Uitdagingen omzetten in lights-out productiesucces

Dan Hogge zegt dat de sleutel tot het implementeren van lights-out bewerking in één eenvoudig woord te vatten is:

Misère.

Je moet die misère helemaal doorstaan, zegt hij. Als een werkplaats niet de vastberadenheid heeft om door een overgangsperiode te blijven vooruitgaan, wetende niet wanneer die eindigt, dan zal de werkplaats nooit volledig overschakelen van een operator-afhankelijk proces naar een proces dat consistente, aanzienlijke en bankbare lights-out productie realiseert.

Zijn werkplaats heeft het gehaald. De jouwe kan dat ook. Maar zijn ervaring suggereert dat deze verandering moeilijker is dan je verwacht.

“Wees voorbereid om geïrriteerd te raken,” zegt hij.

VAN 70 NAAR 29

Meneer Hogge (uitgesproken als “hog”) is fabrieksoperatiemanager bij Hogge Precision Parts in Hartsville, South Carolina. Opgericht als een schroefmachineshop door zijn vader, Dan Hogge Sr., is het contractbewerkingsbedrijf al lang geleden overgegaan op CNC en gespecialiseerd in staafgevoede productie op multitasking CNC-draaicentra. De meeste recente machineaankopen zijn CNC Zwitserse typen.

De overgang naar bemanningsloze productie begon met de crash van 2007-2008, zegt hij. Hogge Precision Parts werd hard geraakt omdat de grootste klant hard geraakt was. Het personeel van 70 werd teruggebracht tot 29, en de overgebleven 29 zagen werkweken van soms slechts 24 uur.

Toen de activiteit in 2009 terugkeerde, vulde de capaciteit van de enige overgebleven shift snel op. Dat was toen een klant kwam met een urgente order voor een CNC Zwitsers-type onderdeel. De shop had net zijn eerste CNC Zwitsers-type machine aangeschaft, en hoewel deze machine overdag volgeboekt was, stond hij 's nachts ongebruikt.

“We dachten: waarom niet gewoon het onderdeel laten draaien als niemand er is?” zegt meneer Hogge. Gegeven dat het materiaal messing was, leek er weinig risico op schade of significante verlies als er iets misging.

En er ging niets mis. Het bemanningsloze proces liep soepel. De personeelsleden vonden de volgende ochtend 500 afgeronde stukken aan de machine. Dat was de complete order van de klant.

Het resultaat pakte Hogge's aandacht. De succesvolle uitvoering leek direct te antwoorden op wat misschien zijn meest dringende vraag was: hoe de snel stijgende vraag aan te zonder het personeel snel te hoeven uitbreiden. Het ontlassen van meer dan de helft van de werknemers had het bedrijf en hem geraakt. Hoewel de zakelijke activiteit hoog was, leek noch die activiteit noch de economie zelf stabiel genoeg om personeelsuitbreiding te rechtvaardigen. Die toename zou net weer kunnen worden gevolgd door een nieuwe ontslaggolf. Bemanningsloze productie leek een veelbelovende alternatief.

In retrospectief had die eerste poging tot bemanningsloos bewerken misschien te goed gegaan, zegt hij. Hij wist niet waar hij inging. Hij committe de shop aan lights-out productie op diverse andere machines, en dat was het moment dat de misère begon.

VOORAF ONZICHTBARE PROBLEMEN

Hij zegt dat het obstakel voor effectieve bemanningsloze bewerking essentieel is: shops realiseren zich niet hoeveel ze afhankelijk zijn van operators. Hij realiseerde zich dit niet over zijn eigen shop.

Bij elk bewerkingsproces kunnen diverse zeldzame en onvoorspelbare storingen de productie stoppen. De meeste van deze problemen zijn zeldzaam. De meeste zijn gemakkelijk op te lossen. Feitelijk, als een operator aanwezig is, kan het oplossen van de storing zo makkelijk zijn dat bijna niemand merkt dat er een probleem was. Maar als er geen operator is, kan dat kleine probleem uren aan productie laten verlopen – uren waarop de shop rekende om beloftes aan klanten te voldoen. Dus de toezegging aan bemanningsloze productie bleek de start van een reis van het elimineren van storingen.

Dat wil zeggen: een reis van het oplossen van vroeger kleine problemen die groot werden, en vroeger onzichtbare problemen die zichtbaar werden, zodra de machines begonnen te draaien zonder operators. De weg door deze reis was vaak frustrerend, zegt meneer Hogge, omdat het succesvol oplossen van een probleem dat productie 's nachts stopte, simpelweg een ander probleem kon onthullen dat hetzelfde proces op een later moment zou stoppen. Elk proces op elke CNC-machine kan vatbaar zijn voor acht tot tien zeldzame productiestoppende problemen, die allemaal ontdekt en opgelost moesten worden voordat het proces vertrouwd kon worden om zonder medewerker te draaien.

Opnieuw: dit waren geen grote problemen. Een staafvoeder die materiaal in een toebank laadt, kan zelden een schakelaar niet correct activeren. Overdag bleef het probleem onopgemerkt, want een operator die zag dat de toebank niet cycleerde, kon de fout wissen en productie binnen een of twee minuten hervatten. Iets dergelijks kan gelden voor een span dat in een vreemde plek vastzit en de subspilspankop beïnvloedt, of een snijgereedschap dat breekt in plaats van geleidelijk te verslijten. Hoewel dergelijke problemen ongebruikelijk zijn, zien kundige operators ze en lossen ze ze makkelijk op, zodat shops de frequentie kunnen onderschatten.

Toch tellen zelfs zeldzame problemen op. Overweeg dit: als acht potentiële storingen elk een bepaald proces slechts 1 keer in de 20 stoppen, is het resultaat een proces dat maar twee derde van de tijd succesvol bemanningsloos draait.

De shop loste problemen een na de andere op als ze zich voordeden. Wat deze tijd zo moeilijk maakte, was dat de weg vooruit zo onvoorspelbaar was. Succes leek altijd behaald tot het volgende probleem opduikte. Toen de shop eindelijk betrouwbare bemanningsloze productie realiseerde, wisten de werknemers het niet. Ze konden het pas weten toen ze terugkeken op meerdere weken zonder dat een nieuwe hinder zich had geopenbaard. Nu kunnen ze melden dat de reis naar effectieve lights-out bewerking hen ongeveer zes maanden kostte.

PROCESVERANDERINGEN

Tijdens die tijd veranderden de apparatuur en processen van de shop op de volgende manieren (onder andere):

1. Schakelaars en sensoren waren veelvoorkomende pijnpunten. De onbetrouwbare overdracht van staafvoeder naar draaicenter was een echt en terugkerend probleem. Dit was niet de fout van de apparatuur, zegt meneer Hogge. Hij neemt de schuld op zich. In de periode na de crash was de shop lui geworden met onderhoud, met name toen onvolkomenheden in de apparatuur zo makkelijk te managen leken. Vandaag, omdat consistente werking cruciaal is, heeft het bedrijf de manier waarop het over onderhoud denkt dramatisch veranderd. Als de prestaties van een machinecomponent dalen, vlagt de shop het probleem op zodat het opgelost kan worden voordat het bemanningsloze productie belemmert.

2. Koelvloeistofkwaliteit moet ook consistent blijven. Wanneer deze begint te degraderen, lijden toollevensduur en onderdeelkwaliteit. Verschillende machines hebben nu individuele koelvloeistscheiders van CoolantGuy.com.

3. Onderdelonen is ten minste zo belangrijk als hoe het onderdeel in de machine gaat. Bij grote productieaantallen die zonder operator draaien om onderdelen handmatig te halen, kunnen werkstukken die op elkaar vallen schade veroorzaken. Een werkstukafhandelingapparaat dat dit voorkomt, een apparaat dat de shop omarmde als onderdeel van zijn reis naar bemanningsloze bewerking, is de Rota-Rack ontladingskarrousel van Royal Products (zie sidebar).

4. Welk niveau van thermische stabiliteit biedt een gegeven machine? Meneer Hogge zegt dat het antwoord je kan verrassen. Zijn meest thermisch stabiele machines zijn gebleken sommige van de oudere in de shop. Weten welke machines hun positionering vasthouden is waardevol voor lights-out, omdat temperaturen aanzienlijk veranderen tijdens een bemandingsloze shift. Als resultaat van het bestuderen van dit probleem, zegt hij, weet de shop nu meer over het thermische temperament van zijn machine tools dan ooit. Het weet welke machines stabiel genoeg zijn om de fijnste-tolerantie taken 's nachts te draaien.

Dit zijn slechts een paar gebieden waarin de shop zijn technologie en denkweise aanpaste voor bemanningsloze productie. Het implementeerde ook snelle-wissel Capto-gespannen van Sandvik Coromant op revolverposities die vaak veranderen, om de instelling van nieuwe taken aan het einde van de dagshift te versnellen. Bepaalde andere veranderingen zijn eigentijds, omdat medewerkers sommige storingen op creatieve manieren oplosten die ze hopen dat concurrerende shops niet snel zullen ontdekken. De creativiteit van Hogge Precision Parts' medewerkers was een van de mogelijk makende factoren voor de overgang naar bemanningsloze productie.

Feitelijk was de toewijding van deze werknemers vitaal. Het personeel zelf moest veranderen. Verschillende senior medewerkers dateren uit de tijd dat het bedrijf een schroefmachineshop was. Hun mechanische ervaring kwam volledig tot hun recht, want de onvolkomenheden die aangepakt moesten worden om de CNC-machines in bemanningsloze productie te brengen, waren over het algemeen mechanische problemen. Maar tegelijkertijd moest de mindset die dit personeel naar productie brengt, verschuiven om lights-out te omarmen. Verdwenen is nu de verwachting dat menselijke ogen of handen bij een taak betrokken zullen zijn tijdens het draaien.

“De vraag voor ons is niet langer, ‘Kan ik deze taak bemanningsloos draaien?’” zegt meneer Hogge. “De vraag is nu, ‘Hoe lang kan deze taak bemanningsloos draaien?’”

NIEUWE OPTIMALE BEMANNING

Meneer Hogge controleert na-urenproductie op afstand via camera's in de hele shop. “Ik kijk naar groene lampjes,” zegt hij. Vandaag ziet hij ze bijna altijd.

Dat was niet altijd zo. Zelfs nadat het begonnen was met lights-out bewerking, stelde de shop 65 uur per week van deze productie als doel. Dat veel bemanningsloze bewerking halen was een prestatie.

Vandaag, zegt hij, is het een teleurstelling om minder dan 80 uur per week op de meeste machines te krijgen. Nieuwere machines met besturingsfuncties zoals versleten toolbeheer kunnen dat uitbreiden tot 100 uur. Ter vergelijking: de ene volledig bemande shift van de shop rekt nog steeds voor niet meer dan 45 uur per week.

Het aanwerven van personeel is sindsdien nog moeilijker geworden. Grote productiebedrijven in de omgeving hebben zelf personeel aangenomen, wat de compensatietarieven omhoog dreef. Dit landelijke deel van South Carolina is nu een hoog-loonregio.

Toch heeft de shop zijn loonlijst verhoogd, met inbegrip van enkele medewerkers die 's nachts komen. Bepaalde bemanningsloze processen bereiken capaciteitslimieten voordat de nacht voorbij is, wat betekent dat aandacht op juiste momenten deze processen kan laten draaien. Bij sommige taken is de Rota-Rack karrousel na vier uur vol. Wanneer een medewerker er even langskomt om de unit te legen, ontgrendelt die korte interventie nog eens vier uur productie.

Dit soort strategisch inzet van arbeid verhoogt de waarde van elke medewerkers inspanning. Dit is de meetbare terugverdiening van de investering van de shop in een betrouwbaar geautomatiseerd proces. Feitelijk, nu bij 45 werknemers, heeft de shop misschien zijn nieuwe optimale bemanningsniveau gevonden. Door processen te bedienen die grotendeels bemanningsloos draaien, zegt meneer Hogge dat dit aantal werknemers een verkoopvolume kan aan dat nu groter is dan wat de shop voor de crash had bereikt.

Bijvoegsel: Werkstukafhandeling houdt werk in de Verenigde Staten

Voor Hogge Precision Parts bleek werkstukafhandeling-automatisering de sleutel te zijn om een taak te redden die dreigde naar China te gaan. De automatisering betrof niet het laden van het werk, maar het veilig verwijderen van de machine.

Het onderdeel was zwaar, waardevol en gemaakt van een zacht metaal, zegt meneer Hogge. Toen een afgerond stuk uit de uitlaat van het draaicenter in een bak viel, beschadigde het vaak een ander stuk waarop het landde. Als resultaat kon een onderdeel de bewerkingscyclus succesvol voltooien en klaar zijn voor verzending naar de klant, alleen om geschropt te worden vanwege wat er gebeurde toen het de machine verliet.

“We hadden een medewerker die bij de machine stond om het handmatig te laden, maar we konden de taak zo niet houden,” zegt meneer Hogge. Zolang arbeid significant was voor het proces, zou de kosten van die arbeid bewerking in China een lagere-kostoptie maken.

Als het ware, had Royal Products een vergelijkbaar probleem. De maker van machine tool accessoires in Hauppauge, New York had draaicentra beschadigd door ze van de CNC-toebanken te laten vallen. Om het probleem op te lossen, bedacht het bedrijf een karrouselsysteem voor zacht verwijderen en verzamelen van afgeronde stukken. Het bedrijf markeert deze uitvinding als de “Rota-Rack”, en Hogge Precision Parts leerde het product kennen via machine tool leverancier Machinery Solutions. Meneer Hogge zegt dat dit systeem de shop in staat stelde de taak zonder operator te draaien. Dit zette hem in staat de prijs van de taak voldoende te verlagen om het werk te behouden.

In het algemeen, zegt hij, is de machine tool zelf niet zo significant voor het bereiken van lights-out productie. Veronderstelt dat een shop al een geschikte machine tool gebruikt en weet hoe hij die effectief inzet. In plaats daarvan ligt de sleutel vaak in het vinden en bewijzen van de juiste systemen voor het leveren van werk zowel aan als van de machine.

Bijvoegsel: Voordelen gaan verder dan arbeidsbesparing

Gegeven dat Hogge Precision Parts maar één shift per dag draaide, was het bereiken van lights-out productie essentieel gelijk aan het ontdekken van een grote hoeveelheid extra, laag-kost capaciteit.

De manier om deze capaciteit te benutten is het onderscheiden tussen laag-volume en hoog-volume taken, zegt meneer Hogge. Draai laag-volume werk tijdens de volledig bemande shift en wijde de bemanningsloze nachturen toe aan hoog-volume productie.

Hij zegt dat efficiënt arbeidsgebruik maar één van de voordelen is van zo draaien. Andere omvatten:

• Makkelijkere kwaliteit. Het draaien van hoog-volume onderdelen in batches, of in fasen met meerdere machines, vereiste veel metingen. Verschillende opstellingen en processen moesten apart gevalideerd worden. Door een proces te herconfigureren zodat elk stuk in één cyclus draait (bijv. door het deel in een gelede-tool toebank te draaien), en ook de hele productiehoeveelheid in één nacht te draaien, vereenvoudigt kwaliteitscontrole dramatisch. Meestal vereisen alleen het eerste en laatste stuk inspectie.
• Verminderde voorraad. Voorraad is ook vereenvoudigd. Taken die in fasen draaien, laten work-in-process voorraad in de hele shop achter. Onderdeel wachtrijen bij de verschillende stations, en kapitaal zit vast in al deze onafgeronde voorraad. Maar wanneer een taak herontworpen wordt zodat onderdelen in één cyclus draaien, is de enige voorraad grondstof en afgeronde goederen.
• Snelheid. Door grote hoeveelheden 's nachts te draaien, kan Hogge orders vaak in 2 dagen vullen die vroeger 3 weken droegen. De shop kan op spoedorders effectiever reageren.
• Voorspelbaarheid. Opstellingen maken de timing van taken moeilijk te voorspellen. Maar wanneer taken bemanningsloos draaien, is opstelltijd een voldoende klein deel van het proces dat meneer Hogge met precisie kan voorspellen wanneer een taak voltooid zal zijn. “Ik kan drie maanden uit zeggen of ik de leverdatum haal op een 300-stuks order,” zegt hij. Dat vertrouwen was nooit eerder mogelijk.
• De kans om vooruit te komen. De beschikbare tijd voor bemanningsloze productie is voldoende groot dat de shop niet alles hoeft in te plannen. Er blijft ruimte voor verrassingen. Als er geen verrassingen komen, blijft de shop produceren en loopt vaak voorbij het schema. In een typische week plant de shop 80 uur bemanningsloze productie, maar haalt er 100.
• Bemanningstabiliteit. De bemanning van de shop is niet langer direct verbonden aan de economie. Bij de volgende daling twijfelt hij of hij moet ontslaan. Omdat zoveel van de capaciteit nu bemanningsloos is, kan hij eerst de bemanningsloze uren kappen.