Výrobní metrologie v inteligentní továrně

Jako výrobce čerpadel Wilo plánoval svou udržitelnou a digitální chytrou továrnu, oddělení kontroly kvality se strategicky reorganizovalo: Díky technologii měření výroby dodané společností Klostermann nyní působí preventivně - a zmetky z výroby klesly téměř na nulu.

‍
Ve Wiloparku, sídle skupiny Wilo v Dortmundu, je s délkou 30 metrů nepřehlédnutelný: Vodíková elektrárna H2Powerplant, která pomocí elektrolýzy přeměňuje elektřinu získanou ze slunce, větru a vody na ekologický vodík. Toto systémové řešení dokáže uskladnit 520 kg vodíku, které společnost instalovala v loňském roce jako pilotní zařízení - a nyní jej také nabízí zákazníkům jako základ pro soběstačnou, decentralizovanou a obnovitelnou síť zásobování energií. "Udržitelnost byla vždy praktikována v celé společnosti. Udržitelnost a řízení kvality jsou ve společnosti Wilo v kompetenci jednoho oddělení, protože obojí funguje pouze komplexně," vysvětluje Tim Schirmers, vedoucí kvality závodu v Dortmundu ve společnosti Wilo. "Na straně výrobků to začíná vývojem a pokračuje přes výrobu až po recyklaci. Kromě toho se tolerance jednotlivých komponent v celém hodnotovém toku - bez ohledu na to, zda se jedná o elektronické součástky, kovové nebo plastové komponenty - stále zpřísňují, aby čerpadla a čerpací systémy v konečném důsledku dosahovaly vyšší energetické účinnosti."

‍
Schirmers pokračuje: "V tomto ohledu pro nás nebylo pochyb o tom, že při plánování nové továrny Smart Factory chceme zcela přizpůsobit řízení kvality a technologii měření udržitelnosti a digitalizaci. Nová továrna nám otevřela zcela nové možnosti: Od čisté reakce k preventivnímu zajištění kvality a k řízení spolehlivosti."

‍
Quality Management se proto zapojil do plánování Smart Factory již v rané fázi a vyvinul novou strategii, která využívá digitalizaci: technologie měření se nyní přesouvá i na výrobní linku. Tolerance měří zaměstnanci přímo ve výrobě. Všechna měřicí zařízení - v měřicí místnosti i ve výrobě - odesílají svá data na centrální servery nebo do cloudu společnosti Wilo. Cílem je včas zjistit, zda se výrobní procesy vymykají kontrole. Jakmile byla tato strategie zavedena, pustil se Schirmersův tým do její realizace: "Se společností Klostermann jsme spolupracovali již v minulosti a ta vyhrála výběrové řízení," říká spokojeně Schirmers.

‍

Poskytovatel komplexních služeb v oblasti 3D měřicí techniky se sídlem v Remscheidu dodal společnosti Wilo její první měřicí stroj před více než 30 lety a nedávno uvedl do provozu již 1000. nový stroj společnosti Wilo. "Blízkost společnosti Klostermann je pro nás velmi užitečná: když potřebujeme pomoc - ať už s implementací, školením, tvorbou programů, opravami, měřicími přístroji, nebo dokonce se smluvními měřicími úkoly - odborníci ze společnosti Klostermann jsou vždy rychle po ruce. V případě nepředvídatelného nedostatku zaměstnanců dokonce pomáhají přímo zde na místě. Díky tomuto celkovému balíčku je spolupráce velmi efektivní," říká Schirmers. "Společnost Klostermann navíc v průběhu let získala hluboké porozumění našim požadavkům a procesům."

‍
Pro společnost Schirmers bylo důležité úzce propojit měřicí techniku ve Smart Factory s měřicí technikou v měřicí místnosti. To znamenalo, že nová měřicí zařízení pro výrobní halu musela běžet pod WM Quartis , měřicím softwarem z Wenzel. To proto, že společnost Wilo již dlouhou dobu používá Wenzel také v měřicí místnosti. Společnost Wilo se proto rozhodla pro souřadnicové měřicí stroje od výrobce z Wiesthalu. Volba padla na tři stroje SF 55, určené pro přímé výrobní prostředí. "Chtěli jsme také tři souřadnicové měřicí stroje z Wenzel na dílně, abychom zajistili konzistenci, a tím i srovnatelnost dat," říká Schirmers. "Nyní můžeme data z měřicí místnosti, tj. údaje o měření a měřicí programy, posílat přímo do strojů ve výrobě. Standardizace má také tu výhodu, že pracovník ve výrobě může v okamžiku přepnout na jiný souřadnicový měřicí stroj, pokud máme v jednom bodě špičku."

‍
Flexibilní upínací systémy Witte byly implementovány jako měřicí zařízení: "Nyní pracovník vloží součást, stisknutím tlačítka zvolí měřicí program - a stroj udělá to, co má. A my dostáváme data z měření a zkoušek v konzistentní kvalitě," vysvětluje Schirmers.

‍
Klostermann také poskytl další podporu výrobní měřicí technice společnosti Wilo tím, že do prostředí měřicí techniky začlenil testovací zařízení Equator od společnosti Renishaw: "Již dříve jsme zakoupili dva Equatory pro testování obrobků přímo od společnosti Renishaw, ale nevěděli jsme, jak využít jejich potenciál," vzpomíná Schirmers. "Během plánování projektu Smart Factory nám společnost Klostermann vnukla myšlenku provozovat zařízení Equator pomocí WM Quartis namísto softwaru Renishaw. To znamenalo, že jsme i zde mohli dále standardizovat. To pro nás víceméně změnilo pravidla hry, protože nyní můžeme definovat měřicí body - tj. tolerance tvaru a polohy -, které se mají kontrolovat pomocí Equatoru s ohledem na IO/NIO z měřicí místnosti. Za tímto účelem pracovník odebere definovaný náhodný vzorek z linky a zkontroluje jej pomocí Equatoru; to trvá pouhé tři minuty." Díky těmto výhodám společnost Wilo následně vypsala výběrové řízení na další tři přístroje Equator.

‍

Před realizací nové koncepce měření společnost Klostermann důkladně otestovala situaci na vlastních měřicích strojích ve čtyřech zkušebních sériích ve svém závodě v Remscheidu. Otázky jako např: Je tato koncepce vůbec proveditelná? Lze ji využít i k analýze měřicího systému (MSA), aby byly hodnoty spolehlivé a reprodukovatelné?

‍
Pomocí uložených regulačních diagramů jsou nyní pracovníci v inteligentní továrně prostřednictvím rozhraní měřicího softwaru WM Quartis na souřadnicových měřicích strojích z Wenzel a prostřednictvím kontrolních přístrojů Renishaw informováni, zda dochází k nedodržení tolerancí součástí. Pokud výroba včas nepřijme protiopatření, je tým společnosti Schirmers informován e-mailem prostřednictvím několika zabudovaných eskalačních kaskád. Schirmers: "Díky trendům jsme vždy o krok napřed a můžeme se rozhodovat: Je například třeba opravit výrobní stroj? Je třeba provést údržbu? V minulosti jsme mohli reagovat pouze tehdy, když už byly komponenty NOK."

‍
Digitální tok informací o výsledcích měření a testů zahrnuje nejen oddělení kontroly kvality, ale také vedoucího výroby a technické oddělení, které může v případě častých problémů upravit konstrukci komponent. Přístup k datům o kvalitě mají prostřednictvím cloudu také kolegové v ostatních závodech společnosti Wilo, pro které dortmundský závod měří komponenty jako poskytovatel služeb.

‍
"Tolerance jsou stále přísnější a množství větší. Dnes se nám vyplatí, že jsme zrychlili a zefektivnili měřicí a testovací techniku tím, že jsme ji integrovali do výrobních procesů," shrnuje Schirmers. "Díky tomu jsme zvýšili kvalitu výrobků, zlepšili stabilitu výrobních procesů a o 50 % snížili množství odpadu, který jsme odváděli do našeho recyklačního centra. To samozřejmě přispívá k naší strategii udržitelnosti, protože díky pečlivému sledování procesů pomocí měřicí techniky můžeme nyní mnohem rychleji korigovat výrobní procesy, například při CNC obrábění nebo vstřikování. Naše klíčová čísla to dokazují: Musíme méně vyřazovat, méně recyklovat a dosahujeme vyšší spokojenosti zákazníků."

‍
O koncept QM pro chytré továrny se nyní zajímají i další závody společnosti Wilo: kolegové z nové high-tech továrny v čínském Changzhou již projevili zájem o toto řešení. A ve Wiloparku v Dortmundu se již využívá umělá inteligence (AI) k analýze výsledků měření a testů za pomoci studentů z TU Dortmund University. Schirmers: "První testy byly velmi slibné."

‍

Text: Sabine Koll / Publikováno v Quality Engineering 04 / 2023

‍