Integrasikan Data Pengukuran QC ke Sistem Manufaktur untuk Meningkatkan OEE
Internet of Things (IoT) — dan dalam arti yang lebih luas, Revolusi Industri Keempat (Industry 4.0) — adalah paradigma baru yang menyeluruh dalam manufaktur saat ini, yang sangat mempengaruhi cara produsen beroperasi atau berencana untuk beroperasi. Meningkatkan Overall Equipment Effectiveness (OEE) adalah persyaratan baru kunci IoT dan mengoptimalkan OEE membutuhkan data yang akurat dan terkini di seluruh organisasi termasuk data pengukuran dan pengujian yang dikumpulkan dari laboratorium kualitas serta langsung dari lantai produksi.
Meningkatkan kecepatan, volume, dan akurasi pengumpulan data pengukuran dan inspeksi sangat penting, karena memberikan wawasan yang kuat yang penting untuk meningkatkan efisiensi dan secara konsisten memproduksi bagian berkualitas. Dalam hal mendapatkan/mengumpulkan data pengukuran presisi untuk tujuan kontrol kualitas, jalur paling jelas menuju keuntungan ini datang dari teknologi pengambilan data nirkabel dan seluler.
Sistem pengumpulan data nirkabel harus seluler serta dienkripsi dan diamankan dengan kuat, dan cocok untuk berbagai kebutuhan mulai dari jarak yang tidak terbatas dan kompatibilitas gage hingga kemudahan penggunaan dan integrasi praktis ke dalam operasi manufaktur otomatis. Sistem pengumpulan data nirkabel terbaik dapat secara dramatis meningkatkan produktivitas, menghilangkan potensi kesalahan, memberikan dokumentasi lengkap, dan mengotomatisasi proses akuisisi data. Sistem harus mencakup semua manfaat ini baik digunakan oleh satu karyawan atau di seluruh perusahaan dengan sistem kontrol kualitas terintegrasi.
Ada banyak alasan mengapa produsen perlu mengumpulkan data pengukuran dan inspeksi yang akurat, tepat waktu, dan lengkap. Inisiatif OEE, Lean, dan Six Sigma memerlukan data yang dapat dipercaya untuk mendukung praktik kontrol kualitas terbaik. Produsen — terutama yang di industri seperti medis, biomedis, penerbangan, dan pertahanan — sering harus memenuhi persyaratan regulasi dan menyediakan dokumentasi yang dapat ditelusuri dan dapat dipercaya untuk pembuatan bagian kritis.
Keterbatasan Umum Sistem Pengumpulan Data
Potensi kesalahan manusia dan keterlambatan: Sistem yang meminta pekerja untuk secara manual melacak pengukuran kunci memerlukan perhatian detail yang sangat presisi, yang dilakukan puluhan kali bahkan ratusan kali dalam satu pergantian — semuanya yang sering sulit dan tidak realistis untuk dilakukan secara konsisten, bahkan jika dilakukan pada awalnya. Pendidikan adalah masalah lain — karyawan mungkin tidak memiliki latar belakang yang diperlukan untuk memahami sepenuhnya dan secara akurat mengumpulkan serta mentranskripsi data. Angka yang terbalik, titik desimal yang tertukar, dan masalah serupa sering terjadi. Selain itu, seorang karyawan mungkin perlu menghentikan pekerja produksi untuk menangkap dan mencatat pengukuran, mengurangi produktivitas keseluruhan.
Masalah keamanan digital: Jaringan yang tidak aman yang digunakan untuk mentransmisikan data pengukuran dapat memberikan jalan bagi hacker untuk mendapatkan akses yang lebih umum ke data perusahaan. Ketika data pengukuran ditransmisikan tanpa langkah keamanan digital yang tepat, ini menimbulkan risiko keamanan yang potensial serius.
Kurangnya skalabilitas: Pertumbuhan dan diversifikasi bisnis dapat memerlukan lebih banyak proses kontrol kualitas yang mungkin menyebar di satu fasilitas atau beberapa lokasi. Terbaik, jika sistem pengumpulan data tidak dapat diskalakan, menyiapkan proses pengumpulan data terpisah memakan waktu, merepotkan, dan dapat menyebabkan kebingungan, ketidakakuratan, dan komunikasi yang tertunda. Bahkan lebih buruk, penolakan produk, kegagalan, dan implikasi hukum dengan pelanggan dapat terjadi.
Analisis yang tidak lengkap melalui strategi pemantauan: Strategi pemantauan tidak dapat memberikan gambar lengkap yang ditawarkan oleh pengukuran 100% dari setiap komponen yang diproduksi. Struktur ini, umum dengan beberapa proses QC tradisional, dapat menyebabkan ketidakmampuan untuk memprediksi dan mengidentifikasi toleransi produki yang melayang. Selain itu, strategi ini bahkan bukan opsi untuk industri seperti medis atau militer yang memerlukan inspeksi bagian 100% dan dokumentasi yang dapat ditelusuri.
Kemungkinan penolakan yang meningkat: Setiap bagian yang ditolak mewakili uang, waktu, dan sumber daya yang hilang. Tanpa wawasan penuh yang diberikan oleh pengukuran 100%, produsen berisiko menimbulkan biaya tambahan serta potensialmente merusak hubungan dengan pelanggan. Jika bagian yang seharusnya ditolak sampai ke pelanggan — terutama yang mematuhi standar ketat — hasilnya dapat memiliki implikasi serius, jika tidak bencana.
Sistem Baru Meningkatkan, Memodernkan, dan Menghemat Pengumpulan Data
Prinsip dasar adalah memungkinkan produsen untuk secara akurat dan konsisten memperoleh jumlah besar data pengukuran untuk memenuhi persyaratan Industry 4.0. Sistem pengumpulan data pengukuran nirkabel saat ini harus lengkap, dapat diskalakan, aman, dan kuat untuk Industry 4.0. Itu berarti menawarkan manfaat dasar melalui otomatisasi, kemudahan operasi, skalabilitas yang efisien, enkripsi dan perlindungan data yang kuat, dan jarak yang tidak terbatas serta penggunaan yang tidak terhalang untuk transmisi. Hasilnya adalah produktivitas yang meningkat, kesalahan yang berkurang, penyediaan dokumentasi lengkap, dan proses akuisisi data yang dapat diandalkan yang didorong oleh otomatisasi.
Beroperasi pada teknologi jaringan nirkabel terbaru yang menggunakan frekuensi gelombang pendek untuk menghubungkan ponsel seluler, komputer, dan perangkat elektronik nirkabel, ini memungkinkan kecepatan yang jauh lebih cepat, bandwidth yang lebih besar, dan jangkauan yang lebih panjang untuk throughput data yang lebih tinggi. Sistem seperti ini menawarkan berbagai manfaat kunci termasuk:
Otomatisasi: Ketika karyawan harus secara berulang menghentikan pekerja untuk mencatat pengukuran, produktivitas pasti terpengaruh negatif. Juga, proses pengumpulan data manual dapat memperkenalkan kesalahan ke dalam database catatan, dengan potensi untuk sangat mengurangi akurasi dan melanjutkan kekurangan ke depan. Dengan sistem pengumpulan data pengukuran terbaru, menekan sebuah tombol dapat mentransmisikan data pengukuran, menghemat waktu secara signifikan; misalnya, menekan tombol setidaknya empat kali lebih cepat daripada menulis data lalu mengetiknya ke komputer.
Otomatisasi dimaksimalkan dalam seluruh proses pengumpulan data pengukuran kontrol kualitas, meningkatkan efisiensi proses dan akurasi pengukuran yang ditangkap. Fitur seperti cap waktu otomatis memberikan konteks penting tentang setiap titik data, yang diperlukan untuk pelacakan dan kepatuhan terhadap spesifikasi kontrol kualitas/produksi. Mengirim pesan kembali ke alat pengukuran untuk mengonfirmasi penerimaan juga berguna.
Kecepatan: Volume data yang besar dapat diproses tanpa keterlambatan, bahkan pada kapasitas penuh, dengan sistem yang menggunakan laju bit yang tinggi dan koneksi kecepatan sangat tinggi dengan waktu perjalanan data kurang dari 50 ms serta jaringan ultra-rendah latensi.
Kemudahan operasi: Menyusun proses pengumpulan data pengukuran dapat dihadapi perlawanan di berbagai level. Untuk manajemen perusahaan, mungkin ada ketidakpastian bahwa memasang metode baru akan memberikan manfaat nyata. Untuk operator, mungkin ada sedikit takut akan hal yang tidak diketahui dan kegelisahan saat mempelajari proses baru. Untuk meredakan kekhawatiran ini, kemudahan penggunaan adalah prioritas tinggi sehingga operator dapat dengan cepat merasa percaya diri dan proses pengumpulan data dioptimalkan dalam waktu singkat; misalnya, kemudahan operasi meluas ke aplikasi seluler, yang menghilangkan kebutuhan untuk membawa hardware yang lebih besar, seperti laptop, ke lapangan.
Serbaguna: Struktur topologi jaringan baru dapat dikonfigurasi untuk banyak situasi sederhana atau kompleks, dan gateway jarak jauh terdistribusi juga dapat digunakan. Struktur modular sistem saat ini membuatnya sederhana untuk memperluas atau menyusutkan proses pengumpulan data pengukuran kontrol kualitas tanpa harus memperoleh sistem pengumpulan data baru. Data ditransmisikan dari gage yang memiliki transmiter radio bawaan atau node akhir yang dipasang secara eksternal ke gateway dan dapat dioperasikan pada platform seluler Android™ atau iOS® serta komputer berbasis Windows® termasuk laptop, PC desktop, thin client PC, dan server. Komponen repeater dan bridge juga dapat terhubung langsung ke PLC dan alat otomatisasi serial kecepatan tinggi lainnya untuk pengumpulan data real-time atau operasi mesin dari jauh.
Untuk pengukuran nirkabel, sangat produktif untuk menggunakan alat pengukuran nirkabel yang menyertakan radio bawaan, yang membuatnya lebih mudah digunakan untuk pengumpulan data. Juga menguntungkan untuk sistem pengumpulan data pengukuran untuk kompatibel dengan berbagai macam alat dan gage presisi elektronik merek apa pun. Radio ransel memperluas fungsionalitas, tidak mengganggu, dan mudah dipasang. Pengguna sistem pengumpulan data pengukuran terbaru dapat menggunakan beberapa gateway yang berfungsi sebagai titik pusat atau terdistribusi untuk pengumpulan data, berbanding dengan sistem konvensional yang hanya memiliki satu gateway. Gateway dan repeater kompak dapat dengan mudah muat di telapak tangan.
Selain itu, aplikasi untuk pengumpulan data sangat beragam dan sistem harus serbaguna cukup untuk mencakup semua aplikasi tersebut. Sistem pengumpulan data pengukuran terbaru dapat disesuaikan dengan hampir setiap kasus penggunaan, dengan contoh yang berkisar dari otomotif dan pertanian, hingga pengukuran 100% dari semua bagian dan komponen di industri yang sangat diatur seperti pertahanan, penerbangan, medis, energi, dan lainnya.
Skalabilitas: Sistem pengumpulan data terbaru dirancang untuk secara terpercaya dan akurat memperoleh data pengukuran presisi dalam berbagai aplikasi dan jarak. Dari satu atau beberapa alat pengukuran pada jarak pendek, hingga konfigurasi yang memiliki banyak alat pengukuran yang terletak ratusan yard jauh di pabrik besar atau menyebar satu mil di beberapa fasilitas, jarak yang diperluas dan persyaratan aplikasi yang meningkat dapat dengan mudah diakomodasi seiring dengan perkembangan dan pertumbuhan persyaratan pengumpulan data pengukuran.
Dalam aplikasi paling sederhana, Portable Scheme memiliki aplikasi nirkabel yang berjalan pada perangkat seluler. Pengaturan sederhana ini dapat memiliki satu alat pengukuran nirkabel dengan radio bawaan yang mentransmisikan data hingga 30 kaki (10 meter) ke perangkat seluler. Atau, tergantung pada perangkat seluler, Portable Scheme dapat memiliki 5 hingga 8 alat pengukuran yang terhubung ke aplikasi seluler untuk transmisi data hingga 30 kaki (10 meter). Juga, pengguna dapat dengan mudah mentransmisikan data pengukuran hingga 30 kaki (10 meter) dari satu (atau lebih) alat pengukuran nirkabel ke laptop atau PC yang memiliki gateway USB ( Gambar 1).
Dalam Typical Scheme, produsen dapat memiliki komputer atau laptop yang menjalankan sistem pengumpulan data pengukuran untuk mendukung 20 alat pengukuran dalam proses pengumpulan data pada jarak hingga 200 kaki. Dalam pengaturan ini, satu gateway USB disertakan dan node akhir ransel pada alat pengukuran meningkatkan jangkauan transmisi dari 30 kaki menjadi 200 kaki (Gambar 2).
Dalam contoh Large Factory Scheme, 20 alat pengukuran dapat menggunakan bridge dan gateway jarak jauh untuk memperluas jangkauan transmisi data total hingga ratusan kaki atau yard (Gambar 3). Dan dalam Enterprise Scheme, transmisi data pengukuran dapat ditingkatkan dari ratusan yard hingga lebih dari satu mil. Dengan menggunakan gateway jarak jauh, bridge, dan mungkin menambahkan repeater, lebih dari 100 alat pengukuran dapat diintegrasikan. Setiap gateway jarak jauh dapat memfasilitasi 20 alat pengukuran. Untuk jarak yang lebih jauh, Antena Yaki Long Range dapat diintegrasikan dalam skema (Gambar 4).
Enkripsi dan perlindungan data yang kuat: Keamanan data adalah prioritas utama untuk semua produsen termasuk militer. Dan sementara data pengukuran kontrol kualitas sendirian mungkin tidak berharga bagi hacker, kriminal siber masih dapat menipu jaringan yang digunakan untuk mentransmisikan data kontrol kualitas untuk mendapatkan akses yang lebih umum ke infrastruktur digital. Sistem pengumpulan data pengukuran mengatasi masalah ini melalui berbagai langkah termasuk upaya keamanan yang menampilkan platform nirkabel yang sangat aman. Data yang ditransportasi dienkripsi menggunakan pendekatan multilayer yang sepenuhnya mencegah akses luar ke data, baik pasif atau aktif.
Selain itu, aplikasi seluler tidak terhubung ke OS ponsel atau tablet, membatasi akses yang tidak disengaja pada titik kritis. Memelihara keamanan yang baik juga mencakup pengendalian kerentanan yang muncul dalam transmisi radio secara teratur untuk menjaga sistem tetap aman ke depan, dengan supplier sistem pengumpulan data pengukuran Anda harus berdedikasi untuk mengikuti perkembangannya.
Jarak yang tidak terbatas dan penggunaan yang tidak terhalang untuk transmisi: Memanfaatkan gateway jarak jauh, bridge, dan repeater menawarkan kerangka transmisi data yang efisien dan terpercaya. Struktur sistem dapat melibatkan sedikit komponen seperti radio ransel atau bawaan bersama dengan perangkat seluler yang menjalankan aplikasi seluler, atau menggunakan bridge, gateway, dan repeater untuk sangat memperluas jangkauan transmisi dalam konfigurasi pabrik besar.
Aplikasi perangkat lunak sistem pengumpulan data pengukuran terbaru menggunakan jaringan nirkabel untuk mengumpulkan informasi dari berbagai alat pengukuran. Jaringan nirkabel bergantung pada teknologi nirkabel bawaan alat pengukuran atau node akhir untuk mengumpulkan lalu melewatkan data kembali ke PC. Sistem pengumpulan data juga dapat mengirim sinyal ke komponen jaringan untuk memverifikasi transmisi dan meminta data. Komponen hardware sistem adalah Gateway USB, Gateway Jarak Jauh, Bridge Extender, dan Node Akhir. Node Akhir adalah transmiter/penerima radio yang dipasang pada alat pengukuran. Gateway USB adalah transmiter/penerima radio yang dipasang pada PC. Gateway Jarak Jauh sama dengan Gateway USB tetapi juga memperluas jangkauan komunikasi dari PC dengan menggunakan Bridge extender untuk memperkuat sinyal antara Gateway Jarak Jauh dan PC. Gateway Jarak Jauh memiliki jangkauan yang sama dengan Gateway USB tetapi dapat dipasang sangat jauh dari PC.
Terlepas dari arsitektur sistem yang diterapkan, hasilnya adalah solusi yang dapat diandalkan, akurat, dan cepat untuk mengumpulkan data pengukuran kontrol kualitas dari setiap titik operasi di mana pengumpulan data diperlukan.
Praktis: Efisien untuk menggunakan node akhir dan alat pengukuran nirkabel yang dapat diisi ulang, menghilangkan penggantian baterai dan biaya terkait. Juga, pertimbangkan untuk menggunakan node akhir dan alat pengukuran nirkabel yang menawarkan perlindungan tingkat IP67 untuk digunakan di lingkungan bengkel yang keras. Kemampuan untuk menyesuaikan dengan sebagian besar program SPC, MRP, dan ERP yang ada adalah keuntungan lain dari sistem pengumpulan data pengukuran.
Detail dan Kemampuan Lain yang Perlu Dipertimbangkan
Jarak operasi dari Gateway atau perangkat seluler hingga 30 kaki (10 meter) untuk Alat Pengukuran Nirkabel.
Jarak operasi dari Gateway hingga 200 kaki (61 meter) untuk node akhir ransel.
Satu Gateway menangani hingga 20 alat pengukuran, terutama busur penggaris, mikrometer, dan indikator.
Gateway Jarak Jauh tambahan akan memperluas jumlah alat pengukuran yang didukung dalam kenaikan 20 masing-masing, dan repeater dapat meningkatkan jangkauan transmisi hingga mil.
Radio Node Akhir dapat menyimpan hingga 10 bacaan jika sistem utama mati atau sibuk.
Jangkauan siaran hingga 2.000 kaki (610 meter) antara Gateway Jarak Jauh dan Bridge.
Virtual multiplexer yang disediakan dalam sistem pengumpulan data pengukuran mengambil banyak input (data alat) dan membagikannya melalui satu sumber output virtual, yaitu port COM virtual. Virtual multiplexer mengambil data alat dan mengirimkannya ke port COM untuk perangkat lunak SPC dan paket SW lainnya untuk diproses.
Akses jarak jauh melalui LAN ke server pengumpulan data melalui perangkat lunak klien jarak jauh.
Tipe antena opsional untuk berbagai penerapan.
Pengetahuan, layanan, dan dukungan supplier adalah kunci saat memilih sistem pengumpulan data nirkabel pengukuran. Tingkat pengalaman yang dalam yang digabungkan dengan keahlian dalam kontrol kualitas akan sangat membantu dalam mendirikan implementasi yang berhasil.
Artikel ini ditulis oleh Jeff Wilkinson, Direktor, Riset dan Pengembangan dan General Manager – Divisi Teknologi Lanjutan di L.S. Starrett Company (Athol, MA). Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi sini.
