Зачем проводить автоматизацию - и когда это имеет смысл для Вас?
При испытаниях материалов результаты должны давать достоверное представление о материале, а не о влиянии человеческого фактора, ручных операциях или различных методах работы в лаборатории. Автоматизированное испытание помогает стандартизировать повторяющиеся этапы испытаний, уменьшить влияние оператора и сделать испытательные процессы более воспроизводимыми.
Для испытательных лабораторий и контроля качества это означает меньший разброс, лучшую сопоставимость и больше возможностей для квалифицированного персонала, который может сосредоточиться на оценке, анализе и улучшении процессов.
Почему испытательные лаборатории достигают предела своих возможностей
Испытания являются основой для принятия решений в области качества, утверждения материалов и разработки продукции. Полученные результаты определяют порядок утверждения производства, сроки поставки и технические решения в процессе разработки продукции.
В то же время значительно возрастают требования к испытательным лабораториям: больше испытаний за более короткий срок, оптимизация документирования и отслеживаемости, нехватка квалифицированных кадров и растущее ценовое давление.
Эта ситуация становится особенно критичной, если плановые испытания требуют привлечения большого количества квалифицированных специалистов. Опытные специалисты, конечно, способны эффективно контролировать множество факторов, но при этом их возможности для выполнения более сложных задач (например, анализ данных, оценка материалов или разработка методик) ограничены.
Поэтому главный вопрос заключается не только в том: Как можно испытать больше образцов?
А в том: Как получить результаты испытаний таким образом, чтобы они были воспроизводимыми, сопоставимыми и технологически безопасными?
Человеческий фактор в области испытаний материалов
При испытаниях материалов на результат влияют несколько ключевых факторов. Помимо самого материала, важную роль играют также испытательное оборудование, изготовление образцов и оператор. Цель эффективной испытательной стратегии - минимизировать все не связанные с материалами факторы, влияющие на результаты.
В ручных процессах испытаний разбросы могут возникать по следующим причинам:
- Различное выравнивание образцов
Если образец не всегда вставляется в захваты одинаково, это может повлиять на результат испытания. Особенно при проведении рутинных испытаний, близких к серийному производству, крайне важна стабильная процедура проведения испытаний. - Неточное измерение поперечного сечения
Во многих испытаниях размеры образца напрямую учитываются при расчете характеристик. Поэтому неточные или непоследовательно выполненные измерения могут привести к различным результатам. - Влияние температуры и влажности рук
Температура и влажность рук могут существенно влиять на характеристики разрушения материала. Возможно изменение таких результатов, как предел текучести или прочность при растяжении (в зависимости от материала). - Различные методы работы разных операторов или разные места проведения работ
При проведении испытаний в нескольких лабораториях, в разные смены или на разных предприятиях могут возникать дополнительные расхождения из-за различий в рабочих процессах. Для отделов контроля качества это усложняет оценку результатов и может потребовать повторных испытаний.
Это не просто техническая проблема. Разброс или плохая сходимость результатов приводят к дополнительным затратам, затягиванию процедур выпуска продукции и неопределенности в принятии решений в повседневной лабораторной практике.
Как автоматизированные испытательные системы снижают разброс результатов
Автоматизированные испытательные системы стандартизируют повторяющиеся этапы испытания: подача образцов, идентификация, измерение, испытание, анализ и документирование.. Серии испытаний проводятся в одинаковых условиях.
В зависимости от задачи испытания можно интегрировать дополнительные системы (например, Id-сканер, приборы для измерения поперечного сечения, твердомеры, приборы для измерения шероховатости, термокамеры или системы привязки к банкам данных).
Это обеспечивает надежную основу для принятия решений в сфере контроля качества. Результаты можно оценивать более надежно, процессы выпуска продукции становятся более предсказуемыми, а квалифицированный персонал лаборатории может сосредоточиться на анализе, оценке и оптимизации процессов.
Автоматизация себя оправдывает. Измеримо и долгосрочно.
Решение о приобретении автоматизированной испытательной системы часто принимается исходя из инвестиционных затрат. Однако ключевое значение имеет экономическая эффективность на протяжении всего жизненного цикла оборудования. Повышение производительности, получение воспроизводимых результатов испытаний, ускоренный выпуск продукции и повышенная надежность производственных процессов могут привести к устойчивому снижению затрат. Приведенные ниже ключевые показатели демонстрируют, где эти эффекты становятся заметными в повседневной лабораторной практике.
Увеличение производительности лаборатории без привлечения дополнительного персонала
Более точные данные испытания создают экономические преимущества
Более быстрая поставка продукции заказчику
Автоматизация себя оправдывает. Экономический эффект.
Каждое из этих преимуществ способствует повышению экономической эффективности испытательной лаборатории. В итоге достигается измеримый прирост эффективности: имеющиеся ресурсы используются рациональнее, решения принимаются на основе более надежных данных, продукция быстрее выходит на рынок, а процессы проводятся стабильнее. Таким образом, инвестиции в автоматизацию обеспечивают долгосрочный рост производительности, качества и конкурентоспособности.
Гибкость, несмотря на автоматизацию
Одним из распространенных возражений против автоматизации испытаний материалов является опасение, что автоматизированные системы окажутся недостаточно гибкими для адаптации к меняющимся задачам испытаний. Однако современные системы должны обеспечивать именно это: Адаптируемость к новым материалам, измененным стандартам или дополнительным областям применения.
Автоматизированные испытательные системы ALEX, roboTest N и roboTest L позволяют адаптировать процессы испытаний к новым формам образцов, измененным последовательностям процессов или дополнительным задачам испытаний. SmartWizard, программный ассистент для программного обеспечения autoEdition3, помогает оператору самостоятельно проводить такие адаптации.
В то же время в любой момент можно проводить ручные испытания. Это позволяет реализовывать нестандартные испытания, обрабатывать отдельные образцы или применять новые методы независимо от автоматизированного процесса.
Как реализуется автоматизированная испытательная стратегия в лаборатории
Автоматизированная испытательная стратегия начинается не с выбора робота, а с анализа задачи испытания. На первом этапе рассматривается существующий процесс испытания: от идентификации, измерения и подачи образцов до собственно испытания, анализа и документирования.
Исходя их этого, определяется подходящий уровень автоматизации. Для небольших серий от 10 образцов достаточно компактного испытательного решения ALEX. При больших объемах образцов, нескольких этапов испытания или дополнительных задачах измерения целесообразно использовать полностью автоматизированную испытательную систему roboTest R.
Ключевую роль здесь играет программное обеспечение автоматизации autoEdition3. Оно управляет, регулирует и контролирует перемещение образцов, автоматические процессы измерения и испытания, а также сохранение результатов испытаний. Самим испытанием управляет - как на всех испытательных машинах фирмы ZwickRoell - программное обеспечение testXpert.
Таким образом, задачи автоматизации и управления испытаниями четко разграничены: autoEdition3 отвечают за обработку и выполнение процессов, а testXpert управляет самими испытаниями.
Основные преимущества:
- Более воспроизводимые результаты испытаний
- Сниженное влияние человеческого фактора
- Лучшая отслеживаемость
- Меньше монотонных действий
- Более надежные основания для принятия решений
- Более быстрый выпуск продукции
- Главное остается неизменным: если влияние человеческого фактора и оборудования остаются постоянными, в центре внимания оказывается непосредственно объект испытания - сам материал.
В каких случаях автоматизация испытаний имеет смысл?
Целесообразность автоматизации не следует оценивать исключительно на основе размера лаборатории. Решающим является конкретный процесс испытания: Сколько образцов испытывают регулярно? Какие этапы испытания проводятся повторно? Какие вспомогательные процессы (идентификация образцов, измерение поперечного сечения или сохранение данных) следует привязать к испытанию?
По данным фирмы ZwickRoell около 90% автоматизированного оборудования окупается уже в первые два года. Калькулятор амортизации дает первое представление о целесообразности полной автоматизации для конкретного испытания.
Тем не менее, тщательный анализ амортизации остается критически важным. Экономическая эффективность зависит, в частности, от таких факторов, как ежедневное количество образцов, время испытания каждого образца, степень автоматизации, расходы на персонал, рабочее время, график смен, имеющееся испытательное оборудование и потенциальные возможности амортизации.
Для объективной оценки фирма ZwickRoell предлагает индивидуальный расчет амортизации, учитывающий конкретные потребности.
Готовность к будущему: сегодня покупка испытательной машин, завтра - ее автоматизация
Какие продукты будут востребованы на рынке завтра и какие требования к ним будут предъявляться, сегодня можно предсказать лишь в общих чертах. Новые материалы, измененные стандарты или дополнительные области применения могут потребовать от лабораторий адаптации или расширения своих испытательных процессов.
Одним из преимуществ модульных испытательных систем фирмы ZwickRoell является возможность их подготовки к будущим требованиям. Даже испытательные машины с ручным управлением при необходимости могут быть впоследствии автоматизированы. При модернизации существующей машины фирмы ZwickRoell с помощью автоматизации можно повторно использовать до 80% имеющихся компонентов.
Это обеспечивает инвестиционную безопасность: существующее оборудование остается пригодным для использования, а уровень автоматизации можно адаптировать к новым объемам испытаний, технологическим требованиям или областям применения. Таким образом, испытательная машина не только предназначена для сегодняшних задач испытаний, но и с самого начала готова к будущим расширениям.
Вывод: автоматизация помогает переключить внимание на материал
Автоматизация испытаний материалов - это гораздо больше, чем просто способ сокращения количества ручных операций. Она помогает лабораториям минимизировать влияние оператора, повысить воспроизводимость испытательных процессов и более эффективно использовать имеющиеся ресурсы.
В то же время развитие современных автоматизированных решений демонстрирует, что автоматизация сегодня доступна не только крупным испытательным лабораториям. От базовой системы для стандартизированных рутинных испытаний до полностью интегрированной испытательной системы - доступны различные уровни масштабирования.
В конечном счете, главная цель любого испытания - это определение нагрузочных характеристик материалов, где ключевым фактором является исключительно сам материал.
