Как повысить эффективность, оптимизировать и ускорить выборочный контроль первого образца с помощью 3D-сканирования

Выборочный контроль первого образца (First Article Inspection, FAI) — это критически важный этап производственного процесса. Отделу контроля качества (ОК) необходимо оптимизировать эту фазу проверки, чтобы сократить количество циклов согласований между этапами проектирования и изготовления. Задача ОК не только в том, чтобы корректно выявлять дефекты, но и в предоставлении релевантных данных, измерений и результатов, необходимых для решения выявленных проблем.

Зачастую руководителей по качеству воспринимают как людей, которые ищут и находят проблемы — информацию, которую, очевидно, все предпочли бы не получать. Однако если внедрение эффективных инструментов позволит им не только выявлять проблемы, но и находить жизнеспособные решения, это поможет ускорить производственный процесс, а первые образцы будут поставляться без задержек и осложнений.

В этой статье рассматривается эволюция новых технологий и их способность облегчить работу руководителей по качеству. Также объясняется, как FAI позволяет заложить основу стабильного производственного процесса, способного выпускать соответствующие требованиям качественные детали, точно удовлетворяющие запросам заказчика.

ЧТО такое выборочный контроль первого образца (FAI)?
Как следует из названия, FAI предполагает полную проверку деталей до начала серийного производства. Используемый в первую очередь для новых продуктов и конструкций, он гарантирует, что производственный процесс корректно воплощает замысел проектировщика. Он также предоставляет заказчикам документацию, необходимую для подтверждения соответствия договорным и спецификационным требованиям.

ПОЧЕМУ FAI важен?
Цель FAI — выявить производственные проблемы и обнаружить ошибки до того, как их исправление станет дорогостоящим. Следовательно, он помогает снизить процент возвратов и уменьшить затраты, связанные с доработкой. Он также способствует повышению удовлетворенности заказчиков и росту прибыльности.

ПОЧЕМУ FAI является сложной задачей?
Тем не менее, проведение FAI для вновь разработанных деталей — это сложная задача. Поскольку необходимо измерить и проверить все характеристики, это требует времени — много времени — особенно если полный FAI проводится на координатно-измерительной машине (КИМ). Когда КИМ недоступна из-за задержек, вызванных контролем менее важных параметров, страдает как качество деталей, так и сроки производства.

Проблема в том, что чем больше новых деталей (что часто бывает при запуске новых программ), тем больше FAI необходимо выполнить, и тем больше должно быть доступно времени на КИМ — и человеческих ресурсов для работы на ней — часто в сжатые сроки.

КАК избежать задержек на КИМ?
КИМ широко распространена для FAI благодаря своей высокой точности. Фактически, КИМ всегда была эталонным измерительным оборудованием для метрологов. Однако такой высокий спрос имеет свои недостатки.

КИМ должна быть доступна не только для FAI новых деталей, запущенных в производство, но и свободна для проведения любых других проверок, особенно критических размеров. Когда критерии производительности и допуски жесткие, метрологи предпочитают контролировать ключевые параметры с помощью КИМ. Однако, поскольку для работы на КИМ требуется программирование и привлечение специалистов, а сам процесс измерения медленный, накопление задач по контролю качества может создавать значительные задержки, которые тормозят прогресс производственного процесса.

Следовательно, доступность КИМ важна для гарантии проведения FAI критических размеров. Для этого перенаправление менее критичных проверок на другой, более простой в освоении и использовании метрологический инструмент позволяет отделу контроля качества избежать дорогостоящих задержек на КИМ, которая остается главным инструментом для проверки параметров с жесткими допусками.

КАК проводить FAI в условиях глобализации?
Кроме того, FAI теперь проводится в условиях глобализации. Продукты сегодня состоят из сотен компонентов, производимых множеством субподрядчиков и поставщиков, которые базируются в разных уголках мира и используют различные производственные процессы. После сборки все компоненты должны точно подходить и совмещаться друг с другом, чтобы получились работоспособные продукты без дефектов, которые могли бы исказить их характеристики и снизить эффективность.

Для иллюстрации рассмотрим деталь, спроектированную автомобильным производителем в Европе. Цифровая модель сначала отправляется субподрядчику в Азии, который изготавливает оснастку и производит деталь, которая будет отправлена и собрана на автомобилях на заводе в Южной Америке. FAI проводит автопроизводитель, который попытается выполнить первую сборку и выявит дефекты. Эти несоответствия будут переданы субподрядчику, который скорректирует свою оснастку перед отправкой нового образца на завод. И снова компоненты могут не подойти должным образом. Снова субподрядчика попросят подогнать оснастку. И так далее, в долгом цикле!

Однако, если бы существовал способ отсканировать деталь и отправить ее цифровую модель вместо физической пересылки через полмира для измерений на КИМ, это позволило бы сэкономить и эффективность, и время. Тогда можно было бы провести виртуальную сборку и виртуально оценить необходимые корректировки, не пересылая физические образцы по всему миру.

КАКОЕ решение является лучшей альтернативой КИМ?
Чтобы повысить эффективность, оптимизировать и ускорить FAI, производителям необходима альтернативная измерительная система для поддержки КИМ, которая предоставит специалистам по контролю качества требуемые точность, скорость, мобильность, универсальность и простоту.

• Точность: Качество измерений крайне важно для выполнения проверок, ранее поручавшихся КИМ. Альтернативное решение должно обеспечивать точные, высокодетализированные и воспроизводимые результаты независимо от условий измерения. Измерения, проводимые в цеху, также должны быть нечувствительны к нестабильности окружающей среды. Это означает, что даже если деталь двигается, вибрирует или колеблется во время проверки, полученные данные остаются точными и не зависят от жесткой измерительной установки.

• Скорость: Поскольку работа на КИМ медленная и требует времени на программирование, альтернативное решение должно работать быстрее. Оно также должно предлагать быструю настройку, сканирование в реальном времени и готовые к использованию файлы, позволяя специалистам по контролю качества ускорить FAI и сэкономить драгоценное время на съемку и анализ, сокращая простои производства.

• Мобильность: Поскольку проверки оснастки часто проводятся непосредственно на производственной линии, специалисты по контролю качества должны быть оснащены устройством, способным работать в различных условиях без ущерба для производительности или точности. В отличие от КИМ, которую необходимо содержать в контролируемой среде, альтернативный измерительный прибор должен обладать гибкостью, позволяющей доставить его к любой детали.

• Универсальность: Для обеспечения качества продукции и улучшения диагностики альтернативное решение также должно иметь возможность измерять объекты различных размеров и форм со сложной геометрией и обработкой поверхности, что стало практически стандартом для вновь разрабатываемых деталей.

• Простота: Наконец, альтернативный измерительный прибор должен быть интуитивно понятным в освоении, простым в использовании и не требовать длительного времени на программирование, чтобы люди без специальной подготовки, навыков или опыта могли работать с ним.

• 

ЧЕГО ожидать от технологии 3D-сканирования для FAI?
Проще говоря, технология 3D-сканирования отвечает всем этим требованиям и является решением номер один в качестве альтернативы КИМ. Вот почему:

Точные измерения в условиях цеха
3D-сканеры позволяют отделу контроля качества выходить непосредственно на производственную площадку и проводить FAI в любое время, устраняя тем самым потери времени и сокращая затраты, связанные с перемещением дефектной детали из цеха к КИМ. Поскольку они могут измерять детали в условиях цеха — часто подверженных перепадам температуры, вибрациям и колебаниям — и их можно перемещать по производственной площадке без потери точности, метрологические 3D-сканеры, такие как Creaform MetraSCAN 3D, идеально подходят для проведения FAI крупногабаритных и тяжелых деталей, а также менее критичных параметров.

Короткое время обучения
Благодаря удобному интерфейсу и эргономичному дизайну, оборудование для 3D-сканирования имеет короткую кривую обучения и просто в использовании. Благодаря более быстрой настройке и времени сканирования, метрологические сканеры, такие как HandySCAN 3D, предлагают детализированный анализ, доступный неспециалистам в метрологии. Эта доступность и простота использования могут ограничить задержки в обнаружении и исправлении дефектов первых образцов.

Высокая плотность информации для детального анализа
С помощью 3D-сканеров отдел контроля качества теперь может оцифровывать сложные формы с большим объемом данных и бесконтактно, что позволяет проводить более детальный анализ FAI. Цветовые карты отклонений могут быстро показать, где именно в производственном процессе появились дефекты и какие настройки оборудования их вызвали. Плотность информации ускоряет принятие решений и решение проблем, связанных с первыми образцами.

Наконец, 3D-сканеры — это огромный шаг вперед для FAI в условиях глобализации. Технология 3D-сканирования могла бы даже позволить проводить полностью виртуальный FAI, при котором первые физические детали были бы совместимы с первой же попытки. Современные технологии имеют для этого все возможности. Вопрос лишь в интеграции этого нового опыта в обучение, культуру и образ мышления производителей.

3D-сканирование для повышения эффективности, оптимизации и ускорения выборочного контроля первого образца
Добавив метрологический 3D-сканер в набор измерительных инструментов, можно поручить деликатную проверку параметров с жесткими допусками исключительно КИМ, в то время как все остальные проверки можно перенаправить на 3D-сканирование. Это действие не только обеспечивает качество продукции по всей цепочке поставок, но и улучшает диагностику сообщаемых проблем с качеством и ускоряет FAI, даже если компания сталкивается с ограниченными ресурсами и жесткими требованиями.

Кроме того, решения для 3D-сканирования оптимизируют FAI, уменьшая задержки на КИМ и время, необходимое для корректировок перед серийным производством. Следовательно, оптимизированный FAI позволяет контролю качества быстро выявлять проблемы и оперативно предлагать решения. Первые образцы тогда имеют более высокое качество, совместимы со своей сборкой с первой попытки и соответствуют требованиям заказчика, что приводит к большей удовлетворенности, продажам и прибыльности.