QC 측정 데이터를 제조 시스템에 통합

사물 인터넷(IoT)(더 넓은 의미에서 4차 산업 혁명(Industry 4.0))은 오늘날 제조업의 편재적인 새로운 패러다임으로, 제조업체가 운영하거나 운영할 계획인 방식에 지대한 영향을 미칩니다. 전반적인 장비 효율성(OEE) 개선은 핵심적인 새로운 IoT 요구 사항이며 OEE를 최적화하려면 품질 연구소와 제조 현장에서 직접 수집한 측정 및 테스트 데이터를 포함하여 전체 조직에 걸쳐 정확한 최신 데이터가 필요합니다.

측정 및 검사 데이터 수집의 속도, 양, 정확성을 높이는 것은 효율성을 개선하고 품질 부품을 일관되게 제조하는 데 필수적인 강력한 통찰력을 제공하기 때문에 매우 중요합니다. 품질 관리를 위한 정밀 측정 데이터 수집/수집 측면에서 이러한 이점에 대한 가장 명확한 경로는 무선 및 모바일 검색 기술입니다.

무선 데이터 수집 시스템은 모바일이어야 하고 강력하게 암호화되고 보호되어야 하며, 무제한 거리 및 게이지 호환성에서 사용 용이성 및 자동화된 제조 작업으로의 실용적인 통합에 이르기까지 다양한 요구 사항에 적합해야 합니다. 최고의 무선 데이터 수집 시스템은 생산성을 크게 높이고 오류 가능성을 제거하며 완전한 문서를 제공하고 데이터 수집 프로세스를 자동화할 수 있습니다. 단일 직원이 사용하든 통합 품질 관리 시스템을 통해 회사 전체에서 사용하든 시스템에는 이러한 모든 이점이 포함되어야 합니다.

제조업체가 정확하고 시기적절하며 완전한 측정 및 검사 데이터를 수집해야 하는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. OEE, 린(Lean) 및 식스 시그마(Six Sigma) 이니셔티브에는 최상의 품질 관리 관행을 지원하기 위해 신뢰할 수 있는 데이터가 필요합니다. 제조업체, 특히 의료, 생물의학, 항공우주 및 방위 산업과 같은 산업 분야의 제조업체는 종종 규제 요구 사항을 충족하고 중요 부품 제조에 대한 추적 가능하고 신뢰할 수 있는 문서를 제공해야 합니다.

데이터 수집 시스템의 일반적인 한계

사람의 실수 및 지연 가능성: 작업자에게 주요 측정값을 수동으로 추적하도록 요청하는 시스템은 세부 사항에 대해 극도로 정밀한 주의를 기울여야 하며, 단일 교대조에서 수십, 심지어 수백 번을 수행해야 합니다. 이 모든 작업은 처음에 수행하더라도 일관되게 수행하기 어렵고 비현실적인 경우가 많습니다. . 교육은 또 다른 문제입니다. 직원이 데이터를 완전히 이해하고 정확하게 수집하고 전사하는 데 필요한 배경 지식이 없을 수 있습니다. 전치된 숫자, 잘못 배치된 소수점 및 유사한 문제가 일반적으로 발생할 수 있습니다. 또한 직원은 측정을 캡처하고 기록하기 위해 생산 작업을 중단해야 하므로 전반적인 생산성이 저하될 수 있습니다.

디지털 보안 문제: 측정 데이터를 전송하는 데 사용되는 보안되지 않은 네트워크는 해커가 회사 데이터에 보다 일반적으로 액세스할 수 있는 침입을 제공할 수 있습니다. 측정 데이터가 적절한 디지털 보안 조치 없이 전송되면 잠재적으로 심각한 보안 위험이 발생합니다.

확장성 부족: 비즈니스 성장과 다각화로 인해 하나의 시설이나 여러 위치에 분산될 수 있는 더 많은 품질 관리 프로세스가 필요할 수 있습니다. 기껏해야 데이터 수집 시스템을 확장할 수 없는 경우 별도의 데이터 수집 프로세스를 설정하는 것은 시간이 많이 걸리고 번거로우며 혼란, 부정확성 및 통신 지연으로 이어질 수 있습니다. 설상가상으로 제품 거부, 실패 및 고객과의 법적 문제가 발생할 수 있습니다.

샘플링 전략을 통한 불완전한 분석: 샘플링 전략은 생산된 각 구성 요소를 100% 측정하여 제공하는 완전한 그림을 제공할 수 없습니다. 일부 기존 QC 프로세스에서 흔히 볼 수 있는 이 구조로 인해 편차가 있는 생산 허용 오차를 예측하고 식별하지 못할 수 있습니다. 또한 이 전략은 100% 부품 검사와 추적 가능한 문서화를 요구하는 의료 또는 군사 산업과 같은 산업에서도 선택 사항이 아닙니다.

거부 가능성 증가: 모든 거부된 부품은 손실된 비용, 시간 및 자원을 나타냅니다. 100% 측정에서 제공하는 완전한 통찰력이 없으면 제조업체는 추가 비용을 발생시킬 뿐만 아니라 고객과의 관계에 잠재적으로 해를 끼칠 위험이 있습니다. 거부될 부품이 고객에게 전달되는 경우(특히 엄격한 표준 준수가 필요한 부품) 그 결과는 치명적이지는 않더라도 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

새로운 시스템 개선, 현대화 및 데이터 수집 간소화

기본 원칙은 제조업체가 인더스트리 4.0 요구 사항을 충족하기 위해 대량의 측정 데이터를 정확하고 일관되게 수집할 수 있도록 하는 것입니다. 오늘날의 무선 측정 데이터 수집 시스템은 인더스트리 4.0을 위해 완전하고 확장 가능하며 안전하고 견고해야 합니다. 이는 자동화, 작동 용이성, 간소화된 확장성, 강력한 데이터 암호화 및 보호, 전송을 위한 무제한 거리 및 제한 없는 사용을 통해 기본적인 이점을 제공함을 의미합니다. 그 결과 생산성 향상, 오류 감소, 전체 문서 제공, 자동화 기반의 안정적인 데이터 수집 프로세스가 제공됩니다.

휴대폰, 컴퓨터 및 무선 전자 장치를 상호 연결하기 위해 단파 무선 주파수를 사용하는 최신 무선 네트워킹 기술에서 작동하면 훨씬 더 빠른 속도, 더 큰 대역폭 및 더 높은 데이터 처리량을 위한 더 긴 범위를 가능하게 합니다. 이와 같은 시스템은 다음과 같은 광범위한 중요한 이점을 제공합니다.

자동화: 직원이 측정을 기록하기 위해 반복적으로 작업을 중지해야 하는 경우 생산성에 확실히 부정적인 영향을 미칩니다. 또한 수동 데이터 수집 프로세스로 인해 레코드 데이터베이스에 오류가 발생할 수 있으며, 정확도가 심각하게 감소하고 결함이 계속될 가능성이 있습니다. 최신 측정 데이터 수집 시스템으로 버튼을 누르면 측정 데이터를 전송할 수 있어 시간을 크게 절약할 수 있습니다. 예를 들어, 데이터를 기록한 다음 컴퓨터에 입력하는 것보다 버튼을 누르는 것이 최소 4배 더 빠릅니다.

품질 관리 측정 데이터 수집 프로세스 전반에 걸쳐 자동화가 극대화되어 프로세스 효율성과 캡처된 측정의 정확도가 향상됩니다. 자동 타임 스탬프와 같은 기능은 추적 가능성 및 품질 관리/생산 사양 준수에 필요한 각 데이터 포인트에 대한 중요한 컨텍스트를 제공합니다. 수신 확인 메시지를 측정 도구로 다시 보내는 것도 유용합니다.

속도: 높은 비트 전송률과 50ms 미만의 데이터 이동 시간의 초고속 연결을 사용하는 시스템과 초저지연 네트워크를 사용하면 전체 용량에서도 지연 없이 대용량 데이터를 처리할 수 있습니다.

조작 용이성: 측정 데이터 수집 프로세스를 수립하는 것은 여러 수준에서 저항에 부딪힐 수 있습니다. 회사 경영진의 경우 새로운 방법을 적용하면 실질적인 이점이 있을 것이라는 불확실성이 있을 수 있습니다. 운영자에게는 새로운 프로세스를 배울 때 미지의 것에 대한 두려움과 떨림이 있을 수 있습니다. 이러한 우려를 완화하기 위해 운영자가 신속하게 자신감을 느끼고 데이터 수집 프로세스가 단기간에 최적화될 수 있도록 사용 용이성이 최우선입니다. 예를 들어, 작동 용이성은 모바일 앱으로 확장되어 랩톱과 같은 더 큰 하드웨어를 현장에 가져올 필요가 없습니다.

다재다능함: 새로운 네트워크 토폴로지 구조는 많은 단순하거나 복잡한 상황에 구성할 수 있으며 분산 원격 게이트웨이도 활용할 수 있습니다. 오늘날 시스템의 모듈식 구조는 새로운 데이터 수집 시스템을 획득하지 않고도 품질 관리 측정 데이터 수집 프로세스를 확장하거나 축소하는 것을 간단하게 만듭니다. 데이터는 내장형 무선 송신기 또는 외부에 장착된 엔드 노드가 있는 게이지에서 게이트웨이로 전송되며 Android™ 또는 iOS ^® 모두에서 작동 가능합니다. 모바일 플랫폼 및 Windows ^® - 랩탑, 데스크탑 PC, 씬 클라이언트 PC 및 서버를 포함한 기반 컴퓨터. 리피터 및 브리지 구성 요소는 실시간 데이터 수집 또는 원격 기계 작동을 위해 PLC 및 기타 고속 직렬 자동화 장비에 직접 연결할 수도 있습니다.

무선 측정의 경우 내장형 라디오가 포함된 무선 측정 도구를 사용하면 데이터 수집에 더 쉽게 사용할 수 있어 매우 생산적입니다. 측정 데이터 수집 시스템이 광범위한 전자 정밀 도구 및 게이지 브랜드와 호환되는 것도 유리합니다. 배낭 라디오는 기능을 확장하고 눈에 거슬리지 않으며 쉽게 부착할 수 있습니다. 최신 측정 데이터 수집 시스템의 사용자는 게이트웨이가 하나만 있는 기존 시스템과 달리 데이터 수집을 위한 중앙 또는 분산 지점 역할을 하는 여러 게이트웨이를 활용할 수 있습니다. 소형 게이트웨이 및 리피터는 손바닥에 쉽게 들어갈 수 있습니다.

또한 데이터 수집을 위한 응용 프로그램은 매우 다양하며 시스템은 이러한 모든 응용 프로그램을 포괄할 수 있을 만큼 충분히 다재다능해야 합니다. 최신 측정 데이터 수집 시스템은 자동차 및 농업에서 방위, 항공 우주, 의료, 에너지 등과 같이 규제가 엄격한 산업의 모든 부품 및 구성 요소에 대한 100% 측정에 이르기까지 거의 모든 사용 사례에 적용할 수 있습니다.

확장성: 최신 데이터 수집 시스템은 광범위한 응용 분야와 거리에서 정밀 측정 데이터를 안정적이고 정확하게 수집하도록 설계되었습니다. 단거리에 있는 하나 또는 몇 개의 측정 도구부터 대규모 공장에서 수백 야드 떨어진 곳에 여러 측정 도구가 있는 구성 또는 여러 시설에 1마일 이상 분산되어 있는 구성에 이르기까지 확장된 거리와 증가된 애플리케이션 요구 사항을 측정 데이터로 쉽게 수용할 수 있습니다. 수집 요구 사항은 진화하고 증가합니다.

가장 간단한 응용 프로그램에서 Portable Scheme은 모바일 장치에서 실행되는 무선 응용 프로그램을 제공합니다. 이 간단한 설정에는 모바일 장치로 최대 10미터(30피트)까지 데이터를 전송하는 내장형 라디오가 있는 무선 측정 도구가 있을 수 있습니다. 또는 모바일 장치에 따라 Portable Scheme에는 최대 10미터(30피트)까지 데이터 전송을 위해 모바일 앱에 연결하는 5~8개의 측정 도구가 있을 수 있습니다. 또한 사용자는 하나 이상의 무선 측정 도구에서 USB 게이트웨이가 있는 노트북 또는 PC로 최대 10미터(30피트)까지 측정 데이터를 쉽게 전송할 수 있습니다( 그림 1).

일반적인 계획에서 제조업체는 최대 200피트 거리에 걸쳐 데이터 수집 프로세스에서 20개의 측정 도구를 지원하기 위해 측정 데이터 수집 시스템을 실행하는 컴퓨터 또는 랩톱을 가질 수 있습니다. 이 설정에는 하나의 USB 게이트웨이가 포함되어 있으며 측정 도구의 배낭 끝 노드는 전송 범위를 30피트에서 200피트로 늘립니다(그림 2).

대규모 공장 계획의 예에서 20개의 측정 도구는 브리지 및 원격 게이트웨이를 사용하여 총 데이터 전송 범위를 수백 피트 또는 야드로 확장할 수 있습니다(그림 3). 그리고 Enterprise Scheme에서 측정 데이터 전송을 수백 야드에서 1마일 이상으로 늘릴 수 있습니다. 원격 게이트웨이, 브리지를 사용하고 리피터를 추가하면 100개 이상의 측정 도구를 통합할 수 있습니다. 각 원격 게이트웨이는 20개의 측정 도구를 용이하게 할 수 있습니다. 더 먼 거리의 경우 Yagi Long Range Antenna를 이 구성표에 통합할 수 있습니다(그림 4).

강력한 데이터 암호화 및 보호: 데이터 보안은 군수품을 포함한 모든 제조업체의 최우선 과제입니다. 품질 관리 측정 데이터 자체는 해커에게 특히 중요하지 않을 수 있지만 사이버 범죄자는 디지털 인프라에 대한 보다 일반적인 액세스 권한을 얻기 위해 품질 관리 데이터를 전송하는 데 사용되는 네트워크를 스푸핑할 수 있습니다. 측정 데이터 수집 시스템은 고도로 안전한 무선 플랫폼을 특징으로 하는 보안 노력을 포함한 다양한 조치를 통해 이 문제를 해결합니다. 전송된 데이터는 수동 또는 능동 여부에 관계없이 데이터에 대한 외부 액세스를 절대적으로 방지하는 다층 접근 방식을 사용하여 암호화됩니다.

또한 모바일 앱은 스마트폰이나 태블릿의 OS에 연결되지 않아 중요한 지점에서 의도하지 않은 액세스를 제한합니다. 우수한 보안을 유지하려면 무선 전송의 새로운 취약성을 자주 해결하여 시스템을 계속 안전하게 유지하는 것도 포함됩니다. 측정 데이터 수집 시스템 공급업체는 이에 보조를 맞추기 위해 최선을 다해야 합니다.

무제한 거리 및 전송을 위한 제한 없는 사용: 원격 게이트웨이, 브리지 및 리피터를 활용하여 효율적이고 안정적인 데이터 전송 프레임워크를 제공합니다. 시스템 구조는 모바일 앱을 실행하는 모바일 장치와 함께 배낭 또는 내장형 라디오와 같은 적은 수의 구성 요소를 포함하거나 브리지, 게이트웨이 및 리피터를 활용하여 대규모 공장 구성에서 전송 범위를 크게 확장할 수 있습니다.

최신 측정 데이터 수집 시스템의 소프트웨어 애플리케이션은 무선 네트워크를 사용하여 여러 측정 도구에서 정보를 수집합니다. 무선 네트워크는 측정 도구에 내장된 무선 기술 또는 종단 노드에 의존하여 데이터를 수집한 다음 다시 PC로 중계합니다. 데이터 수집 시스템은 전송을 확인하고 데이터를 요청하기 위해 네트워크 구성 요소에 신호를 보낼 수도 있습니다. 시스템의 하드웨어 구성 요소는 USB 게이트웨이, 원격 게이트웨이, 브리지 확장기 및 끝 노드입니다. End Node는 측정 도구에 부착되는 무선 송신기/수신기입니다. USB 게이트웨이는 PC에 부착된 무선 송수신기입니다. Remote Gateway는 USB Gateway와 동일하지만 Bridge Extender를 사용하여 Remote Gateway와 PC 간의 신호를 증폭하여 PC에서 통신 범위를 확장합니다. 원격 게이트웨이는 USB 게이트웨이와 범위가 동일하지만 PC에서 아주 멀리 떨어져서 설정할 수 있습니다.

배치된 시스템 아키텍처에 관계없이 결과는 데이터 수집이 필요한 모든 작업 지점에서 품질 관리 측정 데이터를 수집하기 위한 신뢰할 수 있고 정확하며 빠른 솔루션입니다.

실용성: 충전식 엔드 노드 및 무선 측정 도구를 사용하는 것이 효율적이어서 배터리 교체 및 관련 비용이 필요하지 않습니다. 또한 열악한 작업 환경에서 사용하기 위해 IP67 수준의 보호를 제공하는 엔드 노드 및 무선 측정 도구를 사용하는 것을 고려하십시오. 대부분의 기존 SPC, MRP 및 ERP 프로그램에 적응할 수 있는 능력은 측정 데이터 수집 시스템의 또 다른 장점입니다.

고려할 기타 세부사항 및 기능

• 게이트웨이 또는 모바일 장치로부터의 작동 거리는 무선 측정 도구의 경우 최대 10미터입니다.

• 백팩 엔드 노드의 경우 게이트웨이에서 작동 거리는 최대 61미터입니다.

• 하나의 게이트웨이 시스템은 주로 캘리퍼스, 마이크로미터 및 표시기를 비롯한 최대 20개의 측정 도구를 처리합니다.

• 추가 원격 게이트웨이는 지원되는 측정 도구의 수를 각각 20씩 확장하고 중계기는 전송 범위를 마일로 늘릴 수 있습니다.

• 엔드 노드 라디오는 메인 시스템이 다운되거나 사용 중일 때 최대 10개의 판독값을 저장할 수 있습니다.

• 브로드캐스트 범위는 원격 게이트웨이와 브리지 사이에서 최대 610미터입니다.

• 측정 데이터 수집 시스템에서 제공되는 가상 멀티플렉서는 많은 입력(도구 데이터)을 가져와 가상 COM 포트인 단일 출력 리소스를 통해 공유합니다. 가상 멀티플렉서는 도구 데이터를 가져와 SPC 소프트웨어 및 기타 SW 패키지가 처리할 수 있도록 COM 포트로 보냅니다.

• 원격 클라이언트 소프트웨어를 통해 LAN을 통해 데이터 수집 서버에 원격 액세스.

• 다양한 배치를 위한 옵션 안테나 유형.

측정 무선 데이터 수집 시스템을 선택할 때 공급업체의 지식, 서비스 및 지원이 핵심입니다. 품질 관리에 대한 전문 지식과 결합된 깊은 수준의 경험은 성공적인 구현을 구축하는 데 큰 도움이 될 것입니다.

이 기사는 L.S.의 첨단 기술 부문 책임자이자 연구 개발 책임자인 Jeff Wilkinson이 작성했습니다. 스타렛 컴퍼니(Athol, MA). 자세한 내용은 여기를 방문하십시오. .