Automatizado desde el principio

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Video de torno con carga de pórtico

Hay muchas razones por las que los talleres de trabajo ahora están considerando la automatización. Para algunos, la mayor presión de las regiones de bajo costo los obliga a reducir sus costos de mano de obra directa. Para otros, la falta de mano de obra calificada fomenta el uso de robots para cargar y descargar máquinas. Puede ser que las razones para automatizar no estén relacionadas en absoluto con el trabajo. Un problema de calidad, por ejemplo, puede hacer atractiva la repetibilidad inherente de la robótica. Ya sea que comience desde cero o haga la transición desde la fabricación tradicional, muchos talleres pueden beneficiarse de la automatización. Sin embargo, los conceptos erróneos acerca de cómo hacerlo exactamente siguen estando muy extendidos.

Muchos propietarios de tiendas prefieren adoptar un enfoque seguro e incremental para implementar la automatización. Creen que es mejor comprar un sistema adecuado para una familia de piezas y perfeccionar estas piezas en la celda una a la vez. Este enfoque permite a los talleres probar el concepto de automatización y perfeccionar cuestiones como la colocación de piezas, la presentación y la programación antes de pasar a producción. La técnica de automatización se puede desarrollar y refinar, y las capacidades de la celda se pueden determinar antes de que el taller dependa de ella para contribuir al flujo de ingresos.

CNC Machine Products eligió el camino menos transitado y adoptó un enfoque general hacia la automatización. El taller dependió del procesamiento automatizado de piezas desde el principio, aunque se dio cuenta de que enfrentaba una curva de aprendizaje pronunciada y que los problemas debían resolverse rápidamente.

El taller, dirigido por Greg Scheurich, presidente, fabrica pistas de cojinetes interiores y exteriores para clientes de prácticamente todas las industrias del mundo. La reciente instalación de un par de tornos de doble husillo con carga robótica de Fuji Machine America (Vernon Hills, Illinois) está ayudando a la empresa a alcanzar sus objetivos de fabricación ajustada al ser competitivos con los fabricantes extranjeros. También completa otra ronda del compromiso de automatización del taller.

EN NEGOCIO, AUTOMÁTICAMENTE

El negocio principal del Sr. Scheurich era una distribución de herramientas que compraba y vendía herramientas en toda la región. Mientras recorría los talleres locales, descubrió que la gente le pedía que recomendara talleres que creía que estaban calificados para mecanizar varios tipos de piezas. Como intermediario, el Sr. Scheurich pondría a los clientes en contacto con los proveedores. Un día, un importante proveedor de cojinetes de la región sugirió que el Sr. Scheurich comprara algunas máquinas y comenzara a realizar carreras de cojinetes él mismo. Entonces, es a través de las relaciones con los distribuidores de herramientas que C.N.C. Machine Products nació en 1988

El taller de Joplin, Missouri, comenzó solo con un par de tornos automáticos de un solo husillo. Una lista de máquinas original cuelga en la pared de la sala de conferencias del taller como un recordatorio de la justificación original para comprar las dos primeras máquinas de mandril CNC.

Desde el principio, el Sr. Scheurich sintió que era evidente que tenía que encontrar una estrategia automatizada para que funcionara. “Como se trataba de un segundo negocio, realmente no queríamos que distrajera la atención de nuestro negocio principal”, explica. “El proceso tenía que ser lo suficientemente bueno para ejecutarse automáticamente”. Desde 1988, la empresa ha experimentado varias expansiones. La primera tienda del Sr. Scheurich tenía solo 5,000 pies cuadrados. El segundo edificio tenía aproximadamente 10,000 pies cuadrados. El tercero ahora tiene más de 50,000 pies cuadrados.

De 1988 a 2000, el negocio creció muy rápidamente y experimentó muchos dolores de crecimiento. En 2000, la empresa adoptó políticas que ayudaron a controlar el crecimiento y hacerlo más predecible. El Sr. Scheurich admite que al principio no estaba preparado para algunos de los desafíos de la automatización y tuvo que lidiar con algunos conceptos erróneos. Aquí hay tres:

Concepto erróneo 1:la automatización es demasiado costosa. CNC Machine Products estuvo en el negocio por solo un par de años cuando compró su primera celda robótica. El Sr. Scheurich recuerda a un vendedor que lo había visitado durante algún tiempo para ofrecerle un torno de dos husillos opuestos horizontalmente con un robot estilo pórtico para cargar y descargar piezas. En un momento en que se podía comprar un torno CNC de un solo husillo por aproximadamente $ 80,000, pagar $ 320,000 por el torno automatizado parecía fuera de su alcance. (Sería cuatro veces el precio por solo el doble de husillos). Ese vendedor estaba en el taller cuando llamó un cliente potencial, y el Sr. Scheurich permitió que el vendedor cotizara la pieza en función de la cantidad involucrada. Se determinó que el precio era competitivo y que la máquina podía pagarse en cinco años.

El Sr. Scheurich admite que realmente no pensó que el taller operaría la máquina el tiempo suficiente para pagarla porque había muchas cosas que podrían haber salido mal. “Aparte de lo que decía la hoja de cálculo, mi instinto me decía lo contrario”, señala. De hecho, la realidad para el Sr. Scheurich fue que la máquina se pagó mucho antes de cinco años. Además, después de instalar y poner en funcionamiento la primera máquina, se instaló una segunda máquina unos meses después de la primera. Mientras que las máquinas automatizadas eran más costosas que las no automatizadas en costo inicial, los beneficios en la capacidad ganada y el aumento de la productividad trajeron mayores ganancias y un mayor rendimiento a largo plazo.

Concepto erróneo 2:la automatización hace que los trabajadores pierdan sus trabajos. Algunos talleres recurren a la automatización para reducir la parte de mano de obra directa del costo de las piezas. Si bien el uso de robots ayuda a reducir la mano de obra directa, C.N.C. Machine Products recurrió a la automatización principalmente para aumentar la capacidad. “La automatización robótica en nuestros tornos no ha causado despidos”, dice el Sr. Scheurich. “En un momento teníamos más personas de las que podíamos usar por completo, pero la demanda rápidamente se puso al día”. La automatización en el taller significa que sus operadores tienen más tiempo para medir las piezas, mantener las inserciones afiladas y asegurarse de que las máquinas reciban mantenimiento.

Gary Hoofnagle, vicepresidente y gerente de fabricación del taller, cree que si bien la automatización ha permitido que el taller crezca, ese crecimiento no podría haber ocurrido sin personas dedicadas. El Sr. Hoofnagle siente que la automatización ayuda a las personas y las personas ayudan a la automatización. Él cree que las personas son más hábiles que las máquinas para adaptarse a condiciones variables, mientras que las máquinas son más apropiadas que las personas para tareas repetitivas. Él dice que cuando los dos se casan correctamente, el resultado es una automatización exitosa y eficiente.

Concepto erróneo 3:la automatización solo es apropiada para grandes volúmenes. CNC Machine Products compró sus primeras máquinas automatizadas por un par de contratos de un proveedor estable por un total de 250 000 carreras de rodamientos al año. Sin embargo, los años de experiencia con la automatización han hecho que la empresa sea rentable con pedidos de bajo volumen y alta mezcla que suman solo alrededor de 5,000 piezas por año. Desde entonces hasta ahora, nada ha cambiado cuando se justifica la maquinaria nueva, excepto que el Sr. Scheurich está dispuesto a intercambiar grandes volúmenes de un solo número de pieza por una familia de piezas con un volumen menor. Las mejoras realizadas en el uso de la automatización le permiten aceptar pedidos con un contrato de tres años y volúmenes entre 5.000 y 100.000 y seguir siendo rentable.
Aunque algunos talleres tratan de conservar las máquinas porque están pagadas, C.N.C. Machine Products tiene un enfoque diferente. Desde el principio, el Sr. Scheurich planeó usar las máquinas solo durante cinco años. Hoy, puede extender el período a siete u ocho años porque los avances en el diseño mecánico y eléctrico han mejorado la confiabilidad de la máquina. La empresa reemplaza periódicamente los modelos antiguos por otros nuevos para maximizar el valor residual de las máquinas y mantener la precisión. Esto también brinda la oportunidad de revisar rutinariamente el proceso y mantener al personal involucrado con la tecnología actual. En este taller, desarrollar el lado humano de la ecuación es un paso crítico para hacer que la automatización sea flexible y rentable.

LOS BENEFICIOS

Una forma en que este taller se ha beneficiado al adoptar la automatización desde el principio es una mejora general en la productividad. El Sr. Hoofnagle estima que un par de tornos de un solo husillo sin automatización atendidos por un operador tenían una utilización del husillo del 50 al 65 por ciento, según el operador. Por otro lado, tener una disposición de dos máquinas automatizadas (cuatro husillos) ofrece una utilización del husillo que oscila entre el 80 y el 90 por ciento.

En este caso, las máquinas marcan el ritmo del operador, no al revés. El robot carga lingotes o anillos desde el workstocker al mandril del torno. Cuando se completa el procesamiento, el robot toma la pieza terminada del mandril y la deja caer en un pequeño transportador en el otro extremo de la máquina. La línea de piezas que se forma mantiene en orden las piezas acabadas. Esto puede ser útil al perfeccionar cambios en el proceso y actúa como una cola para el operador, lo que permite verificar cada pieza antes de enviarla al departamento de tratamiento térmico. Los operadores se enorgullecen de tener las mesas de carga llenas y las rampas de descarga vacías. Esto es algo que el Sr. Hoofnagle dice que ha notado donde se usan los tornos con carga de pórtico.

Una cosa que hace el Sr. Scheurich para ayudar a evitar que la escasez de existencias interrumpa la programación del trabajo es mantener un amplio suministro de existencias en el sitio. Esta práctica puede ser desaconsejada por algunos que la etiquetan como inventario adicional. Sin embargo, Scheurich trata las acciones como un negocio propio. Compra cuando surgen oportunidades y se vende a sí mismo y a otros cuando hay una necesidad. Esto ha ayudado a mantener las líneas en funcionamiento cuando la escasez de material significaba paradas.

Además de aumentar la productividad en el centro de trabajo, otro beneficio de contar con una automatización bien diseñada es que aumentará la capacidad. Cuando los procesos automatizados se vuelven más naturales y confiables, aumenta la cantidad de tiempo que la máquina puede funcionar sin supervisión al final del turno. Agregar otras máquinas a la celda distribuye la mano de obra directa e indirecta entre más piezas y los costos comienzan a disminuir. Los mejores talleres de trabajo automatizados no ven 40 o incluso 80 horas en una semana laboral. Ven 168 horas posibles (no para el operador, solo para las máquinas). Confiar en las máquinas para que siempre hagan lo correcto es el primer paso para alcanzar este nivel de rendimiento.

La automatización también tiene un beneficio secundario interesante:métricas de calidad mejoradas. Debido a que las máquinas hacen exactamente lo mismo cada vez, los defectos del proceso surgen rápidamente. Las máquinas no harán pequeñas cosas que los operadores humanos hacen inconscientemente para ayudar a mitigar estas condiciones, a menos que estén diseñadas para hacerlo. Por ejemplo, se debe pensar en hacer que las fichas se rompan cada vez. El nido de pájaros chip es algo que las células de máquinas cargadas por humanos no se esfuerzan demasiado por eliminar. Se considera imparable y el operador limpiará la herramienta al cargar la pieza de todos modos, entonces, ¿por qué molestarse? En las celdas automatizadas, sin embargo, una gran previsión debe tener en cuenta la formación y evacuación de virutas. Las máquinas Fuji TNW-3500R que C.N.C. Los productos de máquinas instalados recientemente adoptan un enfoque innovador para esta situación. Las máquinas utilizan una combinación de refrigerante a través del husillo y chorros de aire programados para lavar las piezas y enjuagar los mandriles. También utilizan estaciones de giro para girar las piezas varias veces de una operación a otra. Esto hace que las virutas restantes se caigan de las piezas durante el volteo. Las máquinas que tienen husillos que se juntan para intercambiar la pieza normalmente no tienen esta capacidad.

ESCASEZ DE MANO DE OBRA:¿DÓNDE ESTÁ EL FONDO?

Aparte de esos beneficios, otra razón para automatizar telares en el horizonte. Para algunos, el problema de escasez de mano de obra está presente ahora:la brecha entre el operador que se necesita y el que está disponible se amplía cada día. Instituciones como Tooling U (www.toolingu.com) brindan un recurso de capacitación en línea para ayudar a cerrar la brecha. Además, muchos fabricantes de máquinas herramienta han invertido tiempo y dinero para ayudar a los usuarios a capacitar al personal para un rendimiento óptimo. Pero, ¿y si llega el día en que no hay nadie para solicitar un puesto vacante? Según estadísticas recientes del Departamento de Trabajo, se estima que 40 millones de "baby boomers" se jubilarán entre ahora y 2015, mientras que solo 11 millones de reemplazos ingresarán al mercado. Prepararse para una grave escasez de mano de obra mediante el uso de la automatización puede ayudar a estirar esta mano de obra limitada lo suficiente como para llegar a fin de mes en el futuro.

NO VIAJE

El Sr. Scheurich y el Sr. Hoofnagle advierten a los talleres que están pensando en automatizar que analicen detenidamente su proceso manual antes de decidirse por la automatización. En algunos casos, el proceso manual no es muy confiable y necesita actualizarse de todos modos; no asuma que el proceso manual es una buena opción para la automatización. Comience con una hoja de papel en blanco, si es necesario, y evalúe el proceso de automatización antes de decidir seguir adelante. Inspeccione todas las mejoras disponibles en maquinaria, accesorios y avances y velocidades de herramientas de corte para brindar a la automatización la mejor oportunidad de éxito. Utilice todas las características avanzadas del control de la máquina, como la gestión de la vida útil de la herramienta, herramientas redundantes y medición en proceso. “La automatización funciona bien en C.N.C. Productos porque las partes coinciden con el proceso y el proceso funciona bien con el equipo”, dice el Sr. Hoofnagle.