成功案例| Schurter采用奇石乐过程监控系统实现电子生产的高度自动化
- 关键词：奇石乐,传感器,3C,汽车
- 摘要：今年7月，奇石乐 Kistler 将参加上海国际工业装配与传输技术展览会AHTE 2021（上海新国际博览中心 E1馆B01展位）用
今年7月，奇石乐 Kistler 将参加上海国际工业装配与传输技术展览会AHTE 2021（上海新国际博览中心 E1馆B01展位），展示奇石乐品牌旗下适用于汽车、3C电子等多领域制造行业的全新传感器及扭矩测试应用解决方案。
瑞士电子制造商SchurterAG必须满足汽车制造业的严格质量标准，因此，在其生产过程中，100%的质量控制和可追溯性是基本要求。Schurter新建的用于生产复杂安全关键部件的全自动化工厂，采用四套Kistler过程监控系统，其中包括快速循环时间系统、自动分拣系统、测量仪器性能测试系统等。
大批量制造必须实现高度自动化，同时确保高品质
总部位于瑞士卢塞纳的电子制造商Schurter对未来计划雄心勃勃：目前拥有2000多名员工，11个生产工厂，及设在17个国家的子公司，这显然为其持续发展奠定了基础。Schurter的收购行动为其发展增添动力，其营业额在2017年已达2.59亿瑞士法郎，而且呈上升趋势。Schurter的两大主打产品组合分别是电气/电子元件（连接器、开关和断路器等）和HMIS、触控面板和薄膜键盘等输入系统。近年来，基于高度垂直整合，Schurter也开始提供定制化解决方案：这一业务归属公司的方案解决部门。
随着电动出行发展趋势不断加快步伐，目前保险丝在电动汽车电池生产等方面发挥关键作用。每个蓄电池单元都需要单独的熔断保护，因此，车辆中使用保险丝总数很快将达到四五百个。2017年，Schuster接受一位汽车制造业终端客户的委托，为其生产一大批用于关键安全领域的保险丝。Schurter自动化及维护部负责人André Schürmann对相关背景作出以下说明：“在保险丝生产过程自动化方面，我们有多年的经验。得益于技术优势，我们仍然能够在瑞士开展开发工作以及部分生产工作。这一点正是我们客户真正看重的。”保险丝由无数细小的零件构成，大批量制造必须实现高度自动化，符合标准，同时确保保险丝具有高品质。为克服上述非同一般的挑战，Schurter邀请友邻公司ROBO • MAT AG参与进来：ROBO • MAT AG是一家专用机械制造商。Schürmann回忆道：“Robomat为我们提供了十分详细的工厂开发方案，其中包括三维布局图。我们双方在地理上彼此临近，同时从一开始就建立了紧密合作关系，这都是形成令人信服的完整方案的有利因素。”
Schurter和Robomat新建的全自动化工厂安装了四套奇石乐maXYmos BL过程监控系统（左）
精确到秒的高精度测试
Robomat的所有人兼首席执行官MarkusZimmermann对该项目作出以下说明：“该工厂生产两种不同的保险丝，生产速率为每小时3000个保险丝，生产节拍时间为2.7秒。产品在短短2.7秒的时间内要经过16个不同的工位。我们在设计该工厂时，面临的挑战是协调过程环节，缩短节拍时间。该挑战的难点在于我们开工时，Schurter还没有完成保险丝的最终设计。这意味着保险丝设计中仍可能会加入特殊要求。”
在该自动化工厂的16个工位中，第一个工位测试弹力（中间偏右）。同时在图片中，也可以看到第二个传感器，每生产100个部件，该传感器会执行一次交叉检查（左前方）
为满足汽车制造业对可追溯性和质量的严格要求，Schurter选择采用奇石乐的过程监控系统。该新建工厂一共部署了4个9217A型压电式小力传感器，以及配套的maXYmos BL评估系统。
“除以往良好使用体验外，小力范围和极低响应阈值也是促使我们选择奇石乐的主要因素。“
——ROBO • MAT AG所有人兼首席执行官MarkusZimmermann
该新建工厂每小时大约生产3000个保险丝
所测关键变量在生产过程中进行记录并实现可视化，此外，所定义质量标准用于在生产过程中自动区分合格、不合格部件。测试内容包括保险丝弹力以及安放保险丝外盖时施加的力。传感器本身也进行测试，Zimmermann继续解释道：“该工厂真正特别之处在于，测量设备本身在实际生产过程中也会进行交叉检查。每生产100个部件，传感器会进行一次测量，以验证传感器是否仍能正常捕捉数据。”Zimmermann补充道：“汽车制造业的要求推动了这一发展。根据国际汽车工作小组IATF 16949汽车质量管理体系标准中关于安全关键部件的规定，在生产过程中，必须定期对测量设备的性能进行检验。终端客户特别审查了我们工厂是否符合此项规定。”
为了同时满足客户苛刻的要求、符合上述标准和建造一个高度复杂的工厂，Schurter的质量数据采集能力达到了空前的水平。Zimmermann指出：“就每个保险丝而言，需要捕捉76项具体数据集，并将其储存在同一个中央数据库，数据不仅涉及力和位移，还涉及炉温和空气温度等变量。这是我们迄今为止就一个工厂开展的最广泛的质量数据采集工作。”因此，Schurter和Robomat已经满足质保和文件编制方面的所有特定要求，目前可集中精力优化该工厂的运营。
直观测量技术创造附加价值
要实现最终批量生产，仍有大量工作要做。经过一年左右的开发工作之后，产品通过了终端客户的验收，但这与Schurter的24/7全天候批量生产目标并非一码事。因此，第二阶段的重点工作是材料、工厂配置和其他参数等关键因素的集中测试和优化。Schürmann表示：“我们无需在测量技术上倾注太多的精力，因为测量系统的操作很直观。我们曾使用过奇石乐的产品，所以我们清楚我们可以信赖其产品性能、服务和性价比。”Zimmermann补充道：“但是该工厂的其他部分非常复杂，调试和优化需要大量的工作。但好处是，该工厂达到生产目标之后，其配置可以直接复制到第二个工厂，以便我们能够实现所规划的大批量生产目标。”第二阶段将再次使用奇石乐的maXYmos和其他过程监控技术，并开展双重测试，以确保保险丝品质达标。
Zimmermann总结道：“我们看重奇石乐与客户之间的卓越合作和密切关系，及为客户提供的专业支持，我们很乐意将来再次选用奇石乐的产品。”Schürmann对未来前景作出以下展望：“为应对电动出行和工业4.0带来的挑战，工厂不断提高智能化程度势在必行。状态监视、预测性维护和批次可追溯性正日益成为相关标准的组成部分，这就需要测量技术能够做到集成简易、操作直观，同时必须提供精准、可靠的测量结果。过程中质量监控必定会产生附加生产价值，这也是越来越多的工业制造商将其纳入生产过程的原因所在。”
三方共同努力，确保该项目取得成功：Robomat所有人兼首席执行官Markus Zimmermann（右），Schurter自动化及维护部负责人André Schürmann（中），奇石乐销售工程师André Signer（左）
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