Zakaj avtomatizirati – in kdaj je to smiselno za vas?
Pri preskušanju materialov morajo rezultati preskusov zagotavljati zanesljive informacije o samem materialu – ne pa o vplivu operaterja, ročnih postopkih ali razlikah v laboratorijskih praksah. Avtomatizirano preskušanje materialov pomaga standardizirati ponavljajoče se korake preskušanja, zmanjšati vpliv operaterja in narediti procese preskušanja bolj obnovljive.
Za preskusne laboratorije in zagotavljanje kakovosti to pomeni: manjšo variabilnost, boljšo obnovljivost ter večjo prilagodljivost, ki usposobljenemu osebju omogoča, da se osredotoči na ocenjevanje, analizo in izboljševanje procesov.
Zakaj preskusni laboratoriji dosegajo svoje meje
Preskušanje materialov predstavlja temelj za kakovostne odločitve, potrditve materialov in razvoj izdelkov. Od teh rezultatov so odvisne odobritve proizvodnje, datumi dobave in tehnične odločitve pri razvoju izdelkov.
Hkrati se zahteve do preskusnih laboratorijev znatno povečujejo: več preskusov v krajšem času, strožje zahteve glede dokumentacije in sledljivosti, pomanjkanje usposobljenega osebja in vse večji stroškovni pritisk.
Ta položaj postane še posebej kritičen, ko rutinski preskusi zaposlijo veliko število usposobljenega osebja. Čeprav lahko izkušeni operaterji učinkovito nadzorujejo številne spremenljivke, je njihova razpoložljivost za zahtevnejše naloge – kot so analiza podatkov, ocenjevanje materialov ali razvoj metodologije – posledično omejena.
Ključno vprašanje torej ni zgolj: Kako je mogoče preskušati več vzorcev?
Pač pa: Kako pridobiti rezultate preskusov, ki zagotavljajo obnovljivost, primerljivost in zanesljivost postopka?
Človeški dejavnik pri preskušanju materialov
Na rezultate preskušanja materialov vpliva več dejavnikov. Poleg samega materiala imajo pomembno vlogo tudi preskusni stroj, priprava vzorca in upravljavec. Cilj zanesljive strategije preskušanja je čim bolj zmanjšati vse vplive, ki niso povezani s samim materialom.
Pri ročnih preskusnih zaporedjih lahko do variabilnosti pride med drugim zaradi naslednjih dejavnikov:
- Različna poravnava vzorca
Če vzorec ni dosledno vstavljen v čeljusti, lahko to vpliva na rezultat preskusa. Dosledno ravnanje je še posebej ključno pri rutinskih preskusih, ki so tik pred uvedbo v proizvodnjo. - Natančnost merjenja prečnega prereza
Pri številnih preskusih se dimenzije vzorcev neposredno uporabljajo za izračun značilnih vrednosti. Natančne ali nedosledno izvedene meritve lahko zato privedejo do različnih rezultatov. - Vpliv toplote ali vlage rok
Otipalne lastnosti in vlažnost lahko vplivajo na vedenje materiala pri lomu. Odvisno od materiala lahko to vpliva na značilne vrednosti, kot sta meja popuščanja ali natezna trdnost. - Različni postopki pri različnih izvajalcih ali na različnih lokacijah
Kadar se preskusi izvajajo v več laboratorijih, izmenah ali na različnih lokacijah, lahko različne delovne prakse povzročijo dodatno variabilnost. Zaradi tega je za oddelke za zagotavljanje kakovosti težje oceniti rezultate, kar lahko zahteva ponovno preskušanje.
Rezultat ni zgolj tehnična težava. Variabilnost ali težko primerljivi rezultati v vsakodnevnem laboratorijskem delu vodijo do dodatnega dela, daljših postopkov odobritve in negotovosti pri sprejemanju odločitev.
Kako sistemi za avtomatizirano preskušanje zmanjšujejo variabilnost
Sistemi za avtomatizirano preskušanje standardizirati ponavljajoče se korake procesa: Dovajanje, identifikacija, merjenje, preskušanje, vrednotenje in dokumentiranje vzorcev. To zagotavlja, da se serije preskusov izvajajo pod enakimi pogoji.
Glede na vrsto preskusa je mogoče vključiti dodatne sisteme, kot so čitalniki identifikacijskih oznak, naprave za merjenje preseka, merilniki trdote, naprave za merjenje hrapavosti, sistemi za uravnavanje temperature ali povezave s podatkovnimi bazami.
To zagotavlja trdnejšo podlago za odločanje na področju zagotavljanja kakovosti. Rezultate je mogoče ovrednotiti z večjo zanesljivostjo, postopki odobritve postanejo bolj predvidljivi, usposobljeno laboratorijsko osebje pa se lahko bolj posveti analizam, vrednotenju in optimizaciji procesov.
Avtomatizacija se izplača. Merljivo in dolgoročno.
Pri odločanju o sistemu za avtomatizirano preskušanje se pogosto upoštevajo predvsem začetni stroški naložbe. Ključna pa je stroškovna učinkovitost v celotnem življenjskem ciklu. Z večjo izkoriščenostjo, bolj obnovljivimi rezultati preskušanj, hitrejšim lansiranjem izdelkov in večjo zanesljivostjo procesov je mogoče trajno znižati stroške. Naslednji ključni podatki prikazujejo, kje se ti učinki konkretno kažejo pri vsakdanjem laboratorijskem delu.
Povečana laboratorijska zmogljivost brez dodajanja osebja
Natančnejši podatki preskusov ustvarjajo ekonomske prednosti.
Hitrejša dobava izdelkov strankam
Avtomatizacija se izplača. Ekonomski vpliv.
Vsaka posamezna korist prispeva k stroškovni učinkovitosti preskusnega laboratorija. Na splošno to ustvarja merljivo dodano vrednost: obstoječi viri se uporabljajo učinkoviteje, odločitve temeljijo na zanesljivejših podatkih preskušanja, izdelki hitreje pridejo na trg in procesi potekajo bolj stabilno. To naložbo v avtomatizacijo spremeni v dolgoročni prispevek k produktivnosti, kakovosti in konkurenčnosti.
Prilagodljivost kljub avtomatizaciji
Pogosta skrb glede avtomatiziranega preskušanja materialov je, da so avtomatizirani sistemi premalo prilagodljivi za obvladovanje spreminjajočih se zahtev preskušanja. Vendar pa morajo sodobni sistemi zagotavljati prav to: Prilagodljivost novim materialom, spremenjenim standardom ali dodatnim področjem uporabe.
Sistemi za avtomatizirano preskušanje, kot so ALEX, roboTest N in roboTest L, omogočajo prilagajanje preskusnih zaporedij novim oblikam vzorcev, spremenjenim postopkom preskušanja ali dodatnim nalogam. SmartWizard, pomočnik za programsko opremo za avtomatizacijo autoEdition3, operaterjem pomaga, da te prilagoditve izvedejo samostojno.
Hkrati ostaja vedno na voljo tudi možnost ročnega preskušanja. To omogoča izvajanje posebnih preskusov, posameznih vzorcev ali novih metod neodvisno od avtomatiziranega procesa.
Kako zasnovati strategijo avtomatiziranega preskušanja v laboratoriju
Strategija avtomatiziranega presksušanja se ne začne z izbiro robota, temveč z analizo same naloge preskušanja. V prvem koraku se preuči obstoječi postopek preskušanja: od identifikacije, merjenja in dovajanja vzorcev do samega preskušanja, ocenjevanja in dokumentiranja.
Na podlagi tega se določi ustrezna stopnja avtomatizacije. Za manjše serije, ki obsegajo vsaj 10 vzorcev, morda zadostuje kompaktna rešitev za preskušanje ALEX. Za velika števila preskusov, postopke z več koraki ali dodatne merilne naloge, je lahko odlična izbira popolnoma avtomatiziran sistem za preskušanje roboTest R.
Osrednjo vlogo pri tem ima programska oprema za avtomatizacijo autoEdition3. Nadzoruje, ureja in spremlja ravnanje z vzorci, avtomatizirane postopke meritev in preskusov ter shranjevanje podatkov o rezultatih preskusov. Tako kot pri vseh strojih ZwickRoell za preskušanje materialov tudi tukaj sam preskus vodi programska oprema testXpert.
To zagotavlja jasno ločitev med nalogami avtomatizacije in upravljanjem preskusov: autoEdition3 skrbi za potek procesa, medtem ko testXpert upravlja sam preskus.
Prednosti na prvi pogled:
- Obnovljivi rezultati preskušanja
- Minimalni vpliv operaterja
- Izboljšana sledljivost
- Manj monotonih, rutinskih opravil
- Zanesljivejše sprejemanje odločitev
- Hitrejše potrjevanje materialov
- Ključna ugotovitev ostaja: Ko se vplivi upravljavca in stroja ohranjajo čim bolj nespremenjeni, se dejanska pozornost bolj usmeri na sam predmet preskušanja – na material..
Kdaj je smiselna avtomatizacija preskušanja materialov?
Odločitev o tem, ali se avtomatizacija izplača, ne sme temeljiti zgolj na velikosti laboratorija. Ključen je specifičen postopek preskušanja: Koliko vzorcev se redno preskuša? Kateri koraki preskušanja se izvajajo ponavljajoče? Katere pomožne procese, kot so identifikacija vzorcev, meritve prečnega prereza ali dokumentacija, je treba vključiti?
Glede na izkušnje podjetja ZwickRoell se približno 90 odstotkov avtomatizacije povrne v prvih dveh letih. Kalkulator amortizacije zagotavlja začetno oceno, ali se za določeno aplikacijo preskušanja splača uvesti popolno avtomatizacijo.
Vendar pa ostaja temeljita analiza obdobja povračila naložbe ključna. To je zato, ker je stroškovna učinkovitost med drugim odvisna od dnevnega števila vzorcev, časa preskušanja na posamezen vzorec, stopnje avtomatizacije, stroškov osebja, delovnega časa, modelov izmen, obstoječih strojev za preskušanje in morebitnih nadgradenj.
Za zanesljivo oceno ZwickRoell ponuja prilagojen izračun povrnitve naložbe, ki temelji na specifičnih potrebah preskušanja.
Pripravljeni na prihodnost: Kupite stroje za preskušanje danes, uvedite avtomatizacijo jutri.
Težko je vnaprej napovedati, kakšni bodo izdelki, ki jih bo zahteval trg prihodnosti, in kako bodo videti ustrezni postopki preskušanja. Novi materiali, spremenjeni standardi ali dodatne aplikacije lahko pomenijo, da morajo preskusni laboratoriji prilagoditi ali razširiti svoje preskusne procese.
Ena od prednosti modularnih preskusnih sistemov ZwickRoell je, da jih je mogoče pripraviti na prihodnje zahteve. Tudi ročno upravljane preskusne stroje je mogoče po potrebi kasneje razširiti z avtomatizacijo. Če obstoječo napravo ZwickRoell naknadno avtomatiziramo, lahko ponovno uporabimo do 80 odstotkov obstoječih komponent.
To zagotavlja naložbeno varnost: Obstoječa oprema ostaja uporabna, stopnjo avtomatizacije pa je mogoče prilagoditi novim obsegom preskušanja, procesnim zahtevam ali področjem uporabe. To pomeni, da stroj za preskušanje materialov ni nabavljen le za trenutno nalogo preskušanja, temveč je že od prvega dne pripravljen na prihodnje nadgradnje.
Zaključek: Avtomatizacija pomaga preusmeriti pozornost nazaj na material
Avtomatizacija preskušanja materialov je veliko več kot le sredstvo za zmanjšanje ročnih delovnih korakov. Preskusnim laboratorijem pomaga zmanjšati vpliv operaterja, povečati obnovljivost preskusnih postopkov in učinkoviteje izkoristiti obstoječe vire.
Hkrati razvoj sodobnih rešitev za avtomatizacijo kaže, da avtomatizacija ni več rezervirana izključno za velike preskusne laboratorije. Na voljo so različne stopnje konfiguracije, od vstopnega sistema za standardizirane rutinske preskuse do popolnoma integriranega sistema za preskušanje.
Navsezadnje je poudarek na dejanskem cilju vsakega preskusa materialov: zanesljivih značilnih vrednostih, pri katerih, kolikor je le mogoče, šteje le en dejavnik - sam material.
