Hirsh Precision confía en el sistema

En Hirsh Precision Products, la cultura se basa en realizar negocios con integridad y valores fundamentales de confianza, seguridad y compromiso

Desde un simple pasador de ubicación hasta un complejo colector de fluidos, cada pieza fabricada comienza como una idea. Un taller de Colorado hace realidad los conceptos de sus clientes al combinar tecnología de fabricación avanzada y una gestión cuidadosa de procesos y datos con una cultura empresarial centrada en el equipo y casi 40 años de experiencia.

El maquinista Steve Hirsh fundó Hirsh Precision Products Inc. en Boulder, CO, en 1979. Con una sola fresadora Bridgeport, Hirsh mecanizó pequeñas series de producción y componentes de herramientas y accesorios para una variedad de clientes. Su hermano Mike se unió a la empresa y el taller agregó un torno Okuma LC-10 y una fresadora vertical CNC Wells Index con cambio manual de herramientas.

A medida que el negocio creció, el taller se mudó a las instalaciones de uno de sus clientes, un fabricante de herramientas especiales para automóviles que sigue siendo cliente después de 38 años. En 1993, Hirsh Precision Products construyó su propio edificio de 24 000 pies2 (2230 m2). Hoy la empresa cuenta con aproximadamente 70 empleados que trabajan en dos turnos, cinco días a la semana. Alrededor de dos tercios de la producción del taller está relacionada con la industria médica, y la mayoría involucra dispositivos como componentes para equipos de procesamiento de sangre.

Calidad del producto, carácter de equipo

A lo largo de su historia, la máxima rectora de Hirsh Precision Products ha sido "Trabajo de calidad entregado a tiempo". Ahora director de ingeniería de la empresa, Steve Hirsh dijo:"El trabajo de alta calidad es el resultado de realizar negocios con integridad y la base de la cultura de nuestra empresa".

Según Hirsh, la empresa se centra en la mejora continua, el aprendizaje y la confianza entre los miembros de su equipo de empleados. La relación de Hirsh Precision Products con los miembros de su equipo podría llamarse única.

La filosofía de contratación de la empresa tiene como objetivo garantizar que haya una buena combinación tanto para la empresa como para el miembro del equipo. El énfasis está en la personalidad, la integridad y la aptitud sobre el nivel de habilidad inicial. “No se puede enseñar el carácter básico o cómo llegar a tiempo o reconocer los errores”, dijo Hirsh. Si un empleado es apasionado, interesado y curioso, se pueden enseñar habilidades técnicas, añadió.

Prueba de la cultura positiva de la empresa es la cantidad de familias que tienen varios miembros en el lugar de trabajo. Hirsh dijo:“Cuento aproximadamente 13 familias diferentes con más de un miembro trabajando aquí. En algunos casos, hay tres o cuatro de la misma familia”. De hecho, el equipo incluye a tres miembros de la familia Hirsh:Steve, el director ejecutivo Mike y el director financiero Kent.

Academia de formación

El énfasis de la empresa en el aprendizaje continuo ha crecido con el tiempo. En los primeros días, el entrenamiento consistía en entrenamiento en tiempo real en la máquina. Se agregó la documentación de los pasos del proceso y las configuraciones para reducir los tiempos de configuración y garantizar la repetibilidad. Se llevaron a cabo otras iniciativas de capacitación a lo largo de los años, incluida la contratación de un instructor local de oficios de máquinas para capacitar a los empleados en el sitio. El año pasado, la empresa contrató a un gerente de capacitación y desarrollo para documentar y realizar un seguimiento de la capacitación de manera formal.

Todos los esfuerzos de capacitación ahora están agrupados bajo un mismo paraguas llamado Hirsh Training Academy. El programa ofrece un plan de estudios estandarizado y escalable al que los empleados pueden iniciar sesión en el trabajo o en casa. Los elementos básicos incluyen materiales de orientación, seguridad y habilidades de medición.

Continuamente se agregan nuevos cursos y el sistema también ayuda a realizar un seguimiento de los cursos de capacitación externos, como los proporcionados por la NTMA (Asociación Nacional de Mecanizado y Herramientas). Cada miembro del equipo es miembro de Hirsh Training Academy y puede determinar una dirección de aprendizaje alineada con su trayectoria profesional. Los miembros del equipo se reúnen con los supervisores anualmente para explorar sus propias áreas de interés, identificar temas de capacitación, establecer metas y revisar el progreso del año anterior.

Invertir en tecnología

Desde su fundación, Hirsh Precision Products ha invertido continuamente en tecnología de fabricación avanzada. "Tratamos de comprender cuál es el retorno de ciertas funciones o características nuevas y nos aseguramos de aprovechar esas innovaciones de una manera inteligente", dijo el director de operaciones Peter Doyle.

Hoy en día, la empresa cuenta con 22 máquinas herramienta CNC, distribuidas casi uniformemente entre fresadoras y tornos. Hay seis celdas de producción con tres o cuatro máquinas por celda. Destacan las máquinas de cinco ejes, utilizadas para el posicionamiento que permite el mecanizado de una sola vez.

La precisión del posicionamiento es fundamental en la fabricación médica para mantener el registro de las piezas, las tolerancias y las interrelaciones de las características. El taller fabrica piezas que varían en tamaño desde componentes torneados de 1 mm hasta artículos de hasta 3 pies, pero "el 80 % de nuestro trabajo cabe en la palma de su mano", dijo Hirsh. Las operaciones secundarias, con la excepción del enchapado, se realizan internamente. Los materiales de las piezas de trabajo abarcan desde plásticos de grado médico hasta aceros inoxidables tratables térmicamente.

Los volúmenes de producción generalmente no son grandes. “Anualmente, podemos hacer 100 de algo o hasta 10,000 de otra cosa. Un tamaño de lote típico podría ser de alrededor de 200 piezas”, dijo Hirsh.

Evolución de la automatización

Hirsh Precision Products siempre ha buscado formas de automatizar sus procesos. Por ejemplo, incluso en sus primeros cinco años, la empresa invirtió en robots neumáticos para cargar tornos de plato. Después de que el taller adquiriera su primer molino de cambio de tarimas, la gerencia reconoció la flexibilidad y la productividad proporcionadas por el cambio de tarimas y decidió que todos los futuros molinos estarían equipados de esa manera.

La primera incursión del taller en la tecnología FMS (sistemas de fabricación flexibles) fue con un Tsugami FMA de cuatro ejes y 12 tarimas, y su primera máquina de cinco ejes que empleó conceptos FMS fue una DMG Mori con un cambiador de tarimas de diez estaciones.

Buscando expandir sus aplicaciones FMS, la compañía investigó las opciones disponibles en los sistemas FMS de varias máquinas. “Asistimos a IMTS cada dos años como equipo para estar al tanto de la tecnología relevante para nuestros clientes y sus piezas”, dijo Hirsh. Después de una exhaustiva investigación previa a la feria, en IMTS 2016, la compañía compró un sistema FMS que consiste en un centro de mecanizado vertical CNC de cinco ejes estilo muñón Okuma MU-4000, con un área de trabajo X-Y-Z de 740 mm x 460 mm x 460 mm, atendido por un sistema de fabricación modelo MDR-750 FMS ONE del proveedor de FMS Fastems LLC.

Desde entonces, el taller adquirió e instaló una segunda fresadora MU-4000 en el sistema Fastems, que tiene 36 tarimas de 400 mm de diámetro, tres niveles de almacenamiento de tarimas y una estación de carga LSC. El sistema se puede expandir para manejar cinco máquinas herramienta y 120 tarimas dentro de las instalaciones actuales.

El software de gestión de fabricación (MMS) de Fastems es la base operativa del sistema. MMS toma decisiones de priorización de producción basadas en la disponibilidad de personal, herramientas, tiempo de máquina y materia prima. Diseña un cronograma, mueve paletas hacia y desde las estanterías de paletas y dirige el mecanizado de piezas de forma autónoma.

“Comunicamos la fecha de vencimiento y la cantidad requerida”, dijo Doyle, “entonces MMS puede 'jugar al ajedrez', mirar el trabajo que está programado y elaborar un plan que cumpla con las fechas de entrega, aproveche los recursos disponibles, y maximizar el tiempo de husillo. Eso ha llevado a una excelente utilización del husillo”.

El taller ingresa los horarios de su personal y el sistema recupera las piezas terminadas cuando los miembros del equipo están disponibles para descargarlas. “Operar el sistema Fastems resaltó para nuestro equipo la importancia de mantener los husillos en funcionamiento. Nuestro trabajo consiste en organizar los requisitos previos necesarios, como la instalación”, dijo Doyle.

El sistema de paletas múltiples es una buena combinación con la naturaleza repetitiva de la mayoría de las piezas de Hirsh. “Las configuraciones son una de las variables más importantes para nosotros”, dijo Hirsh. El taller prácticamente puede eliminar los tiempos de preparación dejando intactos los accesorios en las tarimas. “Con 36 tarimas, podemos dejar puestos de trabajo. El cambio de paletas nos permite minimizar los tiempos de entrega y maximizar la utilización”, dijo Hirsh. En un estudio, el taller se desempeñó en tres procesos típicos de fabricación de piezas, las horas de configuración se redujeron en un 72, 54 y 92 % con una reducción promedio del 73 %.

Hirsh enfatizó la importancia de comprender completamente las capacidades del sistema. “Fastems nos dijo que el sistema no es simplemente un cambiador de paletas grande y elegante. Nos instaron a confiar en el sistema, ingresar nuestros trabajos y dejar que el sistema programe el trabajo y determine cuándo se ejecutarán las piezas”.

La mejor relación calidad-precio

Doyle dijo:“Si hacemos el esfuerzo de comprar la tecnología, ¡queremos aprovecharla al máximo!”. En consecuencia, Hirsh Precision Products organizó un equipo exclusivo de Fastems y lo desafió a descubrir todo lo que puede hacer el sistema FMS.

Quizás lo más importante para el taller es que el sistema FMS permite el funcionamiento sin luces durante la noche, los fines de semana y los días festivos. “El objetivo es hacer funcionar los ejes las 24 horas del día”, dijo Hirsh.

La fijación de trabajo paletizado también permite una mayor densidad de piezas. “Eso nos ayuda en la producción sin luces”, dijo Doyle. “Trabajando con un ciclo de cinco minutos, 36 tarimas no durarían mucho. Pero si tiene ciclos de una o dos horas, puede hacerlo durante las noches y los fines de semana. El sistema Fastems permite la plena utilización del tiempo desatendido. En lugar de tener a alguien allí cada 15 minutos, podemos dejar que el sistema se apague y funcione durante la noche y cambiemos las piezas al día siguiente”.

Continuó:“Podemos secuenciar la producción de los pedidos de muchos clientes en paralelo, en lugar de producirlos en serie. Para una parte que requiere 100 piezas entregadas cada mes, podemos ejecutar 25 por semana, lo que equivale a alrededor de cinco por día. Podemos hacer que un trabajo aparezca en la estación de carga una vez al día, en lugar de ejecutar 100 piezas de solo ese artículo antes de pasar a la siguiente pieza”. La integración de la gestión de palés en varias máquinas también permite que una pieza se ejecute en más de una máquina.

Una pieza que requería un posicionamiento de cinco ejes para mecanizar todas sus características se procesó previamente en una fresadora de cinco ejes de Brother. El área de trabajo solo era lo suficientemente grande para procesar una parte a la vez. “Con el sistema Fastems, mecanizamos la pieza en máquinas herramienta más grandes y podemos tener 18 de las piezas en un palé en proceso al mismo tiempo”, dijo Hirsh.

La pieza, de unos 60 mm cuadrados, se mecaniza en tres secuencias, con seis piezas en cada secuencia en el mismo palet. La primera secuencia consiste en mecanizar una cola de milano en una pieza en bruto. Secuencia dos cubre el mecanizado de cinco caras de la pieza. En la secuencia tres, se mecaniza la cola de milano y se termina la pieza. Cada ciclo da como resultado seis piezas terminadas. Hirsh dijo:"En lugar de agrupar el trabajo en lotes, podemos filtrar las piezas a medida que cumplen con nuestro cronograma de construcción".

Dos desafíos principales en la aplicación de Hirsh Precision Products de la tecnología Fastems FMS involucran la gestión de herramientas y la compatibilidad con el sistema ERP (Enterprise Resource Planning).

Las características de bajo volumen, alta mezcla y estrecha tolerancia del trabajo del taller requieren la utilización de una gran variedad de herramientas de corte. Cuando Hirsh Precision Products instaló inicialmente el sistema Fastems con los dos Okuma VMC, no era económicamente viable para el taller incluir la función de gestión de herramientas del sistema. Actualmente, cada máquina Okuma almacena 166 herramientas y la capacidad de herramientas aún no es una limitación.

Sin embargo, debido a que el taller tiene la intención de expandir el sistema para incluir un total de cinco centros de maquinado, está desarrollando su propio sistema para mover herramientas dentro y fuera de las máquinas cuando 166 herramientas no son suficientes para la combinación de piezas producidas en cada máquina. “Cuando el FMS tiene más trabajos de los que pueden acomodar los potes de herramientas disponibles, movemos las herramientas dentro y fuera de la matriz de herramientas de manera automatizada. La prueba de errores de que el movimiento de herramientas está en nuestro horizonte”, dijo Doyle.

Otro problema es la integración de ERP. Hirsh administra toda su información de compromiso con el cliente a través de su sistema ERP establecido desde hace mucho tiempo, que no fue diseñado para admitir la programación de paletas múltiples. La razón es que el sistema ERP evalúa toda la ruta de la pieza desde la recepción de la materia prima hasta el envío, incluidas las operaciones externas, como el enchapado o el tratamiento térmico. Está diseñado para poder identificar cuellos de botella que no son evidentes para un sistema FMS que se enfoca en las actividades de la celda de trabajo. El sistema ERP prioriza la fabricación justo a tiempo, mientras que un FMS prioriza la utilización del eje.

En consecuencia, dijo Doyle, "estamos ideando una manera de casar los requisitos de ambos sistemas, por ejemplo, liberando grandes pedidos de piezas en segmentos y siendo más selectivos con la información que permitimos que vea el sistema Fastems".

No es una tarea fácil. “Los sistemas ERP son como casarse”, dijo Hirsh, “Hay un compromiso y una inversión. No desea cambiar su sistema ERP si no es necesario”.

Dijo Doyle:“Lo que me gusta del FMS de Fastems es que permite que nuestro equipo se concentre en resolver problemas que la tecnología no puede resolver, mientras libera al equipo de tareas en las que la tecnología está demostrando ser muy buena. Por ejemplo, el sistema Fastems es excelente para acciones repetitivas y su capacidad para priorizar el trabajo y mantener el husillo en funcionamiento es fantástica. Pero no podrá decirnos cómo diseñar un accesorio, cómo pensar en las propiedades del material o cuál es la mejor manera de diseñar un proceso de producción. Por lo tanto, nos permite centrarnos en las áreas que son un punto óptimo para nuestra empresa".

Cuadros de puntuación de producción

Hirsh quiere que todos los miembros de la empresa estén al tanto de cómo están ayudando a la empresa a llevar a cabo su máxima rectora de "Trabajo de calidad entregado a tiempo". Sin embargo, Hirsh dijo:“Descubrimos que no podíamos monitorear eso todos los días. Así que desarrollamos un cuadro de mando, diseñado por maquinistas para maquinistas. Toma nuestras prioridades de seguridad, calidad y productividad y, en cualquier momento del día, brinda una actualización en toda nuestra empresa sobre cómo nos está yendo en cada una de esas áreas prioritarias”.

Cada celda de fabricación tiene una pantalla de computadora con un cuadro de mando personalizado desarrollado con aportes de los miembros de su equipo. Eso permite un rápido diagnóstico y respuesta a las anomalías de producción.

Por ejemplo, un supervisor puede verificar el cuadro de mando de una celda y llamar a la persona adecuada para que lo ayude si las configuraciones se están demorando. La instantánea de una página refleja el compromiso de cada cliente en toda la empresa y muestra qué miembros del equipo están involucrados en el cumplimiento del compromiso. Para brindar información oportuna, los cuadros de mando se actualizan cada dos minutos.

Al investigar diferentes sistemas FMS, Hirsh buscó la durabilidad y el rendimiento confiable en lugar de la tecnología de punta y de adopción temprana. “Queríamos equilibrar la inversión en la última tecnología con querer algo que haya sido bien probado y no una responsabilidad”, dijo Hirsh. Fastems es la elección correcta para nosotros. Es una inversión estratégica para nosotros que esperamos se adapte a nuestro negocio durante muchos años”.

Comprender los grandes datos

Peter Doyle de Hirsh Precision Products admite:“Me encantan los datos. Lo miramos todos los días. Tenemos informes que analizan cada aspecto de nuestro proceso de producción. Tiempos de ciclo, números de pieza, tiempos de configuración, costos de materiales, datos de inspección... todos los datos están disponibles. Mi única duda con respecto a la fabricación basada en datos es tratar de asegurarme de que la estamos usando de la manera correcta.

“El problema es que las empresas a menudo se ahogan en sus datos y no saben qué hacer con ellos”, continuó Doyle. “El valor de los datos es su capacidad para ayudar en la toma de decisiones. Se debe aislar un problema y determinar qué información es más útil antes de recopilarla”.

Doyle dijo que este año, la empresa agregó el análisis y la gestión de la información como componentes clave para lograr su estrategia. “La analítica puede ayudarnos a descubrir qué datos son más significativos para nosotros. La gestión de la información nos permite comunicar la información adecuada a las personas adecuadas en el momento adecuado”.

El taller está desarrollando formas de sistematizar los datos para ayudar a tomar decisiones de producción. Por ejemplo, mientras que los datos de CMM son fáciles de capturar electrónicamente, el taller actualmente está implementando una recopilación electrónica de datos de inspección de piezas y herramientas que anteriormente se realizaba y registraba a mano en el taller. A medida que avanzan esas y otras iniciativas, dijo Doyle, el taller está “encontrando formas de unir el software patentado de documentación de procesos que hemos desarrollado, nuestro ERP y Fastems MMS para que nuestros datos en sí sean un activo. Sabemos que tenemos la oportunidad de mejorar el uso que hacemos de los datos, pero todavía estamos averiguando cómo”.

Otro paso es determinar la calidad de los datos subyacentes. Los datos de mayor calidad pueden ayudar a tomar mejores decisiones más rápidamente. Por ejemplo, en lugar de inspeccionar una característica en cada quinta pieza y ralentizar la producción, el taller puede determinar estadísticamente que solo necesita inspeccionar una de cada 50 piezas, aumentando así la eficiencia. Doyle también cuestiona el verdadero valor de algunos datos. Sin duda, ciertos datos son valiosos, como la utilización de la máquina y los números OEE, pero algunos conjuntos de datos no son tan útiles.

Como ejemplo, cuestionó el valor de los datos detallados sobre el desempeño individual, como los estudios comparativos nacionales de productividad por persona. “Hay aspectos de cómo se recopilan esos datos que significan que los puntos de referencia pueden no ser comparables o relevantes para una decisión, y no creo que ese sea el beneficio de la fabricación basada en datos. El éxito y la cultura de Hirsh Precision Products se basan en nuestros valores fundamentales:somos honestos y confiables, apasionados por lo que hacemos, confiados en nuestras habilidades y capacidades, leales y comprometidos. Con esos fundamentos establecidos, nuestro objetivo es utilizar los datos para mejorar nuestras operaciones y ayudar a otros, no microgestionar”.

Doyle ve el sistema Fastems como una forma práctica y aplicada de comenzar el viaje hacia la fabricación basada en datos de la Industria 4.0. En el futuro, dijo, “la inteligencia artificial cambiará las reglas del juego para la fabricación, probablemente más que cualquier otra cosa. Cambiará la forma en que estructuraremos y entrenaremos a nuestros equipos”.

Editado por Candace Roulo, editora gerente de Manufacturing Engineering.