Transformando la Fabricación Suiza con Recolección y Gestión Avanzada de Datos

La gestión de datos digitales está impulsando cada vez más la estrategia de fabricación, operaciones y asignación de activos en empresas manufactureras contemporáneas, sin embargo, recopilar y comparar datos de mecanizado de manera uniforme puede ser un desafío para talleres con una mezcla de tecnología nueva y equipo legado. Dan Villemaire es propietario y presidente de C&M Machine Products. Fundada por su abuelo y padre como un taller de máquinas de tornillo Brown & Sharpe en Hudson, New Hampshire, hace 40 años, el negocio ha crecido para albergar unas 100 máquinas incluyendo más de 73 tornos automáticos CNC tipo suizo y 19 centros de torneado CNC más grandes. C&M sirve industrias que van desde aeroespacial y defensa hasta consumibles de cobre, manejo de fluidos, médico, robótica y óptica con corridas de producción de productos mecanizados de precisión hasta 1.000.000 de piezas o más.

El Sr. Villemaire percibió que la gestión y análisis detallado de datos de fabricación ayudaría a facilitar el crecimiento en nuevos mercados a través de planificación más eficiente y uso de recursos de fabricación. «Una de las cosas que consistentemente nos esforzamos por hacer es impulsar decisiones con datos», dice. Pero porque las máquinas del taller son de edades y operación ampliamente diferentes, era difícil recopilar datos precisos, consistentes y comparables. «Queríamos tener una mejor comprensión de lo que nuestras máquinas estaban haciendo. Sabíamos que algunas de nuestras máquinas tenían la capacidad de hablarnos y darnos información en formato tipo tablero, pero no de manera uniforme».

C&M envía programas CNC a sus máquinas a través de un sistema DNC (control numérico distribuido), pero el taller documentaba tradicionalmente la salida de máquina usando tarjetas de tiempo llenadas a mano. Los operadores registraban manualmente las horas que trabajaban y las piezas que producían, y luego enviaban las tarjetas para entrada en el sistema ERP del taller. Ese proceso no funcionaba bien con múltiples oportunidades de error.

C&M adquirió su sistema DNC de WireFreeCNC, una unidad de Macdac Engineering. Macdac proporciona productos de software y hardware de fabricación incluyendo Mastercam, Catia y una variedad de equipos de red. El proveedor de software propuso instalar el Excellerant MDC (Recolección de Datos de Fabricación) en C&M. Excellerant es un decodificador universal que conecta máquinas y captura datos CNC a medida que se generan. El producto permite a un fabricante conectar todas sus máquinas herramienta CNC y controles (independientemente de marca) y monitorizar y gestionar los datos de cada máquina en tiempo real y transmitir esos datos al sistema ERP de la empresa.

Ventajas del DNC

Excellerant MDC se basa en MTConnect, FANUC Focas, OPC-UA, Haas MNET Q-Codes y otros protocolos de conexión de control de máquina, y también se comunica con máquinas CNC legacy. El paquete consiste en una licencia de software y hardware que incluye una tableta de visualización gráfica ubicada en cada controlador de máquina. El sistema cuenta piezas a medida que se crean. Al final de cada turno, el operador califica el número de piezas buenas completadas, y el total se ingresa automáticamente en el sistema ERP.

Con datos precisos, el taller es capaz de entender mejor su rendimiento real. «Realmente no teníamos buenas cifras para poder mirar esas cosas antes», dice el Sr. Villemaire. «Este sistema nos permite hacer eso. Es muy útil. No dependemos de tarjetas de tiempo escritas a mano, y no dependemos de nuestros operadores para impulsar los cálculos de rendimiento y throughput de C&M».

Shawn Bergeron, líder de mejora continua de C&M, dice: «La precisión de la información que entra en nuestro sistema ERP es exponencialmente mejor que lo que era antes. Desde una perspectiva de planificación, está mejorando muchas cosas».

Los números de salida incorrectos comunes en el pasado, enfatiza el Sr. Bergeron, no fueron el resultado de engaño por operadores de máquina. «Simplemente no sabían», dice. «Tuvimos ocasiones donde las piezas simplemente desaparecían. Por ejemplo, corríamos 1.000 piezas, pero el operador tenía 700 en mano, así que pensó que hizo 700. En realidad, las 300 piezas faltantes no estaban siendo atrapadas correctamente en la máquina, y caían en el contenedor de virutas».

Tales ocurrencias afectaban la rentabilidad. «Nuestro rendimiento se ve impactado cuando se pierden piezas en la máquina. Hemos gastado tiempo de ciclo, y hemos consumido material y mano de obra para hacer algo que no podemos dar la vuelta y vender a un cliente. Es chatarra sin importar si está en la máquina o no, y necesita ser contabilizado de esa manera. Ahora, a través de recolección de datos fiable y análisis de causa raíz, sabemos los problemas que necesitamos corregir», dice el Sr. Bergeron.

El beneficio más visible de implementar el paquete Excellerant fue la eliminación de tarjetas de tiempo. C&M también está pilotando eliminar documentación adicional —hojas de conteo que rastrean conteos diarios de piezas a través de múltiples turnos. El sistema hace esto automáticamente, dando a los operadores una idea de dónde están relativos a la cantidad a fabricar para el trabajo, previniendo sobreproducción. La información también puede confirmar que la cantidad de material a mano es suficiente para completar el volumen de pieza requerido. «La documentación automática ahorra 15 o 20 minutos para los operadores que pueden reutilizar para limpiar las máquinas y prepararlas para el siguiente turno», dice el Sr. Villemaire.

El objetivo es automatizar la recolección de datos tanto como sea posible. Entonces la gerencia puede empezar a analizar los datos y encontrar formas de lidiar con problemas de rendimiento. «El uso del sistema también añade valor desde un punto de vista de satisfacción del cliente, ya que somos capaces de mejorar la precisión de nuestros costes y aumentar nuestro valor para nuestros clientes», dice el Sr. Bergeron.

Cambiando la Cultura

La adopción masiva de recolección automatizada de datos representa un cambio cultural significativo para un negocio de 40 años. El Sr. Villemaire está moviendo C&M lejos de las formas más antiguas de hacer las cosas rodeándose de recursos e ideas frescas. El Sr. Bergeron explica: «Recientemente contratamos un gerente de operaciones y un gerente de calidad con un conjunto de habilidades diferente al que habíamos tenido previamente. Contratamos un gerente de finanzas también. Dan está intentando rodearse de un equipo central para llevar esta organización a donde necesita ir basado en hechos y datos, no basado en emoción y una actitud de "lo hicimos así hace 30 años". Si continuamos haciéndolo así, dentro de 30 años no tendremos un lugar a donde ir». La empresa busca contratar 55 personas en los próximos tres a cuatro años.

Mejor Aceptación (Buy-In)

Los empleados, y operadores en particular, han aceptado la implementación del sistema Excellerant más abiertamente de lo que el Sr. Bergeron anticipaba. «He tenido operadores notar que estamos llevando mejor seguimiento de la información», dice. «Están viendo el valor. No es una herramienta para reprender gente. Eso es lo último que queremos hacer. Preferimos usarlo como herramienta para análisis de causa raíz y acciones correctivas y preventivas hacia adelante. Los beneficios futuros son tremendas».

Entorno Sin Papel

Uno de los objetivos de adoptar gestión automatizada de datos es moverse hacia un entorno sin papel, especialmente en la planta de producción. Un elemento clave de ese esfuerzo es una tableta de visualización gráfica montada en cada máquina herramienta. En la tableta, que muestra una interfaz de usuario simple diseñada para función clara y lógica, las máquinas herramienta son representadas por iconos gráficos.

Una máquina usualmente está inactiva cuando un operador inicia sesión. Después de que el operador ingresa un número de empleado, el icono de la máquina se vuelve rojo, indicando que está en modo de puesta a punto. Cuando la puesta a punto está completa, el icono cambia de rojo a naranja. Después de que el operador termina la puesta a punto, incluyendo someter dimensiones nominales para la primera pieza, el sistema establece un conteo de piezas. Cuando la primera pieza se confirma como buena, el operador califica esa pieza en producción y comienza la corrida de producción. Durante la corrida, el operador puede iniciar sesión y verificar la salida de la máquina comparada con el programa de producción y total de piezas requerido. Al final de la corrida, el operador le dice al sistema cuántas piezas buenas se hicieron. La visualización de la tableta gráfica también está disponible en computadoras de escritorio en la oficina del taller así como en dispositivos móviles.

La reducción de papeleo también contribuye al cumplimiento regulatorio. Por ejemplo, el Sr. Bergeron dice que el uso del sistema Excellerant facilita el cumplimiento con estándares NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología), particularmente el estándar de ciberseguridad SP800-171. Multas grandes son posibles en caso de violación de datos. «Eso requiere que seamos muy cuidadosos con la propiedad intelectual del cliente como especificaciones y dibujos», dice. «En muchos casos es parte de nuestra obligación contractual con clientes controlar su información y garantizar que no caiga en manos equivocadas». Almacenar información en la tableta en la máquina limita el número de planos y especificaciones del cliente presentes en la planta. «En algunos casos, el estándar de ciberseguridad es una especie de barrera de entrada a un mercado para otros talleres», continúa el Sr. Bergeron. «Muchos de nuestros clientes, específicamente en el ámbito de defensa, nos preguntan si y cuándo seremos compatibles».

Una Mezcla Variada de Máquinas Herramienta

C&M opera más de 73 tornos automáticos CNC tipo suizo incluyendo máquinas de Star, Citizen y Tsugami. Centros de torneado CNC más grandes incluyen máquinas de Miyano, Eurotech y Hardinge. Controles de máquina son de FANUC y Mitsubishi. El Sr. Bergeron dice que el número y variedad de máquinas en el taller de C&M planteó un desafío en la recopilación y estandarización de datos. «Cada una es ligeramente diferente a la siguiente, y tenemos muchas máquinas más viejas. En las máquinas más nuevas, implementar Excellerant es bastante rápido y fácil; es tipo enchufar y usar. Hubo mucha más interacción con las máquinas más viejas para configurar el sistema. Pero ahora está en casi todas las máquinas que tenemos, y tenemos seis nuevos tornos CNC suizos Citizen a los que se lo estamos añadiendo».

El taller fabrica piezas que varían en diámetro desde 0,03125 pulgadas a 1,5 pulgadas en sus tornos automáticos suizos y hasta 4 pulgadas de diámetro en los centros de torneado más grandes. «Así que hay una diferencia bastante grande en el tamaño de trabajo que podemos hacer junto con diferentes capacidades de máquina. Podemos ver en qué son capaces nuestras diferentes máquinas y planificar en consecuencia», dice el Sr. Bergeron. La empresa ha hecho mucho trabajo averiguando la mejor plataforma de máquina para cada trabajo, y el sistema Excellerant les está ayudando a entender mejor estas elecciones.

El Sr. Bergeron dice que la entrada sobre uso del sistema viene en gran parte de la planta. «No viene de mí o de nadie en gerencia; viene de los empleados usando el sistema cada día. Y ahí es donde va a estar el éxito —en los empleados adoptándolo y viendo el beneficio del sistema», explica. Algunos de ellos pueden profundizar y hacer análisis de causa raíz para problemas de conteo de piezas. Para otros, una vez que está arriba y corriendo simplemente funciona, mientras la gente siga las direcciones. «Es esencial que los empleados confíen en el sistema. Todo lo que se requiere es ajuste fino y prestar atención al detalle. Nuestros mecanizados son extremadamente orientados al detalle y producen piezas muy pequeñas con tolerancias extremadamente finas. Sé que pueden hacer esto».

Características Importantes

El Sr. Bergeron nota que una característica importante del sistema se llama Vista Ojo de Águila (Eagle Eye View), que proporciona detalle completo de trabajo como información de cliente, número de pieza, número de plano, revisiones, estado de trabajo, cuándo se ordenaron piezas, fechas de vencimiento, y cantidades de orden actualizadas.

Notas de Operación (Operation Notes) es otra característica valiosa, permitiendo comunicación bidireccional entre la oficina y la planta. Ya sea el operador o personal de oficina puede escribir un mensaje que aparecerá en la tableta en la máquina así como en tableros detrás de escena. «Podría ser algo tan simple como qué tan bien corrió el trabajo la noche anterior y si hubo algún problema, compartiendo información con el turno entrante», dice el Sr. Bergeron. El taller corre un primer turno y un segundo turno modificado; puede haber un hueco de tres o cuatro horas entre el traspaso de turno de noche a mañana. «Con Macdac, estamos desarrollando la capacidad de guardar las Notas de Operación con el número de pieza para que la próxima vez que el trabajo se programe, los operadores u otros empleados puedan consultar las notas y saber cómo corrió el trabajo previamente».

Valor de Datos Accesibles

Datos fiables y accesibles destacan problemas y los llevan al frente. «Si no está frente a ti y no prestas atención e no intentas hacer algo al respecto, nunca mejorarás», dice el Sr. Bergeron. «Ahora que tenemos buenos datos entrando, podemos consultar datos de rendimiento y analizarlos para tendencias o patrones, o ver si hay cierta máquina que siempre es un problema. Con datos precisos, hay muchos factores diferentes que podemos entender y usar para operar mejor nuestra instalación. La gran transición ahora es para el equipo de gerencia media empezar a utilizar el sistema para tomar decisiones».

Los datos permiten programar trabajos en las plataformas correctas. C&M tuvo incidentes en el pasado donde un trabajo se programó en una máquina que no estaba disponible. El sistema Excellerant muestra a dónde va cada trabajo y da visión de lo que está pasando en el momento. Puede usarse para dirigir tráfico y tomar decisiones.

Adoptando Tecnología de Gestión Automatizada de Datos

Talleres considerando emplear tecnología de gestión automatizada de datos la encontrarán útil para hacer sus procesos tan consistentes como sea posible en general. Como ejemplo, criterios para conteos de piezas deberían estandarizarse si es posible. Considerando la naturaleza de las piezas y máquinas herramienta de C&M, los conteos de piezas en general se basan en operaciones de corte. Cuando las piezas se tornean de

barra alimentada, el corte significa que una pieza está completa. En ese caso, es realmente un conteo de operación en lugar de un conteo de pieza real. «No es necesariamente blanco y negro en cuanto a lo que va a dar conteos de piezas», dice el Sr. Bergeron. «Solo tienes que asegurar que hay ciertos códigos o variables en los programas de mecanizado, y necesitas tener a alguien en el equipo que entienda el código —en este caso el programador. Estandarizar tanto como sea posible hace más fácil la solución de problemas también».

En preparación para el cambio a recolección automatizada de datos, nombrar un líder de proyecto o campeón es crucial para asegurar que el esfuerzo se mantenga en camino y que haya una persona de contacto claramente definida para comunicaciones sobre retrasos u otras ocurrencias. Buen rapport con el proveedor del sistema de gestión de datos es esencial.

El Sr. Bergeron enfatiza la necesidad de ensamblar un equipo multidisciplinario incluso antes de firmar un contrato de gestión de datos. «El equipo debería consistir de representantes de operaciones, TI, y un campeón de la planta, pero realmente involucra a mucha gente de todas las disciplinas diferentes en el taller», dice. «La clave es tener una idea de antemano de cómo el sistema va a funcionar. Esas discusiones pueden empezar, y las semillas pueden plantarse, para que cuando el sistema se implemente, no sea todo totalmente nuevo. Requiere que todos en la organización participen en cierto grado».

El Futuro de la Recolección Automatizada de Datos

El Sr. Bergeron dice: «Excellerant puede usarse en cada operación en el proceso de fabricación, pero actualmente no aplicamos el sistema a su capacidad completa. Lo usamos en puesta a punto y producción en las máquinas herramienta, y aún no en inspección final, envío, u otros aspectos del proceso. En el futuro aprovecharemos más la tecnología y tomaremos máxima ventaja de ella. Todo el punto es recopilar datos y retroalimentarlos al sistema para que nuestros empleados los usen. Ellos saben mejor que nadie qué está pasando».

Las «Cuatro C» de C&M

En paralelo con la adopción de tecnología de recolección y gestión automatizada de datos, C&M buscó formas de clarificar la identidad y propósito de la organización. Dan Villemaire dice: «Pasamos la mejor parte de los últimos dos años y medio definiendo los valores de C&M. Llegamos a "Las Cuatro C de C&M", a saber: enfoque en el cliente, mejora continua, colaboración y comunidad».

«Obviamente el enfoque en el cliente es nuestro objetivo primario; hacer felices a nuestros clientes y asegurar que hacemos lo que necesitan que hagamos», dice el Sr. Villemaire. «Colaboración y mejora continua van de la mano; el trabajo en equipo es esencial para avanzar. La mejora continua es un término sobreusado, pero siempre nos esforzamos por hacerlo mejor. El sistema Excellerant nos permite recopilar los datos que necesitamos para poder medir mejoras. Previamente no sabíamos si estábamos haciendo mejor o no porque no teníamos los datos para decirlo».

En cuanto a la cuarta «C», comunidad, «Es doble», dice el Sr. Villemaire. «Estamos comprometidos a estar ahí el uno para el otro y a devolver a la comunidad local. En la comunidad interna de nuestra empresa, la gente tiene problemas personales o eventos en sus vidas donde necesitan apoyo y lo tomamos muy en serio. Nos consideramos una familia. Estamos ahí para nuestra gente; estamos ahí para respaldarlos».

Con respecto a la comunidad local fuera de la empresa, el Sr. Villemaire añade: «Hacemos colectas de alimentos, adoptamos familias para Navidad, somos patrocinadores del Boys and Girls Club y muchas otras organizaciones sin fines de lucro. En 2019, nuestro objetivo es que cada uno de nuestros empleados haga ocho horas —un día pagado— de trabajo de servicio comunitario fuera de la empresa. Estamos incorporando esa actitud más y más en cómo hacemos las cosas aquí. Hacemos muchas cosas que la gente no sabe. Intento hacer que devolver sea parte de nuestra política pública con nuestros empleados y clientes. Estamos devolviendo. Es importante para nosotros».

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