如何实现有效的过程监控

作者: IPL Plastics Robert Gattshall 文章来源:PT塑料网 发布时间:2020-09-15
在确定了一个合适的注射过程之后,你需要监控该过程以确保其运行的稳定性。

有效的过程监控可以通过适当的过程开发来实现。为了有效监控,你必须确保过程是最佳和可重复的。如果没有可重复性,则将永远无法实现有效的过程监控。

有效的过程监控并不只是意味着在产生缺陷之前设置上限和下限,即所谓的“缺陷极限”。虽然知道过程的“缺陷极限”很重要,但是这些极限通常不够严格,不足以被认为对过程控制有效。

应当设置有效的过程监控极限,以便在机器正常的过程变化之外发现任何异常时,可以将不合格产品与合格产品区分开。过程的正常变化应在缺陷极限的阈值内。建立过程极限的目标应该是监控已经证明可以生产出合格产品的过程,而不是创建过程窗口。试图创建过程窗口并在其中调整过程极限,通常会弊大于利。

在成型过程中发生的诸多相互作用使得每个方案的适用性很难得到证明。因此,建立一个可靠的过程并使用过程监控来确保该过程每次都能重复进行,而且能随时发现异常,具有十分重要的意义。

确定正常的变化 

确定正常变化的过程可能会因产品线的不同而不同,但我认为3次8h的运行且每次运行重新开机是一个不错的开始。确保在3次运行期间没有任何的过程变化是非常重要的,使用替代树脂这样的变化也要禁止。应每隔15min记录一次过程输出,而且应该为该记录的过程收集部件。使用这些数据,只要收集的所有部件都在规格的范围内,就可以计算出有效的过程极限。

你可以设置过程监控的阶段,以便任何被区分的注射都将被视为可疑(是否在“缺陷限制”之内),直到对部件进行进一步的检查为止。如果你的监控设置成在达到报废阈值时机器发出警报,这一步骤可能没有必要。由此,处于风险的产品数量将降至最低,然后就可以将重点放在解决当前的问题上。

虽然可以使用机器的监控软件来完成过程的监控,但是我认为,需要使用第三方硬件来进行有效的过程监控。因为这将能够对机器的输出进行独立的验证,以及以压力传感器和热电偶的形式进行模内监控。

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Robert Gattshall认为,第三方硬件对于有效的过程监控是必要的,它为独立验证机器的输出创造了条件(图片来自Kistler)

能够监控塑料并且确保每次注射时塑料在型腔中流动相同,是有效过程监控的终极形式。如上所述,我们使用相同的方法来确定峰值腔体压力、保压率和冷却率的有效上限和下限。这样可以建立与机器无关、有效的过程监控,而且不管机器的输出如何,都可以确保塑料在确定的极限内。

为了有效地监控过程,当出现异常情况时,你还必须采用一种有效的部件区分方法。可以使用自动化选项(例如机器人、反向输送机和转向器)来完成此项任务。如果这些都不是可选项,则必须将机器设置为当发现任何异常情况时关闭,且必须禁止顶出,将可疑的部件留在模具中。这是不希望发生的,其中一个原因是过程中断会导致过程的不稳定。自动化是最好的选择,它将使你能够连续成型,从而保持过程的稳定性。确保在监控中内置有效的拒绝机制来防止机器运行过程中产生过多的废品率,这也是很重要的。 

安全保障避免故障

你的过程监控是否具有安全保障性?大多数的监控系统都通过编程来寻找拒绝信号。因此,如果监控系统未收到拒绝信号,则部件被认为是在工艺极限之内。然而,系统崩溃了怎么办?请记住,这些系统本质上都是计算机,我们知道,即使是最好的系统也会不时地出现软件问题。如果系统仅在寻找拒绝信号,则不能认为该系统是有安全故障的;并且如果系统锁定了,那它应该可以继续运行,直到有人发现这个问题。如果你生产了一个合格部件,那么我所用过的大多数第三方过程监控系统也将接受一个良好的信号。对于一个过程监控系统而言,如果能够接收好部件的信号并默认拒绝,那么它就是一个真正具有安全保障性的系统。

重要的是要记住,无论如何设置严格的监控极限,有效的过程监控的第一步都是过程开发。对不稳定的加工条件或工装条件设立极限,将最终证明无法有效防止不合格产品的漏网。一旦掌握了过程开发后,则有效的过程监控将确保你始终能够正常运行该过程。

关于作者

Robert Gattshall在注塑成型行业有着超过22年的经验,他拥有多项科学注塑成型和工具的精益六西格玛证书。Robert Gattshall开发了采用第三方生产和过程监控技术的(如Intouch生产监控和RJG)的防误防错系统。他在汽车、医疗、电子和包装领域的多个管理和工程技术职位上工作过,也是美国塑料工业协会公共政策委员会的成员。2018年1月,他加入IPL Plastics担任过程工程经理。

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