Развитие КИМ в эпоху цифрового производства

Производственные и технологические процессы на предприятиях стремительно меняются из-за влияния Индустрии 4.0 и появления "умных" фабрик. Ключевые факторы трансформации – точные и надёжные измерения, которые на протяжении многих лет обеспечивают координатно-измерительные машины (КИМ) с ЧПУ. Однако концепция «Умной фабрики», основанная на взаимосвязанных системах, анализе данных в режиме реального времени и автоматизации процессов, стимулирует технологии КИМ к дальнейшему развитию.

В статье мы расскажем о современном состоянии технологии контроля геометрии с помощью координатно-измерительных машин (КИМ) с ЧПУ, новых тенденциях, определяющих будущее отрасли, и покажем, как эти достижения обеспечивают плавную интеграцию в экосистему Smart Factory.

Основа точности производства

КИМ с ЧПУ уже давно являются эталоном в области 3Д контроля геометрии. Они выполняют высокоточные измерения сложных деталей, гарантируя соблюдение проектных требований и стандартов качества. Традиционные координатно-измерительные машины с ЧПУ, использующие контактные измерительные датчики, десятилетиями помогали контролировать соответствие продукции требованиям и выполнять реверс-инжиниринг в самых разных отраслях — от аэрокосмической и автомобилестроения до производства медицинского оборудования и электроники. 

За последние годы КИМ значительно улучшились:

• Повышение точности и скорости
  Производители постоянно совершенствуют механику КИМ, сенсорику и программные алгоритмы. Это повышает точность измерений и ускоряет сбор данных, что крайне важно для удовлетворения высоких требований к пропускной способности производственных линий.
• Передовая сенсорика
  Помимо контактно-триггерных датчиков, КИМ с ЧПУ теперь используют различные контактные и бесконтактные технологии: современные контактные 3-осевые и 5-осевые сканирующие датчики, оптические датчики, лазерные сканеры, датчики шероховатости и системы технического зрения. Эти технологии позволяют бесконтактно измерить тонкостенные элементы или сложные геометрические формы, что значительно ускоряет и делает комплексным процесс сбора данных о контролируемом объекте.
• Усовершенствования метрологического ПО
  Комплексные пакеты программного обеспечения для контроля – неотъемлемая часть работы координатно-измерительных машин нового поколения. Они облегчают процесс написания управляющих программ для контроля, анализа данных, создания отчетов и интеграции с системами CAD/CAM. Эти программные средства становятся более мощными благодаря автоматизированным процедурам измерений, 3D-визуализации, интеграции в PLM систему предприятия и анализу технологических процессов.
• Мультисенсорные возможности
  Интеграция нескольких измерительных датчиков на одной платформе КИМ обеспечивает более комплексный подход к измерениям. Комбинирование контактных измерений с оптическим и лазерным сканированием или системами технического зрения позволяет фиксировать более широкий спектр данных об особенностях деталей в рамках единой автоматизированной установки.

Переосмысление роли КИМ с ЧПУ

«Умная фабрика» – новая модель производства, все этапы в которой соединены единой сетью, и данные поступают непрерывно. Это дает возможность контролировать процесс в реальном времени, заранее планировать техническое обслуживание оборудования и гибко управлять ресурсами. Чтобы координатно-измерительные машины не потеряли актуальность, им нужно стать частью общей инфраструктуры «умного производства». Они больше не могут ограничиваться функциями автономных измерительных инструментов. Вместо этого им важно обмениваться данными и взаимодействовать с другими системами. 

Несколько ключевых тенденций определяют развитие технологии КИМ с ЧПУ в соответствии с требованиями "умного производства":

• Подключение и интеграция данных
  Бесперебойная связь между КИМ с ЧПУ и другими системами критически важна. Она предполагает интеграцию измерительного оборудования с системами производственного программного обеспечения, управления жизненным циклом продукции (PLM) и менеджмента качества (QMS). Стандартизированные коммуникационные протоколы обеспечивают необходимую совместимость при такой интеграции.
• Сбор и анализ данных в режиме реального времени
  В концепции Smart Factory данные в режиме реального времени необходимы для оптимизации процессов и контроля качества. КИМ должны быстро и эффективно предоставлять данные измерений, обеспечивая немедленную обратную связь с производственным процессом. Это требует повышения скорости сбора данных, а также возможности обрабатывать и анализировать большие массивы данных в режиме реального времени.
• Автоматизация и роботизация
  Интеграция координатно-измерительных машин с роботизированными системами автоматизирует измерение и сортировку деталей, а также сокращает вмешательство в процесс оператора, увеличивает производительность и улучшает согласованность измерений. Роботизированные манипуляторы могут использоваться для загрузки и выгрузки деталей на рабочий стол КИМ, а также для манипулирования датчиками и сенсорами для решения сложных измерительных задач.
• Измерение в процессе производства
  Ключевой тенденцией в интеллектуальном производстве является сокращение дистанции между зоной измерений и производственным процессом. Это предполагает внедрение КИМ или специализированных измерительных систем непосредственно в цехе, что обеспечивает обратную связь в режиме реального времени и сокращает время, необходимое для перемещения деталей и проверки их качества. Измерения в процессе производства также могут выявить и исправить отклонения от технологического процесса на ранней стадии, сведя к минимуму количество брака и переналадок.
• Технология цифрового двойника
  Создание цифрового двойника производственного процесса предполагает моделирование всей производственной системы, включая КИМ. Это оптимизирует стратегии измерения, прогнозирует возможные проблемы и повышает общую эффективность производства.

Адаптация измерительных машин к будущим требованиям производства

Несколько ключевых технологических достижений позволяют современным КИМ с ЧПУ адаптироваться к будущим требованиям интеллектуального производства:

• Передовые сенсорные технологии
  Разработка новой сенсорики, таких как датчики шероховатости, гиперспектральной визуализации и усовершенствованные оптические датчики, позволит КИМ собирать более полные данные о геометрии деталей и характеристиках поверхности. Эти датчики формируют представление о свойствах материала, чистоте поверхности и других важных параметрах.
• Искусственный интеллект и машинное обучение
  Интеграция ИИ и алгоритмов машинного обучения в программное обеспечение координатно-измерительных машин обеспечивает автоматизированный анализ данных, распознавание образов и прогнозирование технического обслуживания. ИИ можно использовать для оптимизации программ измерений, выявления аномалий в полученных данных и прогнозирования потенциальных отказов КИМ.
• Интеграция дополненной реальности (AR) и виртуальной реальности (VR)
  Технологии AR и VR улучшат работу КИМ, предоставляя операторам интерактивную визуализацию измерений, дистанционное обучение и отображение данных в режиме реального времени.
• Периферийные вычисления
• Обработка данных на границе сети, ближе к КИМ, сокращает время ожидания и улучшает обратную связь в режиме реального времени. Периферийные вычисления ускоряют анализ данных и принятие решений. Это один из решающих факторов в управлении замкнутым циклом в интеллектуальном производстве.
• Подключение к облаку
  Подключение КИМ к облачному хранилищу обеспечивает централизованное хранение данных, доступ к ним и их анализ. Это удаленно отслеживает производительность КИМ с ЧПУ, обменивается данными измерений и использует облачные инструменты аналитики.

Интеграция КИМ с ЧПУ в "умные фабрики" открывает перед производителями широкие возможности. Используя передовые технологии и внедряя новые подходы к измерениям, предприятия могут улучшить качество продукции, снизить затраты и ускорить внедрение инноваций. Координатно-измерительные машины, эволюционирующие от автономных инструментов контроля до неотъемлемых компонентов экосистемы Smart Factory, будут продолжать играть решающую роль в формировании будущего производства.

Процесс перехода к полностью интегрированным производственным процессам, управляемым данными, продолжается, и КИМ с ЧПУ готовы стать ключевым фактором этой трансформации.

Компания 3D Control (ООО «3Д К») является эксклюзивным дистрибьютором заводов-производителей современных координатно-измерительных машин с ЧПУ и мультисенсорных измерительных машин с ЧПУ от заводов-производителей Unimetro Precision Machinery Co., Ltd и PMT Technologies (Suzhou) Co., Ltd. 

Специалисты 3D Control не только помогут подобрать или разработать индивидуальное решение для любой измерительной задачи, но и осуществят интеграцию измерительного комплекса в производственный процесс, возьмут на себя вопросы технического, гарантийного и послегарантийного обслуживания и ремонта. 

Если вы не планируете покупать собственное измерительное оборудование или вам приходится часто менять подход к измерениям, наша компания предлагает воспользоваться лабораторией 3D Control и нашим КИМ с ЧПУ и мультисенсорным машинам в формате метрологического сервиса и коммерческих измерений, а ко всем портативным координатно-измерительным машинам — в виде услуги по аренде измерительного оборудования. Это позволит получить точные результаты без крупных капитальных вложений.