Data :

Automatyzacja w firmie SONEL S.A. obejmuje liczne procesy. W obszarze produkcji przyrządów pomiarowych jest to np. wsparcie planowania montażu czy sygnalizacja potrzeby zamówienia wymaganych komponentów  w oparciu o stany magazynowe, czasy dostaw poszczególnych podzespołów oraz złożone i spodziewane zamówienia mierników. W dziedzinie usług  (Serwis oraz Laboratorium akredytowane)  są to takie elementy jak rejestrowanie zleceń w firmowym systemie ERP złożonych przez formularz na stronie www, wysyłanie powiadomień o etapie realizacji usługi, fakturowanie i rozliczanie płatności. Świadectwa wzorcowania, wydawane przez Laboratorium, przesyłane są klientom w formie elektronicznej również w sposób zautomatyzowany.

W artykule skupiono się na wybranych aspektach związanych z automatyzacją systemów kontrolno – pomiarowych. Opisano osiągnięte rezultaty, napotkane problemy, kierunki oraz plany rozwoju. Oferowane komercyjne rozwiązania tego typu nie spełniają szeregu stawianych w procesie wymagań. Dlatego powstała konieczność samodzielnego opracowania dedykowanych rozwiązań. Podstawowym  założeniem było możliwe ograniczenie czynności manualnych niezbędnych przy pracy na stanowisku. Operacje wykonywane ręcznie stanowią jeden z głównych powodów opóźnień w procesie oraz stwarzają możliwość popełnienia błędu. Kolejny ważny wymóg to integracja z funkcjonującymi w przedsiębiorstwie systemami informatycznymi.

Rys 1. Automatyczne stanowisko wzorcowania wielofunkcyjnych mierników parametrów instalacji rodziny MPI

Zagadnienia związane z budową automatycznego stanowiska pomiarowego służącego do adiustacji lub kontroli metrologicznej (wzorcowania) przyrządów pomiarowych można podzielić na następujące grupy:

  1. Przyrządy referencyjne i pomocnicze

Większość współczesnych przyrządów cyfrowych (np. multimetry, kalibratory, zasilacze) posiada interfejsy umożliwiające zdalne sterowanie. Producenci w instrukcjach obsługi publikują listę i szczegółową dokumentację obsługiwanych komend, które najczęściej pokrywają pełną funkcjonalność urządzenia dostępną w trybie sterowania ręcznego. Jednym z napotkanych problemów okazał się brak na rynku sterowalnych kalibratorów rezystancji, które spełniałyby często wygórowane wymagania dotyczące mocy, prądu lub maksymalnego napięcia pracy (wzorce wysokich rezystancji). Zdecydowano się wykonać część urządzeń tego typu samodzielnie, czego przykładem jest programowalny kalibrator wysokich rezystancji SRP-50kO-5TO pozwalający na uzyskanie nastaw w zakresie od 50 kΩ do 5 TΩ przy napięciu pracy do 5 kV i prądzie do 3 mA. Przyrząd znajduje się w ofercie firmy.

Rys. 2. Programowalny kalibrator wysokich rezystancji SRP-50kO-5TO jako przykład urządzenia pomiarowego uzupełniającego lukę rynkową

Na potrzeby systemów automatycznych powstało również szereg urządzeń pomocniczych np. przyrząd pozwalający na sterowanie położenia przełącznika wyboru funkcji pomiarowych w obiekcie mierzonym.

Rys. 3. Programowalny sterownik zmiany położenia przełącznika wyboru funkcji pomiarowych
  1. Układy połączeń, krosownice

Wspomniany wymóg ograniczenia niezbędnych czynności manualnych operatora do minimum niesie ze sobą konieczność automatyzacji zmiany stosowanych układów podłączeń. Połączenia muszą być realizowane w sposób niezawodny i powtarzalny wg określonych dla procesu wymagań dotyczących np. rezystancji, prądu pracy, sił termoelektrycznych czy upływności.

Krosownice automatyczne zostały zaprojektowane i wykonane samodzielnie. Przykładem najbardziej zaawansowanego rozwiązania tego typu jest wielofunkcyjna krosownica oraz zadajnik parametrów AZP-1 (Rys. 4.) stosowana przy adiustacji i wzorcowaniu złożonych wielofunkcyjnych mierników.

Rys.4. Programowalna krosownica AZP-1
  1. Mierzony obiekt

Prace nad możliwością wydajnej automatyzacji czynności związanych z produkcją przyrządów rozpoczynają się na wczesnym etapie projektowania konstrukcji miernika. Należy przewidzieć odpowiednie interfejsy, rozkazy czy tryby serwisowe, które ułatwią i zoptymalizują możliwości późniejszej automatyzacji na etapie produkcji, serwisu i weryfikacji metrologicznej. Problemem
w tym obszarze są mierniki nieposiadające interfejsu umożliwiającego sterowanie przyrządem za pomocą komputera. W takich przypadkach zdecydowano się na budowę systemów półautomatycznych lub zastosowanie rozwiązań bazujących na odczycie wyników pomiarów za pomocą kamery i oprogramowania OCR.

  1. Oprogramowanie sterujące

Podstawową funkcją oprogramowania jest realizacja algorytmu pomiarowego wg założeń konstruktora przyrządu lub inżynierów procesu. W tym zakresie niezbędna jest również integracja z innymi systemami informatycznymi, z których trzeba pobrać wymagane dane oraz zapisać informacje o postępie  procesu czy rozliczyć karty pracy. Oprogramowanie powinno również gromadzić pełne dane o przebiegu procesu oraz jego parametrach, które pozwolą na ocenę procesu m. in. według zasad statystycznego sterownia jakością (SPC).

W firmie powstało centralne narzędzie SonelSossion, które realizuje wszystkie powyższe założenia. System jest stale rozwijany o nowe funkcjonalności w zależności od potrzeb. Na rys. 5  przedstawiono przykład analizy  rozkładu wyników pomiarów  wybranego  punktu (tutaj pomiar napięcia 100 V 50 Hz) uzyskanych dla  dużej serii przyrządów.

 

Rys. 5. Przykład wizualizacji analizy jakości procesu wzorcowania serii przyrządów pomiarowych pomocą narzędzia SonelSession dla wybranego punktu pomiarowego

Analiza danych zebranych podczas realizacji procesów dostarcza cennych informacji na temat jakości, dryfów przyrządów itp. SonelSession minimalizuje ryzyko powstania błędów. Program nie pozwoli na wykonanie pomiarów z użyciem wzorców z nieaktualnym dopuszczeniem. W razie konieczności zablokuje możliwość realizacji kolejnego etapu w procesie gdy poprzedni wymagany nie został jeszcze przeprowadzony.

Oprogramowanie pozwala również na automatyczne wygenerowanie właściwego dla procesu dokumentu końcowego, świadectwa wzorcowania lub deklaracji sprawdzenia.

  1. Walidacja i weryfikacja

Krytycznym celem jest zapewnienie poprawności realizacji procesu. Potencjalny błąd może zostać szybko powielony dla dużej liczby obiektów. W pierwszej kolejności identyfikowane są ryzyka wystąpienia niepożądanych zdarzeń wraz z oszacowaniem prawdopodobieństwa oraz potencjalnych skutków.

Każdy proces automatyczny podlega szczegółowej, udokumentowanej walidacji i weryfikacji oraz bieżącemu monitoringowi. Jednym z etapów jest np. porównanie wyników uzyskanych w trybie automatycznym z pomiarami wykonywanymi w trybie ręcznym, analiza powtarzalności i odtwarzalności itp.

Wszystkie wymienione powyżej analizy są skrupulatnie dokumentowane.

Podsumowanie

Automatyzacja jest tematem chętnie podejmowanym przez managerów. Skrócenie czasu realizacji procesu, zrównoleglenie wykonywania operacji, ograniczenie udziału operatora, pozwala na oszczędność kosztów, a tym samym poprawę konkurencyjności przedsiębiorstwa. To tylko drobna część korzyści. Samo planowanie automatyzacji wymagało innego spojrzenia na proces. Konieczna była jego optymalizacja, eliminacja wyjątków itp. Centralna baza danych gromadząca wszystkie informacje o sesjach pomiarowych oraz uzyskane wyniki pomiarów pozwala na analizę procesów w stopniu niemożliwym do osiągnięcia w przypadku danych zgromadzonych w pojedynczych plikach (np. w arkuszach Excela), co umożliwia poprawę parametrów procesu (jakości produktów), przewidywanie i eliminację potencjalnych problemów zanim jeszcze się pojawią. Automatyzacja nie jest procesem łatwym. W tym przypadku jest to wieloletni projekt angażujący osoby z wielu działów (konstruktorzy, inżynierowie procesów, metrolodzy, informatycy oraz programiści). Jest to również proces wymagający ciągłych usprawnień w zmieniającej się rzeczywistości.

Marek Michalski

SONEL S.A.