Quality 4.0 – uświadomiona potrzeba

Wiąże się to z obecną filozofią prowadzenia działalności, w której czas realizacji jest jednym z najistotniejszych parametrów konkurencyjności. Tworzenie nowych działów jakości zakupów, inwestycje w dodatkowe maszyny pomiarowe oraz zatrudnianie personelu jest procesem czaso- i kapitałochłonnym, na który w obecnej sytuacji nie ma nierzadko marginesu. Jeden z mentorów jakości porównał obecną sytuację z czasem drugiej wojny światowej, gdy najważniejsza dla aliantów była liczba nowych samolotów i łodzi, na czym cierpiała m.in. jakość czołgów, które potrafiły się zepsuć już podczas załadunku na statek (naprawiano je w trakcie rejsu). Mamy dziś jednak wiele narzędzi wspomagających jakość w zmieniającym się świecie.

Prowadzenie działów kontroli jakości wiąże się z optymalizacją różnych obszarów przy użyciu rozmaitych narzędzi. Podstawowym instrumentem w zintegrowanych systemach zarządzania jakością jest ciągłe doskonalenie przez audyt procesu lub wyrobu. Doskonałymi narzędziami są tzw. core tools – production part aproval process (PPAP) lub statystyczna kontrola procesu (SPC), które wsparte oprogramowaniem oraz narzędziami fizycznymi, potrafią zmniejszyć liczbę części niezgodnych na milion wyprodukowanych (parts per milion, PPM) do poziomu nawet Six Sigma. W wielu przedsiębiorstwach szczytem automatyzacji są narzędzia kontrolno-pomiarowe z bezprzewodowym przesyłem danych pomiarowych, jednak w obecnych czasach na dopracowanie procesu nie ma często czasu, w związku z czym przychodzą nam z pomocą maszyny pomiarowe, takie jak Deltron, które dzięki swojej konstrukcji pracują w środowisku produkcyjnym obok tokarek, szlifierek lub frezarek. Taki zestaw maszyn może być obsługiwany przez ramię manipulatora (np. cobota), co dzięki bardzo prostemu oprogramowaniu znacznie ogranicza czas konieczny do wdrożenia nowego wyrobu do produkcji i kontroli. Bardzo często w takich gniazdach produkcyjnych zainstalowane są również magazyny narzędzi, mierzone przed ich umieszczaniem w maszynie skrawającej, dzięki czemu unikamy scrapu. Przy liniach produkcyjnych tworzących prostsze elementy lepiej sprawdzi się mikromierz laserowy połączony z manipulatorem oraz maszynami CNC, np. tokarkami. W obu wypadkach oprogramowanie maszyn pozwala na wprowadzanie korekt na narzędziach obróbczych, takich jak frezy czy wytaczaki, w celu niedoprowadzania do wykonania detalu poza przyjętą tolerancją. Kolejnym rozwiązaniem przydatnym i łatwym do zainstalowania w istniejących liniach produkcyjnych jest urządzenie skanujące jakość połączeń spawanych, które możemy podzielić na dwie podstawowe grupy:

• Badanie elementów przygotowanych do spawania za pomocą wizji (lasera) lub tach sensora za pomocą drutu spawalniczego (tool center point, TCP). Pozwala to na korekty toru palnika, co skutkuje położeniem spoiny w rowku spawalniczym, a nie na detalach łączonych. Technika ta jest bardzo przydatna przy spawaniu metodą MAG oraz TIG, a systemy optyczne – przy spawaniu laserowym.
• Mniej rozpowszechnioną techniką są dodatkowe urządzania optyczne mocowane w kiści robota, które służą w pierwszej kolejności do kontroli ułożenia elementów przygotowanych do spawania (jeśli są one zamocowane inaczej niż w programie do spawania, dokonuje ona korekty toru palnika). Drugim zastosowaniem tej techniki w porównaniu z tach sensorem jest wizyjna kontrola połączeń spawanych zgodnie z normą ISO 5817, co zapewnia, że wszystkie połączenia spawane zostały wykonane zgodnie z technologią opracowaną zgodnie z kwalifikowaniem technologii spawania (WPQR).

Kiedy elementy mamy już wspawane, konieczny jest pomiar ich geometrii z uwagi na dodawaną energię liniową. Elementy podczas ich łączenia zmienią swój kształt. Idealnie dostosowanym do tego rozwiązaniem jest trójwymiarowym skan porównujący referencyjny model CAD ze zmierzonym elementem. Rozwiązanie to, współpracujące z manipulatorem, jest często spotykane na liniach tłoczenia elementów nadwozia w przemyśle samochodowym.

Jeśli detale są obtoczone oraz pospawane, należy je polakierować zgodnie z opracowaną technologią produkcji, której obecnie pilnują systemy oparte o synchronizacje procesów w czasie rzeczywistym, dzięki czemu oprogramowanie zna właściwą kolejność, w jakiej będą docierać elementy na linie lakiernicze, co wiąże się bezpośrednio z ich czasem wygrzewania. Manipulator umieszczający półprodukty na zawiesiach „wie” więc, w jakiej kolejności i jak je należy zawieszać.

Kolejnym unowocześnieniem w liniach lakierniczych są czujniki dokonujące pomiarów temperatury, poziomu kwasowości w wannach z fosforanowaniem i innych parametrów, korygując je jednocześnie, uruchamiając np. podgrzewanie wanny lub dodanie preparatów chemicznych. Na końcu linii zainstalowane są często czujniki dokonujące pomiaru grubości powłoki ochronnej analogiczne do tych, które są instalowane na dronach przeprowadzających inspekcję grubości oraz jakości powłok malarskich na statkach dalekomorskich czy platformach wiertniczych na morzu.

Działy montażu najczęściej są wyposażone w systemy optyczne, które sprawdzają, czy np. klej umieszczono w odpowiedniej ilości i miejscu, przez co kontrolują dawkę jego podawania zależnie od panującej temperatury.

Pakowanie jest ostatnim procesem w fabryce, w którym kontrolę jakości w nowoczesnym przemyśle wspierają rozwiązania czwartej generacji. Kontrola jest realizowana za pomocą urządzeń najczęściej wyposażonym w skaner optyczny, aby mieć pewność, czy spakowano odpowiedni wyrób gotowy, a waga umożliwia dokonanie pomiaru, czy odpowiednia ilość znajduje się pojemniku – jeśli nie, urządzenia dosypują produkt w celu zapewnia prawidłowej wagi na opakowaniu.

Wszystkie te prace, jeśli są nadzorowane przez odpowiedni system, który w czasie rzeczywistym zbiera i przetwarza dane, a dodatkowo został wprowadzony zgodnie z zasadami analizy systemów pomiarowych (measurement system analysis, MSA), zapewniają jakość, jaką zgodnie ze swoimi kompetencjami i kwalifikacjami wypracowaliśmy.

Musimy pamiętać, że to nie jedyne oferowane przez rynek narzędzia przeznaczone do zapewniania jakości. Jedną z wielu innowacji skracających czas wdrożenia powtarzalnej kontroli, które należy wyróżnić z uwagi na prostotę obsługi, są gogle wirtualnej rzeczywistości (VR) z oprogramowaniem inspekcyjnym. Dzięki nim nawet nowy kontroler jakości, który został zaznajomiony wyłącznie z podstawowymi narzędziami kontrolno-pomiarowymi – suwmiarką, mikromierzem, wysokościomierzem, średnicówką czujnikową – może dokonywać pomiarów szybko i powtarzalnie. Patrząc na część, widzi bowiem, gdzie ma wykonać pomiar, a wyniki są automatycznie zapisywane, tworzony jest raport, ten zaś wysyłany jest do osób zarządzających oraz do systemu kierującego pracą inspektorów.

Quality 4.0 wprowadza się z uwagi na modę, często, niestety, bez odpowiedniego przygotowania linii czy osób, które mają zajmować się usprawnieniem. Niejednokrotnie nawet przeprowadzanie analizy ryzyk i szans, wymaganych przy wdrażaniu ISO 9001 (FMEA), nie uświadomi potrzeby zapewnienia kontroli na wymaganym poziomie, np. w dobie pandemii, kiedy to maszyna wykonuje proces kontroli, dzięki czemu mamy pewność, że nie zahamuje produkcji z uwagi na brak kontrolerów, którzy według matrycy zastępstw powinni być dziś w pracy, ale z powodu pandemii żaden z nich nie mógł dotrzeć do pracy. W przemyśle metalowym może to spowodować awarię pralki czy nierówną pracę silnika samochodowego, jednak w sektorze przetwórstwa żywności (FMCG) wiąże się to ze zdrowiem i życiem ogromnej liczby konsumentów.

 

---

Artykuł ukazał się w nr 2(44) kwiecień – maj 2023 czasopisma „Production Manager”.
Więcej interesujących treści w naszym najnowszym wydaniu. Dołącz do klubu naszych prenumeratorów ▶ https://www.production-manager.pl/prenumerata/

Zapraszamy na nasze PIERWSZE wydarzenie w 2024 roku – Production 4.0., które odbędzie się w Poznaniu 26 marca! Nie zabraknie na nim tematów krążących wokół elastyczności, wdrożonych technologii 4.0. i metodologii zarządczych, zarządzania czasem, zmianą i ograniczonymi zasobami w nieograniczonym oceanie danych, aby tworzyć produkty, które przyciągną uwagę klienta w nowoczesnej produkcji! Więcej szczegółów na stronie: https://www.production-manager.pl/konferencje/