Авторы: Матюшин Тимофей Геннадьевич, Белоусов Алексей Владимирович
Современные требования к эксплуатационным параметрам технических средств в области машиностроительной и приборостроительной отраслей промышленности стимулируют повышение качества выпускаемой данными отраслями продукции. Соответствие требованиям напрямую зависит от качества измерений, точности, объема и достоверности результатов измерений, которые определяются уровнем метрологического обеспечения предприятий. Метрологическое обеспечение включает в себя технические средства, системы обработки данных и нормативно-техническую базу. Современные средства метрологического обеспечения позволяют людям увеличить производительность измерительных процессов, а также повысить достоверность результатов измерений, улучшив при этом взаимодействие в рамках процессов, связанных с управлением качеством выпускаемой продукции для повышения ее конкурентоспособности.
Для достижения приемлемого уровня соотношения цена/качество необходимо обеспечить соответствие производимой продукции требованиям, предъявляемым со стороны потребителя. Понятие «цена» не вызывает трудностей при понимании, а с понятием «качество» часто возникают затруднения. Во многих литературных источниках данный термин авторы определяют как «совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворить определенные потребности в соответствии с ее назначением». Процесс формирования данных свойств зависит от влияния большого числа факторов. Каждый производитель стремится максимально выявить причины, отрицательно влияющие на качество продукции, чтобы максимально снизить или вообще свести к нулю их влияние.
Наиболее существенное влияние на качество производственного процесса оказывается человеческим фактором. Уровень компетентности и психосоматическое состояние человека, принимающего участие в производственном процессе, во многом определяет уровень производительности труда и качество выпускаемой продукции. Вторым значимым фактором, влияющим на качество выпускаемой продукции, является технологический уровень механической обработки. Понимание этих двух фактов способствовало внедрению в машиностроение станков с числовым программным управлением (далее ЧПУ). При этом следует понимать, что продукция, изготовленная на данном оборудовании, должна подвергаться контролю. Это связано с тем, что в процессе эксплуатации данных станков происходит износ и деформация ответственных узлов станка за счет воздействия сил резания и т.д. Наличие системы компенсации износа и деформации на какое-то время отложит техническое обслуживание и ремонт, но не избавит от необходимости их проведения. После обслуживания (и/или ремонта), наладки станка требуется проверить качество его работы, что делается путем измерения контрольной детали, изготовленной на данном станке. Для этого требуется оснастить участок контроля готовой продукции современными средствами метрологического обеспечения. Такое оснащение позволит не только проверить контрольную деталь на предмет ее соответствия чертежам, но и контролировать изготавливаемую продукцию на предмет ее соответствия требованиям технической документации, что позволит выявить брак и начать разработку и внедрение мероприятий по его устранению. Эффективность данного подхода подтверждается опытом производственных компаний международного уровня, которые постоянно обновляют средства метрологического обеспечения, используемые на своих производственных площадках.
Стоит отметить, что процесс автоматизации должен охватывать все производство, не исключая при этом средства измерений, применяемые для контроля готовой продукции. Нужно учитывать, что их точность и производительность должна соответствовать требованиям современной нормативной документации и ГОСТ, а высокий уровень технологической безопасности должен обеспечить ремонтопригодность и доступность технического обслуживании. Это позволит обеспечить необходимый уровень достоверности контроля. Одной из важных задач, которую нужно решить при автоматизации измерительного процесса, является повышение повторяемости результатов измерений. Одной из проблем, стоящих на пути решения данной задачи, является широкое и часто не обоснованное применение ручного измерительного инструмента, который подразумевает стопроцентное участие человека, не говоря уже о неудобстве формирования отчетов, а любое неудобство отрицательно сказывается на качестве. Поэтому от производителей средств метрологического обеспечения требуется постоянное повышение уровня автоматизации устройств. Одновременно с этим возрастает потребность в улучшении точностных характеристик и максимального упрощения интеграции в производственный процесс. Также требуется наличие в программном обеспечении (далее ПО) возможности быстрого формирования отчетов с измерительной информацией и принятия решений о годности или негодности детали по измеряемым параметрам. Компания «КСИЛЛЕКТ» успешно разрабатывает и производит оборудование с минимальным влиянием человеческого фактора и высокой точностью и повторяемостью результатов измерений. При этом не остаются без внимания очень важные вопросы удобства интерфейса программного обеспечения и унификации оборудования под самые широкие спектры задач. Производитель старается максимально удовлетворить потребности заказчика в разработке ПО под решение узкоспециализированных задач клиентов.
В процессе повышения уровня автоматизации рано или поздно возникает требование к «открытости» программного обеспечения к импорту файлов-моделей контролируемых деталей, созданных в системах автоматизированного проектирования (САПР). Это обусловлено желанием сократить время, которое оператор тратит на написание измерительной программы. К сожалению, на многих предприятиях операторы КИМ не могут реализовать данную возможность либо по причине большого возраста оборудования, либо по причине низкой квалификации операторов. Это снижает производительность и эффективность работы измерительной системы и повышает вероятность ошибки оператора во время написания программы измерений.
Очень хорошим примером «открытости» является ПО «МС-ДМИС» (рис. 2), которое идет в комплекте с измерительными системами, произведенными компанией КСИЛЛЕКТ. Возможности данного пакета программ позволяют импортировать 3D-модели, созданные в программе SolidWorks и ряда других CAD-систем. Также данным производителем предлагается широкий ассортимент измерительных щуповых систем, который отличается высоким уровнем качества и доступностью.
Рис. 2 Программное обеспечение «МС-ДМИС»
Поэтому заказчики все чаще отдают предпочтение оборудованию, программное обеспечение которого в той или иной степени имеет:
— простой интерфейс пользователя;
— открытость для импорта CAD-моделей для написания программ по этим моделям;
— оптимальный уровень защищенности контроллеров от постороннего вмешательства без потери возможности доступа сервисного персонала;
— отсутствие ограничений по срокам действия лицензии;
— применимость на различных измерительных системах (стационарные координатно-измерительные машины (далее КИМ), портативные КИМ типа «рука», видео-измерительные машины и т.д.);
— простота и высокая скорость процедуры калибровки.
Простота интерфейса пользователя играет не маловажную роль в процессе инструктажа персонала заказчика (сроки, эффективность), а также в том, насколько эффективно будет использоваться измерительная система в дальнейшем.
Выбор уровня защищенности контроллеров является очень сложной для достижения оптимального решения задачей, т.к. с одной стороны нужно максимально защитить систему от неквалифицированного вмешательства, а с другой обеспечить максимальную простоту доступа для сервисного персонала для проведения диагностики и настройки оборудования.
Применимость ПО на различных измерительных системах позволяет сократить риски ошибок операторов при переходе с одного ПО на другое при смене одной измерительной системы на другую, а также сократить время инструктажа операторов, т.к. им нужно будет только освоить работу с механическими частями измерительных систем.
Простота и высокая скорость калибровки особенно актуальны на современном этапе развития измерительных систем, потому что их конструкция предусматривает замену измерительных наконечников на другие для качественной реализации задачи по измерению и контролю детали. А для этого необходимо, чтобы все измерительные наконечники максимально быстро и просто прописывались пользователем в программу.
Мы рассмотрели возможности, позволяющие снизить отрицательное влияние человеческого фактора на производство и процессы измерений и контроля и повысить их качество и производительность. Однако не стоит забывать, что автоматизация и уход от ручного труда в процессе производства – это только одно из мероприятий по повышению качества выпускаемой продукции. Не менее актуальной задачей является сбор, анализ и обработка статистической информации с различных участков производства. Анализ данной информации позволяет сделать выводы о состоянии производственного процесса. Как уже было сказано выше, каждое средство измерений формирует отчет о результатах замеров геометрических или иных параметров детали, но оно не может дать оператору информацию о всей контролируемой партии, поэтому нет возможности сделать вывод об уровне качества производства. Это существенно снижает полезность интеграции автоматизированных средств измерений и контроля в процессы изготовления продукции. Возможность сбора и анализа статистических данных с измерительной информацией очень важна для предвидения и недопущения появления брака или его оперативного устранения после выявления причин его появления.
Для решения этой задачи сотрудниками компании Импэкс Крафт был создан программный продукт СтатАналитика, который не только отвечает условиям задачи по сбору данных, формированию отчетов, но и предлагает возможности по анализу производственного процесса по каждой технологической операции для каждой детали.
Рис. 3 Схема работы программного пакета
Данная программа позволяет максимально контролировать не только процессы непосредственного производства и контроля, но и средства измерений, предоставляя о них полную информацию с характеристиками и сроками обслуживания, калибровки и поверки (рис. 3). Своевременное отображение данной информации позволяет использовать только надежные средства измерений и контроля и избегать непредвиденных расходов и затрат на обслуживание измерительного оборудования. Еще одним достоинством продукта является удобство интеграции в систему отчетности предприятия за счет широкого спектра настроек программных модулей. Одновременно с этим сохраняется конфиденциальность и независимость от марок и моделей средств измерений, используемых на предприятии, а также её полное соответствие требованиям стандартов системы менеджмента качества. Данный программный продукт полностью совместим с ПО различных автоматизированных средств метрологического обеспечения от различных производителей, в т.ч. с ПО «МС-ДМИС», а также позволяет операторам вручную вводить данные с ручных средств измерений.
Современные экономические условия делают невыгодным для большого числа производителей содержание полных циклов и нескольких типов производств, заставляя отдавать изготовление ряда комплектующих в сторонние организации. Таким образом становится актуальной задача входного контроля. Доступность, качество и технологическая безопасность производимого компанией «КСИЛЛЕКТ» измерительного оборудования позволяет эффективно решать данную задачу.
Внедрение и применение автоматизированных средств метрологического обеспечения в процессы производства позволяет снизить требования к количеству персонала, уменьшить влияние человеческого фактора, повысить качество и производительность производственных процессов. Очевидно, что снижение требований к количеству персонала привело к увеличению требований к качеству его подготовки. Ресурсы компании Импэкс Крафт позволяют провести вводный инструктаж и обучение специалистов предприятий по работе с оборудованием в необходимом объеме для повышения качества их подготовки, а также проводить качественное техническое обслуживание и модернизацию ранее установленных измерительных систем.
Чтобы оставаться конкурентоспособным эффективным производителем, необходимо обладать знанием и умением пользоваться современным автоматизированным метрологическим обеспечением. Это позволит создавать продукцию, которая будет соответствовать самым высоким требованиям и обладать наиболее приемлемым соотношением цена/качество для потребителя и производителя. Специалисты компании Импэкс Крафт готовы оказать техническую помощь по всем вопросам, связанным с поиском, приобретением и сервисной поддержкой оборудования под самые широкие спектры метрологических задач.