La tienda comparte las lecciones aprendidas de Lights-Out

Alrededor de las 3 p. m. cada día de la semana, el personal del taller de herramientas personalizadas comienza a configurar centros de torneado para ejecutar trabajos sin luz durante la noche.

Para los hermanos Young, la automatización del taller comenzó agregando un alimentador de barras a un centro de torneado CNC existente.

Esto sucedió poco después de que Gillen y Bob Young compraran Custom Tool en Cookeville, Tennessee en 2008. (Gillen es presidente; Bob es vicepresidente). El alimentador de barras, que permitió que un centro de torneado CNC de dos ejes funcionara sin supervisión durante largos períodos tiempo durante los días con personal, representó un cambio significativo en la cultura de la tienda en comparación con la forma en que se administraba la empresa anteriormente. Es decir, nunca se contempló la automatización de una tarea manual hasta el punto de que incluso los cheques de nómina todavía se escribían a mano antes de la adquisición del negocio.

Hoy en día, se han implementado varios ejemplos de automatización y el taller se beneficia de ellos de varias maneras. Por ejemplo, se pueden configurar dos nuevos centros de torneado del eje Y alimentados con barras con subhusillos, herramientas motorizadas y colectores de piezas para que funcionen durante la noche con el objetivo de mecanizar las piezas completas mientras se obtiene el mayor tiempo de producción de las 15,5 horas disponibles que el taller necesita. sin personal Los empleados de la planta, muchos ahora libres de simplemente cargar y descargar máquinas, están mejor capacitados para considerar y sugerir formas en que se pueden mejorar los procesos. A menudo, estas útiles sugerencias están relacionadas con la automatización de tareas manuales existentes (como la integración del desbarbado de piezas en el ciclo de mecanizado). Además, la nueva tecnología de inspección ha automatizado algunas rutinas de medición para varias piezas que se mecanizaron durante la noche.

Custom Tool también automatizó recientemente la recopilación de datos para su estrategia de planificación de "registro de producción" que estableció hace aproximadamente 10 años. El registro de producción, que se ha convertido en la columna vertebral de su operación, revela qué tan efectivas fueron las máquinas del taller durante un día en relación con los volúmenes de producción diarios esperados, y muestra cuánto “tiempo robado” se está embolsando el taller. (Este es el apodo de los hermanos para las 15,5 horas sin personal cada noche). También ayuda a identificar los trabajos que tienen sentido para la producción durante la noche, ya que el taller busca aumentar el porcentaje de horas anuales de mecanizado sin luz al 50 % o más de su producción total. Como dice Bob, esa cantidad de tiempo de mecanizado desatendido equivale a un segundo turno con personal a un costo mucho menor.

Después del alimentador de barras

Bob Young administra las operaciones del sitio, mientras que Gillen (que también trabaja como arquitecto jefe de soluciones de IoT para AT&T Consulting) se encuentra en Atlanta, Georgia (aunque visita el taller con la frecuencia que le permite el tiempo). Los dos decidieron comprar Custom Tool después de que Bob, que anteriormente trabajaba para un distribuidor de máquinas herramienta, fuera abordado por los antiguos propietarios que estaban a punto de jubilarse y buscaban una salida.

Este accesorio de combustible es el primer trabajo que el taller realizó sin supervisión durante la noche. Usó herramientas redundantes para las dos operaciones de roscado para compensar el desgaste de la herramienta y duplicó la cantidad de piezas que podían mecanizarse sin luz. Además, desde que se tomó esta foto, el taller comenzó a usar una herramienta especial para realizar el desbarbado en ciclo para eliminar una operación secundaria de desbarbado manual.

Inmediatamente quedó claro para los hermanos que los cambios en la cultura de la empresa eran esenciales. Los dos comenzaron a trabajar para inculcar una mentalidad de mejora continua con miras a implementar la automatización tanto como sea posible. Dado el desgaste natural, contrataron a algunas personas nuevas, muchas relativamente jóvenes e inexpertas, que estaban más abiertas a adoptar tecnología avanzada y más aptas para sugerir formas de optimizar los procesos.

Después de ver los beneficios del mecanizado desatendido de ese primer centro de torneado alimentado con barras y de imaginar un momento en que el mecanizado sin luces se convertiría en una realidad, Custom Tool hizo una inversión más sustancial en 2012, agregando un eje Y Okuma LB3000 EX Spaceturn con herramientas, un subhusillo y un alimentador de barras de Edge Technologies para permitir el mecanizado completo de algunas piezas. El taller añadió otra máquina de este tipo en 2016 y una tercera en enero de 2019.

Dicho esto, tomó tiempo cosechar los beneficios del mecanizado automático. El taller tuvo que familiarizarse con el nuevo equipo y trabajar para validar posibles operaciones de mecanizado durante la noche. Luego comenzó a ejecutar trabajos durante períodos de tiempo cada vez más prolongados hasta la noche hasta que el taller estuvo completamente seguro de que podrían ejecutarse con éxito durante la noche. Se consideraron varios elementos en el establecimiento de procesos desatendidos confiables, y el taller ha aprendido una serie de lecciones en el camino. Algunos de estos se relacionan con:

• Sistema de refrigeración. Las caídas inesperadas en la presión del refrigerante o la interrupción del suministro de refrigerante pueden hacer que las herramientas se rompan. Las máquinas que funcionan durante la noche requieren más mantenimiento que las que funcionan solo un turno. Por lo tanto, si normalmente se revisa un filtro de bomba de refuerzo cada pocos días para una máquina que funciona un turno, ese filtro ahora debe revisarse todos los días. Además, el segundo centro de torneado del eje Y de Custom Tool cuenta con un controlador que envía una señal para detener la máquina si detecta un problema con el sistema de refrigeración.
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  Es importante tener en cuenta la gestión de virutas al desarrollar un proceso de mecanizado sin iluminación, como explica Bob Young a la editora sénior Lori Beckman. Esta unidad cuenta con dientes transportadores que le permiten manejar mejor virutas de aluminio largas y fibrosas cuando el centro de torneado funciona sin supervisión durante la noche.

  Transportador de virutas. No todos los transportadores de virutas son iguales. El primer centro de torneado del eje Y de Custom Tool tiene una unidad convencional, pero el segundo cuenta con una unidad Hennig con dientes en el transportador. Los hermanos Young dicen que este transportador elimina con mayor eficacia las virutas largas y fibrosas que se producen comúnmente al mecanizar aluminio, por lo que es más probable que realicen trabajos de aluminio durante la noche en esta máquina que en la otra. Esto elimina el "anidamiento de pájaros" de virutas, que puede interferir con el sistema de recolección de piezas.
• Recogida de piezas. Inicialmente, la tolva de virutas también servía como colector de piezas. Ahora, cada centro de torneado tiene un recolector de piezas integrado. El tamaño de los colectores debe poder acomodar el volumen de producción durante la noche. Si la capacidad es demasiado pequeña, la cantidad de piezas grandes que se pueden producir durante la noche es limitada. Además, el refrigerante sale con cada pieza que se recoge, por lo que se necesita alguna forma de drenar el refrigerante del colector de piezas y volver al sumidero de la máquina.
• Alimentador de barras. Si las piezas para un trabajo son considerables, la capacidad de un alimentador de barras puede limitar la cantidad de piezas que se pueden mecanizar durante la noche. Por otro lado, si los tiempos de ciclo son muy rápidos, es posible consumir todo el material en barra cargado, lo que significa que alguien tendría que ir al taller a reponer el material para que la producción de piezas durante la noche no se reduzca.
• Herramientas redundantes. Una pieza de conexión de combustible con dos tipos de roscas que se muestra fue el primer trabajo que Custom Tool configuró para ejecutarse durante la noche usando herramientas redundantes. Cuando este trabajo se ejecutaba con un operador a la espera, ese operador podía saber cuándo podría ser necesario un cambio de compensación debido al desgaste de la herramienta. Sin embargo, el taller descubrió que inicialmente solo podía ejecutar ese trabajo sin luces durante cuatro horas, porque era en ese punto en el que se necesitaban ajustes de compensación para las dos herramientas de roscado. Reconociendo eso, el taller comenzó a usar herramientas de roscado redundantes, solicitando un cambio de herramienta en un número determinado de piezas justo antes de que el desgaste de la herramienta se convirtiera en un problema. Aunque el taller no obtiene toda la vida útil potencial de sus insertos de herramientas de roscado, el tiempo adicional que la máquina puede funcionar sin supervisión lo justifica.
• Monitoreo de carga. Con la capacidad de monitoreo de carga del husillo, cuando la carga llega a cero, eso significa que una herramienta se ha roto. Los programas de pieza están escritos para que la máquina se detenga en ese punto en lugar de continuar ejecutando el trabajo y correr el riesgo de romper las herramientas posteriores.
• Capacidad de medición. Es agradable cuando se pueden mecanizar cientos de piezas durante la noche, pero esa producción desatendida ha cambiado lo que hacen algunos empleados del taller de herramientas personalizadas para comenzar cada día. Se debe reservar tiempo para la segregación de piezas, la inspección, la evaluación de la máquina y la configuración para el próximo trabajo. De hecho, la inspección de piezas se convirtió en un cuello de botella cuando el taller implementó por primera vez la producción sin luces. Para acelerar las rutinas de inspección, Custom Tool agregó un sistema de medición de dimensiones de imágenes de la serie Keyence IM, que puede medir y registrar automáticamente numerosas características externas de una o más partes configuradas en el dispositivo.

Automatización del registro de producción

El registro de producción que Bob implementó en 2011 revela cuán productivas son cada día las nueve máquinas CNC y una celda de soldadura robótica del taller al comparar el trabajo planificado diario para cada una con la producción real lograda. También revela la eficacia con la que la tienda utiliza las horas nocturnas disponibles.

El sistema automatizado de recopilación de datos recopila información de producción de máquinas cada 20 minutos. También extrae datos de trabajo del software ERP del taller. Luego se pueden crear informes para mostrar más gráficamente la información del registro de producción. Crédito de la foto:Herramienta personalizada

Hasta hace poco, todos estos datos se recopilaban manualmente. Cada hora, los empleados registran los números de producción de piezas por hora para cada máquina e ingresan esos valores, así como los códigos de estado de la máquina, en la hoja de cálculo del registro de producción. El taller se esfuerza por maximizar los valores de los códigos 10 y 15, que representan el tiempo de producción durante el turno de un solo día del taller y el tiempo de producción sin supervisión durante la noche, respectivamente. La comparación de estos valores con la producción diaria esperada revela la verdadera utilización de la máquina, dice Bob. Otros códigos, como los de configuración, reelaboración y tiempo de espera de material, herramientas o atención del operador, arrojan luz sobre cuánto tiempo lleva completar un trabajo además del tiempo real de mecanizado.

Se han configurado variables comunes para realizar un seguimiento del estado de cada trabajo. El conteo de partes es manejado por código G y aumenta en uno cada vez que se completa un ciclo de parte. Otras variables requieren la entrada del operador. Estos incluyen el objetivo de ejecución (la máquina se detendrá cuando el recuento de piezas alcance ese valor), el número de trabajo (esto aparece en el viajero de trabajo) y el código de registro de producción (esto muestra cuando el estado de producción ha cambiado).

El registro de producción ayuda a identificar los procesos que se prestan a la operación de luces apagadas. Si una máquina configurada para funcionar toda la noche no se acerca a las 15,5 horas disponibles, es posible que este trabajo no sea adecuado para funcionar durante la noche. O bien, si una máquina funciona toda la noche y otra funciona la mitad de la noche, tal vez tenga sentido transferir el trabajo que se ejecutó solo la mitad de la noche a una máquina diferente y reemplazarlo con el trabajo de la otra máquina que funciona durante más tiempo para lograr una mayor utilización. El registro de producción también sirve como una especie de diario, ya que se utiliza para documentar problemas como roturas de herramientas o mal funcionamiento del alimentador de barras que provocaron que las máquinas no alcanzaran los valores de producción previstos.

El taller continúa trabajando hacia el escenario en el que nadie necesitará visitar las máquinas cada hora para recopilar e ingresar datos para el registro de producción. Esto se debe a un sistema automatizado de recopilación de datos y generación de informes que Gillen está desarrollando y que utiliza una plataforma de Internet industrial de las cosas (IIoT) basada en la web para extraer datos de máquinas que tienen agentes para el protocolo de comunicación de código abierto MTConnect, así como el de la empresa. Software de planificación de recursos empresariales (ERP) de Jobboss. La plataforma es Devicewise for Factory de Telit, una empresa que ofrece módulos IIoT, software y servicios y software de conectividad.

El mecanizado sin luces significa que muchas piezas están esperando al personal del taller cuando llega por la mañana. Para Custom Tool, esto creó un cuello de botella de inspección que impulsó al taller a agregar un dispositivo de medición de dimensiones de imagen para acelerar la medición de piezas para el personal de control de calidad.

Gillen dice que los beneficios de este sistema son que interactúa con una variedad de controladores y no se necesita programación personalizada para la recopilación de datos. Está configurado para extraer automáticamente todos los datos recopilados previamente de forma manual de la máquina (recuento de piezas, código de máquina y más), así como datos ERP (número de trabajo, descripción del trabajo, fecha del pedido, cantidad del pedido, fecha de entrega y más) y tiendas. en la nube. Se puede acceder a los datos a través de un panel web. Luego se pueden crear informes para mostrar más gráficamente lo que estaba disponible anteriormente en la hoja de cálculo del registro de producción.

El sistema ha estado recopilando datos cada 20 minutos desde principios de junio de 2018 sin perder una entrada para una máquina que estaba funcionando. Gillen dice que hay muchos buenos productos de monitoreo de máquinas disponibles. Sin embargo, su experiencia técnica le brindó la oportunidad de explorar una solución interna que aborda la información comercial que el taller está más interesado en conocer. También cree que esta capacidad de recopilación de datos también podría conducir a análisis aún más avanzados, como vincular el tiempo de corte a tipos específicos de herramientas de corte o insertos.