A gyártási folyamatok optimalizálása számos ipari szereplő számára prioritássá vált. A ma tervezett, fejlesztett és gyártott alkatrészek egyre összetettebbé válnak, egyre fejlettebb és átfogóbb ellenőrzéseket igényelnek, egyre pontosabb és megbízhatóbb mérésekkel.
Tekintve, hogy a legtöbb gyártó ma már rendkívül összetett tervekkel dolgozik, a megfelelő minőség-ellenőrzéshez több pont vizsgálatára és több adatra van szükség. Ezek az adatok a számtalan különböző módon és eszközzel végzett alkatrészmérésekből származnak. Noha ezek a repetitív, a komplex szerelvények és szabad formák minőség-ellenőrzésében elengedhetetlen feladatok gépkezelők által is elvégezhetők, jelentős emberi erőforrást vonnak el magasabb hozzáadott értékkel bíró műveletektől. A robotok azonban – a gyártósorokhoz hasonlóan – ezen a területen is kiváló megoldást jelenthetnek a különböző mérések és adatgyűjtés végrehajtásában. Ily módon az értékes emberi erőforrásokat át lehetne csoportosítani olyan feladatokba, amelyek megkövetelik készségeik és tudásuk használatát.
Robotok a robotikában nem jártas szakemberek számára
De hogyan integrálhat egy vállalat robotokat a minőség-ellenőrzési folyamataiba anélkül, hogy lennének erre képzett szakemberei? Hogyan kezdhet el hirtelen ugyanolyan minőségben robotokkal dolgozni egy olyan metrológus, aki eddig csak gépkezelők koordinálásáért felelt? És vajon a szakértelem hiánya az egyetlen akadálya a folyamatnak? Hogyan kell hozzálátni az integrációhoz? Hogyan optimalizálhatók az ellenőrzési folyamatok, amikor az alkatrészgeometriák minden eddiginél összetettebbek?
A legtöbb szakember számára a robotok egyet jelentenek az ismeretlennel. Az ilyen helyzeteket pedig általában szeretjük elkerülni, hiszen kimozdít minket a jól ismert és bevált mederből. Elvégre a mérőlabor egy ellenőrzött környezet, ahol a mérések különösebb nehézség nélkül elvégezhetők. A koordináta-mérőgépek (CMM) ráadásul a lehető legpontosabb méréstechnikai eszközök, ha az alkatrészek szűk tűréseinek méréséről van szó. A CMM-ek és laborok megszüntetése egy közvetlenül a gyártósorokon alkalmazott robotos minőség-ellenőrzési rendszer érdekében távoli jövőnek tűnhet. Az első lépés tehát a bizonytalanság definíciójának újraértelmezése kell, hogy legyen.
Pontosság a gyártás kontextusában
A minőség-ellenőrzés mindig rokonértelmű lesz a pontossággal. Egy ideális világban az alkatrészek méreteit minden esetben mikronos pontossággal lehet mérni. Az ilyen stratégiák azonban jelentős hatást gyakorolnának a termelékenységre. Márpedig elég nagy a nyomás az alkatrészek minél gyorsabb történő előállításán, szállításán és számlázásán. Ezt figyelembe véve vajon feltétlenül szükséges az ilyen szintű pontosság?
Az alkatrészek gyártásánál alkalmazott különféle folyamatok összetett és nehezen megjósolható jelenségeket generálnak. Például zsugorodások kompozit anyagból készült öntvényeknél vagy a két elem összehegesztésénél fellépő hőhatások. Ezeket a jelenségeket nem lehet figyelmen kívül hagyni, ami azt jelenti, hogy a néhány tíz mikronos pontosságú alkatrészek gyártása szinte lehetetlenné válik. A tűréshatárok inkább az 500-750 mikronos tartományban vannak (lásd az 1-1,5 mm-es méreteket felületi profiloknál). Szükséges tehát egy olyan mérőműszer, ami a néhány mikronos mérésre is képes? Vagy enyhíthetők a tűrések a termelékenység növelése érdekében?
Figyelembe véve tehát, hogy a metrológusok nem robotikai szakértők, a második lépés az integrálásában a kulcsrakész megoldások használata.
Kulcsrakész automatizált ellenőrzési megoldások
A kulcsrakész, előre csomagolt megoldások sokkal hozzáférhetőbbé, rugalmasabbá és egyszerűbbé teszik az automatizált minőség-ellenőrzés integrációját.
Hozzáférhetőség
A robotcellák gyártásba integrálása általában három szakaszból áll: tervezés, telepítés és működtetés. A kulcsrakész megoldások lehetővé teszik a metrológusok számára, hogy átugorják az első két lépést, hiszen a cellát már előre kifejlesztették és készen áll a telepítésre. Ily módon könnyebben és gyorsabban megkezdhetik a megoldás használatát. A cégeknek ráadásul így nem kell fizetniük a tervezési és integrációs szakaszokért, így az időmegtakarítás mellett a költségeik is csökkennek.
Mindemellett, ezeket a megoldásokat a robotikában nem jártas szakemberek figyelembevételével fejlesztették, ezért könnyen és gyorsan hozzáférhetők. Repetitív feladatok végrehajtására lettek optimalizálva, hogy növeljék a gyártófolyamatok hatékonyságát, és ipari környezetben is képesek a lehető legnagyobb pontosságot biztosítani. A Creaform CUBE-R pontosan ilyen kulcsrakész megoldást kínál.
Creaform CUBE-R
A Creaform CUBE-R egy pontos, kulcsrakész 3D szkennelő CMM. A megoldás egy nagy teljesítményű robottal szerelt MetraSCAN 3D-R optikai szkennerből és egy ketrecből áll, amellyel a berendezés közvetlenül a gyártósorra telepíthető. Könnyen kezelhető felhasználói felülete maximalizálja az automatizált ellenőrzéseket és minimalizálja a gépkezelői interakciókat. Robusztus szerkezetének köszönhetően pedig könnyedén adaptálható ipari környezetbe.
Összehasonlítva a CUBE-R rendszert egy hagyományos CMM-mel és mérőtapintóval, megállapítható, hogy előbbi sokkal nagyobb termelékenységet kínál, anélkül, hogy az a pontosság rovására menne. A robotikában nem jártas minőség-ellenőrök így egy kulcsrakész megoldást használhatnak, hogy értékes emberi erőforrásokat szabadíthassanak fel.
Rugalmasság
A gyártócégek termelékenységi igénye iparáganként eltérő. A repülőiparban például rendkívül sokféle alkatrészre és alkatrészmodellre van szükség, kis sorozatokban. Az autóiparban ennek pont a fordítottja igaz; viszonylag kevés alkatrész készül, nagy sorozatszámban. A minőség-ellenőrzési megoldásoknak tehát rugalmasnak kell lenniük, hiszen a vizsgált alkatrészek meglehetősen sokfélék.
Egyszerűség
Az ilyen mértékű rugalmasság azonban programozási egyszerűséget követel. Egy olyan 3D szoftver platform, mint például a VXelements™, az adatok gyűjtéséhez szükséges összes eszközt egy elegáns, egyszerűsített, felhasználóbarát megoldásban egyesíti. A kulcsrakész rendszer e szerves része a valós idejű megjelenítést a valós idejű teljesítménymutatókkal és az egyszerű, mégis hatékony 3D szkennelési élménnyel kombinálja. A szoftvercsomag és az automatizált megoldás így még könnyebbé teszi a minőség-ellenőrzési eszközök használatát.
Megnövelt termelékenység
Az olyan kulcsrakész, automatizált minőség-ellenőrzési megoldásokkal, mint például a CUBE-R, a gyártócégek növelhetik termelékenységüket, ami lehetővé teszi:
- több alkatrész mérését óránként, ugyanannyi vizsgált mérettel
- nagyobb alkatrészmennyiségek esetében csak a kritikus méretek mérését, növelve ezzel az átmenő teljesítményt
- ugyanannyi alkatrész mérését, ám több információt a jobb nyomonkövethetőség érdekében, ami egy esetleges hiba esetén biztosítja a probléma forrásának könnyebb azonosítását
- több alkatrész és több méret mérését óránként
Röviden: a CUBE-R a termelékenység és pontosság szempontjából is a legjobbat kínálja. A megoldás mindenekelőtt egy hozzáférhető, rugalmas és egyszerű mérőberendezés, ami a robotika előnyeit kínálja a minőség-ellenőrzés számára. Ezek az előnyök a megnövelt termelékenység és az emberi erőforrások felszabadítása.
Adatfeldolgozás a korrekciós és megelőző intézkedések érdekében
Az automatizált minőség-ellenőrzési megoldások hozzáférhetőbbé teszik a méréstechnikát, így azok az emberek, akik most az ezzel járó, repetitív feladatokat végzik, a jövőben nagyobb hozzáadott értéket képviselő munkát tudnak végezni. Az alkatrészminőség javítása szempontjából a legfontosabb feladat a korrekciós és megelőző intézkedések érdekében gyűjtött adatok elemzése, amellyel optimalizálható a termelés és elkerülhetők a költséges hibák.
És valóban – nincs túl sok értelme a nagy mennyiségű adatnak, ha azok nincsenek megfelelően feldolgozva és alkalmazva az említett intézkedésekben. Az adatnak gyártási inputként kell szolgálnia. Egy esetleges hiba esetén azonnal jelezniük kell azt, még optimálisabb esetben annak fellépése előtt figyelmeztetést kell adniuk.
A korrekciós és megelőző intézkedések végrehajtása természetesen hatalmas kihívást jelent, de az intelligens gyártás és az Ipar 4.0 ebbe az irányba halad. Ehhez pedig szoftveres innovációkra van szükség. Olyan, egyszerűen használható platformokra, amik képesek a riasztások elemzésére és ennek fényében azonnal értesítik a megfelelő részleget, egységet. Egy mérőrobot például az ellenőrzési adatok feldolgozása után egy hegesztési problémát észlelve, azonnal parancsot továbbítana a hegesztő robotnak, hogy az javítsa a hibát. Ezzel együtt biztosítaná, hogy ugyanaz a hiba ne forduljon elő többet.
A végső cél nyilvánvalóan az, hogy minden alkatrész minden mérete ellenőrizve legyen, ezáltal hibátlan darabok kerüljenek előállításra. Ez pedig kizárólag akkor érhető el, ha a minőség-ellenőrzés a gyártósorba van integrálva.
Inline metrológia és lean gyártás
A robotika már régóta jelen van a gyártósorokon. A méréstechnika azonban továbbra is azzal küzd, hogy megtalálja helyét az üzem területén. A gyártás minőségének fejlesztése a jövőben tehát részben a beépített metrológia segítségével történhet meg.
Mivel elkerülhetetlen, hogy a minőség-ellenőrzést olyan ipari környezetben valósítsák meg, ahol rezgések, por, valamint a hőmérséklet és a páratartalom mind befolyásoló tényezők, a gyártósorokon a közvetlen felhasználásra szánt mérőeszközök alkalmazására van szükség. Ennek érdekében a mérőműszerek gyártóinak megfelelő minőség-ellenőrzési megoldásokat kell biztosítani a robotikában nem jártas emberek számára. Ezt különböző plug-and-play, out-of-the-box megoldásokkal lehet biztosítani, amelyek nem igényelnek részletes felhasználói kézikönyveket vagy hosszantartó képzéseket. Következésképpen, a robotikában nem jártas szakemberek nem csak azt ismerik fel, milyen nélkülözhetetlen a robotika integrációja a minőség-ellenőrzésbe, hanem azt is, hogy egy lean gyártómodellről van szó, ahol a teljes gyártófolyamat optimalizálva van a veszteségek minimalizálása érdekében.
A minőség-ellenőrzés ráadásul nem hagyhatja figyelmen kívül a pontosság szerepét sem, még ha az át is van irányítva a gyártósorra. Bár a mérőeszközök nehéz, megpróbáltató ipari körülményeknek vannak kitéve és néha szükséges áthelyezni őket, a mérési pontosságnak és tűréshatároknak ugyanazon a szinten kell maradniuk, mint a laboratóriumban.
Összegzés
A metrológia és robotika közötti szövetség kétségkívül egyre stabilabb lesz. A robotika, az emberi erőforrások átcsoportosításával és a mért alkatrészek és/vagy méretek számának növelésével képes javítani a termelékenységet, végső célja pedig, hogy minden alkatrész minden méretének ellenőrzése elvégezhető legyen.
Az automatizált minőség-ellenőrzési megoldások az inline metrológiát még hozzáférhetőbbé, rugalmasabbá és egyszerűbbé teszik, anélkül, hogy elhanyagolnák az ipari körülmények és a gyártási környezet pontosságának prioritását. Ezt a fejlesztést olyan szoftver architektúra fogja támogatni, amely átlátható, gyors eredményeket biztosít a korrekciós és megelőző intézkedések érdekében.
Ehhez az innovációhoz olyan hardverre és szoftverre van szükség, amely képes összekapcsolni az inline metrológiát és lean gyártást, egy olyan platformon keresztül, amelyen szinte lehetetlen rosszul használni a robotra szerelt és gyártósorba integrált mérőeszközöket.
