Productie stroomlijnen: Automatisering omarmen vanaf dag één

De speler laden ...

Video van portaal-geladen draaibank

Er zijn veel redenen waarom jobshops nu automatisering overwegen. Voor sommigen dwingt verhoogde druk uit laag-loon regio's hen om hun directe arbeidskosten te verminderen. Voor anderen moedigt een tekort aan gespecialiseerd personeel het gebruik van robots aan om machines te laden en ontladen. Het kan zijn dat de redenen om te automatiseren niet gerelateerd zijn aan arbeid. Een kwaliteitsprobleem, bijvoorbeeld, kan de inherente herhaalbaarheid van robotica aantrekkelijk maken. Of men nu begint vanaf nul of overgaat van traditionele productie, veel winkels kunnen profiteren van automatisering. Echter, misconcepties over precies hoe dat te doen, blijven wijdverspreid.

Veel winkel-eigenaren kiezen ervoor om een veilige, incrementele benadering te nemen om automatisering te implementeren. Ze geloven dat het beter is om een systeem te kopen dat geschikt is voor een familie van onderdelen, en deze onderdelen in de cel één voor één te perfectioneren. Deze benadering stelt winkels in staat om het automatiseringsconcept te testen en kwesties zoals onderdeelplaatsing, presentatie en programmering te perfectioneren voordat ze naar productie gaan. Automatiseringstechniek kan worden ontwikkeld en verfijnd, en de cel's capaciteiten kunnen worden bepaald voordat de winkel erop vertrouwt om bij te dragen aan de omzetstroom.

C.N.C. Machine Products koos de minder begangene weg en nam een door-de-gehele-lijn benadering naar automatisering. De winkel hing af van geautomatiseerde verwerking van onderdelen vanaf het begin, zelfs als het besefte dat het een steile leercurve tegemoetging en problemen snel opgelost moesten worden.

De winkel, geleid door Greg Scheurich, president, maakt binnen- en buitenlagerringen voor klanten in praktisch elke industrie wereldwijd. De recente installatie van een paar tweespindel, robot-geladen draaibanken van Fuji Machine America (Vernon Hills, Illinois) helpt het bedrijf zijn lean-productiedoelen te bereiken door concurrent te zijn met buitenlandse fabrikanten. Het voltooit ook nog een ronde van de winkel's automatiseringstoewijding.

IN BUSINESS, AUTOMATISCH

De heer Scheurich's primaire bedrijf was een gereedschapsdistributiebedrijf dat gereedschappen door de regio kocht en verkocht. Terwijl hij zijn rondjes maakte door de lokale winkels, vond hij dat mensen hem zouden vragen om winkels aan te bevelen die hij gekwalificeerd vond om diverse typen onderdelen te bewerken. Als de bemiddelaar, zou de heer Scheurich klanten in contact brengen met leveranciers. Op een dag, stelde een grote lagerleverancier in de regio voor dat de heer Scheurich sommige machines zou kopen en zelf lagerringen zou gaan draaien. Zo is het via de gereedschapsdistributeur-relaties dat C.N.C. Machine Products in 1988 werd opgericht.

De Joplin, Missouri winkel begon met slechts een paar enkel-spindel automatische draaibanken. Een oorspronkelijke machinelijst hangt op de conferentiekamer-muur van de winkel als herinnering aan de oorspronkelijke rechtvaardiging om de eerste twee CNC-chucker machines te kopen.

Vanaf het begin, voelde de heer Scheurich dat het duidelijk was dat hij een geautomatiseerde strategie moest vinden om te werken. "Aangezien dit een tweede bedrijf was, wilden we het eigenlijk niet van ons primaire bedrijf afleiden," legt hij uit. "Het proces moest goed genoeg zijn om automatisch te draaien." Sinds 1988 heeft het bedrijf verschillende uitbreidingen meegemaakt. De heer Scheurich's eerste winkel was slechts 5.000 vierkante voeten. Het tweede gebouw was ongeveer 10.000 vierkante voeten. De derde is nu meer dan 50.000 vierkante voeten.

Van 1988 tot 2000 groeide het bedrijf heel snel en ervoerde veel groeipijnen. In 2000 adopteerde het bedrijf beleidsregels die hielpen om de groei te controleren en het meer voorspelbaar te maken. De heer Scheurich erkent dat hij vroeg niet voorbereid was op sommige van de uitdagingen van automatisering en te maken had met sommige misconcepties. Hier zijn er drie:

Misconceptie 1 – Automatisering is te duur. C.N.C. Machine Products was slechts een paar jaar in business toen het zijn eerste robotische cel kocht. De heer Scheurich herinnert zich een verkoper die hem al enige tijd aanbelde en een horizontaal tegenovergestelde, dubbele-spindel draaibank met een portaal-stijl robot aanbood om onderdelen te laden en ontladen. Op een moment dat een enkel-spindel CNC-draaibank voor ongeveer $80.000 gekocht kon worden, leek $320.000 betalen voor de geautomatiseerde draaibank onbereikbaar. (Het zou vier keer de prijs zijn voor slechts twee keer de spindels.) Die verkoper was toevallig in de winkel toen een potentiële klant belde, en de heer Scheurich liet de verkoper het onderdeel prijsopgeven op basis van de betrokken hoeveelheid. Er werd vastgesteld dat de prijs competitief was en de machine in vijf jaar afbetaald kon worden.

De heer Scheurich erkent dat hij eigenlijk niet dacht dat de winkel de machine lang genoeg zou draaien om het af te betalen omdat er veel dingen mis hadden kunnen gaan. "Behalve wat de spreadsheet zei, vertelde mijn gevoel me anders," merkt hij op. In feite was de realiteit voor de heer Scheurich dat de machine veel sneller afbetaald was dan vijf jaar. Bovendien, na de installatie van de eerste machine en het draaien ervan, werd een tweede machine binnen maanden na de eerste geïnstalleerd. Hoewel de geautomatiseerde machines duurder waren dan niet-geautomatiseerde in initiële kosten, brachten de voordelen in gewonnen capaciteit en verhoogde productiviteit grotere winsten en grotere doorvoer op de lange termijn.

Misconceptie 2 – Automatisering zorgt ervoor dat werknemers banen verliezen. Sommige winkels keren zich tot automatisering om het directe arbeidsdeel van onderdeelkosten te verminderen. Terwijl robotgebruik helpt bij het verminderen van directe arbeid, keerde C.N.C. Machine Products zich tot automatisering primair om capaciteit te vergroten. "Robotische automatisering op onze draaibanken heeft geen ontslagen veroorzaakt," zegt de heer Scheurich. "Op een gegeven moment hadden we meer mensen dan we volledig konden gebruiken, maar de vraag ving snel op." Automatisering in de winkel betekent dat de operators meer tijd hebben om onderdelen te meten, snijplaten scherp te houden en te waarborgen dat de machines onderhouden worden.

Gary Hoofnagle, de winkel's vice-president en productiemanager, gelooft dat automatisering de winkel in staat heeft gesteld te groeien, die groei niet zou kunnen gebeuren zonder toegewijde mensen. De heer Hoofnagle voelt dat automatisering mensen helpt, en mensen helpen automatisering. Hij gelooft dat mensen handiger zijn dan machines bij het aanpassen aan wisselende omstandigheden, terwijl machines meer geschikt zijn dan mensen voor herhalende taken. Hij zegt dat wanneer de twee op de juiste manier gecombineerd worden, het resultaat succesvolle, efficiënte automatisering is.

Misconceptie 3 – Automatisering is alleen geschikt voor hoge volumes. C.N.C. Machine Products kocht zijn eerste geautomatiseerde machines voor een paar contracten van een stabiele leverancier met een totaal van 250.000 lagerringen per jaar. Echter, jarenlange ervaring met automatisering heeft het bedrijf winstgevend gemaakt met hoge-mix, lage-volume orders die slechts ongeveer 5.000 onderdelen per jaar tellen. Van toen tot nu is er niets veranderd bij het rechtvaardigen van nieuwe machines, behalve dat de heer Scheurich bereid is om hoge volumes van een enkel onderdeelnummer in te ruilen voor een familie van onderdelen met minder volume. Verbeteringen in het gebruik van automatisering staan hem toe om orders met een driejaarscontract en volumes tussen 5.000 en 100.000 te accepteren en nog steeds winstgevend te blijven.

Hoewel sommige winkels proberen machines vast te houden omdat ze afbetaald zijn, heeft C.N.C. Machine Products een andere benadering. Van het begin an, had de heer Scheurich van plan om de machines slechts vijf jaar te gebruiken. Vandaag de dag kan hij de periode uitbreiden tot zeven of acht jaar omdat ontwikkelingen in mechanisch en elektrisch ontwerp de machinebetrouwbaarheid hebben verbeterd. Het bedrijf vervangt oude modellen periodiek door nieuwe om de resterende waarde van de machines te maximaliseren en nauwkeurigheid te behouden. Dit biedt ook de kans om het proces routinematig te herzien en personeel betrokken te houden bij actuele technologie. In deze winkel is het ontwikkelen van de menselijke kant van de vergelijking een cruciale stap om automatisering flexibel en winstgevend te maken.

DE VOORDELEN

Eén manier waarop deze winkel heeft geprofiteerd door automatisering vanaf het begin om te armen, is een door-de-hele-lijn verbetering in productiviteit. De heer Hoofnagle schat dat een paar enkel-spindel draaibanken zonder automatisering beheerd door één operator 50 tot 65 procent spindelbenutting had, afhankelijk van de operator. Aan de andere kant, een indeling van twee geautomatiseerde machines (vier spindels) biedt spindelbenutting variërend van 80 tot 90 procent.

In dit geval, paces de machines de operator, niet andersom. De robot laadt slugs of ringen van de werkvoorraad in de draaibank's span. Wanneer verwerking voltooid is, neemt de robot het afgeronde onderdeel van de span en laat het op een kleine transporter aan de andere kant van de machine vallen. De lijn van onderdelen die ontstaat, houdt afgeronde onderdelen in volgorde. Dit kan nuttig zijn bij het perfectioneren van procesveranderingen en fungeert als een wachtrij voor de operator, waardoor elk onderdeel gecontroleerd kan worden voordat het naar de warmtebehandelingsafdeling wordt gestuurd. De operators zijn trots op het hebben van de laadtabellen vol en de ontlaadramps leeg. Dit is iets wat de heer Hoofnagle zegt opgemerkt te hebben waar de portaal-geladen draaibanken worden gebruikt.

Eén ding wat de heer Scheurich doet om voorraadtekorten te helpen voorkomen die werkplanning verstoren, is een ample voorraad op locatie te houden. Deze praktijk wordt door sommigen afgeraden die het als extra voorraad labelen. Echter, de heer Scheurich behandelt de voorraad als een eigen bedrijf. Hij koopt wanneer kansen zich voordoen en verkoopt aan zichzelf en anderen wanneer er behoefte is. Dit heeft geholpen lijnen draaiende te houden wanneer materiaaltekorten afsluitingen zouden betekenen.

Naast het verhogen van productiviteit op het werkcentrum, is een ander voordeel van goed-geëngineerde automatisering dat het capaciteit zal vergroten. Wanneer geautomatiseerde processen natuurlijker en betrouwbaarder worden, neemt de hoeveelheid tijd die de machine onbezocht aan het einde van de shift kan draaien toe. Het toevoegen van andere machines aan de cel spreidt directe en indirecte arbeid over meer onderdelen, en kosten beginnen te dalen. De beste geautomatiseerde jobshops zien geen 40 of zelfs 80 uur in een werkweek. Ze zien 168 mogelijke uren (niet voor de operator, alleen voor de machines). Vertrouwen op de machines om altijd het juiste te doen is de eerste stap om dit prestatieniveau te bereiken.

Automatisering heeft ook een interessant zij-voordeel: verbeterde kwaliteitsmetrieën. Omdat de machines precies hetzelfde doen elke keer, komen procesflauwteken snel naar voren. Machines zullen niet de kleine dingen doen die menselijke operators onbewust doen om deze condities te mitigeren tenzij ze daarvoor ontworpen zijn. Bijvoorbeeld, gedachten moeten worden gegeven aan het krijgen van spannen om elke keer te breken. Spaan-nesten is iets dat handmatig-geladen machinecellen niet te hard proberen te elimineren. Het wordt gezien als onstuitbaar en de operator zal het gereedschap schoonmaken bij het laden van het onderdeel, waarom zou je erom kijken? In geautomatiseerde cellen, echter, moet scherpe vooruitzien rekening houden met spaanvorming en -evacuatie. De Fuji TNW-3500R machines die C.N.C. Machine Products onlangs installeerde, nemen een innovatieve benadering tot deze situatie. De machines gebruiken een combinatie van door-de-spindel koeling en geprogrammeerde luchtblasts om de onderdelen te wassen en de spannen te spoelen. Ze gebruiken ook flip-stations om de onderdelen meerdere keren van de ene operatie naar de andere te keren. Dit zorgt ervoor dat eventuele overgebleven spannen van de onderdelen tijdens de flip vallen. Machines die de spindels hebben die tegen elkaar komen om het onderdeel uit te wisselen, hebben doorgaans deze capaciteit niet.

ARBEIDSTEKORTEN – WAAR IS DE BODEM?

Naast die voordelen, duikt een andere reden om te automatiseren op de horizon. Voor sommigen is het arbeidstekortprobleem nu al aanwezig – de kloof tussen de operator die nodig is en de beschikbare wijdt zich elke dag. Instellingen zoals Tooling U (www.toolingu.com) bieden een online trainingshulpbron om de kloof te helpen dichten. Ook hebben veel machinefabrikanten tijd en geld geïnvesteerd om gebruikers te helpen personeel te trainen voor optimale prestaties. Maar wat als de dag komt dat er niemand is om te solliciteren op een open positie? Volgens recente Department of Labor-statistieken, zullen geschatte 40 miljoen "baby-boomers" tussen nu en 2015 met pensioen gaan, terwijl slechts 11 miljoen vervangers de markt zullen betreden. Voorbereiden op een ernstig arbeidstekort door het gebruik van automatisering kan helpen deze beperkte werknemersmacht ver genoeg te rekken om de eindjes in de toekomst te laten ontmoeten.

NIET STRUIKELLEN

De heer Scheurich en de heer Hoofnagle waarschuwen winkels die over automatisering nadenken om hun handmatige proces zorgvuldig te bekijken voordat ze beslissen te automatiseren. In sommige gevallen is het handmatige proces niet heel betrouwbaar en heeft het ondanksalles updating nodig – ga niet ervan uit dat het handmatige proces een goede match is voor automatisering. Begin met een wit vel papier, zo nodig, en evalueer het proces voor automatisering voordat je besluit door te gaan. Onderzoek alle beschikbare verbeteringen in machines, vastzettingssystemen en snijgereedschaps voeders en snelheden om automatisering de beste kans voor succes te geven. Gebruik alle geavanceerde functies van de machine's besturing, zoals gereedschapslevensduurbeheer, redundante gereedschapping en in-proces meten. "Automatisering werkt goed bij C.N.C. Products omdat de onderdelen bij het proces passen en het proces goed werkt met de apparatuur," zegt de heer Hoofnagle.