Efficiëntie nastreven
PolyWorks® helpt fabrikanten van apparatuur voor olievelden de inspectietijd voor motoronderdelen te halveren.
Weatherford International Ltd. is een van 's werelds grootste en meest dynamische bedrijven voor diensten op het gebied van olievelden. Het hoofdkantoor is gevestigd in Houston en het bedrijf heeft wereldwijd meer dan 34.000 mensen in dienst op meer dan 710 locaties en in meer dan 100 landen. De faciliteit van het bedrijf in Edmonton, AB, Canada ontwerpt en produceert twee producten voor olieproductieactiviteiten – progressieve holtepompen die worden gebruikt bij de productie van olie nadat de put is geboord, en hydraulische delen.
De uitdaging
Om aan de eisen van de bloeiende olie- en gasboorindustrie te voldoen, heeft Weatherford de productie opgevoerd en daarmee ook de noodzaak om de efficiëntie van hun inspectieactiviteiten te verbeteren.
De producten van Weatherford ondersteunen de activiteiten van grote olieproducerende bedrijven over de hele wereld. De faciliteit van het bedrijf in Edmonton, Alberta, Canada ontwerpt en produceert twee producten voor olieproductieactiviteiten – progressieve holtepompen die worden gebruikt bij de productie van olie nadat de put is geboord, en het hydraulische gedeelte. Het hydraulische gedeelte is de motor die het vermogen levert om de put te boren. Om de productie-efficiëntie te helpen verbeteren, zocht het bedrijf naar een nieuwe, efficiëntere manier om onderdelen van hydraulische systemen te inspecteren, die een zeer complexe geometrie hebben en moeilijk te inspecteren zijn met traditionele methoden.
Hydraulisch gedeelte.
In het verleden had het bedrijf een procedure ingesteld waarbij vier mensen – één van productie, één van kwaliteitscontrole en twee van engineering - de afmetingen van de hydraulische gedeelten na machinale bewerking moesten inspecteren. Het inspectieproces voor deze grote, spiraalvormig gebogen onderdelen – sommige bijna 6 meter lang – nam ongeveer een uur in beslag om de dimensionale gegevens te verzamelen en handmatig te vergelijken met het oorspronkelijke ontwerp dat in CAD-software was gemaakt. De offsets van de machine werden doorgegeven aan de werkvloer, waar wijzigingen in het bewerkingsproces werden doorgevoerd. Een ander deel van dezelfde component werd bewerkt en het inspectieproces werd op dit deel herhaald om te bepalen of de correcties de dimensionale nauwkeurigheid van het werkstuk verbeterd hadden.
"Dit was een zeer tijdrovend proces. Bovendien moesten we onze inspectiewerkzaamheden beperken tot normale kantooruren, omdat de afdeling engineering dan beschikbaar was om de gemeten geometrie met de CAD-tekening te vergelijken", Wayne Pilgrim, Senior Project Engineer bij Weatherford.
De oplossing
In 2005 herzag het bedrijf zijn aanpak voor het inspecteren van deze onderdelen met als doel een efficiëntere methode te vinden voor het verzamelen en analyseren van dimensionale gegevens. Onderdeel van dat programma was de installatie van de PolyWorks® 3D-meetsoftware van InnovMetric Software Inc., een complete suite meetsoftware die veel van de bewerkingen die gepaard gaan met het verzamelen en vergelijken van dimensionale gegevens met ontwerpintentie automatiseert en stroomlijnt.
"Operators vinden PolyWorks een gebruiksvriendelijk pakket. De geautomatiseerde functies van de software zijn echt onderscheidend." Travis Chometsky, Product Designer bij Weatherford
De PolyWorks|Inspector™-softwareoplossing wordt gebruikt in combinatie met een FARO Laser Line-taster gemonteerd op een zeer nauwkeurige Faro Platinum-arm. De hardware-/softwarecombinatie halveerde de tijd die nodig is voor inspectie en analyse en verminderde het aantal mensen dat nodig was voor de operatie van vier naar twee. Bovendien kan de productiegroep nu onafhankelijk opereren en 24 uur per dag in ploegendienst werken.
Puntenwolkgegevens verzamelen
In de praktijk verzamelt de FARO Laser Line-taster dimensionale gegevens met een snelheid tot 19.200 punten per seconde. In de 10 tot 15 minuten van de inspectieroutine voor de hydraulische gedeelten van Weatherford wordt een puntenwolk van miljoenen gegevenspunten verzameld om een zeer gedetailleerd dimensionaal beeld van een kenmerk van een onderdeel te creëren.
"We lieten de PolyWorks-software het werk – de wiskunde – uitvoeren om te bepalen hoe we de juiste doorsnede moesten nemen", zei Pilgrim. "Dankzij de automatische uitlijning waarborgt de PolyWorks-software consistente resultaten, waardoor de operator geen invloed heeft tijdens het verzamelen van gegevens."
Het bedrijf gebruikt een aanpak voor procesinspectie op batchbasis. "Als er bijvoorbeeld een batch van vijf onderdelen wordt geproduceerd, zullen operators het inspectieproces van de PolyWorks/FARO Laser Line-taster uitvoeren op het eerste stuk en vervolgens hetzelfde CNC-programma gebruiken om de volgende vier te maken zonder PolyWorks/Faro-laserinspectie", aldus Pilgrim. "We inspecteren het eindproduct alleen als het door andere inspectiemethoden als twijfelachtig wordt beschouwd."
Het inspectieproces voor de onderdelen van het hydraulische gedeelte is altijd hetzelfde. Na de eerste bewerkingssnede op een nieuw model van een hydraulisch gedeelte wordt een puntenwolk met ruwe gegevens verzameld via het 3D-scanproces. Van de puntenwolk maakt de PolyWorks-software een mesh die in de module PolyWorks|Inspector wordt geladen. Met behulp van de gegevens-naar-CAD-uitlijningstechnieken van PolyWorks lijnt de operator de mesh uit met het referentieobject, een ProENGINEER-bestand dat in PolyWorks is geïmporteerd, om beide modellen in hetzelfde coördinatensysteem te registreren. Zodra de gegevens perfect zijn uitgelijnd, specificeert de operator een doorsnede waar de gegevens-naar-CAD-vergelijkingen moeten worden uitgevoerd.
Uitlijnen van meerdere scansessies.
Mesh-model PolyWorks.
De voordelen
Voor elke geselecteerde doorsnede vergelijkt PolyWorks automatisch het gegevensmodel met het referentiemodel (CAD) en berekent een reeks metingen, waaronder: standaardafwijking, maximale fout, minimale fout, enz. PolyWorks maakt ook een pdf-rapport van de resultaten van de gegevens-naar-CAD-vergelijking. Op basis van dit rapport voert de operator van de machine aanpassingen uit. Een ander deel wordt bewerkt en opnieuw gescand om te bepalen of de aanpassingen het ontwerp dichter benaderd hebben.
"Er is niet veel programmeerervaring nodig om snel een proces op te kunnen zetten. De programmeertaal voor macro's is gemakkelijk te gebruiken en legt acties vast in een opdrachtvenster. We hebben laten zien dat deze benadering van inspectie tijd en geld kan besparen in productieprocessen en we staan klaar om andere afdelingen te helpen deze benadering ook te implementeren", aldus Chometsky. Dankzij de krachtige mogelijkheden voor macroprogrammeren hoeven operators niet voor elk nieuw onderdeel handmatig alle uitlijn- en vergelijkingstaken in PolyWorks uit te voeren. Met één muisklik kan het volledige inspectieproces, van uitlijning tot vergelijking en rapportgeneratie, automatisch worden uitgevoerd voor elk gedeelte dat wordt gescand.
PolyWorks|Inspector™
PolyWorks|Modeler™