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蔡司 VoluMax:刮起包装行业“质量解决方案”新风

2019-12-19     

  "软盖塑料容器(capsules)"用途广泛,因此生产量极大。有着半个世纪历史的GreinerPackaging公司对于其UPP-"UniquePackagingProposition"(独特包装建议)非常自豪,这保证了他们的客户每次都能提供最佳包装解决方案。GreinerPackaging目前对其软盖塑料容器质量检验过程进行了数字化,从而确保公司不会在大批量生产和质量要求之间"厚此薄彼"。这一创新解决方案的关键在于ZEISSVoluMax800CT测量机。


  毫不夸张地说,全球范围的超市和消费者家中有数以百万的消费品的包装都是软盖塑料容器。往往一个产品批次的缺陷就可能导致全球召回,这是每个质量经理最害怕的噩梦。除了造成成本增加,更重要的是形象损失:产品召回导致的大部分价值损失是声誉的污点。很明显,消费者不熟悉也并不想知道缺陷包装的原因,品牌制造商会感受到消费者的愤怒。这导致的后果非常划不来--成本仅几美分或更低的包装在质量声誉中却占据巨大比例。

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  不间断生产


  Greiner公司的软盖塑料容器业务单元位于奥地利北部的Kremsmunster小镇Greinerstrasse的尽头,那里充满山水田园风光,公司的制造和管理单元也位于这里。进入生产区,你能通过无菌斗篷和帽子的颜色区分员工和访客。员工戴着白帽子,访客戴着红帽子,因此能很清晰地分辨出谁在这里工作,而谁只是造访者。


  工厂中,全自动的生产线长度超过50米,从多层膜原材料,经历"深冲"成型,再到最终的包装箱密封。多条相邻生产线之间快速切换,从而保障了全年365天、全天24小时能够不停歇地生产数以百万的软盖塑料容器。但这些产品必须在检查后才能交付。为了确保每个软盖塑料容器都满足客户的详细规格,质量检查部门昼夜不停地工作。


  大幅增加检查参数


  "过去客户为我们提供量规和其它设备,对这些塑料容器进行机械检查。我们使用这些设备进行各个部分的检查,"质量工程师RobertPfundbauer说。每个轮班需要将50-70个塑料容器反复从生产线上取下。使用接触式方法需要检查总共八个参数,但要求的窄公差和高精度使其成为一项挑战。质量检验员MuhcuZeynep展示了这些测试程序中的一个。她拿起一个圆柱形金属量规,将其放入待检验的塑料容器中,检查其是否完全匹配。这个过程需要大量时间和精力,如果不正确地触碰塑料容器就会产生压痕。


  客户的质量要求逐渐提高,这影响了从cpk值到抗压强度和重量的所有参数。越来越多的参数要根据允许的公差来设定。软盖塑料容器业务单元主管Helmut Reckziegel解释了该产品:"包装不再是单独的产品,它已成为高技术含量的功能单元。"因此他三年前就开始寻找高效的质量检验解决方案。一种方法吸引了他的注意:一家位于意大利的摩托车外壳制造商通过X射线检验塑料件的质量,Reckziegel开始意识到计算机断层扫描正在成为质量检验方法的潮流。

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  共同开发


  "我们没用多久就选择了蔡司,"Pfundbauer回忆到。"我早在1990年就很熟悉他们的测量机。除此之外,我们还在Kremsmunster使用过ZEISSO-INSPECT复合式测量机,还在别的生产基地使用其它的蔡司测量系统。"因此开始了非常复杂的开发过程,重点是该系统的核心:计算机断层扫描。通过一年多的前期大量准备,从而使系统能检验规定的参数。需要编程复杂的算法,按照客户要求装配虚拟量规并创建分析。客户规定的参数需要分析数据的相应计算能力和传输能力。除此之外,检查过程要求重量测量结果精确到几百分之一克,进行微米级测量并确保细致和一致的记录。此外,需要为X射线室开发一种塑料容器支架和底座的额外配载解决方案,因为客户想通过一次操作就能检查整个随机样本。


  生产线末端一台五吨重的机器


  在15米高的办公室中间,一台ZEISS VoluMax 800正连接到高速计算机。这台CT测量机重达5吨,类似一个巨大的柜子或现代风格的大件办公家具。观看运行中的系统时,检查过程本身看起来似乎很普通。每个塑料容器的样件型腔都刻有一个编号,每个轮班会根据客户提供的指令,分多次从生产线上取下五十个。将型腔放在特殊设计的支架中,并配有适当的底座,然后将这个装满塑料容器的装置移动到X射线室。支架和底座由蔡司设计,采用特殊塑料,不会影响或降低扫描过程。


  输入生产数据,关上门,按下启动按钮-大功告成!"我真的很吃惊,"Zeynep说。"现在所有工作都更加简单、快速,而且最重要的是精度大幅提高。"这个系统使用X射线辐射至少不会对她带来影响。首先,这个系统采用聚合物混凝土和铅进行屏蔽。第二,只有关门时才产生辐射。国家安全防护部门也测定"检查办公室中没有任何放射性痕迹。"


  随机样品在X射线室中留存半小时。在操作员监控五十个彩色圆圈的屏幕上,每个圆圈对应一个试件。如果圆圈是绿色,则一切正常。如果其中一个圆圈显示为红色,则操作员立即知道哪个参数需要调整。十二台单独编程的计算机在环境中运行,实时显示结果。对应的PiWeb软件也来自蔡司,并以客户规定的格式生成各个测量的报告。

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  由于包装问题导致的召回近乎不可能


  该公司自2016年7月就使用ZEISS VoluMax 800。当Pfundbauer被问及目前对这台机器的性能是否满意时,他的自豪之情溢于言表:"这个系统让质量经理的梦想变成现实。"虽然试验阶段有很多复杂的状况,但都是由于IT问题导致的,而非CT测量机本身导致。并且蔡司及时解决了这些问题。现在通过远程维护就能联系蔡司,同时Greiner公司仍对机器完全控制。


  过去,检查8个参数需要45分钟,而现在半小时就能检查16个参数。除了装载和卸载CT测量机,不再需要称重或测量等人工操作。乍一看,这个解决方案似乎能在质量检查中达到人工效率的三倍。这当然令人向往和激动,而且还能降低成本,但对于Pfundbauer来说,生产量增加并不是最重要的好处。对他而言,最重要的是安全性,因此问题应该这么问:"由于包装而导致召回的可能性有多大?换言之,Greiner客户的最坏情况可能性有多大?"由于这些天测试的参数量是过去的两倍,而且精度远高于过去,这种可能性几乎为零。

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  不仅是增值


  通过计算机断层扫描连续一致地记录每个批次还有一个重要好处:如果某个点发生问题,可以立即排除是包装导致的缺陷。例如:生产链条下游的装瓶设备接收每个交付批次的所有相关文件。只需轻轻按下按钮,就能获得这些文档,而且所有规定的参数都有清晰的校验标记。Greiner员工无需再花大量的时间填写表格,而且消除了意外输入错误造成人为错误的风险。产品上自动读出的编号能够直接传输到相应的文档。


  还有另一种有利于CT测量机的声音:和其它任何工具一样,生产塑料容器模具所需的深冲工具具有规定的使用寿命。微米范围的磨损迹象意味着这些工具只有超过特定的限值时才会更换。然而,过去要检查是否超过这些限值,需要进行人工测量,Greiner现在能够在很早就确定产品偏差是否在公差内,防止其影响后续的生产质量。这使公司能够更好地规划维护作业,降低由于生产意外中断导致交付能力不足的风险。


  借助蔡司的这个解决方案,Greiner不仅能践行其口号"做出创新",而且成为在规模生产情况下优化数字质量检查和质量保证领域的创新者。这种以ZEISS VoluMax 800为核心的端到端解决方案在包装行业设定了新的标准,而且Greiner公司内部也对其它应用领域展开了广泛讨论。Reckziegel这样总结公司的体验:"它并不只是测量机,而是完整的解决方案。只有蔡司能帮助我们解决这个挑战。"


关键词:蔡司, VoluMax,包装行业 | 作者 :

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