Automatyka.eu

Laserowe cięcie kosztów

automotivedesignline.com | Sobota, 29 lipiec 2006r.

Dzięki zastąpieniu systemu kontroli siedzeń opartego na szablonach, elektronicznym laserem skanującym, Johnson Controls zaoszczędziło 60,000$ i skróciło czas walidacji projektu dla PT Cruiser z prawie czterech miesięcy do trzech tygodni.

Laser_preview

Tagi:


Zbudowanie 24 zestawów szablonów w celu sprawdzenia wszystkich, możliwych konfiguracji siedzeń zajęłoby 3 miesiące. Sprawdzanie 360 siedzeń na zgodność z wymaganiami DaimlerChrysler zajęłoby następne trzy tygodnie. Zamiast tego dział jakości zdecydował się na określenie konturów siedzeń przy użycia lasera skanującego Nvision. W ten sposób uniknięto kosztu i trzymiesięczne opóźnienie związanego z budową wzorców, a skaner zgromadził wszystkie współrzędne 3D dla 360 siedzeń w przeciągu tylko trzech tygodni.
"Główną korzyścią używania lasera skanującego NVision była oszczędność czasu, ponieważ rozpoczęcie seryjnej produkcji musiałoby by być przesunięte do momentu ukończenia testów " mówi Rosa Leyva, menedżer jakości w fabryce  JCI  Toluca, Mexico Comfortseat . "Skaner również daje dokładniejsze informacje, których używamy do ustalenia tolerancji dla procesu produkcyjnego".

Od  momentu powstania w 1885, Johnson Controls stało się korporacją o multimiliardowych dochodach i międzynarodowym zasięgu w dziedzinie systemów samochodowych i systemów zabezpieczeń budynków. W obrębie sektora motoryzacyjnego firma ta zajmuje się projektowaniem i produkcją siedzeń i wyposażenia wnętrz (wewnętrznych systemów) dla samochodów osobowych i lekkich samochodów ciężarowych. Dostawa rozwiązań systemowych obejmuje siedzenia, podsufitki, drzwi, deski rozdzielcze, panele sterowania, elektronikę i akumulatory. Wszystkie rozwiązania, poza akumulatorami, sprzedawane są bezpośrednim producentom samochodów, wliczając w to DaimlerChrysler, Ford, GM, Honda, Nissan, Toyota, i Volkswagen.  Johnson Controls dostarcza komponenty do ponad 20 milionów pojazdów rocznie.

Badania dla PPAP (proces zatwierdzenia części produkcyjnej)

Zakład Johnson Control's Comfortseat w Mexico otrzymał kontrakt na projekt i produkcję siedzeń dla popularnego modelu DaimlerChrysler PT Cruiser. Samochód jako taki montowany jest w fabryce DaimlerChrysler w tym samym meksykańskim mieście. Model PT Cruiser posiada cztery rodzaje siedzeń: kierowcy, pasażera i dwie opcje dla siedzeń tylnych. Każde z tych czterech siedzeń  jest dostępne w trzech typach materiału (tapicerki) dla 12 różnych modeli siedzeń. Zgodnie z wymaganiami PPAP Johnson musiał przeprowadzić testy-badania 30 siedzeń dla każdego modelu czyli łącznie 360 siedzeń.
W przeszłości zostałoby to wykonane przez porównanie każdego z siedzeń z serią plastikowych wzorców. Dla jednego siedzenia konieczny był 2 częściowy zestaw szablonów - 1 dla kanapy a 2 dla oparcia siedzenia.
Szablony umieszczono na stojaku kontrolnym, na planie kratownicy, który wyznaczał krytyczne kontury siedzenia. Dla tego samochodu,  liczba szablonów potrzebnych do  sprawdzenia każdego z 12 różnych modeli siedzenia wynosiła 24. Koszt jednego takiego szablonu to ok. 2,5 tys. $, tak więc koszt całkowity to ok. 60 tys. $.

Oprócz kosztów inną wadą tej metody jest czas potrzebny do jej zastosowania. Wykonanie szablonów zajęłoby około 3 miesięcy. Sprawdzenie 360 siedzeń zajęłoby następne 3 tygodnie, opóźniając zatwierdzenie PPAP. Chcąc zredukować koszt badań siedzeń i otrzymać jak najszybciej zwolnienie procesu produkcyjnego, zarząd fabryki wziął pod uwagę zastosowanie innych metod kontroli. Dostępne dla nich rozwiązania stosowały laser lub skanowanie białym światłem w celu określenia kształtów. Metoda white light scanning nie była jednak wystarczająco stabilna dla środowiska fabryki i wymagała zatrudnienia wysoce wykwalifikowanych operatorów - co więcej - bardzo drogich. Małe i niedrogie systemy laserowe odrzucono ze względu na brak odpowiedniej mocy do skanowania ciemnych obiektów, nie były one również wystarczające odporne by mogły być zastosowane w środowisku fabryki.
Jedyną metodą, która spełniała wymagania Johnson Controls był laser skanujący Nvision. Głównymi elementami lasera Nvision są: czujnik 3D lasera, urządzenie pozycjonujące, do którego mocowany jest czujnik, komputer, oprogramowanie, monitor i kontrolery danych. Czujnik skanera to pojedynczy punkt pasma laserowego pasma rejestrujący natężenie światła i odczytujący średnie w celu określenia danych 3D.
Laserowe pasmowe czujniki są znacznie szybsze od czujników punktowych. Działają na zasadzie projekcji linii światła na obiekt, podczas gdy mała kamera CCD wyświetla linię gdy pojawia się ona na powierzchni. Dedykowana karta interfejsu tłumaczy obraz video na ponad 400 współrzędnych 3D, pozwalając by maksymalny poziom odczytanych danych osiągnął ilość 10 tys. na sekundę, czego efektem jest gęsta „chmura" danych 3D, dokładnie opisujących powierzchnię obiektu. Laser skanujący Nvision może zostać skonfigurowany z paroma dostępnymi na rynku urządzeniami do wykrywania pozycji.
Fabryka JC Comfortseat z Meksyku po raz pierwszy zastosowała laser skanujący w charakterze urządzenia do kontroli parametrów siedzeń w projekcie PT Cruiser.
Pierwszym etapem nowego procesu kontroli było umieszczenie  kanapy bądź oparcia siedzenia na stojaku kontrolnym, jak poprzednio. Następnie technik laboratoryjny (który potrzebował jedynie 2 tygodniowego szkolenia z obsługi lasera skanującego) trzymał czujnik lasera w takim położeniu by linia światła lasera pojawiała się zawsze na siedzeniu. Następnie przesuwał czujnik wzdłuż powierzchni siedzenia, podczas gdy dane yły wyświetlane w czasie rzeczywistym na monitorze komputera.
Powtórzenie tego procesu dla wszystkich 360 siedzeń wymagało jedynie tygodnia co pozwoliło Johnson Controls na uruchomienie produkcji masowej o 3,5 miesiąca wcześniej niż gdyby do testów użyto szablonów.
Oprócz przyspieszenia procesu walidacji wspomnianych siedzeń, nowy sposób kontroli używany jest także do bieżących badań.
Dla każdego z 12 modeli siedzeń dział jakości zidentyfikował 25 punktów krytycznych. Współrzędne x,y,z tych punktów otrzymane ze skanera wprowadzono do arkusza kalkulacyjnego, gdzie wyciągnięto średnią z 30 sprawdzonych siedzeń (dla każdego z 12 modeli).
„W ten sposób, jeśli wymiar na jednym z siedzeń był na zewnątrz granicy tolerancji, odczyty wyników dla pozostałych siedzeń przywracały go do właściwego położenia (w granicach tolerancji)" - mówi Leonardo Quintanar, przełożony laboratorium pomiarowego fabryki. Wartości te zostały użyte do określenia tolerancji dla procesu produkcyjnego, tworząc wzorcowy model na zgodność z którym sprawdzane są siedzenia w procesie produkcji. Zastosowanie zeskanowanych danych do budowy wzorca pozwoliło Johnson Controls otrzymać bardziej dokładną metodę  kontroli niż używane wcześniej szablony, które pozwalały jedynie na ocenę typu: 'zgodny', 'niezgodny'.
Przy użyciu oprogramowania Metris inżynierowie jakości Johnson Controls przeprowadzają ilościowe porównanie między wartościami wzorca a współrzędnymi testowanego siedzenia. Jeśli obszar jest poza tolerancją produkcja ma możliwość dokładnego zobaczenia jak bardzo jest poza nią.
Dzięki zeskanowanym danym pomiar jakiejkolwiek rozbieżności jest bardzo dokładny co pomaga produkcji w określeniu źródła problemu. Na przykład laserowe pomiary mogą pokazać, że siedzenie zostało zbudowane tak, że odstaje z jednej lub drugiej strony. Posiadając takie informacje produkcja wie, w którym miejscu należy poprawić proces w celu rozwiązania problemu. Johnson używa tej metody także do kwartalnego sprawdzenia 10 siedzeń dla każdego z 12 modeli. Innym bieżącym zastosowaniem nowego systemu kontroli jest walidacja zmian inżynieryjnych. „Za każdym razem, gdy zmiana konstrukcyjna ma wpływ na siedzenie, musimy to skontrolować" - mówi Leyva. „W przeszłości oznaczało to modyfikację lub nawet konstrukcje nowego szablonu, powodowało to więc zawsze opóźnienie co najmniej 2 miesięczne. Teraz zmiany inżynieryjne mogą być wprowadzane i walidowane szybciej, gdyż zaraz po zbudowaniu siedzenie może zostać zeskanowane".
Inną korzyścią zastosowania lasera skanującego jest oszczędność miejsca. „Korzystając z szablonów potrzebujesz sporo miejsca na produkcje i montaż" - mówi Leyva, „Szablony zabierały sporą część powierzchni laboratorium. Odkąd zastąpiono je skanerem możemy wykorzystać ta powierzchnię na coś innego."

Jak dowiódł projekt PT Cruiser, użycie lasera skanującego w systemie kontroli siedzeń ma przewagę nad zastosowaniem szablonów w 4 znaczących obszarach:
  • całkowicie eliminuje koszt szablonów,
  • pozwala na wcześniejsze wprowadzenie nowych projektów siedzeń do produkcji (szybsze uruchomienie produkcji dla nowych modeli siedzeń),
  • dostarcza bardziej dokładnych pomiarów,
  • pozwala szybciej reagować na zmiany inżynieryjne/konstrukcyjne.
Znaczenie tych zalet odzwierciedla fakt  zastosowania lasera skanującego Nvision w wielu zakładach JCI na całym świecie.
Laser_small

Komentarze

dodaj komentarz

Partnerzy serwisu

  • Gigaom_color

Oferty pracy

Więcej

Polecamy