The potential feasibility of automating dimensional quality control in a manufacturing setting

Abstract

Denne avhandlingen evaluerer muligheten for å automatisere dimensjonal kvalitetskontroll av deler og produkter i et produksjonsmiljø. Evalueringen er gjort ved å bruke en blandet multimetode-tilnærming der en nettbasert undersøkelse er gjennomført for å skape forståelse for hvordan produsenter som opererer i det norske vindusmarkedet utfører dimensjonal kvalitetskontroll i fabrikkene sine. Teoretisk informasjon samles ved å gjennomføre to litteratursøk; en narrativ gjennomgang om industri 4.0 og aspekter ved en fabrikk som er berørt av den foreslåtte automatiseringen. Den andre, en systematisk rask gjennomgang av 3D-skanningsteknologier som potensielt kan automatisere prosessen med å sjekke dimensjonal kvalitet på delene og produktene som produseres. Resultatene fra undersøkelsen er presentert og diskutert, og videre brukt som grunnlag for å stille krav i forhold til evalueringen av om det er tilgjengelige 3D-skanningsløsninger på markedet som teknisk er i stand til å automatisere dimensjonal kvalitetskontroll. Muligheten for den foreslåtte automatiseringen er analysert og diskutert fra et scenario der alle dimensjonsdefekte deler identifiseres i sanntid. De potensielle driftsmessige og organisatoriske fordelene med dette scenarioet presenteres som et middel til å skape forståelse for gjennomførbarheten av automatiseringen. Gjennomførbarheten på lang sikt vurderes med hensyn til tilpasningen til Industri 4.0 og områder relatert til dette. Resultatene fra spørreskjemaet viser at de norske vindusprodusentene i dag utfører dimensjonal kvalitetskontroll manuelt. Kravene til dimensjonal nøyaktighet kan oppfylles ved noen 3D-skanningsteknikker og viser at den foreslåtte automatiseringen er teknisk gjennomførbar. Imidlertid er lasertriangulering den eneste som potensielt er i stand til å være teknisk gjennomførbar mens du utfører dimensjonal kvalitetskontroll innenfor en akseptabel tidsramme. De potensielle fordelene som er identifisert ved å ha et helautomatisert dimensjonalt kontrollsystem indikerer at det bør gjennomføres en mer omfattende studie for å evaluere den økonomiske gjennomførbarheten. Automatisering av dimensjonal kvalitetskontroll kan være svært verdifull for industrien på lang sikt, da den kan sees på som en forutsetning for dataavhengige Industri 4.0-teknologier.

This thesis evaluates the feasibility of automating dimensional quality control of parts and products in a manufacturing setting. The evaluation is done by using a mixed multimethod approach where a web-based survey is conducted to create an understanding of how manufacturers operating in the Norwegian window market perform dimensional quality control in their factories. Theoretical information is gathered by conducting two literature searches; one narrative review regarding Industry 4.0 and aspects of a factory affected by the proposed automation. The other, a systematic rapid review of 3D scanning technologies that can potentially automate the process of checking the dimensional quality of the parts and products produced. The results from the survey are presented and discussed, and further used as basis for setting requirements in relation to the evaluation of whether there are available 3D scanning solutions on the market that are technically able to automate the dimensional quality control. The feasibility of the proposed automation is analysed and discussed from a scenario where all dimensionally defect parts are identified real time. The potential operational and organisational benefits from this scenario are presented as a means to create an understanding of the feasibility of the automation. The feasibility in the long-term is evaluated with respect to its alignment with Industry 4.0 and its related terms. The results from the questionnaire shows that the Norwegian window manufacturers currently perform dimensional quality control manually. The dimensional accuracy requirements can be met by a few 3D scanning techniques and shows that the proposed automation is technically feasible. However, laser triangulation is the only one that is potentially capable of being technically feasible while performing dimensional quality control within an acceptable time frame. The potential benefits identified from having a fully automated dimensional control system indicates that a more comprehensive study should be conducted to evaluate the economic feasibility. Automating dimensional quality control can be of great value for manufacturing industry in the long-term as it can be viewed as a prerequisite for data-dependent Industry 4.0 technologies.