Technologia pomiarowa zintegrowana z procesem

Wiadomości metrologiczne rozmawiał niedawno z dr Heiko Wenzel-Schinzerem, CDO (Chief Data Officer) grupy WENZEL, o jego poglądach na przyszłą rolę pomiarów wymiarowych w nowej erze inteligentnej produkcji oraz o tym, jak zintegrowana z procesem technologia pomiarowa i jej wyzwania są postrzegane zarówno z perspektywy dostawców, jak i użytkowników.

‍

P: Jakie trendy widzisz obecnie w zapewnianiu jakości?

O: Widzę znaczną zmianę w wielu branżach, wynikającą z głównych trendów technologicznych Przemysłu 4.0, Internetu rzeczy i przejścia na e-mobilność, ale także z bardzo szybko rosnących obecnie problemów związanych z niedoborem wykwalifikowanych pracowników w wielu firmach. Innowacje techniczne powodują znaczną zmianę w mierzonych częściach, zadaniach pomiarowych, ale także lokalizacji pomiaru. Brak zasobów ludzkich stawia dalsze wymagania w zakresie użyteczności rozwiązań pomiarowych.

‍

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

Odp.: W produkcji mamy do czynienia z różnymi warunkami środowiskowymi pod względem temperatury, czystości powietrza, wibracji itp. Technologia pomiarowa musi się tutaj dostosować; musi być bardziej odporna na wpływy zewnętrzne i lepiej je analizować i kompensować. Oczywiście można pracować tradycyjnie w produkcji przy użyciu specjalnych obudów i pomieszczeń pomiarowych, ale przestrzeń w produkcji jest jeszcze cenniejsza niż gdziekolwiek indziej w firmie, więc na dłuższą metę nie jest to opcja. Jednak oczekiwania dotyczące szybkości i jakości wyników pomiarów stają się coraz wyższe, co czyni to naprawdę ekscytującym wyzwaniem dla nas wszystkich.

‍

P: W jaki sposób lokalizacja sprzętu pomiarowego zmienia skupienie dostawcy sprzętu?

Odp.: Z punktu widzenia klienta wymagania dla dostawcy technologii pomiarowych są dość proste: podobnie jak w pomieszczeniu pomiarowym, małe pod względem przestrzeni, solidne w użyciu i szybkie w pomiarach i ewaluacji. Dla nas oznacza to: innowacyjną inżynierię mechaniczną z wytrzymałymi materiałami, wyposażenie naszych maszyn w czujniki i systemy cyberfizyczne do bezpośredniego sprzężenia zwrotnego pomiaru do bieżącego środowiska, szybkie czasy pomiaru poprzez skanowanie, 5-osiowe głowice pomiarowe i czujniki optyczne oraz ekstremalny nacisk na łatwą obsługę sprzętu i oprogramowania.

‍

‍

P: Jakie są kluczowe zmiany, które wprowadzasz jako dostawca?

‍Odp.: Widzę następujące pięć głównych zmian:

- Lokalizacja pomiaru zmienia ostrość

Kiedy używamy technologii pomiarowej w pomieszczeniu pomiarowym, chodzi przede wszystkim o sprawdzenie odchylenia rzeczywistych wartości od wartości docelowych. Ostatecznie jest to kwestia absolutnej dokładności: czy jesteśmy tolerancyjni, czy nie? Jeśli jednak technologia pomiarowa jest instalowana bezpośrednio w produkcji, to przede wszystkim chcemy zapewnić niezawodność procesu naszej produkcji. Ostatecznie chodzi zatem o powtarzalność naszej produkcji, czy też musimy dostosować maszyny przetwarzające, ponieważ nasze wyniki zmieniają się niepożądane w czasie.

- Czas trwania pomiaru jest krótszy

Jeśli przeniesiemy miejsce pomiaru do produkcji, musimy dostosować się do cyklu produkcyjnego i tym samym mieć mniej czasu na indywidualny pomiar, zwłaszcza, że często trzeba przeprowadzać większe próbki 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 uważnie przyjrzeliśmy się, które cechy i elementy naprawdę trzeba zmierzyć, aby zapewnić jakość produkcji. Poruszyliśmy i oceniliśmy te punkty; wynikiem była możliwa do opanowania liczba punktów pomiarowych i wyraźnie skoncentrowana ocena za pomocą raportu pomiarowego.

Dzięki szybkiemu skanowaniu i pomiarom optycznym możemy bardzo szybko przechwytywać duże ilości danych. Pomaga nam to nadążyć za czasem cyklu produkcyjnego, ale musimy również dopasować te dane do tego, co jest potrzebne do kontrolowania procesu. W przeciwnym razie dane zostaną zmarnowane. Tutaj współpraca z klientami może prowadzić do bardzo innowacyjnych rozwiązań w zakresie przetwarzania danych.

- Jakość danych ogromnie rośnie

Ilość danych właśnie opisanych w naturalny sposób otwiera również nowe możliwości oceny. Przede wszystkim sposób zbierania danych ma zalety dla jakości danych. Zajmujemy się nie tylko poszczególnymi punktami, ale także rejestrujemy obszary, rozpoznamy elementy i krawędzie, a tym samym mamy znacznie szerszy widok obiektu pomiarowego niż wcześniej. W przypadku anomalii możemy wejść w okolice rzeczywiście odpowiednich punktów pomiarowych i sprawdzić inne rzeczy; chmura punktów oferuje tutaj ogromną wartość dodaną.

- Znaczny wzrost technik analizy danych

Jedną z innowacji technicznych, która również znacząco wpływa na technologię pomiarową, jest eksploracja danych, uczenie maszynowe, liczne metody tzw. sztucznej inteligencji. Chociaż kiedyś rozpoznanie odpowiednich relacji i wzorców zależało od użytkownika, metody te mogą zwrócić naszą uwagę na nowe problemy, wizualizować je, a tym samym uczynić je przedmiotem naszych analiz. Wierzę, że te techniki mogą nam bardzo pomóc: nie więcej, ale także nie mniej.‍

‍

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

‍Odp.: Nowy wymóg użyteczności oprogramowania polega na tym, aby rozbudowane i złożone funkcje były łatwe w użyciu. Na początku mówiliśmy już o niedoborze wykwalifikowanych pracowników. Kiedy technologia pomiarowa przechodzi do produkcji, znajdujemy tam użytkowników, których zadaniem jest w rzeczywistości coś innego niż pomiar. Osoby te otrzymują teraz dodatkowe zadanie: „Umieść część na maszynie pomiarowej i zobacz, co wyjdzie”. I to jest dokładnie to, co oprogramowanie musi obsługiwać. Szybka obsługa dla ekspertów niebędących pomiarami, którzy „po prostu” chcą zobaczyć wynik OK/Not Ok na końcu. Ale „eksperci” również oczekują więcej i są przyzwyczajeni do łatwych w użyciu aplikacji na swoich smartfonach z sektora prywatnego.

P: Jak postrzegasz automatyzację w programowaniu zakładów, która upraszcza integrację systemów i ich ciągłe dostosowywanie do zmian w częściach produkcyjnych?

‍O: Widzę trend i rozumiem też, dlaczego ma to sens. W wielu branżach pracujemy nad szybko zmieniającymi się częściami przy mniejszej liczbie pracowników. Czasy, kiedy byliśmy w stanie produkować tę samą część przez wiele lat, minęły w wielu branżach. Zautomatyzowane ogniwa produkcyjne muszą się szybko dostosowywać, bez większego czasu przeprogramowania i konfiguracji. Dla mnie jest to jednak logiczna konsekwencja naszej transformacji Przemysłu 4.0. Więcej indywidualności i szybkich zmian, a to nawet przy mniejszej liczbie pracowników, ponieważ po prostu nie istnieją. Jest to wyzwanie dla nas wszystkich, ale udane wdrożenie zapewnia przyszłość naszej przemysłowej, a tym samym naszych firm.

‍

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

‍Odp.: Wierzę, że zobaczymy nowy profil pracy w Metrology Data Scientist.

‍

P: Jak myślisz, jaka jest przyszła mapa drogowa dla metrologii?

‍Odp.: Dokładność i szybkość są obecnie głównymi wymaganiami pomiarowymi wielu klientów. Możliwość ponownego użycia starych programów jest również bardzo często wymaganym warunkiem wtórnym. Moim zdaniem dzisiejsza prędkość zaczyna się od projektowania, szybkiego generowania planu testów z modelu projektowego za pomocą PMI, a następnie odpowiedniego programu pomiarowego; najnowocześniejszy ze wszystkimi dostępnymi czujnikami i wraz z doświadczeniem przeszkolonych użytkowników w kilku centralnych lokalizacjach. Programy te są następnie przesyłane do urządzeń pomiarowych, które mogą być obsługiwane przez „ekspertów z technologii niepomiarowych” za pomocą bardzo prostych aplikacji lub nawet w pełni automatycznie zintegrowane, a dane są następnie zarządzane przez Metrology Data Scientist w celu zapewnienia wydajnej kontroli procesu.

Centralizacja know-how metrologicznego w całej firmie zapewnia lepszą porównywalność wyników, niezależnie od zastosowanej maszyny lub technologii czujników, a tym samym zapewnia większą niezależność od konkretnego dostawcy i przestrzeń dla innowacyjnych rozwiązań.

”Nawet w technologii pomiarowej to nie wielki zjada małe, ale innowacyjne, które zjada wolno”.

‍

‍