Remote metrologie: Dataverzameling beheersen voor precisieproductie

Met fabrikanten die ernaar streven om meer te doen met minder om winstgevend te blijven, is remote meten vitaal. Hier is wat u moet weten over de tools die kritische meetpunten verzamelen van praktisch overal.

Metrologie is de wetenschap van meten. Het is een diep technisch onderwerp, maar voor automakers, luchtvaartfaciliteiten, medische fabrikanten – en iedereen anders betrokken bij het produceren van discrete componenten – gaat metrologie meestal om het verzekeren dat deelfeatures diepten, diameters, posities, lengtes en hoeken allemaal aan dimensionale toleranties voldoen.

Toch is er veel meer aan metrologie dan micrometers en hoogtematen, beginnend met dimensionale dataverzameling, gevolgd door statistische analyse.

Geautomatiseerd en kosteneffectief

Het gebruik van statistiek in kwaliteitsbeheer is niets nieuws. Feitelijk is het bijna 100 jaar oud. Eerst voorgesteld door natuurkundige en ingenieur Walter Shewhart, leidde zijn pogingen om deelafvariatie te verminderen tot de ontwikkeling van SQC (statistische kwaliteitscontrole) en zijn subset SPC (statistisch procesbeheer). Vandaag de dag zijn SPC en SQC centrale componenten van elk kwaliteitsbeheersysteem.

De termen worden vaak door elkaar gebruikt, hoewel metrologie puristen zullen betoogen dat er een significant verschil is. Waar SPC gebruikt wordt tijdens het productieproces om defecten te voorkomen en deelafkwaliteit te verbeteren, wordt SQC na de feit uitgevoerd. Echter, beide vertrouwen op dataverzameling en analyse, en beide helpen trends in het productieproces te identificeren.

De vraag is dan: Wat is de beste manier om productiedata te verzamelen en vast te leggen?

Veel werkplekken vertrouwen nog steeds op handmatige metingen, waarden opschrijven met pen en papier of in een spreadsheet typen. En hoewel er niets mis is met het eerste deel – handmatige metingen nemen – zijn er zeker veel meer geautomatiseerde en kosteneffectieve methoden om dimensionale data te verzamelen voor gebruik in statistisch procesbeheer of een kwaliteitsbeheersoftwaresysteem.

Dataverzamelingshardware: Metrologie over de ether

Eén van deze komt van de L.S. Starrett Company, waar Directeur van Onderzoek en Ontwikkeling Jeffrey Wilkinson verschillende opties beschrijft voor efficiënte industriële dataverzameling.

"We hebben bedrade multiplexers die data van een reeks meetgereedschappen kunnen nemen en die waarden naar een computer sturen", zegt hij. "Daarnaast hebben we onze DataSure productlijn, wat essentieel een virtuele of draadloze versie van een multiplexer is."

Met DataSure moet het meetinstrument – een micrometer of schuifmaat, bijvoorbeeld – uitgerust zijn met een radio, legt Wilkinson uit. Als de operator elke meting neemt, drukt hij of zij op een knop op het apparaat, wat de data naar een gateway verbonden met de computer stuurt. De data wordt ofwel in een logvorm getabuleerd of via een COM-poort naar een SPC-programma of Microsoft Excel gestuurd. Een multiplexer bereikt hetzelfde maar gebruikt een kabel in plaats van een radio om data te transmitteren.

Voor remote of veld-gebaseerde toepassingen, kan data worden gestuurd van het handgereedschap naar een mobiele app op de smartphone van de gebruiker. Daarvandaan kan het geëmaild worden, opgeslagen voor upload bij terugkeer naar het hoofdkantoor, of gestuurd naar een beveiligde gateway die de informatie deelt met de fabriek of corporate moederschip. Dit laatste scenario geldt ook voor organisaties met meerdere faciliteiten, zelfs die in verschillende staten, landen en continenten liggen.

Zegt Wilkinson: "We hebben veel toepassingen waar er niet meer is dan een benchtop computer die met gereedschappen op de werkvloer praat, en alles is lokaal voor die faciliteit. Aan de andere extreme, hebben we een klant in Azië die hun data eigenlijk via het web naar een locatie in Europa stuurt, waar het verwerkt wordt en teruggestuurd naar de oorspronkelijke site voor weergave op een gebruikersinterface. Er zijn zoveel fabrikanten vandaag die kwaliteitsdata verzamelen, consumeren en opslaan dat we een heel flexibel systeem hebben moeten ontwikkelen, een in staat om een reeks verschillende vereisten te hanteren."

Dataverzameling software: De cruciale schakel

Hany Abdel-Motaleb, MeasurLink en databeheer specialist bij Mitutoyo America Corp., ziet vergelijkbare vereisten. Net als Starrett en anderen, biedt het bedrijf traditionele multiplexers en alle benodigde hardware voor bedrade dataverzameling. Voor faciliteiten die de kabels willen overslaan, biedt Mitutoyo ook U-WAVE, een hardwaresysteem dat u in staat stelt meetinformatie draadloos naar een computer te transmitteren.

In deze MeasurLink Q&A sessie, bespreken Drew Klaber en Jeremy Banks van Mitutoyo America Corp. werken met dataverzamelingssystemen.

U-WAVE bestaat uit twee componenten, legt Abdel-Motaleb uit – een ontvanger verbonden met de computer via USB, en individuele zenders voor elk meetinstrument, die tot 60 voet van de ontvanger kunnen worden geplaatst. Er is ook een softwaredeel dat de communicatie tussen de verschillende apparaten beheert.

Ongeacht hoe de data wordt verzameld of welk systeem er gebruikt wordt om het te verzamelen, is het van beperkte waarde zonder enige vorm van kwaliteitsdatabeheersoftware. In Mitutoyo's geval is deze software MeasurLink, een modulaire systeem die statistische analyse, meetinstrument tracking en kalibratie, procesanalyse, SPC en meer ondersteunt. "Eenmaal de data in de MeasurLink database is, kan het remote worden benaderd via de cloud of direct vanaf een SQL database op het netwerk van de klant", zegt Abdel-Motaleb.

Begin nu met shopvloer data verzamelen

Voor faciliteiten die zenuwachtig zijn over de kosten en rommel van het implementeren van bedrade of draadloze dataverzamelingshardware, laat staan een kwaliteitsdatabeheersoftwaresysteem, is het niet zo groot een klus als men zou denken. Abdel-Motaleb suggereert dat de olifant een hapje per keer gegeten kan worden, en u heeft misschien al ten minste een deel van de benodigde hardware.

"Veel micrometers, indicatoren en schuifmaten zijn al uitgerust met de benodigde poort", zegt hij. "Als dat zo is, is alles wat nodig is een enkele kabel en een computer om data te beginnen verzamelen." Dit elimineert de kans op tikfouten, voegt hij toe, evenals de kans dat een dure machine tool ongewild stil zal zitten terwijl de operator dimensionale data opschrijft of tikt. Daarnaast komt de inspanning achter een volledige implementatie neer op twee dingen – waar wilt u data verzamelen, en wat wilt u ermee doen?

"Afhankelijk van hoe groot uw implementatie is en hoeveel ruimte voor verbetering u heeft, is de return on investment voor deze systemen meestal vrij snel", zegt hij. "Als bewijs, ik heb recent gewerkt met een klant die hun schrootkosten met $180.000 het eerste jaar verlaagde. De investering in MeasurLink, U-WAVE en nieuwe handgereedschappen was slechts een fractie van die kosten. Dat gezegd, het bereiken van volledige ROI in een jaar of minder is vrij gemeen."

Heeft uw faciliteit al begonnen met dataverzameling? Welke tips kunt u delen?