Fernmesstechnik:So erfassen Sie kritische Fertigungsdaten

Da Hersteller versuchen, mit weniger mehr zu erreichen, um profitabel zu bleiben, sind Fernmessungen von entscheidender Bedeutung. Hier ist, was Sie über die Tools wissen müssen, die kritische Messpunkte praktisch überall erfassen.

Metrologie ist die Wissenschaft vom Messen. Es ist ein zutiefst technisches Thema, aber für Automobilhersteller, Luft- und Raumfahrteinrichtungen, medizinische Hersteller – und alle anderen, die an der Herstellung diskreter Komponenten beteiligt sind – geht es bei der Messtechnik hauptsächlich darum, sicherzustellen, dass Tiefen, Durchmesser, Positionen, Längen und Winkel von Teilmerkmalen alle Maßtoleranzen einhalten.

Doch Messtechnik ist viel mehr als Mikrometer und Höhenmessgeräte, beginnend mit der Erfassung von Maßdaten, gefolgt von ihrer statistischen Analyse.

Automatisiert und kostengünstig

Der Einsatz von Statistiken im Qualitätsmanagement ist nichts Neues. Tatsächlich ist es fast 100 Jahre alt. Ursprünglich vom Physiker und Ingenieur Walter Shewhart vorgeschlagen, führten seine Bemühungen zur Reduzierung der Teilestreuung zur Entwicklung von SQC (statistische Qualitätskontrolle) und ihrer Teilmenge SPC (statistische Prozesskontrolle). SPC und SQC sind heute zentrale Bestandteile eines jeden Qualitätskontrollsystems.

Die Begriffe werden oft synonym verwendet, obwohl Metrologie-Puristen argumentieren werden, dass es einen signifikanten Unterschied gibt. Wenn SPC während des Herstellungsprozesses verwendet wird, um Fehler zu vermeiden und die Teilequalität zu verbessern, wird SQC nachträglich durchgeführt. Beide stützen sich jedoch auf die Datenerfassung und -analyse, und beide helfen, Trends im Herstellungsprozess zu erkennen.
 

Da stellt sich die Frage:Wie sammelt und erfasst man Fertigungsdaten am besten?

Viele Arbeitsplätze verlassen sich immer noch auf manuelle Messungen und das anschließende Aufschreiben der Werte mit Stift und Papier oder das Eingeben in eine Tabelle. Und obwohl gegen den ersten Teil – das Vornehmen manueller Messungen – nichts auszusetzen ist, gibt es sicherlich weitaus automatisiertere und kostengünstigere Methoden zum Sammeln von Dimensionsdaten zur Verwendung in der statistischen Prozesskontrolle oder einem Qualitätsmanagement-Softwaresystem.

Datenerfassungshardware:Metrologie über den Äther

Einer davon stammt von der L.S. Starrett Company, wo Jeffrey Wilkinson, Direktor für Forschung und Entwicklung, mehrere Optionen für eine effiziente industrielle Datenerfassung beschreibt.

„Wir haben kabelgebundene Multiplexer, die Daten von einer Reihe von Messwerkzeugen aufnehmen und diese Werte an einen Computer senden können“, sagt er. „Darüber hinaus haben wir unsere DataSure-Produktlinie, die im Wesentlichen eine virtuelle oder drahtlose Version eines Multiplexers ist.“

Bei DataSure muss das Messgerät – beispielsweise ein Mikrometer oder ein Messschieber – mit einem Funkgerät ausgestattet sein, erklärt Wilkinson. Während der Bediener jede Messung durchführt, drückt er oder sie eine Taste auf dem Gerät und sendet die Daten an ein Gateway, das mit dem Computer verbunden ist. Die Daten werden entweder in Form eines Protokolls tabelliert oder über einen COM-Anschluss an ein SPC-Programm oder Microsoft Excel gesendet. Ein Multiplexer erreicht dasselbe, verwendet jedoch ein Kabel anstelle eines Funkgeräts, um Daten zu übertragen.

Für entfernte oder feldbasierte Anwendungen können Daten vom Handwerkzeug an eine mobile App auf dem Smartphone des Benutzers gesendet werden. Von dort aus können sie per E-Mail versendet, zum Hochladen gespeichert werden, wenn der Benutzer ins Home Office zurückkehrt, oder an ein sicheres Gateway gesendet werden, das die Informationen mit der Fabrik oder der Muttergesellschaft des Unternehmens teilt. Dieses letzte Szenario gilt auch für Organisationen mit mehreren Einrichtungen, sogar solchen, die sich in verschiedenen Bundesstaaten, Ländern und Kontinenten befinden.

Dazu Wilkinson:„Wir haben viele Anwendungen, bei denen es nichts weiter als einen Tischcomputer gibt, der mit Werkzeugen in der Werkstatt kommuniziert, und alles ist lokal in dieser Einrichtung. Auf der anderen Seite haben wir einen Kunden in Asien, der seine Daten tatsächlich über das Internet an einen Standort in Europa sendet, wo sie verarbeitet und zur Anzeige auf einer Benutzeroberfläche an die ursprüngliche Website zurückgesendet werden. Es gibt heute so viele Hersteller, die Qualitätsdaten sammeln, verarbeiten und speichern, dass wir ein sehr flexibles System entwickeln mussten, das in der Lage ist, eine Reihe unterschiedlicher Anforderungen zu erfüllen.“

Datenerfassungssoftware:Die entscheidende Verbindung

Hany Abdel-Motaleb, MeasurLink und Datenmanagementspezialist bei Mitutoyo America Corp., sieht ähnliche Anforderungen. Wie Starrett und andere bietet das Unternehmen herkömmliche Multiplexer und die gesamte erforderliche Hardware für die kabelgebundene Datenerfassung an. Für Einrichtungen, die auf Kabel verzichten möchten, bietet Mitutoyo jedoch auch U-WAVE an, ein Hardwaresystem, mit dem Sie Messinformationen drahtlos an einen Computer übertragen können.
 

In dieser Q&A-Sitzung zu MeasurLink erörtern Drew Klaber und Jeremy Banks von Mitutoyo America Corp. die Arbeit mit Datenerfassungssystemen.

U-WAVE besteht aus zwei Komponenten, erklärt Abdel-Motaleb – einem Empfänger, der über USB mit dem Computer verbunden ist, und einzelnen Sendern für jedes Messwerkzeug, die bis zu 60 Fuß vom Empfänger entfernt sein können. Es gibt auch einen Softwareteil, der die Kommunikation zwischen den verschiedenen Geräten verwaltet.

Unabhängig davon, wie die Daten gesammelt werden oder welches System verwendet wird, um sie zu sammeln, sind sie ohne irgendeine Form von qualitativ hochwertiger Datenverwaltungssoftware von begrenztem Wert. Im Fall von Mitutoyo ist diese Software MeasurLink, ein modulares System, das statistische Analysen, Messmittelverfolgung und -kalibrierung, Prozessanalyse, SPC und mehr unterstützt. „Sobald sich die Daten in der MeasurLink-Datenbank befinden, kann remote über die Cloud oder direkt von einer SQL-Datenbank im Netzwerk des Kunden darauf zugegriffen werden“, sagt Abdel-Motaleb.

Beginnen Sie jetzt mit der Erfassung von Betriebsdaten

Für Einrichtungen, die wegen der Kosten und des Aufwands für die Implementierung von kabelgebundener oder drahtloser Datenerfassungshardware nervös sind, ganz zu schweigen von einem hochwertigen Datenverwaltungssoftwaresystem, ist dies keine so große Aufgabe, wie man vielleicht denkt. Abdel-Motaleb schlägt vor, dass der Elefant Stück für Stück gegessen werden kann, und Sie haben möglicherweise bereits zumindest einen Teil der erforderlichen Hardware.

„Viele Mikrometer, Zeiger und Messschieber sind bereits mit dem notwendigen Anschluss ausgestattet“, sagt er. „Wenn ja, braucht man nur ein einziges Kabel und einen Computer, um mit der Datenerfassung zu beginnen.“ Dies eliminiert die Möglichkeit, Informationen falsch einzugeben, fügt er hinzu, sowie die Möglichkeit, dass eine teure Werkzeugmaschine versehentlich untätig bleibt, während der Bediener Maßdaten aufschreibt oder eintippt. Darüber hinaus hängt der Aufwand hinter einer vollständigen Implementierung von zwei Dingen ab:Wo möchten Sie Daten sammeln und was möchten Sie damit tun?

„Je nachdem, wie groß Ihre Implementierung ist und wie viel Raum für Verbesserungen Sie haben, rentiert sich die Investition für diese Systeme normalerweise recht schnell“, sagt er. „Als Beweis habe ich kürzlich mit einem Kunden zusammengearbeitet, der seine Ausschusskosten im ersten Jahr um 180.000 US-Dollar gesenkt hat. Die Investition in MeasurLink, U-WAVE und neue Handwerkzeuge betrug nur einen Bruchteil dieser Kosten. Das Erreichen eines vollständigen ROI in einem Jahr oder weniger ist jedoch ziemlich üblich.“

Hat Ihre Einrichtung begonnen, Daten zu sammeln? Welche Tipps kannst du uns geben?