwuje Pan obecnie w zakresie zapewniania jakości?

O: Widzę wyraźną zmianę w wielu branżach wynikającą z głównych trendów technologicznych Industry 4.0, Internet of Things i przejścia na e-mobilność, ale także z bardzo szybko narastających obecnie problemów z brakiem wykwalifikowanych pracowników w wielu firmach. Innowacje techniczne prowadzą do znacznych zmian w zakresie mierzonych części, zadań pomiarowych, ale także miejsca pomiaru. Brak zasobów ludzkich stawia kolejne wymagania dotyczące użyteczności rozwiązań pomiarowych.

‍

P: Zapewnienie jakości coraz częściej staje się bezpośrednią funkcją produkcji. Jak to wpływa na tradycyjne urządzenia do kontroli wymiarów?

O: W produkcji mamy do czynienia z różnymi warunkami środowiskowymi w zakresie temperatury, czystości powietrza, wibracji itp. Technologia pomiarowa musi się tu dostosować; musi być bardziej odporna na wpływy zewnętrzne oraz lepiej analizować i kompensować je. Technologia pomiarowa musi się tu dostosować; musi być bardziej odporna na wpływy zewnętrzne oraz lepiej je analizować i kompensować. Oczywiście można pracować tradycyjnie na produkcji, stosując tu specjalne obudowy i pomieszczenia pomiarowe, ale przestrzeń na produkcji jest jeszcze bardziej cenna niż w innych miejscach firmy, więc na dłuższą metę nie wchodzi to w grę. Ale oczekiwania dotyczące szybkości i jakości wyników pomiarów są coraz wyższe, więc jest to naprawdę ekscytujące wyzwanie dla nas wszystkich.

‍

P: Jak lokalizacja metrologii zmienia punkt ciężkości dostawcy sprzętu?

O: Z punktu widzenia klienta wymagania wobec dostawcy technologii pomiarowej są dość proste: dokładność jak w pomieszczeniu pomiarowym, mała przestrzeń, solidność w zastosowaniu oraz szybkość w pomiarach i ocenie. Dla nas oznacza to: innowacyjną inżynierię mechaniczną z użyciem odpornych materiałów, wyposażenie naszych maszyn w czujniki i systemy cyber-fizyczne dla bezpośredniego sprzężenia zwrotnego pomiaru z aktualnym otoczeniem, szybkie czasy pomiarów dzięki skanowaniu, 5-osiowym głowicom pomiarowym i czujnikom optycznym oraz ekstremalny nacisk na prostą użyteczność sprzętu i oprogramowania.

‍

‍

P: Jakie są najważniejsze zmiany, które wprowadzacie jako dostawca?

O: Widzę następujące pięć głównych zmian:

- Miejsce pomiaru zmienia punkt ciężkości

Gdy wykorzystujemy technikę pomiarową w pomieszczeniu pomiarowym, chodzi przede wszystkim o sprawdzenie odchylenia wartości rzeczywistych od wartości docelowych. Ostatecznie jest to kwestia absolutnej dokładności: mieścimy się w granicach tolerancji czy nie? Jeśli jednak technika pomiarowa jest instalowana bezpośrednio w produkcji, to przede wszystkim chcemy zapewnić niezawodność procesową naszej produkcji. Ostatecznie chodzi więc o powtarzalność naszej produkcji, czy musimy coś ponownie regulować na maszynach obróbczych, bo nasze wyniki zmieniają się niepożądanie w czasie.

- Czas trwania pomiaru jest krótszy

Jeśli przeniesiemy miejsce pomiaru na produkcję, to musimy dostosować się do cyklu produkcyjnego, a co za tym idzie mamy mniej czasu na poszczególne pomiary, zwłaszcza, że często trzeba przeprowadzić większe próby losowe lub nawet 100% kontrolę. Mierz szybciej - do tego potrzebujemy szybszych systemów pomiarowych, takich jak czujniki optyczne lub szybka, dotykowa 5-osiowa głowica pomiarowa, taka jak Renishaw Revo.

- Ilość mierzonych danych znacznie wzrasta

Tradycyjnie, jeszcze przed rozpoczęciem pomiaru, bardzo dokładnie przyjrzeliśmy się, które cechy i elementy naprawdę wymagają pomiaru, aby zapewnić jakość produkcji. Zajęliśmy się tymi punktami i oceniliśmy je; w rezultacie otrzymaliśmy łatwy do opanowania zestaw punktów pomiarowych oraz jasno ukierunkowaną ocenę z raportem pomiarowym.

Szybkie skanowanie i pomiary optyczne pozwalają nam bardzo szybko uchwycić duże ilości danych. Pomaga nam to nadążać za czasem cyklu produkcyjnego, ale musimy również dopasować te dane do tego, co jest potrzebne do kontroli procesu. W przeciwnym razie dane te są marnowane. To właśnie tutaj praca z klientem może prowadzić do bardzo innowacyjnych rozwiązań w zakresie przetwarzania danych.

- Jakość danych wzrasta w ogromnym stopniu

Opisana przed chwilą ilość danych w naturalny sposób otwiera również nowe możliwości oceny. Przede wszystkim sposób, w jaki przechwytujemy dane, ma zalety dla ich jakości. Nie zbliżamy się tylko do pojedynczych punktów, ale rejestrujemy również powierzchnie, rozpoznajemy cechy i krawędzie, dzięki czemu mamy znacznie szerszy niż dotychczas ogląd mierzonego obiektu. W przypadku anomalii możemy wejść w sąsiedztwo faktycznie istotnych punktów pomiarowych i sprawdzić inne rzeczy; tu właśnie chmura punktów oferuje ogromną wartość dodaną.

- Znaczący rozwój technik analizy danych

Jedną z nowinek technicznych, która również znacząco wpływa na technikę pomiarową jest eksploracja danych, uczenie maszynowe, liczne metody tzw. sztucznej inteligencji. Podczas gdy kiedyś to użytkownik musiał zidentyfikować odpowiednie korelacje i wzorce, metody te mogą uświadomić nam nowe fakty, zwizualizować je i tym samym uczynić przedmiotem naszych analiz. Uważam, że te techniki mogą nas bardzo mocno wspierać: nie więcej, ale też nie mniej.

‍

P: W przeszłości producenci urządzeń ze zrozumiałych względów skupiali się bardziej na funkcjonalności, a mniej na użyteczności. Jak myślisz, jak to się zmieni w przyszłości?

O: Nowym wymaganiem dotyczącym użyteczności oprogramowania jest to, aby rozbudowane i złożone funkcje były łatwe w użyciu. Na początku mówiliśmy już o braku wykwalifikowanych pracowników. Kiedy technologia pomiarowa przenosi się do produkcji, znajdujemy tam użytkowników, których zadaniem jest właściwie coś innego niż pomiar. Ci ludzie otrzymują teraz dodatkowe zadanie: "Połóż część na maszynie pomiarowej i zobacz, co wyjdzie". I to jest właśnie to, co oprogramowanie musi wspierać. Szybka operacja dla ekspertów bez pomiarów, którzy "tylko" chcą zobaczyć na końcu wynik Ok / nie Ok. Ale "eksperci" też oczekują więcej i są przyzwyczajeni do łatwych w obsłudze aplikacji na swoich smartfonach z sektora prywatnego.

P: Jak widzi Pan automatyzację w programowaniu zakładów, upraszczającą ich integrację i bieżące dostosowywanie do zmian w częściach produkcyjnych?

O: Widzę ten trend i rozumiem też, dlaczego ma on sens. W wielu branżach pracujemy z mniejszą ilością pracowników na szybko zmieniających się częściach. Czasy, kiedy mogliśmy produkować tę samą część przez wiele lat, w wielu branżach już się skończyły. Zautomatyzowane komórki produkcyjne muszą się szybko przystosować, bez konieczności dużego przeprogramowania i czasu konfiguracji. Ale dla mnie jest to logiczna konsekwencja naszej transformacji Industry 4.0. Więcej indywidualności i szybkich zmian, a i to przy mniejszej liczbie pracowników, bo ich po prostu nie ma. Jest to wyzwanie dla nas wszystkich, ale udane wdrożenie zabezpieczy naszą przyszłość przemysłową, a tym samym nasze przedsiębiorstwa.

‍

P: Jak i przez kogo generowane dane będą wykorzystywane w fabrykach przyszłości?

A: Uważam, że będziemy świadkami nowego opisu stanowiska pracy z Metrology Data Scientist.

‍

P: Jaka jest według Pana przyszła mapa drogowa dla metrologii?

O: Dokładność i szybkość to obecnie główne wymagania wielu klientów w zakresie technologii pomiarowych. Możliwość ponownego wykorzystania starych programów jest również bardzo często wymaganym warunkiem wtórnym. Z mojego punktu widzenia szybkość dzisiaj zaczyna się od projektu, przy użyciu PMI do szybkiego wygenerowania planu testów z modelu projektowego, a następnie odpowiedniego programu pomiarowego; stanu techniki ze wszystkimi dostępnymi czujnikami i wraz z wiedzą przeszkolonych użytkowników w kilku centralnych punktach. Programy te są następnie przekazywane do urządzeń pomiarowych, które mogą być obsługiwane przez "niemetrologicznych ekspertów" za pomocą bardzo prostych aplikacji lub nawet zintegrowane w pełni automatycznie, dane są następnie zarządzane przez Metrology Data Scientist, aby zapewnić efektywną kontrolę procesu.

Ogólnofirmowa centralizacja metrologicznego know-how zapewnia lepszą porównywalność wyników, niezależnie od zastosowanej maszyny czy technologii czujników, a tym samym większą niezależność od konkretnego dostawcy i przestrzeń dla innowacyjnych rozwiązań.

"Również w metrologii to nie duży zjada małego, ale innowacyjny zjada powolnego".

‍

‍