Métrologie à distance : maîtriser la collecte de données pour la fabrication de précision

Avec les fabricants cherchant à faire plus avec moins pour rester rentables, la mesure à distance est vitale. Voici ce que vous devez savoir sur les outils qui collectent des points de mesure critiques de pratiquement n'importe où.

La métrologie est la science de la mesure. C'est un sujet profondément technique, mais pour les constructeurs automobiles, installations aérospatiales, fabricants médicaux — et quiconque impliqué dans la production de composants discrets — la métrologie est surtout une question de s'assurer que les profondeurs, diamètres, positions, longueurs et angles des caractéristiques de pièce respectent tous les tolérances dimensionnelles.

Pourtant, il y a bien plus dans la métrologie que les micromètres et palmiers, en commençant par la collecte de données dimensionnelles, suivie de son analyse statistique.

Automatisé et rentable

L'utilisation des statistiques dans la gestion de la qualité n'est pas nouvelle. En fait, elle a près de 100 ans. Proposée pour la première fois par le physicien et ingénieur Walter Shewhart, ses efforts pour réduire la variation de pièce ont mené au développement du SQC (contrôle qualité statistique) et de son sous-ensemble SPC (contrôle statistique de processus). Aujourd'hui, SPC et SQC sont des composants centraux de tout système de contrôle qualité.

Les termes sont souvent utilisés de manière interchangeable, bien que les puristes de la métrologie argumenteront qu'il y a une différence significative. Là où le SPC est utilisé pendant le processus de fabrication pour prévenir les défauts et améliorer la qualité de pièce, le SQC est effectué après coup. Cependant, les deux reposent sur la collecte et l'analyse de données, et les deux aident à identifier les tendances dans le processus de fabrication.

La question devient alors : Quelle est la meilleure façon de collecter et enregistrer les données de fabrication ?

De nombreux lieux de travail comptent encore sur des mesures manuelles, puis écrire les valeurs au stylo et papier ou les taper dans un tableur. Et s'il n'y a rien de mal avec la première partie — prendre des mesures manuelles — il y a certainement des méthodes bien plus automatisées et rentables pour rassembler des données dimensionnelles pour utilisation dans le contrôle statistique de processus ou un système logiciel de gestion de la qualité.

Matériel de collecte de données : Métrologie par les ondes

L'une de ces méthodes vient de la L.S. Starrett Company, où le Directeur de la Recherche et Développement Jeffrey Wilkinson décrit plusieurs options pour la collecte de données industrielle efficace.

« Nous avons des multiplexeurs filaires qui peuvent prendre des données d'une gamme d'outils de mesure et envoyer ces valeurs à un ordinateur », dit-il. « Au-delà, nous avons notre gamme de produits DataSure, qui est essentiellement une version virtuelle ou sans fil d'un multiplexeur. »

Avec DataSure, l'appareil de mesure — un micromètre ou pied à coulisse, par exemple — doit être équipé d'une radio, explique Wilkinson. À chaque mesure, l'opérateur appuie sur un bouton sur l'appareil, envoyant les données à une passerelle connectée à l'ordinateur. Les données sont soit tabulées sous forme de journal, soit envoyées par un port COM à un programme SPC ou Microsoft Excel. Un multiplexeur accomplit la même chose mais utilise un câble plutôt qu'une radio pour transmettre les données.

Pour des applications distantes ou sur le terrain, les données peuvent être envoyées de l'outil à main vers une application mobile sur le smartphone de l'utilisateur. De là, elles peuvent être envoyées par email, sauvegardées pour téléchargement au retour de l'utilisateur au bureau, ou envoyées à une passerelle sécurisée qui partage l'information avec l'usine ou le siège social. Ce dernier scénario s'applique aussi aux organisations avec plusieurs installations, même situées dans différents états, pays et continents.

Dit Wilkinson : « Nous avons beaucoup d'applications où il n'y a rien de plus qu'un ordinateur de paillasse qui parle aux outils sur le shop floor, et tout est local à cette installation. À l'autre extrême, nous avons un client en Asie qui envoie en fait leurs données par le web vers un emplacement en Europe, où elles sont traitées et renvoyées vers le site original pour affichage sur une interface utilisateur. Il y a tellement de fabricants aujourd'hui qui collectent, consomment et stockent des données qualité qu'on a dû développer un système très flexible, capable de gérer une gamme de différentes exigences. »

Logiciel de collecte de données : Le lien critique

Hany Abdel-Motaleb, spécialiste MeasurLink et gestion de données chez Mitutoyo America Corp., voit des exigences similaires. Comme Starrett et d'autres, l'entreprise offre des multiplexeurs traditionnels et tout le matériel nécessaire pour la collecte de données filaire. Pour les installations qui souhaitent sauter les câbles, cependant, Mitutoyo offre aussi U-WAVE, un système matériel qui permet de transmettre sans fil l'information de mesure à un ordinateur.

Dans cette session Q&A MeasurLink, Drew Klaber et Jeremy Banks de Mitutoyo America Corp. discutent du travail avec les systèmes de collecte de données.

U-WAVE se compose de deux composants, explique Abdel-Motaleb — un récepteur connecté à l'ordinateur via USB, et des émetteurs individuels pour chaque outil de mesure, qui peuvent être situés jusqu'à 60 pieds du récepteur. Il y a aussi une partie logicielle qui gère la communication entre les différents appareils.

Quelle que soit la façon dont les données sont collectées ou quel système est utilisé pour les collecter, elles sont de valeur limitée sans une forme de logiciel de gestion de données qualité. Dans le cas de Mitutoyo, ce logiciel est MeasurLink, un système modulaire qui supporte l'analyse statistique, le suivi et l'étalonnage des moyens de contrôle, l'analyse de processus, le SPC et plus. « Une fois les données dans la base de données MeasurLink, elles peuvent être accédées à distance via le cloud ou directement depuis une base de données SQL sur le réseau du client », dit Abdel-Motaleb.

Commencez à collecter les données du shop floor maintenant

Pour les installations nerveuses sur le coût et les tracas d'implémenter du matériel de collecte de données filaire ou sans fil, sans parler d'un système logiciel de gestion de données qualité, ce n'est pas aussi gros une tâche qu'on pourrait penser. Abdel-Motaleb suggère que l'éléphant peut être mangé une bouchée à la fois, et vous pourriez déjà avoir au moins une partie du matériel nécessaire.

« Beaucoup de micromètres, indicateurs et pieds à coulisse sont déjà équipés du port nécessaire », dit-il. « Si c'est le cas, tout ce qui est nécessaire est un seul câble et un ordinateur pour commencer à collecter des données. » Cela élimine la chance de mistaper l'information, ajoute-t-il, ainsi que la chance qu'une machine-outil coûteuse reste inactive inadvertamment pendant que l'opérateur écrit ou tape des données dimensionnelles. Au-delà, l'effort derrière une implémentation complète se résume à deux choses — où voulez-vous collecter des données, et que voulez-vous en faire ?

« Selon la taille de votre implémentation et combien de place pour l'amélioration vous avez, le retour sur investissement pour ces systèmes est généralement assez rapide », dit-il. « Comme preuve, j'ai récemment travaillé avec un client qui a réduit ses coûts de rebut de 180 000 $ la première année. L'investissement dans MeasurLink, U-WAVE et nouveaux outils à main n'était qu'une fraction de ce coût. Cela dit, atteindre un ROI complet en un an ou moins est assez commun. »

Votre installation a-t-elle commencé à collecter des données ? Quels conseils pouvez-vous partager ?