Perché automatizzare, e quando è importante per la vostra attività?
Nelle prove sui materiali, i risultati delle prove dovrebbero fornire informazioni affidabili sul materiale stesso, non sull'influenza dell'operatore, sulle procedure manuali o sulle differenze tra i laboratori. Le prove automatizzate sui materiali contribuiscono a standardizzare le fasi ripetitive delle prove, a ridurre l'influenza dell'operatore e a rendere i processi di prova maggiormente riproducibili.
Per i laboratori di prova e i sistemi di garanzia della qualità, ciò si traduce in: minore variabilità, maggiore riproducibilità e flessibilità per il personale qualificato, che potrà così concentrarsi sulla valutazione, sull'analisi e sul miglioramento dei processi.
Perché i laboratori di analisi stanno raggiungendo i propri limiti
Le prove sui materiali costituiscono la base per le decisioni relative alla qualità, l'approvazione dei materiali e lo sviluppo dei prodotti. Le approvazioni di produzione, le date di consegna e le decisioni tecniche relative allo sviluppo dei prodotti dipendono tutte da questi risultati.
Allo stesso tempo, i requisiti richiesti ai laboratori di prova stanno aumentando in modo significativo: un numero maggiore di prove in tempi più brevi, requisiti più rigorosi in materia di documentazione e tracciabilità, carenza di personale qualificato e crescente pressione sui costi.
La situazione diventa particolarmente critica quando le prove di routine impegnano un gran numero di personale qualificato. Sebbene gli operatori esperti siano in grado di gestire efficacemente numerose variabili, la loro disponibilità per compiti più impegnativi – quali l'analisi dei dati, la valutazione dei materiali o lo sviluppo metodologico – risulta quindi limitata.
La domanda fondamentale non è quindi solo: Come aumentare il numero di provini analizzati?
Bensì: Come è possibile generare i risultati delle prove in modo da garantire la riproducibilità, la comparabilità e l'affidabilità del processo?
Il fattore umano nelle prove sui materiali
Durante le prove sui materiali diversi fattori influenzano il risultato. Oltre al materiale stesso, anche la macchina di prova, la preparazione del provino e l'operatore hanno un ruolo importante. L'obiettivo di una strategia di prova efficace è quello di ridurre al minimo tutte le influenze non legate al materiale.
Nelle sequenze di prova manuali, la variabilità può derivare, tra l'altro, dai seguenti fattori:
- Diverso allineamento del provino
Se un provino non viene posizionato in modo uniforme nelle morse per provini, ciò può influire sul risultato della prova. Una movimentazione uniforme è particolarmente importante per le prove di routine prossime alla fase di produzione. - Misurazione della sezione trasversale inaccurata
In molte prove, le dimensioni dei provini vengono utilizzate direttamente per calcolare i valori caratteristici. Misurazioni imprecise o eseguite in modo non coerente possono quindi portare a risultati diversi. - Influenza del calore o dell'umidità delle mani
Il calore, l'umidità e la pressione possono influenzare il comportamento a rottura di un materiale. A seconda del materiale, ciò può influire su valori caratteristici quali il punto di snervamento o la resistenza alla trazione. - Procedure diverse tra gli operatori o tra le varie sedi
Quando le prove vengono condotte in più laboratori, turni o sedi, le diverse prassi operative possono generare un'ulteriore variabilità. Ciò rende più difficile per i reparti di controllo qualità valutare i risultati e potrebbe rendere necessaria la ripetizione delle prove.
Il risultato non è solo un problema tecnico. La variabilità o la difficoltà di confrontare i risultati comportano un carico di lavoro aggiuntivo, processi di approvazione più lunghi e incertezze nel processo decisionale nelle attività quotidiane di laboratorio.
In che modo i sistemi di prova automatizzati riducono la variabilità
I sistemi di prova automatizzati standardizzano le fasi di processo ripetitive: Alimentazione dei provini, identificazione, misurazione, analisi, valutazione e documentazione. Ciò garantisce che le serie di prove vengano condotte in condizioni costanti.
A seconda della task di prova, è possibile integrare sistemi aggiuntivi, quali lettori ID, dispositivi di misurazione della sezione trasversale, durometri, dispositivi di misurazione della rugosità, sistemi di termoregolazione o connessioni a database.
Ciò fornisce una base più solida per il processo decisionale nell'ambito della garanzia della qualità. I risultati possono essere valutati con maggiore sicurezza, i processi di approvazione diventano più prevedibili e il personale di laboratorio qualificato può concentrarsi maggiormente sull'analisi, la valutazione e l'ottimizzazione dei processi.
L'automazione ripaga. Misurabile e a lungo termine.
La scelta di un sistema di prova automatizzato viene spesso valutata in base al costo dell'investimento iniziale. Tuttavia, il rapporto costo-efficacia nell'arco dell'intero ciclo di vita è fondamentale. Grazie a un maggiore utilizzo, a risultati delle prove più riproducibili, a un rilascio più rapido dei prodotti e a una maggiore affidabilità dei processi, è possibile ridurre i costi in modo permanente. I seguenti dati chiave mostrano in quali ambiti specifici si manifestano questi effetti nel lavoro quotidiano di laboratorio.
Aumento della capacità del laboratorio senza assumere nuovo personale
Dati di prova più precisi generano vantaggi economici
Consegnare i prodotti ai clienti più rapidamente
L'automazione ripaga. L'impatto economico.
Ogni singolo vantaggio contribuisce all'efficienza in termini di costi del laboratorio di analisi. Nel complesso, ciò genera un valore aggiunto misurabile: le risorse esistenti vengono utilizzate in modo più efficiente, le decisioni si basano su dati di prova più affidabili, i prodotti raggiungono il mercato più rapidamente e i processi si svolgono in modo più stabile. In questo modo, un investimento nell'automazione si trasforma in un contributo a lungo termine alla produttività, alla qualità e alla competitività.
Flessibilità e automazione convivono
Una preoccupazione diffusa riguardo alle prove automatizzate sui materiali è che i sistemi automatizzati siano troppo rigidi per adattarsi a requisiti di prova in continua evoluzione. Tuttavia, i sistemi moderni devono fare proprio questo: Adattabilità a nuovi materiali, normative revisionate o applicazioni aggiuntive.
I sistemi di prova automatizzati come ALEX, roboTest N e roboTest L consentono di adattare le sequenze di prova a nuove forme dei provini, a sequenze di prova modificate o a ulteriori task di prova. SmartWizard, un assistente per il software di automazione autoEdition3, aiuta gli operatori a eseguire queste regolazioni in autonomia.
Contemporaneamente, le prove manuali possono sempre essere eseguite in alternativa. Ciò consente di eseguire prove speciali, analisi su singoli provini o metodi nuovi indipendentemente dal processo automatizzato.
Come sviluppare una strategia di prove automatizzate in laboratorio
Una strategia di prove automatizzate non inizia con la scelta di un robot, ma con l'analisi dell'attività di prova. In una prima fase si prende in esame l'attuale processo di prova: dall'identificazione dei provini, alla misura e all'alimentazione, fino alla prova vera e propria, alla valutazione e alla documentazione.
Sulla base di ciò, viene determinato il livello adeguato di automazione. Per serie più piccole a partire da 10 provini, può essere sufficiente la soluzione di prova ALEX. In caso di volumi elevati di prova, fasi di prova multiple o attività di misurazione aggiuntive, il sistema di prova robotizzato roboTest R completamente automatizzato, può rappresentare una valida scelta.
Il software di automazione autoEdition3 svolge un ruolo fondamentale. Controlla, regola e monitora la gestione dei provini, i processi automatizzati per misurazioni e prove, nonché il salvataggio dei dati dei risultati di prova. Come per tutte le macchine di prova sui materiali di ZwickRoell, la prova stessa è gestita dal nostro software di prova testXpert.
In questo modo, le attività di automazione e la gestione delle prove rimangono chiaramente separate: autoEdition3 gestisce il flusso di processo, mentre testXpert gestisce la prova stessa.
I vantaggi:
- Risultati di prova riproducibili
- Influenza dell'operatore minima
- Tracciabilità migliorata
- Meno compiti monotoni e di routine
- Un processo decisionale più affidabile
- Approvazioni dei materiali più veloci
- Il punto fondamentale rimane: Quando i fattori legati all'operatore e alla macchina vengono mantenuti il più costanti possibile, l'attenzione si concentra maggiormente sull'oggetto effettivo della prova: il materiale stesso.
Quando è opportuno ricorrere alle prove automatizzate sui materiali?
La decisione sull'opportunità di ricorrere all'automazione non dovrebbe essere presa basandosi esclusivamente sulle dimensioni del laboratorio. Il processo di prova specifico è fondamentale: Quanti provini vengono prodotti regolarmente? Quali fasi della prova vengono eseguite ripetutamente? Quali processi accessori, come l'identificazione dei provini, la misurazione delle sezioni trasversali o la documentazione, devono essere integrati?
In base all'esperienza di ZwickRoell, circa il 90% degli investimenti nell'automazione si ammortizza entro i primi due anni. Il calcolatore di ammortamento fornisce una prima indicazione sull'opportunità di optare per la completa automazione in una specifica applicazione di prova.
Tuttavia, rimane fondamentale effettuare un'analisi approfondita del periodo di ammortamento. Ciò è dovuto al fatto che il rapporto costo-efficacia dipende, tra l'altro, dal numero giornaliero di provini, dal tempo di prova per ciascun provino, dal grado di automazione, dai costi del personale, dall'orario di lavoro, dai modelli di turni, dalle macchine di prova esistenti e da eventuali adeguamenti.
Per una valutazione affidabile, ZwickRoell offre un calcolo personalizzato del tempo di ammortamento basato sulle specifiche esigenze di prova.
A prova di futuro: Acquistate oggi le macchine di prova, automatizzate domani
È impossibile prevedere oggi quali prodotti il mercato richiederà domani, o come saranno le prove corrispondenti. Nuovi materiali, normative modificate o applicazioni aggiuntive possono comportare la necessità per i laboratori di prova di adeguare o ampliare i propri processi di prova.
Uno dei vantaggi dei sistemi di prova modulari ZwickRoell è che possono essere predisposti per soddisfare le esigenze future. Anche le macchine di prova azionate manualmente possono essere successivamente dotate di sistemi di automazione, se necessario. Se una macchina ZwickRoell già in uso viene successivamente automatizzata, è possibile riutilizzare fino all'80% dei componenti esistenti.
Ciò garantisce la sicurezza degli investimenti: Le apparecchiature esistenti rimangono utilizzabili, mentre il livello di automazione può essere adattato ai nuovi volumi di prova, ai requisiti di processo o alle applicazioni. Ciò significa che la macchina per prove sui materiali non viene acquistata solo per le prove odierne, ma è pronta fin dal primo giorno per eventuali ampliamenti futuri.
In conclusione: L'automazione contribuisce a riportare l'attenzione sul materiale
L'automazione delle prove sui materiali va ben oltre la semplice riduzione delle fasi di lavoro manuale. Aiuta i laboratori di prova a ridurre al minimo l'influenza dell'operatore, a rendere i processi di prova più riproducibili e a utilizzare le risorse esistenti in modo più efficiente.
Allo stesso tempo, lo sviluppo di moderne soluzioni di automazione dimostra che l'automazione non è più appannaggio esclusivo dei grandi laboratori di prova. Sono disponibili diversi livelli di configurazione, dal sistema base per prove di routine standardizzate al sistema di prova completamente integrato.
In definitiva, l'attenzione è rivolta all'obiettivo vero e proprio di ogni prova sui materiali: valori caratteristici affidabili in cui, per quanto possibile, conti un solo fattore: il materiale stesso.
