2017第三届未来制造高峰论坛
工业4.0

全球智能化背景下的工业4.0与质量4.0

2025China.cn   2017年08月22日

  工业4.0的目标之一,就是为人们提供更多优质的产品,也因此越来越多的制造商和供应商将质量控制作为制造环节中的重中之重,质量4.0就是在此背景下产生的新型质量管理方式。在工业制造中,负责质量控制的团队需要不断优化工件检测流程,降低工程设计与制造部门之间反复修改和试产,减少CMM(坐标测量机)设备的性能瓶颈问题。此外,质量控制团队不但要正确发现问题,同时还要提供与问题相关的各种数据和测量结果。

  挑战

  目前,讨论工件检测不能脱离全球化这一大的背景—产品生产分散在世界各地,各个生产地点之间通过电子传输进行信息交换。继蒸汽机(工业1.0)、流水线(工业2.0)和机器人(工业3.0)之后,工业4.0来到了属于我们当下的数字时代。在工业4.0时代,企业呈现出一种分散结构,供应商和承包商遍布全球,然后通过网络连接在一起。在这一特定背景下应如何进行工件检测呢?如何才能将虚拟模型(CAD模型)与实物(生产的产品)更好联系在一起,保证各地生成的产品完美兼容呢?

  示例

  欧洲一家汽车制造商设计了一个零件,然后将零件的数字模型发送给亚洲的一个承包商由其进行生产,生产出来的零件继续发送至位于南美的工厂进行装配。

  南美的汽车制造商将进行首次检测,在第一次尝试装配后标记出零件缺陷,然后将零件缺陷反馈至亚洲承包商;然后,亚洲承包商调整工装,重新生产样品并再次发送至南美汽车制造商;零件可能仍然无法正确安装,汽车制造商再次要求承包商调整工装,如此往复,循环多次。

  但是,如果可以对零件进行扫描,然后将零件的数字模型而不是零件本身绕过半个地球发送至南美进行测试,那么就可以极大地节约时间和工作效率。然后,南美制造商就可以进行虚拟装配并评估零件改正,避免在全球范围内多次来回运输/发送零件。

  解决方案

  传统的标准检测方案是坐标测量机(CMM)。CMM通常固定在地面上,测量速度较慢,而且还必须将工件运送到测量工具位置。出于CMM解决方案的时间成本和资金成本考虑,工件检测先后经历了一系列的重大改进。

  便携性

  便携式技术的出现,例如关节臂、激光跟踪仪、便携式光学坐标测量机等,使质量控制团队可以直接深入生产车间,无需将工件从车间移动至实验室,从而节约了时间,降低了成本。

  可靠性

  便携式光学坐标测量机在生产环境下拥有更可靠的出色表现,由此解决了便携式测量技术的可靠性问题。另外,便携式坐标测量机在可测量和分析的数据容量方面也存在诸多限制。便携式坐标测量机一般通过计算批量生产中可获得的几个点的数据,来判断是否出现误差和漂移。但是,对于工件样品,这些有限的数据不足以支撑生产团队的分析。因此,工件检测对信息密度提出了更高的要求。

  信息密度

  为此,3D扫描仪便登场了,它能够非接触地通过大量的点对复杂形状的工件进行数字化建模,实现对样件的详细分析。例如,色图(如下图)的应用能够显示出缺陷位置,并指明引起缺陷的设备设置。

  结论

  最新问世的计量级3D扫描仪扫描速度快,易于使用,能够在任何时间、任何生产地点执行工件检测。使用3D扫描仪可以有效避免无谓地运输缺陷零件,还能够提供更加详细的缺陷分析,便于非专业人士理解,由此缩短试产扩量时间和生产调整时间,降低工件缺陷检测与纠正延迟。

  简而言之,3D扫描仪可以避免实物工件的来回运输,从而优化工件检测过程,而且还突破了传统CMM设备的瓶颈,缩短了批量生产前的调整时间。通过优化工件检测,质量控制团队可以快速发现问题,及时提供解决方案,最终获得具有更高质量与兼容性,同时满足客户需求的首件样品,带来更高的满意度、销售额和利润。

  用3D扫描仪进行首件检测有助于实现稳定的生产流程,持续产出合格产品。

  用3D扫描仪可有效缩短试产扩量时间和生产调节时间,降低工件缺陷检测与纠正延迟。

  用3D扫描仪能够对工件缺陷进行详细分析,大型工件也没问题。

  用3D扫描仪可以实现在线自动化检测,在保证质量的前提下节省人工,提升效率。

  在全球化背景下,3D扫描仪能够显著优化工件检测流程,甚至实现完全虚拟化的首件检测,使样品在第一次试装配时就取得成功。在当前的技术下,完全可以做到这一点,只需要将其融入制造商的技能培训、企业文化和精神就可以做到。

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