Метрология 4.0 - бъдещето на измервателната техника

• Концепцията за Метрология 4.0 включва използването на дигитални инструменти за осигуряване на високоточни измервания в реално време и безпроблемна интеграция на данни в рамките на производствените екосистеми
  
  
• Данните от качествения контрол днес управляват начина на производство на продуктите и осигуряват повторяемостта, която е жизненоважна за всички индустриални сектори
  
  
• В съвременния свят метрологията е източник на огромни количества данни, които могат да се използват за захранване на внедрените в една интелигентна фабрика системи, давайки възможност за реално базирано на данни производство

Появата на Индустрия 4.0, характеризираща се с интелигентни фабрики и киберфизични системи, постави началото на нова ера за различни индустриални области, като метрологията не е изключение. Метрология 4.0, явяваща се продължение на тази индустриална революция, представлява интегрирането на усъвършенствани технологии, включително интернет на нещата, изкуствен интелект и големи обеми данни в измервателната техника. Тази интеграция променя производствените процеси, подобрява качеството и проправя пътя за иновативни разработки в метрологичното оборудване.

Същност на Метрология 4.0

Метрология 4.0 обхваща прилагането на цифрови технологии за измерване. Традиционната метрология разчита до голяма степен на ръчни и механични методи, които, макар и прецизни, не предоставят изискваните от съвременното производство гъвкавост и свързаност. Концепцията за Метрология 4.0 обаче включва използването на дигитални инструменти за осигуряване на високоточни измервания в реално време и безпроблемна интеграция на данни в рамките на производствените екосистеми.

Метрология 4.0 набляга на интегрирането на измервателни устройства и системи с цифрови мрежи. Тази свързаност позволява събиране, анализ и споделяне на данни в реално време, давайки възможност за подобрен мониторинг и управление на процесите на измерване.

С Метрология 4.0 могат да се събират и обработват големи обеми данни от измервания с помощта на усъвършенствани инструменти за анализ. Този подход, базиран на данни, позволява на производителите да получат ценна информация, да идентифицират тенденции и да вземат информирани решения за оптимизиране на процесите, намаляване на дефектите и подобряване на качеството на продуктите.

Метрология 4.0 включва използването на интелигентни измервателни системи, които могат да се адаптират, самокалибрират и извършват автоматизирани измервания. Тези системи често използват алгоритми с изкуствен интелект за анализиране на данни, откриване на аномалии и извършване на корекции, което води до подобрена точност и ефективност.

Традиционната метрология често включва вземане на проби и извършването на измервания в специализирана лаборатория. Метрология 4.0 предоставя възможности за измерване в рамките на поточната линия и дистанционно, като това позволява непрекъснат мониторинг и получаване на обратна връзка.

Метрология 4.0 опосредства прогнозната поддръжка чрез използване на инструменти за анализ на данни и изкуствен интелект за следене на експлоатационните параметри на измервателните устройства и предвиждане на потенциални повреди или проблеми с калибрирането. Този проактивен подход помага да се сведе до минимум времето за престой и да се оптимизира наличността на системите за измерване.

В допълнение, Метрология 4.0 позволява подобрена проследимост чрез улавяне и регистриране на данни от измерванията през целия жизнен цикъл на продукта. Освен това благодарение на технологията за цифрови двойници може да се създадат виртуални реплики на физически продукти и процеси, давайки възможност за извършване на различни симулации, оптимизации и виртуални измервания.

Метрология 4.0 и Индустрия 4.0

Когато се разглежда мястото на метрологията в Четвъртата индустриална революция, възниква въпросът дали Индустрия 4.0 се движи от развитието в метрологията или напредъкът в метрологията се движи от Индустрия 4.0. Съвременните авангардни метрологични системи са в основата на обезпечаването на качеството, което се е превърнало в предимно дигитална задача и само по себе си опосредства ефективни и рентабилни производствени процеси. Данните от качествения контрол днес управляват начина на производство на продуктите и осигуряват повторяемостта, която е жизненоважна за всички индустриални сектори.

От тази гледна точка е лесно да се заключи, че иновациите в измервателните технологии движат Индустрия 4.0. Динамичният ръст на безконтактните 3D оптични измервателни решения през последните години подкрепя този аргумент, защото системите за обработка на изображения и системите за зрение лесно се вписват в процесите в рамките на Индустрия 4.0.

Благодарение на това предубежденията започват да избледняват. В продължение на години на метрологията за производствения качествен контрол се гледа като на необходимо зло, част от процеса на разработка на продуктите, която служи за проверка, но не носи пряка добавена стойност. От тази позиция може да се твърди дори, че измервателната техника служи само за засичане на неизправностите в производствения процес. Ако неизправностите ги няма, то ролята на метрологията би била излишна.

Но в съвременния свят метрологията е източник на огромни количества данни, които могат да се използват за захранване на внедрените в една интелигентна фабрика системи, давайки възможност за реално базирано на данни производство.

Използването на големи масиви от данни е от ключово значение за Индустрия 4.0 – от разработката на продукта до производството му, като алгоритми регулират параметрите на процесите, за да се гарантира последователност, ефективност и преди всичко повторяемост, с минимални нива на неизправности. 3D данни, събрани при производството на продуктите с помощта на бързи, безконтактни оптични метрологични системи, могат да бъдат подавани директно към екипа, отговарящ за контрол на качеството, който може да анализира съответствието им с проектите като ги сравни с 3D CAD модели. При засичане на потенциален проблем веднага могат да се направят промени в CAM файловете.

Такъв автоматизиран процес елиминира необходимостта от производствени прекъсвания, драстично редуцира нивата на неизправностите и следователно увеличава общата ефективност и рентабилност на производството.

Метрологични решения за интелигентни фабрики

Ролята на метрологията в дигитализираните фабрики, които непрекъснато събират и споделят данни чрез взаимосвързаните устройства, машини и производствени процеси, е да е в подкрепа на цифровизираното производство във всеки един етап. За да постигнат целите на една интелигентна фабрика, компаниите трябва да еволюират процесите си, за да се отстранят празнините в данните от инспекции във всички фази на производство.

Метрологията също така предоставя по-добра видимост на производителите върху цялата верига на доставки. Интелигентните фабрики, гъмжащи от индустриални роботи и автоматизирани манипулиращи системи, зависят непропорционално от напълно автоматизирани системи за управление и бързи верификация и обратна връзка. Това предлагат внедрените в процесите метрологични решения и безконтактните 3D оптични технологии.

Обикновено дискусията за оптималното използване на измервателна техника в производствена среда е с фокус върху това дали тя да остане в лабораторията или да бъде интегрирана в процесите. Водещ фактор в полза на прехода от лабораторията към внедряване в самото производство е желанието за по-бързо събиране на данни и вземане на решения. Затова този преход е ключов елемент от Индустрия 4.0 и ефективното управление на една интелигентна фабрика.