Remote-Messtechnik: Datenerfassung für Präzisionsfertigung meistern

Da Hersteller versuchen, mit weniger mehr zu erreichen, um profitabel zu bleiben, ist remote Messen unverzichtbar. Hier erfahren Sie, was Sie über die Werkzeuge wissen müssen, die kritische Messpunkte praktisch von überall erfassen.

Messtechnik ist die Wissenschaft des Messens. Es ist ein tief technisches Thema, aber für Automobilhersteller, Luftfahrtbetriebe, Medizintechnikhersteller – und alle anderen, die an der Produktion diskreter Komponenten beteiligt sind – geht es bei Messtechnik mostly darum, sicherzustellen, dass Teilemerkmale wie Tiefe, Durchmesser, Positionen, Längen und Winkel alle dimensionsspezifischen Toleranzen entsprechen.

Doch es gibt viel mehr in der Messtechnik als Mikrometer und Höhenmessgeräte, beginnend mit der dimensionsbezogenen Datenerfassung, gefolgt von ihrer statistischen Analyse.

Automatisiert und kosteneffektiv

Der Einsatz von Statistik im Qualitätsmanagement ist nichts Neues. Tatsächlich ist er fast 100 Jahre alt. Erstmals vorgeschlagen von Physiker und Ingenieur Walter Shewhart, führten seine Bemühungen zur Reduzierung von Teileschwankungen zur Entwicklung von SQC (statistische Qualitätskontrolle) und deren Teilmenge SPC (statistische Prozesskontrolle). Heute sind SPC und SQC zentrale Komponenten jedes Qualitätskontrollsystems.

Die Begriffe werden oft synonym verwendet, obwohl Messtechnik-Puristen argumentieren, dass es einen signifikanten Unterschied gibt. Wo SPC während des Fertigungsprozesses eingesetzt wird, um Fehler zu verhindern und Teilequalität zu verbessern, wird SQC nachträglich durchgeführt. Beide basieren jedoch auf Datenerfassung und -analyse, und beide helfen, Trends im Fertigungsprozess zu identifizieren.

Die Frage wird dann: Was ist der beste Weg, Fertigungsdaten zu erfassen und aufzuzeichnen?

Viele Arbeitsplätze verlassen sich immer noch auf manuelle Messungen, dann Werte mit Stift und Papier aufzuschreiben oder in eine Tabellenkalkulation einzutippen. Und während am ersten Teil – manuelle Messungen durchführen – nichts falsch ist, gibt es sicherlich weit mehr automatisierte und kosteneffektive Methoden, dimensionsbezogene Daten für den Einsatz in statistischer Prozesskontrolle oder Qualitätsmanagement-Softwaresystemen zu sammeln.

Datenerfassungs-Hardware: Messtechnik über die Luftwellen

Eine davon kommt von der L.S. Starrett Company, wo Director of Research and Development Jeffrey Wilkinson mehrere Optionen für effiziente industrielle Datenerfassung beschreibt.

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

Mit DataSure muss das Messgerät – ein Mikrometer oder Messschieber beispielsweise – mit einem Funkmodul ausgestattet sein, erklärt Wilkinson. Während der Bediener jede Messung durchführt, drückt er einen Knopf am Gerät und sendet die Daten an ein Gateway, das mit dem Computer verbunden ist. Die Daten werden entweder in Protokollform tabelliert oder über einen COM-Port an ein SPC-Programm oder Microsoft Excel gesendet. Ein Multiplexer bewirkt dasselbe, nutzt aber ein Kabel statt Funk zur Datenübertragung.

Für Remote- oder Feldanwendungen können Daten vom Handwerkzeug an eine Mobile App auf dem Smartphone des Benutzers gesendet werden. Von dort können sie per E-Mail versendet, für den Upload bei Rückkehr ins Heimbüro gespeichert oder an ein sicheres Gateway gesendet werden, das die Informationen mit dem Werk oder der Unternehmenszentrale teilt. Dieses letzte Szenario gilt auch für Organisationen mit mehreren Standorten, sogar in verschiedenen Staaten, Ländern und Kontinenten.

Sagt Wilkinson: „Wir haben viele Anwendungen, wo nichts mehr ist als ein Tischcomputer, der mit Werkzeugen auf dem Shopfloor spricht, und alles ist lokal für diese Einrichtung. Am anderen Extrem haben wir einen Kunden in Asien, der seine Daten tatsächlich übers Web an einen Standort in Europa sendet, wo sie verarbeitet und an den ursprünglichen Standort zur Anzeige auf einer Benutzeroberfläche zurückgesendet werden. Es gibt so viele Hersteller heute, die Qualitätsdaten erfassen, konsumieren und speichern, dass wir ein sehr flexibles System entwickeln mussten, das eine Reihe unterschiedlicher Anforderungen bewältigen kann.“

Datenerfassungs-Software: Das kritische Bindeglied

Hany Abdel-Motaleb, MeasurLink- und Datenmanagement-Spezialist bei Mitutoyo America Corp., sieht ähnliche Anforderungen. Wie Starrett und andere bietet das Unternehmen traditionelle Multiplexer und die gesamte notwendige Hardware für kabelgebundene Datenerfassung. Für Einrichtungen, die die Kabel überspringen möchten, bietet Mitutoyo auch U-WAVE an, ein Hardwaresystem, das es ermöglicht, Messinformationen drahtlos an einen Computer zu übertragen.

In dieser MeasurLink Q&A-Sitzung diskutieren 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 platziert werden können. Es gibt auch einen Softwareanteil, der die Kommunikation zwischen den verschiedenen Geräten verwaltet.

Unabhängig davon, wie die Daten erfasst werden oder welches System genutzt wird, sind sie von begrenztem Wert ohne eine Form von Qualitätsdatenmanagement-Software. In Mitutoyos Fall ist diese Software MeasurLink, ein modulares System, das statistische Analyse, Lehrenverfolgung und Kalibrierung, Prozessanalyse, SPC und mehr unterstützt. „Sobald die Daten in der MeasurLink-Datenbank sind, können sie remote über die Cloud oder direkt von einer SQL-Datenbank im Netzwerk des Kunden abgerufen werden“, sagt Abdel-Motaleb.

Jetzt Shopfloor-Daten erfassen beginnen

Für Einrichtungen, die nervös über Kosten und Aufwand der Implementierung kabelgebundener oder drahtloser Datenerfassungs-Hardware sind, ganz zu schweigen von einem Qualitätsdatenmanagement-Softwaresystem, ist es nicht so große eine Aufgabe, wie man denken könnte. Abdel-Motaleb schlägt vor, den Elefanten Bissen für Bissen zu essen, und Sie haben vielleicht bereits zumindest einige der notwendigen Hardware.

„Viele Mikrometer, Indikatoren und Messschieber sind bereits mit dem notwendigen Port ausgestattet“, sagt er. „Wenn ja, braucht man nur ein einzelnes Kabel und einen Computer, um mit der Datenerfassung zu beginnen.“ Das eliminiert die Chance, Informationen falsch einzutippen, fügt er hinzu, sowie die Chance, dass eine teure Werkzeugmaschine unbeabsichtigt untätig bleibt, während der Bediener dimensionsbezogene Daten aufschreibt oder eintippt. Darüber hinaus kommt der Aufwand hinter einer vollständigen Implementierung auf zwei Dinge hinaus – wo wollen Sie Daten erfassen, und was wollen Sie damit tun?

„Abhängig von der Größe Ihrer Implementierung und wie viel Verbesserungspotenzial Sie haben, ist der Return on Investment für diese Systeme meist ziemlich schnell“, sagt er. „Als Beweis habe ich kürzlich mit einem Kunden gearbeitet, der seine Ausschusskosten im ersten Jahr um 180.000 Dollar senkte. Die Investition in MeasurLink, U-WAVE und neue Handwerkzeuge war nur ein Bruchteil davon. Dass gesagt, ist ein vollständiger ROI in einem Jahr oder weniger ziemlich üblich.“

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