Efficiëntieverhoging met een responsieve robot bij Energy Dynamics

Energy Dynamics had een nieuwe draaibank kunnen kopen. In plaats daarvan kochten ze een robot.

De contractfabriek in Machesney Park, Illinois produceert een familie van onderdelen voor een hydraulische toepassing op een draaibank die grotendeels toegewijd is aan dit werk. Een snellere draaibank had de efficiëntie van deze operatie kunnen verbeteren. De fabriek overwog dit, maar koos ervoor de bestaande draaibank te behouden – met toevoeging van een robot. Hoewel deze robot goedkoper was dan de nieuwe werktuigmachine, was prijs niet de reden. De keuze kwam neer op de manier waarop deze fabriek 'efficiëntie' bekijkt.

Pat Bye, de president van de fabriek, wijst erop dat een snellere draaibank slechts de bewerkingscyclustijd zou hebben verkort. Een multitasking-draaibank die operaties verder dan alleen draaien kan uitvoeren, zou hetzelfde hebben gedaan. Die parameter, cyclustijd, is een duidelijke en belangrijke maatstaf voor productiviteit in veel fabrieken.

Maar Energy Dynamics is lean. De contractfabrikant is toegewijd aan kanban-leverrelaties met klanten. Een typische klant heeft niet meer dan 5 dagen aan onderdelen op voorraad op de planken van Energy Dynamics.

"We willen de noodzaak voor grote voorraden elimineren. We willen zelfs de noodzaak voor productievoorspellingen elimineren," zegt Dhr. Bye. "We willen werken naar de directe vraag van de klant, wat die vraag ook mag zijn."

Als resultaat is de maatstaf voor efficiëntie voor deze fabriek niet cyclustijd maar responsiviteit – een parameter die meer omvat dan alleen tijd binnen de werktuigmachine.

In feite is de zorg die deze fabriek geeft aan cyclustijd rather klein. Tijd binnen de machine is niet de grootste knelpunt, omdat de fabriek geen orders groot genoeg draait voor kleine cyclustijdverschillen veel uitmaken. De grootste factor is hoeveel instellingen per dag de werknemers kunnen uitvoeren. De robot helpt bij deze prestatiemaat – en dat doet het ondanks het feit dat robots doorgaans niet worden gezien als consistent met lean.

Robots worden gezien als harde, zware automatisering. De klassieke lean-oplossingen zijn daarentegen licht, simpel, rechttoe en goedkoop. Dat is ten minste de perceptie.

Maar lean heeft te doen met het wegnemen van artificiële barrières om onderdelen te maken, wat die barrières ook zijn. De robot doet dit bij Energy Dynamics door een mens vrij te maken. Specifiek wordt een operateur vrijgemaakt van laden en lossen van onderdelen om ergens anders een andere job in te stellen. Zonder de robot had de fabriek deze volgende job niet zo snel kunnen draaien.

Lean worden

De naam "Energy Dynamics" dateert uit de oprichting van de fabriek. Hoewel het nu een bewerkingsbedrijf is en bijna altijd is geweest, begon het bedrijf in de jaren 80 met een bedrijfsidee dat nooit uitkwam. Het aanbieden van bewerkingsdiensten lukte wel. Dhr. Bye kreeg de kans om op dat succes voort te bouwen toen hij het bedrijf in 2007 overnam.

Hij geloofde dat hij de fabriek verder kon brengen door de lean-fabricagekennis die hij had ontwikkeld door een carrière in corporate productiemanagement toe te passen. De fabriek was georganiseerd op machine-type toen hij hem vond, met een freesafdeling, een draai-afdeling, enz. Dhr. Bye leidde de herindeling van machines in onderdelspecifieke cellen, waardoor één operateur alle bewerkingen voor een onderdeel kon uitvoeren zonder het onafgeronde werk in verschillende delen van de fabriek in batches te verwerken. Deze verandering maakte het mogelijk dat voorraadniveaus veranderden. Waar de fabriek vroeger 3 maanden voorraad per artikelnummer hield, is de kanban-hoeveelheid voor de meeste onderdelen nu één week of minder.

Verschillende andere langdurige aspecten van het proces van de fabriek moesten ook veranderen. Om te opereren als onafhankelijke leverancier met zo lage voorraden, zegt Dhr. Bye, moet de fabriek in staat zijn om nieuwe jobs in te stellen en te draaien zonder onvoorspelbare vertragingen. Dat betekende dat materiaalleveringen bijvoorbeeld ook gedreven moesten worden door kanban-vereisten. De materiëlle leverancier is nu net zo responsief als de fabriek, werkend met vergelijkbaar kleine orders.

Toch waren de grootste veranderingen cultureel. Gewoontes en verwachtingen moesten veranderen. Een werknemer zou nog logisch kunnen vragen: "Waarom kan ik niet gewoon een grote reeks onderdelen draaien ... aangezien ik de opstelling al heb?"

Het antwoord heeft te maken met de investering die verloren zou gaan als de behoefte van de klant voor dat onderdeel plotseling veranderde, of als een fout in de eerste bewerking pas ontdekt zou worden wanneer de hele batch al naar de tweede bewerking was verplaatst. Dhr. Bye zegt dat de enige effectieve manier om dergelijke lessen over te brengen is alert te zijn op leerzame momenten. Wanneer de fabriek een onverwachte klantbehoefte kan vervullen door de manier waarop het zo kleine partijen draait, probeert hij ervoor te zorgen dat dit succes wordt aangewezen aan de betrokken werknemers. In de loop van de tijd tellen de indrukken op.

Klanten moeten ook geleerd worden. Sommige zijn zelf lean en eisen de kanban-levering. Maar andere zijn niet gewend aan de vrijheden die lean fabricage kan bieden. Net na het overstappen van één van de HMC's van de fabriek op kanban, wijzigde een klant het ontwerp van een onderdeel dat op die machine gemaakt werd. Deze klant verwachtte te moeten wachten tot de volgende run (potieel 3 maanden weg) om de verandering te implementeren. Maar Energy Dynamics was in staat om de volgende week kanban-set, volgens het nieuwe ontwerp, te bouwen en te sturen voordat de klant de oude onderdelen überhaupt kon terugsturen om te wijzigen.

Robotlogica

Bij de draaibank is de robot die nu werk aan de machine voedt een Fanuc Robotics LR Mate model 200iB met 5 kg laadcapaciteit, geïnstalleerd door Gosiger Automation. Zoals de foto's in dit artikel tonen, zit het compact tegen de draaibank. Dhr. Bye zegt dat de fabriek de robot routinematig uit de weg schuift om jobs te draaien die geen gebruik hebben van de onderdeelafhandeling.

De robot is eigenlijk slechts één voorbeeld van een nadruk op werknemersbeschikbaarheid die nu apparatuurankopen drijft. De fabriek zal een apparatuurinkoop favoriseren wanneer die inkoop werknemers vrij kan maken voor meer instellingen. Een ander voorbeeld: Als een operateur een bepaalde stijl inleg gereedschap meer dan drie keer per jaar moet instellen, dan koopt de fabriek een speciale gereedschaphouder zodat deze gereedschaphouder op zijn plaats kan blijven.

Dhr. Bye zegt dat de robot ook in een ander belangrijk prioriteit speelt – voorbereiden op de pensioenering van de Baby Boomers. Naar mate het aantal vakmensen afneemt, kan hij zich een dag voorstellen waarop de fabriek aanzienlijk meer gebruik zal maken van minder geschoolde werknemers. Robots zullen een van de sleutels hiervoor zijn. Daarom ziet hij waarde in het nu al wennen aan robots.

De keuze voor de robot was duidelijk in het licht van deze doelen. Toch illustreert het onderzoeken van enkele alternatieven die de fabriek had kunnen kiezen hoe de middelen tot efficiëntie veranderen wanneer de aantallen laag zijn.

Wat dacht je van een staafvoeder? De fabriek had dit accessoire kunnen kiezen. Met een staafvoeder kon het werk als staafmateriaal geladen worden, en de draaibank kon discrete onderdelen afsnijden terwijl het ze bewerkt.

Dhr. Bye zegt dat de fabriek al twee staafvoerders heeft die het zelden gebruikt. Een staafvoeder sluit de productierun vast op een bepaalde hoeveelheid – het aantal stukken nodig om de staaf op te consumeren.

Wat dacht je van een multitasking-machine? De onderdelen komen momenteel niet compleet van de draaibank – ze moeten doorgegeven worden aan een bewerkingscentrum. Zou het niet beter zijn om de onderdelen in één opstelling compleet te bewerken?

Op een manier wel, zegt Dhr. Bye. Echter, zonder een robot zou de machine nog steeds gedreven worden door de operateur die onderdelen laadt en lost. De operateur zou nog steeds moeten staan wachten.

Integenstelling tot dit, laat de robot de operateur puur rauwmateriaal in de wachtrij zetten en weg lopen, later terugkeren om voltooide onderdelen in de lossingswachtrij op te halen die klaar zijn voor het VMC. En omdat draaien en bewerkingscentrumwerk simultaan kunnen plaatsvinden, is de totale doorvoer beter dan wat een enkel-opstellingsproces kan bereiken.

Een laatste plus van het gebruik van een robot is een voordeel dat Dhr. Bye niet eens had verwacht – de boost aan morale.

Robots zijn niet gebruikelijk in contractfabrieken, dus contractfabrieksmedewerkers krijgen meestal geen kans om ze te programmeren en te bedienen. Maar de medewerkers van Energy Dynamics doen dat nu, en ze zijn enthousiast om deze vaardigheid toe te voegen en te ontwikkelen. Het resultaat is niet alleen verbeterde mogelijkheden voor de fabriek, maar ook meer trots van werknemers op hun eigen vaardigheden.

Wat is de Juiste Manier om om een Heftruck te Vragen?

Instellen is een discipline bij Energy Dynamics, omdat de frequentie van instellingen betekent dat ze consistent en snel uitgevoerd moeten worden. Een manier waarop de fabriek zijn instellingen stroomlijnt en systematiseert is via afteltellen. Deze zijn aan bijna elke CNC-machine bevestigd.

De aftelling voor een bepaalde machine kan beginnen zo vroeg als "tee minus" 2 uur voordat de bedoelde job moet draaien. Minuut voor minuut toont het instellingsblad welke stappen wanneer uitgevoerd moeten worden.

Dhr. Bye zegt dat een voordeel van het in kaart brengen van de tijd op deze manier betrekking heeft op de concurrentie om gedeelde hulpbronnen in de fabriek. Heftrucks, bijvoorbeeld. Als twee werknemers twee dringende jobs instellen, zal de ene die zegt: "Ik heb de heftruck nu nodig," waarschijnlijk weerstand tegenkomen. Waarom zou de ene werknemer de job van de ander zo belangrijk achten?

De instellingsbladen laten operateurs de vraag anders formuleren. Specifiek kan de operateur zeggen: "Ik ga de heftruck over een uur nodig hebben. Is dat OK?"

Het verschil lijkt misschien klein, maar het voorkomt conflicterende ego's. Een lean-proces erkent dat elke wrijving inspanning en tijd verspilt – interpersoonlijke wrijving inbegrepen.

Deuren zijn Open

In augustus 2007 las Dhr. Bye dit artikel, dat hem hielp om zijn beeld te vormen over hoe lean fabricage in een contractfabriekomgeving toe te passen. Hij vloog naar Californië om de fabriek te bezoeken die in dat artikel beschreven werd, Roberts Tool. De fabriek was genadig genoeg om zijn deuren open te stellen. Het bezoek was zo nuttig voor Dhr. Bye dat hij dezelfde uitnodiging uitstrekt aan fabriekeigenaren die van hem willen leren. Iedereen die bereid is de reis te maken, kan contact met hem opnemen om een persoonlijke kijk te krijgen op hoe Energy Dynamics lean doet.