Pengukuran Presisi 101: Metrologi Esensial untuk Keunggulan Manufaktur

Baik Anda membuat daun turbin penerbangan, kop mesin otomotif atau klep ventilator, presisi di manufaktur adalah krusial. Inilah yang perlu Anda ketahui tentang pengukuran presisi di manufaktur.

Kebutuhan akan pengukuran presisi ada selama manusia telah pergi dan membangun hal-hal. Tanpa itu, tidak akan ada cara untuk bersosial tentang jarak pasukan Anda berjalan, tinggi piramida yang Anda bangun, atau luas lahan subur Anda.

Ini bukan sampai manusia mulai memproduksi komponen yang dapat ditukarkan, terutama senjata api dan bagian untuk mesin—akurasi menjadi sama penting bagi produsen dan mereka yang menggunakan produk mereka.

Akurasi? Presisi? Apa bedanya? Untuk meminjam ilustrasi populer, seorang panahan yang presisi dapat menyerang area yang sama pada target berulang kali, meskipun titik itu tidak di mana-mana dekat titik pusat. Sebaliknya, tembakan yang akurat adalah satu yang mengenai titik pusat, terlepas dari apakah tembakan berikutnya meleset. Orang yang pulang dengan hadiah adalah orang yang dapat mencapai keduanya—presisi dan akurasi—syarat yang sama benar di arena panahan seperti di lantai produksi.

Bahasa Internasional Pengukuran

Diskusi seperti ini berada di bawah cakupan metrologi, ilmu pengukuran. Metrologi akan mengatakan bahwa penetapan akurasi objek (seberapa dekat dengan target) dan presisi proses yang digunakan untuk memproduksinya (seberapa sering dapat mengulang performa itu) memerlukan sistem standar yang secara universal diterima.

Ini juga memerlukan satuan pengukuran yang dapat ditelusuri kembali ke fenomena fisika yang tidak dapat diubah—tapi dipahami dengan baik. Misalnya, Sistem Satuan Internasional (SI) mendefinisikan 1 meter sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam vakum dalam 1/299.792.458 detik, dengan standar serupa untuk waktu, suhu, massa dan lainnya.

Ada sekelompok luas dari standar kualitas dan organisasi seperti itu. American Society of Mechanical Engineers (ASME), misalnya, mempromosikan Standar Nasional Amerika dalam metrologi dimensi, juga dikenal sebagai B89. Demikian pula, ada berbagai standar dari American National Standards Institute (ANSI), ASTM International, dan Organisasi Internasional untuk Standarisasi (ISO). Tambahkan ke ini seluruh diskusi imperial versus metrik (aka Amerika Serikat versus semua orang lain), dan Anda dengan cepat melihat mengapa metrologi dan pengukuran bagian dapat cukup membingungkan, bahkan bagi para ahli.

Memenuhi standar ini memerlukan upaya. Produsen dari semua ukuran dan spesialisasi bekerja keras setiap tahun untuk mencapai sertifikasi kualitas ISO 9001:2015 mereka. Jika Anda di industri penerbangan, Anda juga harus mematuhi AS9100, dokumen yang diterbitkan oleh Society of Automotive Engineers (SAE) dan European Association of Aerospace Industries (AECMA). Produsen alat medis diharuskan memenuhi standar kualitas yang dijelaskan dalam ISO 13485, sementara pembuat mobil telah lama mengikuti ISO/TS 16949 (tapi harus sekarang beralihan ke standar International Automotive Task Force’s IATF 16949). Tanpa sertifikasi atau kepatuhan terhadap standar ini, tidak ada pekerjaan.

Perubahan Dramatis Teknologi Pengukuran

Seperti dengan sebagian besar kegiatan manufaktur, metrologi adalah bidang yang kompleks. Dan sementara bengkel mungkin menyamakan sedikit harmonisasi dan penyederhanaan, tidak akan ada yang membantah pentingnya mematuhi standar kualitas yang kuat. Tanpa itu, bagian tidak pas, produk gagal, pertumbuhan perusahaan (dan kadang-kadang, nyawa manusia) berada dalam bahaya. Itulah sebabnya produsen harus bekerja giat untuk memahami dan mematuhi standar apa pun yang berlaku untuk jenis bagian yang mereka buat dan industri yang mereka layani. Melakukan itu berarti membaca dokumentasi yang relevan, mengambil kelas atau seminar ketika tersedia, memenuhi pedoman kualitas yang ditetapkan sendiri, dan bergantung pada para ahli sesuai kebutuhan.

Salah satunya adalah Dan Skulan. Manajer umum metrologi industri di Renishaw Inc., katanya bahwa teknologi pengukuran sedang mengalami perubahan dramatis saat produsen di mana saja mencoba melakukan lebih banyak dengan lebih sedikit.

“Zaman ketika seseorang berdiri di mesin, mikrometer di tangan, sedang pergi,” kata Skulan. “Semakin banyak bengkel menempatkan CMM (mesin pengukur koordinat) dan sistem pengukuran multipurpose seperti Equator kami di lantai, atau menggunakan touch probe di alat pemesinan CNC sebagai bagian integral dari proses pemesinan.”

Tonton video ini untuk mempelajari bagaimana kemajuan dalam otomatisasi mesin dan pabrik, 3D printing, perkakas, dan metrologi serta analitik berbasis mesin membantu meningkatkan output produksi:

Teknologi inspeksi otomatis ini meningkatkan fleksibilitas sambil mengurangi biaya, katanya tambahan. Karena satu perangkat dapat melakukan beberapa pengukuran, ada kurang kebutuhan untuk hard gaging khusus yang lama digunakan di seluruh industri. Dan karena sistem ini tidak membuat kesalahan manusia seperti melupa untuk memeriksa fitur bagian atau mencatat dimensi, proses kontrol kualitas menjadi lebih konsisten dan andal. Selanjutnya, umpan balik dimensi adalah otomatis dan segera. Manusia juga dapat diingatkan untuk mengambil tindakan saat nilai menyimpang dari nominal, atau perangkat bahkan dapat mematikan mesin perkakas jika diperlukan.

Patrick Sullivan, spesialis penjualan distribusi strategis di Mitutoyo America Corp., melihat hal sedikit berbeda.

“Otomatisasi adalah tren yang berlangsung selama bertahun-tahun, tapi jenis manufaktur itu tidak tepat untuk semua orang atau setiap bagian,” katanya. “Ada tempat yang sangat luas untuk tukang mesin yang terampil yang dapat mengoperasikan mesin perkakas dan mengambil pembacaan yang akurat dengan alat pengukuran manual, memberikan mereka kemampuan untuk membuat keputusan yang tepat secara langsung yang tidak dapat dilakukan oleh robot. Tidak hanya tukang mesin saat ini dapat bekerja untuk meningkatkan proses di lantai bengkel, dengan bantuan transmiter pengumpulan data departemen kualitas juga dapat menerima data yang baik dan andal dan bekerja untuk lebih proaktif dalam mengatasi tantangan manufaktur.”

Metrologi Tech: Perkembangan Digital Terkini

Perangkat inspeksi otomatis yang lebih banyak bukan perubahan dramatis satu-satunya; bagian juga berubah.

“Otomotif beralih ke kendaraan listrik, dengan baterai, motor dan sensor yang belum pernah kita ukur sebelumnya,” kata vice president penjualan Mitutoyo, Michael Creney.

“Pada saat yang sama, beberapa industri utama sedang mengketatkan persyaratan mereka. Produsen alat medis, misalnya, memerlukan tanda tangan elektronik, jejak audit dan kredensial login tertentu untuk memenuhi pedoman FDA,” lanjut Creney. “Dan industri penerbangan sedang mendorong keras pada digital twin dan rekayasa berbasis model. Akibatnya, semakin banyak model CAD sekarang berisi informasi manufaktur produk (PMI), yang dapat kita manfaatkan dalam perangkat lunak kualitas MeasurLink, MiCAT Planner dan jenis lain.”

Ini adalah akronim lain: QIF, singkatan dari quality information framework. Creney menyarankan bahwa QIF dapat dianggap sebagai penerus dari DMIS (Dimensional Measuring Interface Standard), standar semu di bawahnya CMM dan peralatan pengukuran otomatis lainnya lama bekerja. Namun bahasa yang berusia dekade ini mulai berevolusi karena a) sistem pengukuran menjadi lebih terotomatisasi, dan b) kekayaan informasi digital yang lebih besar menjadi tersedia.

“DMIS adalah spesifikasi yang diinterpretasikan berbeda oleh semua orang, dan tidak memiliki kekuatan yang diperlukan dalam lingkungan manufaktur digital,” katanya. “Tetapi QIF adalah dunia yang sama sekali berbeda. Kemampuan untuk mengimpor file CAD dan memungkinkan perangkat lunak kualitas Anda mengekstrak data dimensi dan toleransi yang relevan, lalu menggunakannya untuk membuat rutinitas pengukuran otomatis—ini adalah perkembangan besar, dan adalah sesuatu yang kami sepenuhnya dukung. QIF akan mengubah segalanya.”

Quick Poll: Memastikan Pengukuran Presisi

Tanpa pengukuran yang akurat di manufaktur, bagian tidak pas, produk gagal dan pelanggan mungkin diancam.

Langkah apa yang Anda ambil untuk memastikan bisnis Anda mematuhi standar pengukuran presisi?