Intelligent devices for process and quality control in a zero-defect production approach

The research work is within the context of the European project GO0DMAN, one of the research projects promoted by the European Commission to develop a Zero-Defect-Manufacturing approach in production processes integrating smart online inspection tools at local level and a real-time monitoring mediated by an Agent-based system and a big data analysis at global level. The research activity is focused on the development of smart online inspection tools for two industrial use cases: cars production and professional ovens production. The problem addressed is the assessment of the dimensional quantities, named gaps and flushes (spaces between different surfaces in the tangent and orthogonal directions respectively), which must be compliant to pre-determined values. Gap and flush can be measured in different stages along the production line and in different measurement points, with different material combinations. The inspection tool realized addresses also the problem of keeping the operator in the measurement loop. Indeed, currently, dimensional checks on the assembled product are made manually by the operator. The whole inspection system functionality has then been integrated and proved in the GO0DMAN architecture. An evaluation of the measurement uncertainty of the device has been assessed both in laboratory conditions and in-line and a study of the repeatability and the reproducibility has been set up to validate its functionality by different operators. The smart online inspection tool developed for the professional ovens production integrates also an ultrasound sensor for air and/or steam leakage tests. Indeed, another parameter affecting the final product quality is the presence of leaks from the front oven door due for example to faulty seals. Currently, leakage detection is made manually by an operator during the functional test of the oven. Furthermore, the integration of two inspections in a unique device allows to correlate both parameters, which are involved in the door tightness and the oven functional performances.

Il lavoro di ricerca rientra nel contesto del progetto europeo GO0DMAN, uno dei progetti di ricerca promossi dalla Commissione europea per sviluppare un approccio “Zero-Defect Manufacturing” nei processi di produzione industriale, che integri “smart online inspection tools” a livello locale e un monitoraggio in tempo reale mediato da un sistema basato su agenti e big data analisi a livello globale. L'attività di ricerca è focalizzata sullo sviluppo di “smart online inspection tools” per due casi di utilizzo industriale: produzione di automobili e produzione di forni professionali. Il problema affrontato è la valutazione di quantità dimensionali, denominate gap e flush (spazi tra le diverse superfici rispettivamente nella direzione tangente e ortogonale), che devono essere conformi a valori predeterminati. Il gap e il flush possono essere misurati in diverse fasi lungo la linea di produzione e in diversi punti di misura, con diverse combinazioni di materiali. Lo strumento di misura realizzato affronta anche il problema di supervisionare l'operatore nell’attività di misurazione. Infatti, attualmente, i controlli dimensionali sul prodotto assemblato vengono eseguiti manualmente. L'intera funzionalità del sistema di misura è stata poi quindi integrata e dimostrata nell'architettura GO0DMAN. È stata infine effettuata una valutazione dell'incertezza di misura del dispositivo sia in condizioni di laboratorio che in linea così come uno studio della ripetibilità e della riproducibilità per convalidare la sua funzionalità con diversi operatori. Lo “smart online inspection tool” sviluppato per la produzione professionale di forni integra anche un sensore a ultrasuoni per prove di perdite di aria e / o vapore. Infatti, un altro parametro che influenza la qualità del prodotto finale è la presenza di perdite dalla porta del forno anteriore dovute ad esempio a guarnizioni difettose. Attualmente, il rilevamento delle perdite viene effettuato manualmente da un operatore durante il test funzionale del forno. L'integrazione di due misure in un unico dispositivo consente di correlare entrambi i parametri, che sono coinvolti nella tenuta della porta e nelle prestazioni funzionali del forno.