La metrologia di produzione nella fabbrica intelligente

Come produttore di pompe Wilo ha progettato la sua smart factory sostenibile e digitale, il reparto di garanzia della qualità si è riorganizzato strategicamente: Grazie alla tecnologia di misurazione della produzione fornita da Klostermann, ora agisce in modo preventivo e gli scarti di produzione sono scesi quasi a zero.

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Con i suoi 30 metri di lunghezza, non può essere trascurato al Wilopark, la sede del Gruppo Wilo a Dortmund: L'impianto a idrogeno H2Powerplant, che utilizza l'elettrolisi per convertire l'elettricità generata da sole, vento e acqua in idrogeno verde. La soluzione di sistema può immagazzinare 520 kg di idrogeno, che l'azienda ha installato come impianto pilota l'anno scorso e che ora offre ai clienti come base per una rete di approvvigionamento energetico autosufficiente, decentrata e rinnovabile. "La sostenibilità è sempre stata praticata in tutta l'azienda. La sostenibilità e la gestione della qualità sono responsabilità di un unico reparto in Wilo, perché entrambi funzionano solo in modo olistico", spiega Tim Schirmers, Responsabile Qualità dello stabilimento di Dortmund di Wilo. "Per quanto riguarda il prodotto, questo inizia con lo sviluppo e continua fino alla produzione e al riciclaggio. Inoltre, le tolleranze dei singoli componenti nell'intero flusso di valore - indipendentemente dal fatto che si tratti di componenti elettronici, metallici o plastici - stanno diventando sempre più strette, in modo che le pompe e i sistemi di pompaggio raggiungano in ultima analisi una maggiore efficienza energetica."

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Schirmers continua: "A questo proposito, nella progettazione della nuova Smart Factory non abbiamo avuto dubbi sulla volontà di allineare completamente la gestione della qualità e la tecnologia di misurazione alla sostenibilità e alla digitalizzazione. La nuova fabbrica ci ha aperto possibilità completamente nuove: Dalla pura reazione alla garanzia preventiva della qualità e alla gestione dell'affidabilità".

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La gestione della qualità è stata quindi coinvolta nella pianificazione della Smart Factory fin dalle prime fasi e ha sviluppato una nuova strategia che sfrutta la digitalizzazione: la tecnologia di misurazione si sta ora spostando anche sulla linea di produzione. Le tolleranze vengono misurate dai dipendenti in produzione. Tutti i dispositivi di misura, sia in sala misure che in produzione, inviano i loro dati ai server centrali o al cloud Wilo. L'obiettivo è capire tempestivamente se i processi produttivi stanno sfuggendo di mano. Una volta definita questa strategia, il team di Schirmers si è messo all'opera per attuarla: "Avevamo già lavorato in passato in collaborazione con Klostermann e l'azienda ha vinto la gara d'appalto", afferma felice Schirmers.

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Il fornitore di servizi completi per la tecnologia di misura 3D, con sede a Remscheid, ha fornito a Wilo la sua prima macchina di misura più di 30 anni fa; e recentemente ha anche messo in funzione la sua millesima macchina nuova presso Wilo. "La vicinanza a Klostermann è molto utile per noi: quando abbiamo bisogno di aiuto - che si tratti di implementazioni, formazione, creazione di programmi, riparazioni, dispositivi di misura o anche di compiti di misura a contratto - gli esperti di Klostermann sono sempre rapidamente a disposizione. Ci aiutano anche qui in loco, in caso di impreviste carenze di personale. Questo pacchetto complessivo rende la collaborazione molto efficiente", afferma Schirmers. "Inoltre, Klostermann ha sviluppato negli anni una profonda conoscenza delle nostre esigenze e dei nostri processi".

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Per Schirmers era importante collegare la tecnologia di misura della Smart Factory con quella della sala misure. Ciò significava che i nuovi dispositivi di misura per l'officina dovevano funzionare con WM Quartis, il software di misura di Wenzel. Questo perché Wilo si affida da tempo a Wenzel anche nella sala di misura. Wilo ha quindi deciso di optare per le macchine di misura a coordinate del produttore di Wiesthal. La scelta è caduta su tre SF 55, progettate per l'ambiente di produzione diretta. "Volevamo anche tre macchine di misura a coordinate di Wenzel in officina per garantire la coerenza e quindi la comparabilità dei dati", dice Schirmers. "Ora possiamo inviare i dati dalla sala di misura, cioè i dati e i programmi di misura, direttamente alle macchine in produzione. La standardizzazione ha anche il vantaggio che l'operaio in produzione può passare a un'altra macchina di misura a coordinate in pochissimo tempo se abbiamo un picco in un punto".

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I sistemi di serraggio flessibili di Witte sono stati implementati come dispositivi di misura: "Ora l'operatore inserisce un componente, seleziona un programma di misura premendo un pulsante - e la macchina fa quello che deve fare. E noi riceviamo i dati di misura e di prova con una qualità costante", spiega Schirmers.

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Klostermann ha anche dato un ulteriore impulso alla tecnologia di misura della produzione di Wilo, integrando il dispositivo di prova Equator di Renishaw nel panorama delle tecnologie di misura: "Avevamo già acquistato due Equator per il collaudo dei pezzi direttamente da Renishaw, ma non sapevamo bene come sfruttarne il potenziale", ricorda Schirmers. "Durante la progettazione della Smart Factory, Klostermann ci ha suggerito di utilizzare Equator con WM Quartis invece che con il software Renishaw. In questo modo abbiamo potuto standardizzare ulteriormente anche questo aspetto. Questo è stato più o meno il punto di svolta per noi, perché ora possiamo definire i punti di misura - cioè le tolleranze di forma e posizione - dalla sala di misura che devono essere controllati con Equator per quanto riguarda l'IO/NIO. A tal fine, l'operatore prende un campione casuale definito dalla linea e lo controlla con Equator; ciò richiede solo tre minuti". Grazie a questi vantaggi, Wilo ha successivamente indetto una gara d'appalto per altri tre Equator.

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Prima di realizzare il nuovo concetto di misura, Klostermann ha testato a fondo la situazione sulle proprie macchine di misura in quattro serie di prove presso la sede di Remscheid. Domande come: Il concetto è fattibile? Possiamo utilizzarlo anche per effettuare un'analisi del sistema di misura (MSA) in modo che i valori siano affidabili e riproducibili?

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Utilizzando le carte di controllo memorizzate, i lavoratori della Smart Factory vengono ora avvisati tramite l'interfaccia del software di misura WM Quartis sulle macchine di misura a coordinate di Wenzel e tramite i dispositivi di ispezione Renishaw se le tolleranze dei componenti si stanno allontanando. Se la produzione non prende tempestivamente le contromisure, il team di Schirmers viene informato via e-mail attraverso diverse cascate di escalation integrate. Schirmers: "Le tendenze ci permettono di essere sempre un passo avanti e di prendere decisioni: Ad esempio, è necessario correggere una macchina di produzione? È necessario effettuare la manutenzione? In passato, potevamo reagire solo quando i componenti erano già NOK".

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Il flusso di informazioni digitali sui risultati delle misurazioni e dei test non coinvolge solo il reparto di garanzia della qualità, ma anche il responsabile della produzione e il reparto di ingegneria, che può adattare la progettazione dei componenti in caso di problemi frequenti. Anche i colleghi di altri stabilimenti Wilo, per i quali la sede di Dortmund misura i componenti come fornitore di servizi, hanno accesso ai dati sulla qualità tramite il cloud.

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"Le tolleranze sono sempre più strette, le quantità più grandi. Oggi ci conviene essere diventati più veloci ed efficaci nella tecnologia di misura e collaudo, integrandola nei processi produttivi", riassume Schirmers. "Di conseguenza, abbiamo aumentato la qualità dei prodotti, migliorato la stabilità dei processi produttivi e ridotto del 50% gli scarti che abbiamo conferito al nostro centro di riciclaggio. Ciò contribuisce naturalmente alla nostra strategia di sostenibilità, poiché ora possiamo correggere i processi di produzione, ad esempio nella lavorazione CNC o nello stampaggio a iniezione, molto più rapidamente grazie al monitoraggio ravvicinato dei processi mediante la tecnologia di misurazione. I nostri dati principali lo dimostrano: Dobbiamo scartare meno, riciclare meno e otteniamo una maggiore soddisfazione dei clienti".

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Anche altri stabilimenti Wilo sono ora interessati al concetto di smart factory QM: i colleghi del nuovo stabilimento high-tech di Changzhou, in Cina, hanno già manifestato il loro interesse per la soluzione. E al Wilopark di Dortmund, l'intelligenza artificiale (AI) viene già utilizzata per analizzare i risultati delle misurazioni e dei test con l'aiuto degli studenti dell'Università di Dortmund. Schirmers: "I primi test sono stati molto promettenti".

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Testo: Sabine Koll / Pubblicato in Quality Engineering 04 / 2023

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