ปรับปรุงวิธีการตรวจสอบเพื่อความก้าวหน้าทางธุรกิจ
InnovMetric และบริษัท 3D Scan IT ช่วยลดระยะเวลากว่าครึ่งในการจัดส่งแม่พิมพ์และรักษาระดับส่วนต่างผลกำไรของบริษัท Eifel Inc.
Eifel Inc. เป็นบริษัทชั้นนำในด้านการผลิตเครื่องมือต้นแบบสำหรับการตกแต่งภายในรถยนต์ นอกจากนี้ยังผลิตเครื่องมือทางการแพทย์ เครื่องมือทางอุตสาหกรรมการบิน และมีความเชี่ยวชาญในด้านการพัฒนาการผลิตเครื่องมือต่าง ๆ อีกมากมาย บริษัทได้จัดทำแม่พิมพ์ต่าง ๆ เช่น แม่พิมพ์พวงมาลัยรถ ชุดถุงลมนิรภัย คอนโซลกลาง ไฟหน้ารถ ที่นั่งตอนท้าย และทำส่งให้กับตลาดขายอะไหล่อีกด้วย
หลาย ๆ ครั้งที่ทีมวิศวกร ทีมออกแบบ และทีมเทคนิคของ Eifel จะถูกเรียกใช้จากบริษัทผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ให้เข้าไปช่วยเคลียร์ในเรื่องการผลิตที่ถูกต้องหลังจากที่มีการถกเถียงกันอย่างยาวนานระหว่างฝ่ายผลิตและฝ่ายวิศวกร หรือให้เข้าไปช่วยสแกนชิ้นส่วนเก่าที่นำเข้ามาจากบริษัทซัพพลายเออร์นอกประเทศและไม่สามารถซ่อมได้ เพื่อนำมาทำเป็น CAD และผลิตชิ้นงานขึ้นมาใหม่
ความท้าทาย
เมื่อก่อนนั้น ก่อนที่จะมีการวัดโดยการใช้เครื่องมือสแกน คนทำแม่พิมพ์จะใช้วิธีการแตะ point probe เป็นจุดเช็คทีละจุดในการแก้ไขและพัฒนาแม่พิมพ์แต่ละชิ้นให้กับผู้ผลิต อย่างไรก็ตามการวัดแบบนี้ไม่เพียงพอต่อการตรวจสอบ เพราะการแตะจุดเช็คหน้าผิวของแม่พิมพ์หรือโมลด์นั้นเป็นการเช็คผิวเพียงแค่ 1% ซึ่งอีก 99% ของผิวที่เหลือที่ไม่ได้เก็บข้อมูลมา จึงถือว่าไม่ได้ถูกตรวจสอบ
การแตะจุดเช็คด้วย Probe จำเป็นจะต้องใช้เครื่อง CMM ตั้งโต๊ะในการเซ็ทตำแหน่งงาน และเก็บข้อมูล point probe ในรูปแบบ 3 มิติคือเก็บค่า 3 แกน x y z เพื่อนำไปเทียบตรวจสอบกับค่ามาตรฐาน แต่การวัดแบบนี้ต้องใช้เวลาหลายวัน ซึ่งประธานบริษัท Eifel Inc. บอกว่า “จำนวนข้อมูลที่ Probe เก็บข้อมูลมาเป็นร้อย point นั้น ก็ยังไม่สามารถวิเคราะห์ปัญหาของการกัดแม่พิมพ์ได้ทั้งหมด” และกล่าวเสริมอีกว่า “ตัวอย่างเช่นการลอยตัวขึ้นและลงรวมถึงความแรงในการขึ้นลงระหว่างหน้าผิวที่ประกบติดกัน ความเป็นจริงแล้วจะต้องเชื่อมเข้าหากันเป็นผิวเดียว นั่นคือสาเหตุว่าทำไมผมถึงขายเครื่อง CMM ของผมและซื้อเทคโนโลยีสแกน 3 มิติกับซอฟต์แวร์ PolyWorks มาใช้ในการตรวจสอบหน้าผิวแม่พิมพ์และสร้างผิว surface ระดับ Class A ของผม”
บริษัท Eifel และลูกค้าโดยส่วนใหญ่แล้วจะเน้นในเรื่องของผิว surface ระดับ class A คือผิว surface ที่มีคุณภาพสูง เราสามารถหาดูได้ง่ายๆ คือภาพในห้องโชว์รูม และในกลุ่มธุรกิจรถยนต์ที่มีการแข่งขันสูงแบบนี้ การออกแบบจึงมีความสำคัญเป็นอย่างมาก การแมชชีนในลักษณะเป็นรูปร่างอิสระ จำเป็นต้องใช้เครื่องมือแมชชีนที่มีความแม่นยำสูง รวมถึงการใช้เครื่องตัด CNC ที่ตัดเหล็กได้อย่างแม่นยำตามแบบที่เขียนขึ้น ตัวอย่างเช่น CAD data หรือแบบ 3 มิติของชิ้นงานที่ออกแบบมามีผิว เส้น และขนาดของรูปทรงเลขาคณิตต่าง ๆ ในรูปแบบ 3 มิติ ซึ่งหมายความว่าจะไม่มีการขัดชิ้นงานด้วยมืออีกต่อไป
นายเฮคเกอร์กล่าวว่า “ไม่ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงอะไรก็ตามบนผิวแม่พิมพ์ Class A ที่ทำขึ้น ณ วันนี้เราสามารถวัดได้แล้ว ซึ่งหมายความว่าผู้ผลิตแม่พิมพ์หรือโมลด์สามารถทำการตรวจสอบได้ทุกผิวที่ต้องการของแม่พิมพ์ได้ทั้งหมด ทำให้การทำหรือแก้ไขแม่พิมพ์ไม่มีปัญหาอีกต่อไป” และด้วยสิ่งนี้ได้เพิ่มโอกาสให้กับธุรกิจของ Eifel เป็นอย่างมาก สิ่งที่เขาต้องการจะให้เกิดขึ้นคือการเพิ่มขีดความสามารถในการบริการเข้าไปในส่วนของดีไซน์และวิศวกรรม โดยเน้นเป้าหมายหลักไปที่ชุดถุงลมนิรภัยและพวงมาลัยรถยนต์ และใช้เทคนิคการตรวจสอบด้วยเครื่องมือสแกน 3 มิติที่มีความละเอียดสูงในทุก ๆ การตรวจสอบของงานในแต่ละวัน
การตรวจสอบด้วยนวัตกรรมสแกน 3 มิติจึงรวมอยู่ที่นี่ทั้งหมด คือที่ Eifel
วิธีแก้ไข
วิธีแก้ไขปัญหาให้กับบริษัท Autoliv
สำหรับบริษัท Autoliv แล้วบริษัท Eifel เป็นผู้จัดหาในเรื่องของการบริการด้านวิศวกรรม และดีไซน์เครื่องมือต่าง ๆ และผลิตแม่พิมพ์เพื่อทำส่วนประกอบของระบบถุงลมด้านข้างคนขับจำนวน 6 ชิ้นส่วนด้วยกัน โปรแกรมในการทำจะประกอบไปด้วย ตัวที่แนบกับถุงลม การออกแบบร่องมือจับของพวงมาลัย และปุ่มต่าง ๆ ที่ใช้ควบคุม cruise control และเครื่องเสียง
นายเฮคเกอร์ กล่าวว่า “Eifel สามารถเติมเต็มความต้องการของซัพพลายเออร์หลักให้ผลิตงานตรงตามต้องการของบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ได้เป็นอย่างดี” “พวกเขาต้องการซัพพลายเออร์ที่สามารถทำงานของเขาได้ตั้งแต่ต้นจนจบ” เขาเห็นว่าธุรกิจดีไซน์และผลิตงานออกมาของเขานั้น เปรียบเสมือนเป็นการพัฒนาผลิตภัณฑ์และพัฒนาการผลิตไปพร้อม ๆ กันซึ่งเรียกว่า SPDM “เราไม่ใช่เป็นแค่ผู้ผลิตออกแบบแม่พิมพ์ หรือผู้ดีไซน์เพียงอย่างเดียวเท่านั้น แต่เราเป็นศูนย์กลางในการปรับปรุงพัฒนาผลิตภัณฑ์อีกด้วย”
พื้นฐานทั่วไปของการทำแม่พิมพ์ คือการออกแบบดีไซน์จะต้องออกแบบแม่พิมพ์ที่สามารถผลิตได้จริง ซึ่งจำเป็นจะต้องมีการพูดคุยกันระหว่างผู้ออกแบบดีไซน์แม่พิมพ์ วิศวกร และช่างเครื่อง พูดคุยกันถึงความเป็นไปได้ในการผลิตจริงทุกด้าน การสื่อสารกันก่อนปฏิบัติงานจริงเป็นหัวใจหลักของหลักการ SPDM ในบริษัท Eifel
หลักการของ SPDM นั้นจำเป็นจะต้องมีการตรวจสอบการทำแม่พิมพ์ในทุก ๆ ขั้นตอน เพราะฉะนั้นเทคโนโลยีการสแกนข้อมูลแบบ 3 มิติจึงเข้ามามีบทบาทเป็นอย่างมากในกระบวนการดีไซน์และผลิตทั้งหมด บริษัท 3D Scan IT ทำการตรวจสอบในทุก ๆ ขั้นตอน ด้วยเทคโนโลยีเครื่องสแกนแบบแสงสีขาวของ Imetric-IScan แบบกล้องคู่โดยมีขั้นตอนต่อไปนี้:
- ดูอะลูมิเนียมต้นแบบที่จะนำมาใช้
- เริ่มลองผลิตจริงแต่ยังเป็นจำนวนน้อย
- เมื่อการผลิตสมบูรณ์แล้วจึงเริ่มผลิตเป็นจำนวนมาก
“การตรวจสอบหลาย ๆ อย่างนี้จะทำให้เรามั่นใจได้ว่าขนาดและผิวของงานทุกอย่างผลิตออกมาตรงตามแบบ เป็นไปได้ด้วยดี จากนั้นเราจึงจะสามารถยืนยันกับทางลูกค้าได้”
กล่าวโดยนาย เวิร์น ฟิลลิปส์ ดำรงตำแหน่ง หัวหน้าวิศวกรของ Autoliv ในอเมริกาเหนือ ผู้ซึ่งดูแลในส่วนของถุงลมนิรภัยและพวงมาลัยรถยนต์
การแก้ปัญหาของบริษัท 3D Scan IT ให้กับบริษัท Eifel
ด้วยเทคโนโลยีเครื่องสแกนข้อมูลแสงสีขาวร่วมกับการตรวจสอบบนข้อมูลสแกนนี้ ช่วยเสริมในเรื่องหลักการ SPDM ของนายเฮคเกอร์ได้ทุก ๆ ครั้งที่ต้องทำการตัดสินใจ พวกเขาจะแสดงข้อมูลที่ได้ทำการตรวจสอบให้กับลูกค้าและวิศวกรดูเพื่อตัดสินใจในการผลิตแม่พิมพ์แต่ละขั้นตอน นาย บ๊อบ สไควเออร์ ประธานบริษัทของ 3D Scan IT กล่าวไว้ว่า “การตรวจสอบในทุก ๆ ขั้นตอนของการผลิตจะช่วยให้กระบวนการของการทำแม่พิมพ์เร็วขึ้นและมีความน่าเชื่อถือในการผลิตมากขึ้น การพูดถึงปัญหาที่อาจจะเกิดขึ้นก่อนที่จะลงมือทำจริง จะช่วยให้คุณมั่นใจว่าคุณไม่ได้เดินไปผิดทาง คุณมั่นใจว่าแม่พิมพ์ที่ผลิตจะไม่ผิดและไม่ถูกส่งกลับมาแก้ใหม่”
วิธีแก้ปัญหาของ InnovMetric ให้กับบริษัท 3D Scan IT
เราสแกนแม่พิมพ์ในเวลาไม่ถึง 1 นาที เราได้ข้อมูล 3D จากการสแกนเป็นล้านล้านจุด ซึ่งนาย สไควเออร์ พูดว่า “สำหรับเราแล้ว ซอฟต์แวร์ PolyWorks ช่วยเราในเรื่องการแปลงข้อมูลสแกนที่มีการซ้อนกันของผิวที่สแกนมาให้เหลือเพียงผิวเดียวในรูปแบบของ polygonal model “ในเวลาไม่กี่นาที ข้อมูลสแกน 3 มิติจำนวนหลายล้านจุดถูกบีบให้มีจำนวนน้อยลงมากว่า 95% หรืออาจมากกว่านั้น ไฟล์ polygonal model นี้จะถูกนำไปตรวจสอบเทียบกับ CAD หรือแบบที่เขียนขึ้นมาของลูกค้า”
ข้อมูลสแกนจำนวนหลายล้านจุดใช้ในการประเมินคุณภาพของแม่พิมพ์
ข้อมูลสแกนของชิ้นงานถูกเก็บโดยเครื่อง Imetric IScan V ซึ่งเป็นเครื่องสแกนเทคโนโลยีแสงสีขาว ระบบสแกนนี้ถูกปรับให้มีค่า volume อยู่ที่ 150 mm. ซึ่งให้ค่าความห่างของแต่ละจุดอยู่ที่ 0.080 mm. ซึ่งสิ่งนี้มากกว่า 150 จุดต่อตารางเมตร
เครื่องสแกน IScan V ทำงานคล้ายกับกล้องถ่ายภาพ 3 มิติ ในแต่ละพิกเซลของกล้อง ตำแหน่งของข้อมูลที่เก็บจะถูกคำนวนในรูปแบบ 3 มิติ เพราะฉะนั้น ในแต่ละการสแกน หรือถ่ายภาพ 1 ครั้ง จึงมีข้อมูลจำนวน 1.3 ล้านจุดที่ถูกเก็บข้อมูลการวัดไว้เรียบร้อยแล้ว เนื่องจากขนาดและรูปทรงต่าง ๆ ของชิ้นงานไม่สามารถหาค่าที่ถูกต้องแม่นยำได้ทั้งหมด แต่ข้อมูลสแกนที่เก็บมาหลายล้านจุดนี้จะช่วยในเรื่องของการเซ็ตค่าของชิ้นงานได้เป็นอย่างดี
การตรวจสอบข้อมูลสแกนในโปรแกรม PolyWorks
หลังจากที่ได้มีการสแกนเก็บข้อมูลชิ้นงานมาแล้ว ข้อมูลที่เป็นจุดถูกแปลงให้กลายเป็นผิว polygon โดยการใช้ฟังก์ชัน IMMerge ของ PolyWorks ที่ช่วยลดขนาดความหนาแน่นของข้อมูลแต่ละจุดเพื่อให้การตรวจสอบที่ราบรื่นและเร็วขึ้นในการหมุนภาพมากกว่าหลายเท่า หลักจาก merge เป็น polygon แล้วจะถูกนำไปเทียบกับ CAD โมเดลผ่านฟังก์ชัน IGES หาค่าความคลาดเคลื่อนต่อไป การเซ็ทชิ้นงานให้มีจุดเริ่มต้นให้ตรงกับ CAD โมเดล ทำได้ง่ายใน PolyWorks เราเรียกว่าการ alignment และการ alignment ของที่นี่คือ best-fit alignment แบบกำหนดจุด datum โดยเป็นการประกอบข้อมูลสแกนทั้งหมดเข้าหา CAD โมเดลโดยล๊อกจุด datum ที่กำหนด และ PolyWorks ได้มีการสร้าง Macro เพิ่มเติมในการกำหนดจุดวัดซ้ำเพื่อให้มั่นใจว่าจะได้ค่าการวัดซ้ำที่ดี และทำให้การทำงานรวดเร็วขึ้น
ซึ่งการทำงานของ macro ที่เขียนขึ้นนี้ประกอบไปด้วย : การ Best-fit Alignment การเปรียบเทียบค่าวัดกับ CAD โมเดล การถ่ายรูปทำ report (ถ่ายจากขอบเขตที่กำหนดไว้) การเลือกและหาค่า GD&T (ตาม alignment ค่า Datum ต่าง ๆ) การสร้างจุดเช็คเทียบผิวระหว่างข้อมูลสแกนกับ CAD โมเดล (ผลลัพธ์แบบ CMM) และการสร้างจุดเช็คบริเวณขอบและคมของชิ้นงานเทียบ CAD โมเดล และค่าผลลัพธ์ของ macro ทั้งหมดนี้ถูกทำออกเป็น report ในรูปแบบของ EZLayout ใน PolyWorks
โปรแกรม macro การตรวจสอบที่เขียนขึ้นนี้สามารถแทรกองค์ประกอบการตรวจสอบทั้งหมดลงในรายงานการตรวจวัดมาตรฐานโดยอัตโนมัติ สั่งพิมพ์รายงานออกปริ๊นเตอร์ที่เชื่อมต่อได้ทันที หรือจะ review ออกมาในรูปแบบ PDF ก็ได้เช่นกัน
ระบบสแกนข้อมูลของ Imetric IScan V
ประโยชน์ที่ได้รับ
ในด้านของธุรกิจผู้ผลิตรถยนต์หลัก จะมีข้อผิดพลาดไม่ได้ มันจะเป็นการยากที่จะคาดเดาผลกระทบหากเกิดข้อผิดพลาดขึ้น ซึ่งหลักการ SPDM ของ Eifel นั้นจะตั้งอยู่บนความถูกต้องแม่นยำของข้อมูลบนผิว surface หากไม่มีข้อมูลสแกนเหล่านี้ การตรวจสอบของ Eifel ก็จะทำให้ประสิทธิภาพลดลง
ความรวดเร็ว ความครอบคลุม และความถูกต้องแม่นยำของการตรวจสอบข้อมูลสแกนหรือเรียกทั่วไปว่า point-cloud-based ช่วยให้ได้การทำงานที่รวดเร็วขึ้นมากสำหรับผู้ผลิตแม่พิมพ์
นายเฮคเกอร์กล่าวว่า ขอบคุณสำหรับวิธีการในการตรวจสอบ point-cloud หรือข้อมูลสแกน “เรามีข้อมูลที่ใช้ในการตรวจสอบค่อนข้างมาก ทำให้เรามั่นใจทุกครั้งที่เราจะแมชชีนผิวของงาน” “เรารู้ว่าเรากำลังทำชิ้นงานที่ต้องตรงกันกับโมเดลที่เขียนขึ้น ดังนั้นขนาดต่าง ๆ รวมถึงค่าความคลาดเคลื่อน หรือ tolerance จะต้องถูกต้องตรงตามโมเดล ผิวที่กัดจะต้องกลมกลืนและผสานกันให้ได้เหมือนผิวโมเดล”
เขากล่าวเสริมอีกว่า “การสแกนข้อมูลยังช่วยให้ง่ายต่อการอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงทางวิศวกรรมต่าง ๆ ชิ้นงานที่ถูกโมดิฟายหรือแก้ไขไปแล้ว เราสามารถสแกนซ้ำเพื่อเทียบกับรูปทรง 3D ก่อนแก้ไขได้เช่นกัน ข้อมูลเปรียบเทียบชั้นเยี่ยมเหล่านี้ช่วยพัฒนาแนวทางการวางแผนต่อยอดการทำงานที่สำคัญต่อไปได้ เราและลูกค้าของเราจะรู้ทันทีว่าเราจะทำงานชิ้นนี้เสร็จทันเวลา”
มีความมั่นใจในการเปลี่ยนแปลงทางธุรกิจที่เราสามารถควบคุมได้
บริษัท Eifel ได้รับผลตอบแทนทางธุรกิจเป็นอย่างมากจากหลักการ SPDM และการวัดตรวจสอบ ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มยอดขาย การลดเวลาในการจัดส่งงาน และคงกำไรไว้ได้ดีในงานที่ค่อนข้างยากแบบนี้
สำหรับนาย เฮคเกอร์ แล้ว ประโยชน์ที่ได้รับจากการสแกนข้อมูลเพื่อใช้ในการตรวจสอบ จะประกอบไปด้วย:
- มีเวลาเหลือมากขึ้นในการคิด และ ตัดสินใจ ในการวิเคราะห์ปัญหาของงานหลังจากสแกนเปรียบเทียบแล้ว
- เพิ่มศักยภาพในด้านการควบคุมคุณภาพของตรวจสอบ และมั่นใจว่าความผิดพลาดใด ๆ บนผิว surface จะไม่หลุดจากการตรวจเจอและแก้ไข
- จำเป็นมากสำหรับประโยชน์ที่จะเกิดขึ้นกับผู้ผลิตแม่พิมพ์ที่ได้อัตราการจ้างต่ำ ที่บ่อยครั้งเกิดความผิดพลาดในการคำนวนถึงค่าการหดตัว และพลาดพลั้งในข้อมูลที่สำคัญ ๆ หลาย ๆ อย่างไป
- ได้พัฒนาการวางแผนแนวทางการทำงานที่สำคัญ ๆ ทำให้เกิดข้อมูลการวัดที่ถูกต้อง รวดเร็ว และเปรียบเทียบได้
- ได้ความน่าเชื่อถือของบริษัท Eifel ต่อบริษัท Autoliv
ประโยชน์ที่บริษัท Autoliv ได้รับจากการสแกนข้อมูลเป็นสิ่งที่น่าทึ่ง นายฟิลลิปส์ได้สรุปไว้ คือ:
- สามารถที่จะประเมินได้ว่ากำลังเกิดอะไรขึ้นกับชิ้นงานที่หดตัว โดยการเปรียบเทียบข้อมูลสแกนของแม่พิมพ์ที่ทำเสร็จถึงขั้นตอนสุดท้ายเทียบกับ CAD โมเดล ขอบคุณเป็นอย่างยิ่งกับข้อมูลอันชาญฉลาดที่แสดงค่าความคลาดเคลื่อนออกมาเป็นเฉดสีใน PolyWorks
- มั่นใจในเครื่องมือที่ใช้ว่าถูกต้องบนวัสดุที่มีการหดตัว ขอบคุณสำหรับข้อมูลที่ทำการตรวจสอบ 100% ในทุก ๆ ขั้นตอนการผลิต
- สามารถที่จะตรวจสอบผิว surface ของชิ้นงานได้โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องยึดชิ้นงานด้วย clamp ลงบน checking fixture เพราะอุตสาหกรรมรถยนต์จะชอบวิธีการตรวจสอบค่า และขนาดต่าง ๆ โดยไม่มีการยึดใด ๆ
- ได้ความน่าเชื่อถือในระดับสูงระหว่างบริษัท Autoliv กับลูกค้า
สรุปได้ว่า “Eifel ใช้เครื่องสแกนเก็บข้อมูล และตรวจสอบข้อมูลสแกน 3D เหล่านี้ เพื่อให้มั่นใจว่าการดำเนินธุรกิจตามหลักการของ SPDM ถูกต้องและช่วยให้เราเก็บเกี่ยวผลประโยชน์ได้ทั้งหมด” กล่าวโดยนาย เฮคเกอร์
