Monitoreo Proactivo de Herramientas: Predice Fallos y Reduce Costes

El monitoreo de condición de máquinas es una práctica mediante la cual la salud de la máquina durante un período específico puede evaluarse. Al capturar datos de la máquina, la eficiencia, la efectividad general del equipo y otras variables pueden usarse para determinar el rendimiento futuro y optimizar el reemplazo de piezas, desgaste y tiempo de inactividad para servicio.

 

Pero, ¿qué pasa con el monitoreo de las condiciones de las herramientas? Mientras el monitoreo de condición de máquinas aprovecha datos capturados electrónicamente, las herramientas en sí son herramientas precisas y endurecidas que realizan el corte, taladrado o fresado de una pieza. Al extender el concepto de monitoreo de condición de máquinas para incluir herramientas, las empresas pueden predecir fallos de herramientas y reducir costes.

¿Qué es un Sistema de Monitoreo de Herramientas?

Un sistema de monitoreo de herramientas analiza datos de máquina de muchos dispositivos para determinar la salud, vida útil y utilidad restante de una herramienta. Monitorear la salud y vida útil de una herramienta es más difícil de realizar que el monitoreo de condición de máquinas. Intenta aprovechar los datos de la máquina CNC para entender y predecir la condición y ciclo de vida de la herramienta. Cuanto más precisa sea la predicción de fallo de herramienta, menor será el coste total de herramientas incurrido.

Al monitorear varios factores, el software de monitoreo que mide la salud de una herramienta puede informar a los operadores del desgaste de la herramienta y cuánto durará una herramienta. Esto ofrece mayor visibilidad en el proceso y empodera a los operadores para obtener la mayor vida posible de cada herramienta. También pueden gestionar mejor su tiempo para realizar cambios con menos tiempo de inactividad. Predecir el fallo de la herramienta permite a los operadores reemplazarla en un punto óptimo, evitando daños a la máquina y la pieza en producción, reduciendo desecho y costes de herramientas.

¿Cómo Funcionan los Sistemas de Monitoreo de Herramientas?

Los sistemas de monitoreo de herramientas operan en uno de tres niveles, cada uno aumentando en precisión. El nivel uno monitorea promedios creados por puntos de fallo mientras el nivel dos usa potencia para medir formas de onda predecibles y el nivel tres usa algoritmos avanzados para datos recopilados. Para empresas implementando sistemas que monitorean herramientas, hay esencialmente tres niveles de enfoque. Cada uno ofrece un grado variable de certeza al indicar cuándo ocurrirá un fallo de herramienta, y como resultado, cada paso ofrece grados variables de efectividad.

Nivel 1

El primer tipo es el más básico, y se usa ampliamente en la industria del mecanizado. Es simplemente una variación de una vieja práctica de mantenimiento reactivo donde se permite que la herramienta funcione hasta el fallo. Este método usa los puntos de fallo para crear un promedio usado como guía de reemplazo. Aproximadamente el 95% de la industria hace esto.

Aunque este método es fácil de implementar (resultando en su uso extendido en la industria), tiene desventajas significativas.

El punto de ajuste para el promedio puede volverse arbitrario o subjetivo, especialmente cuando se usan diferentes materiales en la máquina. Los promedios reducidos luego aumentan los costes de herramientas.

Además, puede haber todo tipo de otras variables que no se tienen en cuenta que interrumpen el trabajo de la herramienta, causándola a desviarse del promedio. Esto resulta en una de dos cosas:

1. Grandes cantidades de piezas de desecho al permitir que las herramientas funcionen hasta el fallo o
2. Herramientas desperdiciadas y costes de herramientas innecesariamente altos

Una imagen de una pieza «buena» (arriba) y una «mala» (segunda desde arriba). Debajo hay dos fresas: la primera es nueva, mientras que la de abajo está rota. Para este fabricante, cuando la fresa se rompe (como la de abajo), la ranura no se corta y la pieza se convierte en desecho.

Nivel 2

El segundo nivel es más avanzado. Este sistema analiza la potencia usada por el husillo y rastrea la forma de onda, como las ondas de sonido en una grabación, para predecir puntos de fallo. Leyendo la amplitud de la potencia a lo largo del tiempo, aumentos y disminuciones en la carga pueden indicar el punto de fallo.

Este sistema también tiene desventajas. Aunque aborda el problema planteado por promedios subjetivos en el Nivel 1, el Nivel 2 aún solo puede capturar condiciones de herramienta en o muy cerca del punto de fallo. Esto significa que el sistema sigue abierto a tasas de desecho potencialmente más altas. También significa tiempo de inactividad añadido y daño potencial a la máquina dependiendo del tipo de fallo.

Nivel 3

La solución más avanzada disponible, este enfoque utiliza algoritmos que pueden detectar una aproximación al fallo a tiempo para reemplazar la pieza dentro de una parada de mantenimiento aceptable y con desecho significativamente reducido.

Los sistemas de monitoreo de Nivel 3, como los pioneros de MachineMetrics, usan datos de alta frecuencia y algoritmos avanzados para diagnosticar, predecir y evitar fallos.

Estos sistemas tampoco requieren sensores para monitorear la herramienta. Al medir datos de alta frecuencia del uso de torque, los datos pueden parsearse, limpiarse y analizarse. Estos datos se extraen directamente del control de la máquina, optimizando así el monitoreo para cubrir la última milla y convirtiéndose en una parte integral de un sistema más avanzado de monitoreo de condición de herramientas que mejora el control de la máquina.

 

Beneficios Clave

Hay muchos beneficios de un sistema automatizado de monitoreo de herramientas de máquina, incluyendo:

Monitoreo de Condición

Los operadores son notificados de herramientas rotas o desgastadas previniendo daños a piezas o máquinas.

Vida Útil de Herramienta Precisa

Las herramientas pueden optimizarse para situaciones específicas como tipo de máquina, entorno o material.

Ciclo de Vida de Herramienta Extendido

También conocido como optimización de herramientas, optimizar el reemplazo de herramientas significa que el ciclo de vida se maximiza y la herramienta nunca se reemplaza demasiado temprano o demasiado tarde.

Calidad Mejorada

Las herramientas rotas son solo parte del problema. El desgaste de herramientas también puede generar desecho produciendo piezas ligeramente fuera de especificación. El software de monitoreo de herramientas CNC puede identificar este desgaste para prevenir su uso adicional.

Mantenimiento Predictivo

El mantenimiento predictivo es el método más impactante disponible para mejorar la calidad y reducir costes. Tiene la capacidad de predecir con precisión el fallo de herramientas y alertar a los equipos para solucionar el problema, evitando el desecho por completo.

Monitoreo de Potencia

El monitoreo de potencia es donde las herramientas se monitorean continuamente a lo largo del ciclo de producción para ayudar a gestionar la potencia usada por la máquina. Entender la potencia usada para cada trabajo y ejercida por las herramientas puede ayudar a detectar desgaste de herramienta más temprano. Si la potencia aumenta inesperadamente, puede causar una parada. Los picos también pueden indicar fuerza excesiva cuando no se espera y llevar a los operadores a la herramienta que necesita reemplazo. El monitoreo de potencia también puede trabajar en conjunto con otros aspectos del programa, como monitoreo de fuerza, para proporcionar una imagen aún más completa.

Procesamiento de Datos de Alta Velocidad

Los datos son uno de los activos más valiosos de una empresa. Cuando se procesan en tiempo real y en el punto de ocurrencia, pueden usarse en el marco de la misma plataforma de analíticas avanzadas que impulsa el monitoreo de producción para proporcionar insights accionables. Estos insights no solo ayudan a operadores y gerentes a desarrollar soluciones a problemas. Como parte del ecosistema de datos, proporcionan información valiosa por trabajo, máquina, operador, turno y más.

Detección de Desgaste de Herramienta en Tiempo Real

Sistemas avanzados de captura de datos como el que ofrece MachineMetrics pueden acceder a datos de alta frecuencia que pueden aprovecharse para detectar desgaste de herramienta en tiempo real. Los resultados se analizan y, usando aprendizaje automático, el sistema puede comenzar a asignar atributos trazables y trazables a cada señal que acompaña al desgaste de herramienta. Esta capacidad funciona junto con otros dispositivos para que el desgaste de herramienta pueda monitorearse y trazarse.

 

Con monitoreo de herramientas, puedes replicar el oído de un maquinista avanzado con años de experiencia escuchando herramientas y máquinas por cualquier señal de fallo inminente.

¿Es el Software para Monitorear Herramientas para Ti?

Si el equipo no está rindiendo a tasas de producción medidas o tiempos de ciclo adecuados, el monitoreo de herramientas puede ser una buena solución. Si los costes y la calidad están por todos lados, entonces la salud adecuada de la herramienta puede ser una parte importante de la solución. Porque es más difícil de hacer que el monitoreo de producción de máquinas, muchas empresas pueden rehuirlo. Pero por qué una empresa necesita tal sistema de monitoreo va de la mano con por qué necesitan monitoreo de producción.

Lo mismo es cierto para entender el OEE. Muchas empresas que recién comienzan su viaje de digitalización y monitoreo tienen una opinión muy inflada de cuál es su efectividad general del equipo. Y cuando comienza el monitoreo de producción, esa opinión se hace añicos. Representa el siguiente nivel de profundización para la mejora continua de procesos para tomar control de una serie de problemas.

Una empresa también puede usar tal software de monitoreo para abordar necesidades más estratégicas. Quizás los datos lleven a problemas de entrenamiento que signifiquen que incluso un operador experimentado necesite refrescar. También puede usarse para determinar si la base de equipos de la empresa está a la altura de producir el nivel de calidad basado en complejidad. Las especificaciones de producto y tendencias cambian con el tiempo, y el equipo heredado no siempre puede mantener el paso.

Otra razón estratégica sería que la empresa asuma nuevo negocio. Piezas aeroespaciales, médicas y de grado militar requieren tolerancias extremadamente ajustadas. Si una empresa está considerando asumir nuevo negocio donde la eficiencia actual y los controles de proceso están fuera de sintonía, el sistema de monitoreo puede ayudar a identificar las áreas problemáticas y dirigirlas a una solución de proceso que les permita asumir trabajo de mayor calidad.

¿Cuándo Tiene Sentido el Monitoreo de Herramientas?

El monitoreo de herramientas tiene sentido cuando una empresa tiene poca o incluso ninguna idea de cuál es su verdadero OEE. También tiene sentido cuando los procesos necesitan optimización. Muchos negocios pueden realizar mejoras de dos dígitos de hasta un 20% al usarlo en combinación con monitoreo de producción. Esta condición puede continuar por años y frustrar a operadores y gerentes que no entienden por qué una máquina no puede producir piezas a la tasa establecida según especificaciones.

El monitoreo de herramientas también tiene sentido cuando las empresas sufren pérdidas de eficiencia debido a tiempos de ciclo perdidos o incorrectos donde el fallo de herramienta significa que el trabajo nunca opera a la tasa de producción según especificaciones. Y es una excelente opción para empresas que tienen una alta pérdida por caída de calidad y no pueden identificar las razones exactas por qué y dónde ocurren estas caídas.

BC Machining Recurre a MachineMetrics para Monitoreo Predictivo de Herramientas

Cuando BC Machining buscó ayuda para abordar roturas continuas de herramientas y altas tasas de desecho, recurrieron a MachineMetrics para una solución. BC Machining sirve a las industrias médica, defensa, transporte y herramientas eléctricas donde la precisión es crítica.

BC Machining había estado experimentando roturas excesivas de herramientas en sus máquinas CNC suizas, creando desecho tanto en el punto de rotura como cerca del final de la vida de la herramienta cuando las piezas pueden variar fuera de especificación.

Usando la solución de MachineMetrics de capturar datos de alta frecuencia y analizarlos a través de algoritmos avanzados, BC pudo identificar roturas de herramientas para prevenir piezas de desecho.

La caída en piezas perdidas, clasificación e incertidumbre se tradujo en una detección de fallo cercana al 100% y un ahorro anual de $72,000 por máquina.

Lee el caso de estudio completo con BC Machining.

MachineMetrics ofrece un sistema de monitoreo para evaluación de herramientas que recopila datos directamente de la fuente —la propia máquina CNC. A través de algoritmos personalizados diseñados para monitorear el uso de torque, las entradas pueden ingresarse en el sistema como eventos de series temporales o modelos de aprendizaje automático para predecir fallos de herramientas con precisión.

El adaptador de datos de alta frecuencia de MachineMetrics puede detectar los problemas y analizar los datos en el edge para automatizar soluciones y alertar al personal sobre problemas antes de que ocurra el fallo, previniendo desecho costoso y tiempo de inactividad. Con diagnósticos avanzados de máquina, las herramientas se optimizan e incorporan en un sistema de mantenimiento predictivo agresivo y totalmente automatizado. Para ver cómo MachineMetrics puede desplegarse para ayudarte a tomar control de las necesidades de salud de tus herramientas, reserva una demo con nuestro equipo hoy.