Zacílení na efektivitu
Software PolyWorks® pomáhá výrobci zařízení pro ropná pole zkrátit dobu kontroly dílů motoru na polovinu.
Weatherford International Ltd. je jednou z největších a nejdynamičtějších světových společností poskytujících služby v oblasti těžby ropy. Společnost, která sídlí v americkém Houstonu, zaměstnává více než 34 000 lidí po celém světě a působí na více než 710 místech, ve více než 100 zemích světa. Závod Weatherford International Ltd. v kanadském Edmontonu navrhuje a vyrábí dva výrobky pro operace související s těžbou ropy: progresivní dutinová čerpadla používaná při těžbě ropy po vyvrtání vrtu a fluidní výkonové části.
Výzva
Aby společnost Weatherford splnila požadavky vzkvétajícího světového odvětví těžby ropy a zemního plynu, zvýšila svou výrobu a tím i potřebu zlepšit efektivitu svých úkonů kontroly.
Výrobky společnosti Weatherford podporují operace velkých firem, které produkují ropu po celém světě. Závod Weatherford International Ltd. v Edmontonu (Alberta, Kanada) navrhuje a vyrábí dva výrobky pro operace související s těžbou ropy: progresivní dutinová čerpadla používaná při těžbě ropy po vyvrtání vrtu a fluidní výkonové části. Fluidní výkonová část je motor, který poskytuje sílu k vytvoření vrtu. Aby společnost pomohla zvýšit efektivitu produkce, hledala nový, efektivnější způsob kontroly fluidních výkonových částí, které mají velmi složitou geometrii a je obtížné je kontrolovat klasickými metodami.
Fluidní výkonová část.
V minulosti společnost zavedla postup pro rozměrovou kontrolu fluidních výkonových částí po obrábění, který vyžadoval čtyři osoby: jednu z oblasti výroby, jednu z oblasti kontroly kvality a dva inženýry. Proces kontroly těchto velkých, spirálovitě zakřivených komponent (některých dlouhých téměř 6 metrů) trval přibližně jednu hodinu, než se shromáždila rozměrová data a ručně porovnala s původním designovým návrhem vytvořeným v CAD softwaru. Poté došlo k přenesení korekcí pro obrábění do dílny, kde byly provedeny změny procesu obrábění. Následně byla obrobena další část stejného komponentu a proces kontroly byl zopakován i u této části, aby se zjistilo, zda korekce zlepšily rozměrovou přesnost obrobku.
„Z časového hlediska šlo o velmi náročný proces. Navíc jsme museli naše úkony kontroly omezovat na běžnou pracovní dobu, protože to byl čas, kdy bylo k dispozici technické oddělení, aby porovnalo naměřené geometrie s CAD výkresem,“ říká Wayne Pilgrim, hlavní projektový inženýr, Weatherford.
Řešení
V roce 2005 společnost přehodnotila svůj přístup ke kontrole těchto dílů s cílem nalézt efektivnější způsob sběru a analýzy rozměrových dat. Součástí programu bylo zavedení 3D metrologického softwaru PolyWorks od společnosti InnovMetric Software – plnohodnotného metrologického softwaru, který automatizuje a zjednodušuje početné operace související se shromažďováním a porovnáváním rozměrových dat s designovým záměrem.
„Operátoři zjistili, že použití softwaru PolyWorks je snadné. Automatizované funkce softwaru jej skutečně odlišují od ostatních.“ Travis Chometsky, produktový designér, Weatherford
Softwarové řešení PolyWorks|Inspector™ se používá v kombinaci s vysoce přesným měřícím ramenem FARO Platinum s LLP skenerem. Kombinace hardwaru a softwaru zkrátila dobu kontroly a analýzy na polovinu a snížila počet osob potřebných pro provedení úkonů ze čtyř na dvě. Kromě toho může výrobní skupina nyní pracovat samostatně, v rámci 24hodinové směny.
Shromažďování dat z mračen bodů
V praxi je laserový skener FARO LLP schopen sbírat rozměrová data rychlostí až 19 200 bodů za sekundu. Během 10 až 15 minut rutinního procesu kontroly fluidních výkonových částí Weatherford se shromáždí mračno bodů sestávající z milionů datových bodů, aby byl vytvořen vysoce detailní 3D sken obrobeného dílu.
„Nechali jsme software PolyWorks provést úkon (matematiku), výběru a vytvoření správného průřezu,“ řekl Pilgrim. „Vzhledem k možnosti automatického zarovnání zajišťuje software PolyWorks konzistentní výsledky a zároveň eliminuje vliv operátora během shromažďování dat.“
Společnost používá přístup průběžné kontroly na bázi šarží. „Například, pokud se vyrábí šarže pěti dílů, operátoři provedou proces kontroly pomocí PolyWorks/skeneru FARO LLP na prvním dílu a poté pomocí stejného CNC programu vyrobí další čtyři díly bez kontroly s PolyWorks/skenerem Faro LLP,“ uvedl Pilgrim. „Konečný výrobek kontrolujeme pouze tehdy, je-li považován za sporný podle jiných kontrolních metod.“
Proces kontroly komponent fluidní výkonové části je vždy stejný. Po prvnímobrobení nového kusu fluidní výkonové části je získáno mračno bodů prostřednictvím procesu 3D skenování. Software PolyWorks vytvoří z mračna bodů polygonální model, který se načte do modulu PolyWorks|Inspector. Pomocí technik zarovnání dat na CAD v softwaru PolyWorks, operátor zarovná polygonální model s referenčním objektem – souborem ProENGINEER importovaným do PolyWorks, aby se oba modely nacházely ve stejném souřadnicovém systému. Po dokonalém zarovnání operátor určí průřez, kde je třeba provést porovnání dat s CAD.
Zarovnání více průchodů skenů.
Polygonální model PolyWorks.
Výhody
U každého zvoleného průřezu software PolyWorks automaticky porovná datový model s referenčním (CAD) modelem a vypočítá řadu měření včetně: standardní odchylky, maximální chyby, minimální chyby atd. PolyWorks také vytvoří PDF protokol s výsledky porovnání dat s CAD. Na základě tohoto protokolu operátor stroje provede úpravy. Následně je obrobena a znovu naskenována další část, aby se zjistilo, zda se po úpravách přiblížila designovému záměru.
„Nemusíte mít mnoho zkušeností s programováním, abyste byli schopni rychle nastavit proces. Programovací jazyk maker se snadno používá a zaznamenává akce v příkazovém okně. Ukázali jsme, že tento přístup ke kontrole může ušetřit čas a peníze u výrobních operací a jsme připraveni pomoci implementovat tento přístup i dalším oddělením,“ uvedl Chometsky. Díky výkonným možnostem programování pomocí maker nemusí operátoři u každého nového dílu ručně provádět všechny úlohy zarovnání a porovnání v PolyWorks. Jediným kliknutím myši lze u každé skenované části automaticky provést kompletní proces kontroly, od zarovnání po porovnání a vygenerování protokolu.
