Стандартизации цифровизации
Пожалуй, основным преимуществом qif является то, что он восполняет пробел, необходимых для осуществления индустрия 4.0 или на основе данных производства, которые предусматривают полную интеграцию производства с помощью цифровых технологий. Цифровизация просто означает, что жизненно важная информация преобразуется в цифровые данные, отформатированные для использования компьютеров, как правило, подключенные к другим компьютерам в сети.
Совместимость означает, что данные из одной системы могут быть прочитаны и обработаны с другой системой так, что их действия были скоординированы. Это упрощает интерфейс компьютеризированного станка и оборудования в цехе. Взаимозаменяемость означает, что данные имеют одинаковый смысл и может быть прочитан безошибочно. Это позволяет избежать проблем, которые могут возникнуть, когда данные из одной системы должны быть переведены или переформатировать для чтения в другой системе. Во время этого перевода, значения элементов данных и значений чисел могут иногда изменяться, что приводит к путанице и ошибкам в расчетах.
Цель qif-это для обеспечения совместимости и взаимозаменяемости для компьютерных данных, связанных с контролем качества на производстве.
Потребности в стандарте, такие как qif были уже давно признаны. Это привело к формированию Консорциума цифровой метрологии стандартов ( в 2006 году. Этот консорциум состоит из организаций-членов, представляющих приборы для автоматизации производства, наряду с государственными и научными учреждениями. Самая последняя версия qif (3.0) была выпущена как утвержденный стандарт Национального института стандартов (ANSI) в феврале 2019 года и в настоящее время активно внедряется в качестве стандарта ISO.
Состав формата qif
По своей сути, qif является библиотека моделей данных, которые рассматриваются как качество данных, используемых в разное время и для разных функций в области проектирования, производства и контроля дискретных частей.Для каждого из этих видов использования качественных данных QIF предоставляет информационную модель в виде схемы XML (расширяемого языка разметки), которая задает стандартизированные термины, значения и правила использования, а также правила упорядочения и упорядочения информации в соответствии с требованиями приложения.
Например, одна из этих информационных моделей называется QIF-Results. Она описывает, как должны быть представлены измерения, сделанные метрологическими устройствами, чтобы системы, которым нужны эти результаты, могли их прочитать. В идеале все метрологические устройства смогут выдавать результаты измерений в соответствии с информационной моделью QIF-Results, и все системы смогут считывать эти результаты для обработки.
Совместное использование результатов измерений без переводчиков или переформатирование данных - это, безусловно, тот случай, когда схема QIF, очевидно, необходима и полезна. Однако QIF включает в себя пять дополнительных областей применения, в которых стандартизированные информационные модели делают обмен качественными данными для взаимодействия систем: QIF-MBD (определение на основе модели), планы QIF, ресурсы QIF, правила QIF, результаты QIF и статистика QIF.
Все эти области применения практичны и интуитивно понятны. Например, QIF-планы предоставляют еще одну важную информационную модель, которую механические цеха найдут полезной. В этом случае QIF-планы включают модель САПР, в которую встроена информация об изготовлении продукта (PMI), чтобы ее можно было представить в виде перечня характеристик. Это экономит время и повышает точность при разработке программ для измерений.
В совокупности можно сказать, что схема QIF представляет собой начальное и окончательное поэтапное покрытие всего процесса контроля качества от проектирования до анализа. Это делает QIF действительно интегрированной, всеобъемлющей структурой.
Еще одним ключевым преимуществом является то, что QIF MBD (определение на основе модели) пригодно для интерпретации с помощью графических систем САПР, так что можно создавать трехмерные цифровые модели фактической детали для просмотра в виде изображения на экране или для загрузки в приложения, требующие модели для анализа.
Таким образом, QIF занимает свое место наряду с другими стандартами взаимодействия / взаимозаменяемости для интеграции всего производственного процесса. Для сегодняшних пользователей станков, двумя наиболее важными стандартами, с которыми QIF может взаимодействовать, являются ISO AP242 и MTConnect.
Важность взаимодействия данных
ISO AP242 является стандартом взаимодействия для данных об исходной конструкции детали в виде цифровой модели. По сути, это файл 3D CAD, представляющий форму детали, а также сведения о допусках и другую информацию, необходимую для производства. ISO AP242 является частью семейства стандартов STEP (STandard for Exchange of Product model) для обмена данными о физических деталях и механических конструкциях. STEP является преемником IGES, первоначальной спецификации обмена графикой, одного из самых ранних стандартов, позволяющих системам CAD обмениваться проектными файлами.
MTConnect - это стандарт функциональной совместимости для данных станков и другого компьютеризированного производственного оборудования. MTConnect упростил подключение станков к вспомогательному оборудованию и вспомогательному оборудованию, такому как устройства подачи прутка, роботизированные загрузчики и разгрузчики и другие виды автоматизации.Что еще более важно, MTConnect доказал свою полезность в обеспечении возможности сбора данных о машинах для мониторинга, анализа и составления отчетов о производительности машин.
MTConnect преуспел, потому что это стандарт с открытым исходным кодом, который передает сгенерированные машиной данные как общий язык в формате, готовом к Интернету. Этот формат представляет собой XML, который почти повсеместно используется для обмена данными через Интернет и сохранения в базах данных, доступных для программ. MTConnect полезен для сбора и обмена данными процесса - цифровой информацией о том, что делает станок, когда он изготавливает детали.
QIF также является стандартом с открытым исходным кодом, который переводит метрологические данные на общий язык в XML. QIF полезен для сбора и обмена данными о продукте - цифровой информацией о физических характеристиках детали, таких как ее размеры, геометрическая форма и внешний вид.
Хотя ISO AP242, MTConnect и QIF постоянно совершенствуются и расширяются, текущие выпуски являются достаточно полными, чтобы вместе они охватывали основные элементы производства - проектирование, производство и контроль. Эти три стандарта, по большей части, совместимы и дополняют друг друга. Первые демонстрации совместной работы над такими стандартами обещают оптимизировать и оптимизировать производство на новом уровне.
Стандарт качества
Поскольку цифровой близнец детали является цифровым, его можно анализировать с помощью программного обеспечения, отображать для просмотра и передавать удаленным лицам, принимающим решения. Поскольку он является двойником - идентичным заменой для физического объекта - информация о нем, такая как результаты измерений, является такой же действительной и действенной, как и информация, полученная из фактической детали.
Проще говоря, ISO AP242 говорит нам, что мы хотим сделать. MTConnect может рассказать нам, как мы это сделали. QIF может сказать нам, насколько близка реальная деталь к идеальной цифровой детали. Объединяя эту информацию в компьютерной системе, мы можем найти понимание «почему», которое было трудно найти в производстве. Например, почему этот процесс производит детали, которые «не соответствуют чертежу»?
Ответы на подобные вопросы и нахождение решения - в конечном итоге это то, к чему стремятся разработчики этих стандартов. Результатом может быть улучшенная конструкция, лучшая программа обработки деталей.
Например, результаты программ, использующих данные QIF, могут быть возвращены в производство для создания обратной связи. Статистический анализ этой информации о качестве может выявить чрезмерные изменения в критическом измерении и инициировать корректирующие действия. Тем не менее, QIF позволяет петле обратной связи выходить за пределы того, что возможно, скажем, в системе механической обработки с замкнутым контуром.
Более широкие петли обратной связи
Как правило, обработка с замкнутым контуром ограничивается применением на одном станке или ячейке обработки, в результате чего можно отслеживать тенденции качества, чтобы параметры обработки можно было регулировать (или останавливать) во времени, чтобы предотвратить изготовление деталей, которые необходимо утилизировать или переработать, поскольку они превышают допустимые отклонения, указанные в конструкции детали. Хотя QIF поддерживает такой замкнутый цикл в производственных настройках, QIF позволяет качественной информации перенаправляться в более продвинутые программные технологии, такие как машинное обучение или анализ больших данных.
Примером машинного обучения является система, которая автоматически оценивает стратегию предотвращения дефектов качества путем корректировки нескольких взаимосвязанных переменных, таких как компенсация износа инструмента путем изменения смещений инструмента наряду с регулировками скорости, подач или шагов на пути инструмента.
Анализ больших данных может сделать этот пример еще одним шагом вперед, изучив эффективность множества различных стратегий, о которых сообщают многочисленные пользователи, чтобы найти понимание основных причин, таких как внутренняя слабость структурной конфигурации определенной модели станка или неоптимальное расположение. индексируемых пластины в определенном виде фрезы. Дело в том, что QIF помогает перейти от контроля качества от выявления проблем к выявлению и решению основных источников проблем.
QIF обеспечивает функциональную совместимость и взаимозаменяемость компьютерных данных, связанных с контролем качества на производстве.
Также важно отметить, что структура QIF структурирована для обработки одного из самых сложных аспектов информационных систем качества, а именно, как получить качественную информацию для отслеживания отдельной детали, пока она еще находится на различных этапах производства. процесс, а затем перемещается по цепочке создания стоимости, когда он становится компонентом в законченной сборке. Также частью этой проблемы является сохранение информации о качестве, связанной с производительностью детали в конечном продукте, когда она достигает потребителя или конечного пользователя.
Чтобы решить эту проблему, QIF определит формат для уникального универсального идентификатора (UUID), который, скорее всего, будет длинной строкой шестнадцатеричного кода. Идея состоит в том, чтобы иметь этот UUID в качестве «постоянного идентификатора». То есть тот, который можно переносить из системы в систему в качестве цифрового кодового имени для отдельной детали или даже определенной функции детали. Это кодовое имя затем может быть связано с соответствующими данными качества, хранящимися в локальных или удаленных базах данных, которые будут вызываться при необходимости. Другими словами, отдельные детали и связанная с ними информация о качестве не смогут потерять друг друга. Может быть полезно рассматривать UUID как своего рода номер социального страхования для заготовки. Удовлетворение требований в отношении прослеживаемости деталей в аэрокосмической промышленности является одной из областей, в которой это развитие будет полезным
Идентичный Stand-In
Значение наличия QIF и аналогичных стандартов взаимодействия, таких как MTConnect и STEP AP242, может стать более ясным при изучении их конвергенции в реализации таких концепций, как цифровая нить и цифровой близнец. Чаще всего, “цифровой поток” подразумевает, что компьютер-интерпретируемых данных будет передавать информацию, связанную с заготовок и операций на протяжении всего производственного.
Недавние демонстрации с участием компьютерных моделей в качестве виртуальных дублеров для физической детали с цифровой-две концепции, по крайней мере в контексте с ЧПУ и контроля качества продукции.
Одна из этих демонстраций, так называемая большая проблема, проведенных в 2018 международных производственных технологий (IMTS), является особенно показательным.
В то время как тест, заготовка обрабатывается на пяти-осевой обрабатывающий центр в одном выставочного стенда, наблюдатели могли смотреть на большой экран, чтобы увидеть в режиме реального времени графическое представление виртуальных заготовки претерпевающей те же изменения в размере и форме, которые были произведены с помощью инструмента на станке. Что происходит на экране соответствует тому, что происходило на станке. Эта визуализация была настолько точной и своевременной, что численные значения размеров, полученные на экране точно совпадали с размерами детали на станке.
Краткий вывод.
QIF и другие стандарты совместимости обещают полную цифровизацию производства. Способность передавать данные по сетям, которые соединяют машины для большей автоматизации, соединяют людей для большей совместной работы и соединяют компьютеры для большей интеграции, - это «большая картина», которая требует визуализации прямо сейчас.
Рассмотрим этот сценарий: крупный подрядчик по обороне ищет механический цех, чтобы выполнить 50 крупных аэрокосмических заготовок, чтобы выполнить заказ из 300 деталей, который был запущен другим субподрядчиком, но теперь он не может выполнить его вовремя. У цеха, готового к производству цифровых двойников, будет преимущество, поскольку он сможет подобрать детали, которые остановил другой подрядчик, и выполнить работу своевременно и точно.
Тем временем организации, отвечающие за разработку стандартов, необходимых для производства, продолжают работать над оставшимися техническими проблемами, такими как завершение расширений для добавленной функциональности и подготовка к расширению возможностей широкополосной связи следующего поколения (5G) беспроводных сетей. По мере результатов работы разработчиков наступает и новая эра цифрового производства.
