Metrologia produkcji w inteligentnej fabryce

Jako producent pomp Wilo planował swoją zrównoważoną i cyfrową inteligentną fabrykę, dział zapewnienia jakości przeprowadził strategiczną reorganizację: Dzięki technologii pomiaru produkcji dostarczonej przez firmę Klostermann działa on teraz prewencyjnie - a liczba odrzutów produkcyjnych spadła prawie do zera.

‍
W Wiloparku, siedzibie głównej Grupy Wilo w Dortmundzie, nie sposób przeoczyć 30-metrowego urządzenia: Instalacji wodorowej H2Powerplant, która wykorzystuje elektrolizę do przekształcania energii elektrycznej wytwarzanej ze słońca, wiatru i wody w zielony wodór. Rozwiązanie systemowe może przechowywać 520 kg wodoru, które firma zainstalowała jako instalację pilotażową w zeszłym roku - a teraz oferuje również klientom jako podstawę samowystarczalnej, zdecentralizowanej i odnawialnej sieci dostaw energii. "Zrównoważony rozwój zawsze był praktykowany w całej firmie. Zrównoważony rozwój i zarządzanie jakością są odpowiedzialne za jeden dział w Wilo, ponieważ oba działają tylko holistycznie", wyjaśnia Tim Schirmers, kierownik ds. jakości zakładu w Dortmundzie w Wilo. "Po stronie produktu zaczyna się to od rozwoju i trwa aż do produkcji i recyklingu. Ponadto tolerancje poszczególnych komponentów w całym strumieniu wartości - niezależnie od tego, czy są to komponenty elektroniczne, metalowe czy plastikowe - stają się coraz bardziej rygorystyczne, dzięki czemu pompy i systemy pompowe ostatecznie osiągają wyższą efektywność energetyczną".

‍
Schirmers kontynuuje: "W związku z tym nie mieliśmy wątpliwości, że planując nową inteligentną fabrykę, chcieliśmy całkowicie dostosować zarządzanie jakością i technologię pomiarową do zrównoważonego rozwoju i cyfryzacji. Nowa fabryka otworzyła przed nami zupełnie nowe możliwości: Od czystej reakcji w kierunku prewencyjnego zapewnienia jakości i zarządzania niezawodnością".

‍
Quality Management było zatem zaangażowane w planowanie Smart Factory na wczesnym etapie i opracowało nową strategię, która wykorzystuje cyfryzację: technologia pomiarowa przenosi się teraz również na linię produkcyjną. Tolerancje są mierzone przez pracowników produkcyjnych. Wszystkie urządzenia pomiarowe - zarówno w pomieszczeniu pomiarowym, jak i na produkcji - wysyłają swoje dane do centralnych serwerów lub do chmury Wilo. Celem jest wyjaśnienie na wczesnym etapie, czy procesy produkcyjne wymykają się spod kontroli. Po opracowaniu tej strategii zespół Schirmersa przystąpił do jej wdrażania: "W przeszłości współpracowaliśmy już z firmą Klostermann i to ona wygrała przetarg" - mówi z zadowoleniem Schirmers.

‍

Dostawca kompleksowych usług w zakresie technologii pomiarowych 3D z siedzibą w Remscheid dostarczył firmie Wilo pierwszą maszynę pomiarową ponad 30 lat temu, a niedawno uruchomił nawet swoją tysięczną nową maszynę w Wilo. "Fizyczna bliskość Klostermann jest dla nas bardzo pomocna: jeśli potrzebujemy pomocy - czy to przy wdrożeniach, szkoleniach, tworzeniu programów, naprawach, urządzeniach pomiarowych, czy nawet zadaniach pomiarowych na zlecenie - eksperci z Klostermann są zawsze szybko pod ręką. Pomagają nawet na miejscu w przypadku nieprzewidzianych braków kadrowych. Ten całościowy pakiet sprawia, że współpraca jest bardzo efektywna" - mówi Schirmers. "Co więcej, Klostermann przez lata wypracował głębokie zrozumienie naszych wymagań i procesów".

‍
Dla firmy Schirmers ważne było ścisłe powiązanie technologii pomiarowej w inteligentnej fabryce z technologią pomiarową w pomieszczeniu pomiarowym. Oznaczało to, że nowe urządzenia pomiarowe dla hali produkcyjnej musiały działać pod kontrolą WM Quartis, oprogramowania pomiarowego firmy Wenzel. Wynika to z faktu, że Wilo od dawna polega również na Wenzel w pomieszczeniu pomiarowym. Firma Wilo zdecydowała się zatem na współrzędnościowe maszyny pomiarowe od producenta z Wiesthal. Wybór padł na trzy maszyny SF 55, zaprojektowane dla bezpośredniego środowiska produkcyjnego. "Chcieliśmy również mieć trzy współrzędnościowe maszyny pomiarowe z Wenzel na hali produkcyjnej, aby zapewnić spójność, a tym samym porównywalność danych", mówi Schirmers. "Możemy teraz wysyłać dane z pokoju pomiarowego, tj. dane pomiarowe i programy pomiarowe, bezpośrednio do maszyn w produkcji. Standaryzacja ma również tę zaletę, że pracownik produkcyjny może w mgnieniu oka przełączyć się na inną współrzędnościową maszynę pomiarową, jeśli w jednym punkcie mamy szczyt".

‍
Elastyczne systemy mocowania firmy Witte zostały wdrożone jako urządzenia pomiarowe: "Teraz pracownik wkłada komponent, wybiera program pomiarowy za naciśnięciem przycisku - a maszyna robi to, co powinna. A my otrzymujemy dane pomiarowe i testowe w stałej jakości" - wyjaśnia Schirmers.

‍
Klostermann zapewnił również dalszy impuls dla technologii pomiarowej produkcji Wilo, integrując urządzenie testujące Equator firmy Renishaw z krajobrazem technologii pomiarowej: "Kupiliśmy już dwa Equatory do testowania detali bezpośrednio od Renishaw, ale tak naprawdę nie wiedzieliśmy, jak wykorzystać ich potencjał" - wspomina Schirmers. "Podczas planowania Smart Factory, firma Klostermann podsunęła nam pomysł obsługi Equatora za pomocą WM Quartis zamiast oprogramowania Renishaw. Oznaczało to, że również w tym przypadku mogliśmy dokonać dalszej standaryzacji. Był to dla nas mniej więcej przełomowy moment, ponieważ możemy teraz definiować punkty pomiarowe - tj. tolerancje kształtu i położenia - które mają być sprawdzane za pomocą systemu Equator w odniesieniu do IO/NIO z pomieszczenia pomiarowego. Aby to zrobić, pracownik pobiera zdefiniowaną losową próbkę z linii i sprawdza ją za pomocą Equatora; zajmuje to tylko trzy minuty". Ze względu na te zalety, Wilo ogłosiło przetarg na trzy kolejne Equatory.

‍

Przed wdrożeniem nowej koncepcji pomiarowej firma Klostermann dokładnie przetestowała sytuację na własnych maszynach pomiarowych w czterech seriach testowych w swojej siedzibie w Remscheid. Pytania takie jak: Czy koncepcja jest w ogóle wykonalna? Czy możemy go również wykorzystać do przeprowadzenia analizy systemu pomiarowego (MSA), aby wartości były wiarygodne i powtarzalne?

‍
Wykorzystując zapisane w pamięci wykresy kontrolne, pracownicy w inteligentnej fabryce są teraz informowani za pośrednictwem interfejsu oprogramowania pomiarowego WM Quartis na współrzędnościowych maszynach pomiarowych Wenzel oraz za pośrednictwem urządzeń kontrolnych Renishaw o tym, czy tolerancje komponentów uciekają. Jeśli produkcja nie podejmie środków zaradczych w odpowiednim czasie, zespół Schirmers jest informowany pocztą elektroniczną za pośrednictwem kilku wbudowanych kaskad eskalacji. Schirmers: "Trendy oznaczają, że zawsze jesteśmy o krok do przodu i możemy podejmować decyzje: Czy na przykład maszyna produkcyjna wymaga korekty? Czy należy przeprowadzić konserwację? W przeszłości mogliśmy reagować tylko wtedy, gdy komponenty były już NOK".

‍
Cyfrowy przepływ informacji o wynikach pomiarów i testów obejmuje nie tylko zapewnienie jakości, ale także kierownika produkcji i inżynierów, którzy mogą dostosować projekt komponentów, jeśli często występują problemy. Koledzy z innych zakładów Wilo, dla których zakład w Dortmundzie mierzy komponenty jako dostawca usług, również mają dostęp do danych jakościowych za pośrednictwem chmury.

‍
"Tolerancje są coraz mniejsze, a ilości coraz większe. Dziś opłaca się, że staliśmy się szybsi i bardziej efektywni w technologii pomiarowej i testowej, integrując ją z procesami produkcyjnymi" - podsumowuje Schirmers. "W rezultacie zwiększyliśmy jakość produktów, poprawiliśmy stabilność procesów produkcyjnych i zmniejszyliśmy ilość odpadów, które wprowadziliśmy do naszego centrum recyklingu o 50%. Naturalnie przyczynia się to do naszej strategii zrównoważonego rozwoju, ponieważ możemy teraz znacznie szybciej korygować procesy produkcyjne, na przykład w obróbce CNC lub formowaniu wtryskowym, dzięki ścisłemu monitorowaniu procesów za pomocą technologii pomiarowej. Potwierdzają to nasze kluczowe dane: Musimy mniej złomować, mniej poddawać recyklingowi i osiągamy wyższy poziom zadowolenia klientów".

‍
Inne zakłady Wilo są teraz również zainteresowane koncepcją inteligentnej fabryki QM: koledzy z nowej, zaawansowanej technologicznie fabryki w Changzhou w Chinach już zasygnalizowali swoje zainteresowanie tym rozwiązaniem. A w Wilopark w Dortmundzie sztuczna inteligencja (AI) jest już wykorzystywana do analizy wyników pomiarów i testów z pomocą studentów z Uniwersytetu TU Dortmund. Schirmers: "Wstępne testy były bardzo obiecujące".

‍

Tekst: Sabine Koll / Opublikowano w Inżynieria Jakości 04 / 2023

‍