Điều gì khiến máy đo bằng video (VMM) trở thành lựa chọn ưu tiên cho sản xuất đa chủng loại, số lượng nhỏ?

Ngày nay, sản xuất đã rất khác so với 20 năm trước. Hiện nay, việc dành hàng tháng trời để sản xuất cùng một chi tiết trên dây chuyền là điều rất hiếm gặp. Thay vào đó, đơn hàng liên tục đổ về và quy trình sản xuất trở nên đa dạng hơn nhiều. Hôm nay, công việc có thể là một lô giá đỡ chính xác; ngày mai, có thể là một loạt vỏ bọc bằng nhựa; và ngày kế tiếp, lại là một bộ linh kiện tùy chỉnh dành cho mẫu thử nghiệm. Sự thay đổi liên tục như vậy được gọi là sản xuất đa dạng với khối lượng thấp (high mix low volume), và điều này đặt ra một tập hợp thách thức đặc thù đối với kiểm tra chất lượng.

Các dụng cụ đo lường truyền thống cũ hơn được xây dựng dựa trên khái niệm độ lặp lại. Chúng rất hiệu quả trong các tác vụ lặp đi lặp lại, tức là đo cùng một thứ nhiều lần. Tuy nhiên, sự đa dạng lại trái ngược hoàn toàn với độ lặp lại. Khi mỗi công việc đều khác nhau, bạn cần những dụng cụ đo lường được thiết kế để thích ứng nhanh chóng và không gây bất lợi khi chuyển đổi giữa các chi tiết khác nhau. Đây chính là điểm mạnh nổi bật của máy đo video (VMM – video measuring machine).

Vấn đề đo lường trong các môi trường sản xuất đa dạng

Bắt đầu từ các môi trường sản xuất đa dạng với khối lượng thấp, chúng ta thấy rõ thực tế trên sàn sản xuất. Các công nhân vận hành liên tục phải thay đổi nhiệm vụ khi họ xử lý các chi tiết khác nhau. Mỗi chi tiết có hình dạng riêng biệt, các đặc điểm then chốt và yêu cầu kiểm tra riêng. Với các dụng cụ đo thủ công như thước kẹp và panme, mỗi chi tiết mới đều là một trải nghiệm học tập mới. Họ phải học cách xác định vị trí cần đo, cách cầm chi tiết và cách ghi chép dữ liệu. Hãy tưởng tượng việc phải thực hiện điều này cho mười, hai mươi công việc khác nhau trong một tuần. Đó là một khoảng thời gian lãng phí lớn và kém hiệu quả.

Máy đo tọa độ (CMM) có độ chính xác cực cao, nhưng cũng tồn tại một số nhược điểm cần xem xét. Gần như mọi chi tiết mới đều yêu cầu một đồ gá chuyên dụng được chế tạo riêng để giữ chi tiết. Ngoài ra, quá trình này còn đòi hỏi thời gian lập trình cho chi tiết. Đối với các lô chi tiết nhỏ, thời gian thiết lập thường vượt quá thời gian kiểm tra chi tiết. Và với hàng loạt công việc khác nhau bạn thực hiện trong suốt tháng, đây không phải là một phương pháp bền vững.

Trong ngành này, các nhà sản xuất đánh giá cao những dụng cụ đo lường không yêu cầu thời gian thiết lập và chi phí đầu tư ban đầu. Họ mong muốn có thể chuyển nhanh từ nhiệm vụ này sang nhiệm vụ khác mà không phải mất hàng giờ để lắp đặt các loại đồ gá, đồ định vị và lập trình. Máy đo video cách mạng hóa quy trình này.

Chờ ít hơn, đo nhiều hơn

Các máy đo video (VMM) có lợi thế lớn hơn so với các máy đo tọa độ (CMM – máy đo tự động hóa) ở chỗ chúng không yêu cầu đồ gá cơ học. Các máy CMM sử dụng đầu dò tiếp xúc truyền thống cần biết chính xác vị trí của chi tiết trong không gian. Điều này thường đồng nghĩa với việc phải cố định chắc chắn chi tiết hoặc đặt nó vào một giá đỡ chuyên dụng. Khi sản xuất loạt nhỏ, thời gian dành để thiết kế và chế tạo giá đỡ đó thậm chí có thể dài hơn cả quá trình kiểm tra.

Các máy VMM hoạt động theo cách khác. Chúng sử dụng phương pháp đo quang học (OM). Bạn chỉ cần đặt chi tiết lên bàn đo. Khi camera chụp ảnh chi tiết, phần mềm sẽ ngay lập tức xác định vị trí của chi tiết. Bạn không cần kẹp chặt chi tiết hay chế tạo giá đỡ chuyên dụng. Chỉ vậy thôi: đặt chi tiết xuống và tiến hành đo. Loại tính linh hoạt này — cho phép đo chi tiết mà không cần thiết lập nền tảng phức tạp — giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian. Thực tế, điều này làm giảm tắc nghẽn trong khâu kiểm tra và đồng bộ hóa quy trình kiểm tra với dòng chảy sản xuất.

Lập trình nhanh cho các thành phần thay đổi

Một thách thức bổ sung đối với sản xuất đa dạng mẫu là việc lập trình. Đối với các máy đo tọa độ truyền thống (CMM), việc lập trình quy trình đo cho một chi tiết mới phần nào mang tính nghệ thuật. Bạn phải thiết lập hệ tọa độ, xác định vị trí chạm đo và định nghĩa các quy trình đo. Đối với một chi tiết được sản xuất chỉ mười lần, việc lập trình như vậy dường như tốn quá nhiều công sức.

Máy đo bằng video loại bỏ nỗ lực này. Phần mềm của chúng được thiết kế thân thiện với người dùng. Người vận hành có thể xây dựng các quy trình đo chỉ trong vài cú nhấp chuột trên các đặc trưng của chi tiết. Phần mềm cũng tích hợp chức năng đo tự động cho các hình dạng hình học cơ bản, điều đó có nghĩa là một chi tiết mới có hình học phức tạp có thể được kiểm tra nhanh chóng mà không cần nỗ lực lập trình thủ công. Người dùng phần mềm tập trung vào việc đo lường chứ không phải vào việc lập trình phần mềm.

Xử lý nhiều kích thước chi tiết khác nhau

Trong sản xuất đa dạng chủng loại, việc dự đoán chi tiết tiếp theo cần gia công là rất khó. Đó có thể là một chi tiết nhỏ, ví dụ như một đầu nối có thể cầm vừa khít giữa các ngón tay, hoặc cũng có thể là một chi tiết lớn, ví dụ như một vỏ bọc dài vài inch. Một dụng cụ đo lường tốt phải có khả năng xử lý cả hai trường hợp cực đoan này mà vẫn đảm bảo độ chính xác.

Các máy đo bằng video đã được thiết kế với tính linh hoạt này trong tâm trí. Chúng được trang bị bàn đo phù hợp với mọi kích cỡ chi tiết. Hệ thống quang học phóng đại của chúng cho phép người dùng quan sát rõ ràng cả những chi tiết nhỏ lẫn các đặc điểm lớn. Một số mẫu thậm chí còn có hệ thống phóng đại kép, kết hợp khả năng quan sát trường rộng và độ phân giải cao trong cùng một cấu hình. Điều này có nghĩa là người dùng không cần phải sở hữu các máy riêng biệt để đo chi tiết nhỏ và chi tiết lớn — một máy đo bằng video (VMM) có thể thực hiện toàn bộ công việc. Đối với xưởng sản xuất có nhiều sự đa dạng về chi tiết, đây là một lợi ích thiết thực.

Độ chính xác đáng tin cậy mà không cần hiệu chuẩn lại thường xuyên

Bất kể dụng cụ đo nào được sử dụng và kỹ thuật đo ra sao, độ chính xác luôn là yếu tố quan trọng hàng đầu. Trong các môi trường sản xuất đa dạng (high mix), các chi tiết cần đo có thể được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau và thay đổi liên tục, ví dụ như kim loại, nhựa và cao su. Mỗi loại vật liệu này tương tác một cách riêng biệt với các dụng cụ đo. Đầu dò tiếp xúc có thể làm biến dạng các vật liệu bằng cao su, trong khi phép đo thủ công lại chịu ảnh hưởng bởi trình độ tay nghề cũng như mức độ mệt mỏi của người vận hành.

Đo bằng độ phóng đại không tiếp xúc với chi tiết, mà thay vào đó sử dụng ánh sáng và camera độ phân giải cao. Điều này đảm bảo kết quả đo nhất quán, bất kể vật liệu là thép tôi cứng hay nhựa mềm. Không có hiện tượng lệch đầu dò, không biến dạng và không sai lệch do người vận hành. Một khi máy đã được hiệu chuẩn, độ chính xác đó sẽ được duy trì ổn định, bởi sự biến thiên do đặc tính cứng hoặc mềm của chi tiết gần như bị loại bỏ hoàn toàn. Sự nhất quán này vô cùng quan trọng khi bạn sản xuất cho các ngành công nghiệp yêu cầu khắt khe như hàng không vũ trụ, ô tô hoặc thiết bị y tế. Nó giúp xây dựng niềm tin vào dữ liệu chất lượng của bạn.

Tại xưởng sản xuất, đo bằng độ phóng đại – các ví dụ thực tiễn.

Giá trị này không chỉ mang tính lý thuyết mà còn có tính thực tiễn cao khi nằm trong tay người dùng. Một khách hàng cho biết thiết bị này đã thay đổi hoàn toàn máy kiểm soát chất lượng của họ. Họ khẳng định rằng thiết bị giúp giảm 40% thời gian kiểm tra, đồng thời độ chính xác vẫn được duy trì ở mức cao. Một khách hàng khác nhận xét rằng máy hoạt động hiệu quả cả với các chi tiết nhỏ lẫn các phôi lớn, mà không hề ảnh hưởng đến độ chính xác. Khả năng xử lý đa dạng như vậy chính là điều họ đang tìm kiếm.

Các chủ cửa hàng sẽ cho bạn biết rằng thời gian là nguồn lực quan trọng nhất trong hoạt động kinh doanh của họ. Bất kỳ giải pháp nào giúp tối thiểu hóa thời gian thiết lập, đơn giản hóa việc lập trình và cung cấp kết quả ổn định, đáng tin cậy đều có giá trị vô cùng to lớn. Đây cũng là lý do chính khiến các chủ cửa hàng đang chuyển dần sang công nghệ đo bằng video.

Được thiết kế nhằm đáp ứng tính linh hoạt.

Tính linh hoạt là yếu tố nền tảng của các công nghệ đo lường bằng video, và chính điều này khiến chúng trở nên vô cùng hữu ích. Thiết kế của chúng giúp bạn không cần phải chạy hàng triệu lần lặp lại trên cùng một mẫu. Bạn cũng sẽ không phải dành thời gian không cần thiết để lập trình, hay tự thiết kế riêng các dụng cụ kẹp (jig) cho từng nhiệm vụ. Bạn chỉ cần đặt mẫu vào vị trí, thực hiện phép đo, rồi chuyển sang mẫu tiếp theo. Sự đơn giản đến mức gây hiểu lầm này là kết quả của kỹ thuật quang học tiên tiến và phần mềm thông minh, có khả năng đảm nhận hầu hết các công việc nhàm chán.

Tính linh hoạt đối với các công ty sản xuất theo mô hình đa dạng sản phẩm – số lượng nhỏ (high-mix low-volume) không phải là một tính năng bổ sung thuận tiện mà là yêu cầu nền tảng. Nó giúp các công ty này tiếp nhận được phạm vi công việc rộng hơn, đáp ứng nhanh trước những thay đổi trong nhu cầu khách hàng và duy trì chất lượng ổn định.

Kết luận

Xu hướng sản xuất đa dạng mẫu mã với khối lượng thấp sẽ không biến mất. Thực tế, xu hướng này đang trở thành tiêu chuẩn trong sản xuất công nghiệp. Các xưởng sản xuất phát triển mạnh trong môi trường này là những đơn vị đầu tư vào các giải pháp linh hoạt. Máy đo video là một ví dụ điển hình. Thiết bị này loại bỏ nhu cầu về việc lắp đặt đồ gá tốn thời gian. Việc lập trình máy rất dễ dàng. Máy có thể đo được mọi kích thước chi tiết. Cuối cùng, máy vận hành đáng tin cậy. Máy đảm bảo độ chính xác như nhau trên các loại vật liệu khác nhau, kể cả trên những chi tiết có hình học khác biệt.

Đối với các hoạt động sản xuất hiện đại, chức năng của máy đo video (VMM) vượt xa một công cụ đo lường thông thường. Đây là một hệ thống linh hoạt giúp bảo vệ tiêu chuẩn chất lượng của bạn và cho phép bạn chuyển đổi liền mạch giữa các công việc. Vì những lý do này, VMM được đặc biệt khuyến khích sử dụng cho các công việc sản xuất đa dạng mẫu mã với khối lượng thấp.