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Im Kalibrierlabor von Feinmess Suhl laufen die Messdaten zusammen und werden ausgewertet – die Zukunft digitalisierter Präzisionsmesstechnik
Foto: Feinmuss Suhl
Im Kalibrierlabor von Feinmess Suhl laufen die Messdaten zusammen und werden ausgewertet – die Zukunft digitalisierter Präzisionsmesstechnik

Qualitätssicherung

Die Zukunft digitalisierter Präzisionsmesstechnik

Industrie 4.0 benötigt die bidirektionale Kommunikation zwischen Messmitteln und Prüfmittelüberwachung. Voraussetzung sind… mehr erfahren

Die bidirektionale Kommunikation zwischen digitalen Messmitteln und nachgelagerten Softwarelösungen ist entscheidend für die Einbindung der Geräte in eine digital vernetzte Produktionsumgebung. Voraussetzung dafür sind branchenweit einheitliche Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle.

Die Produktion im Zeitalter von Industrie 4.0 ist vollautomatisiert, digital vernetzt und auftragsbezogen. Kleine Lose, schnelle Produktwechsel und eine hohe Varianz in den Produkten bestimmen den Fertigungsalltag. Die permanente Zustandsüberwachung aller physikalischen Größen eines Prozesses sichert dabei fehlerfreie Abläufe und eine hohe Qualität der Produkte. Voraussetzung ist die Kommunikation zwischen allen am Prozess beteiligten und untereinander vernetzten Playern, also Maschinen(teilen), Steuerungen, Menschen und nicht zuletzt auch den Messmitteln.

Moderne Handmessmittel für die fertigungsnahe Überprüfung der Prozess- beziehungsweise Produktqualität werden heute unter drei Prämissen entwickelt: Sie müssen auch von Werkern mit geringen Qualifikationen fehlerfrei bedient werden können, eine hohe Fehlersicherheit ausweisen und bei der Überprüfung von Fertigungsmessungen die Daten aktiv einer entsprechende Software zur Dokumentation und Weiterverarbeitung bereitstellen. Die dabei eingesetzte Firmware der digitalen Messmittel muss folgerichtig immer intelligenter werden. Gleichzeitig werden Prüfmittel üblicherweise mit einer sogenannten Prüfmittelüberwachungssoftware überwacht, mit deren Hilfe sie für jedes Messmittel sämtliche Kalibrierwerte sowie Vorgaben über die Kalibrierintervalle festhalten. Die Prüfmittelüberwachungssoftware kontrolliert dabei unter anderem den Kalibrierzyklus und hinterlegt alle alten Prüfwerte. Auf diese Weise stellt sie auch fest, ob ein Gerät, beispielsweise eine Messschraube oder ein Messschieber an Genauigkeit verliert oder gar ganz aus der Toleranz fällt. In der Regel weist die Software dann über eine Push-Nachricht auf dem Bildschirm rechtzeitig auf eine anstehende Kalibrierung hin. Dies dient als Aufforderung, die angeforderten Messmittel im Betrieb einzusammeln und sie zu kalibrieren.

Messmittel müssen intelligenter werden

In einer vollständig vernetzten und automatisierten Produktionsumgebung, wie Industrie 4.0 sie propagiert, müssen die Messmittel allerdings intelligenter werden. Ausgestattet mit geeigneter Elektronik, Software und Schnittstellen wäre dann neben dem direkten Weiterleiten der Messdaten zur Weiterverarbeitung eine aktive Kommunikation mit der Prüfmittelüberwachungssoftware auch ohne den Umweg Mensch möglich.

Trend: bidirektional kommunizierende Handmessmittel

Der aktuelle Trend der Branche ist daher folgerichtig die Entwicklung bidirektional kommunizierender Handmessmittel, die sowohl Fertigungsmessungen überprüfen und die ermittelten Daten dem Gesamtprozess bereitstellen als auch Informationen über Kalibrierzyklen, geänderte Grenzwerte und angepasste Toleranzen aus der Prozessmittelüberwachung erhalten. Erst mit der Möglichkeit zur bidirektionalen Kommunikation könnten die Messmittel dem Werker eigenständig signalisieren, ob sie einwandfrei funktionieren, ob in nächster Zeit eine Kalibrierung ansteht oder ob sie nicht mehr benutzt werden dürfen. Ändern sich beispielsweise die Toleranzen einer geschliffenen Welle, werden diese automatisch in das Handmessmittel geschrieben. Der Werker bekommt davon nichts mit und er muss auch die Werte nicht zwangsläufig kennen. Er nimmt wie immer sein intelligentes Handmessmittel zur Hand, prüft das Werkstück und erfährt zum Beispiel über eine LED-Ampelanzeige, ob das Produkt einwandfrei ist (grün), noch einmal überarbeitet werden muss (gelb) oder Ausschuss ist (rot). Das Messmittel nimmt die Werte auf und dokumentiert die Charge eigenständig.

„In diesem Zusammenhang diskutieren wir beispielsweise auch, wie ein Handmessmittel sich selbst kontrollieren und analysieren kann, damit es „merkt“, ob es am richtigen Arbeitsplatz eingesetzt wird und ob es plausible Werte liefert oder nicht“, beschreibt Nils Blondin, Geschäftsführer Feinmess Suhl, die aktuellen Fragestellungen.

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Definierte Hard- und Softwareschnittstellen

Für die Realisierung der bidirektionalen Kommunikation zwischen Messmittel, Fertigungssoftware und Prüfmittelüberwachungssoftware gibt es allerdings zwei entscheidende Voraussetzungen. Relativ einfach zu bewerkstelligen ist die Ausstattung der Messmittel mit einer entsprechenden Elektronik und Software. Die Selbstüberwachung könnte über eine Datumsüberwachung bzw. einen Zähler geschehen. Eine Kalenderfunktion informiert den Anwender nach einer vorgegebenen Zeitspanne über die bevorstehende Kalibrierung. Ein Zähler meldet sich, wenn eine zuvor festgelegte Anzahl an Einsätzen erreicht wird. Es ist auch denkbar, dass sich das Gerät selbsttätig sperrt, sollte es nicht ordnungs- oder turnusgemäß kalibriert worden sein. Der Werker muss in einem solchen Fall das Messmittel in die Kalibrierung geben und dort gegen ein kalibriertes Gerät austauschen.

Noch wesentlicher ist allerdings die Einigung der gesamten Branche auf standardisierte Schnittstellen für Messmittel inklusive eines einheitlichen Protokolls für die Kommunikation und den Datenaustausch. „Daran arbeiten wir derzeit“, bestätigt Nils Blondin.

Die mit dem Digitalpassameter erfassten Daten werden automatisch per Funk zur Weiterverarbeitung
an den Computer übertragen
Das intelligente Digitalpassameter zeigt dem Werker über eine einfache LED-Ampelanzeige an, ob das Produkt einwandfrei ist (grün), noch einmal überarbeitet werden muss (gelb) oder Ausschuss ist (rot)
Eine Prüfmittelüberwachungssoftware kontrolliert u.a. den Kalibrierzyklus der Messmittel und
hinterlegt alle alten Prüfwerte