Nation de l'automatisation :réduire les configurations et le stress répétitif dans le secteur de la fabrication

Vous cherchez de nouvelles façons de donner un coup de fouet à la production de votre magasin ? L'automatisation peut être un multiplicateur de force. Cela pourrait également libérer le temps de vos machinistes les plus expérimentés et les plus ambitieux pour le mentorat, l'apprentissage de nouveaux systèmes et la mise à niveau des compétences en programmation de machines. Et cela pourrait aider à réduire les primes d'assurance.

Le cas d'utilisation de l'automatisation de nombreuses fonctions dans un atelier est très différent d'une grande usine automobile ou d'une autre installation de fabrication à grand volume. Mais l'automatisation peut obtenir des résultats positifs et productifs qui simplifient les tâches répétables et chronophages pour les magasins de toutes tailles.

Quelles sont les bonnes applications des robots et cobots ? Quelles technologies peuvent rapprocher les contrôles qualité du processus ? Sur quoi les propriétaires de magasins et les responsables des opérations de fabrication doivent-ils se concentrer ?

Nous explorons certaines des façons dont les fabricants réussissent aujourd'hui avec l'automatisation et ce que vous devez savoir lors de la planification du changement.

L'automatisation dans la fabrication redonne du temps aux travailleurs et aide les ateliers à rester compétitifs

La pénurie de talents dans le secteur manufacturier est réelle. La demande actuelle de capacité de fabrication est supérieure à l'offre de main-d'œuvre et devrait augmenter. Une étude de 2018 du Deloitte and Manufacturing Institute révèle que le déficit de compétences pourrait laisser environ 2,4 millions de postes vacants d'ici 2028, avec un impact économique potentiel de 2 500 milliards de dollars.

"Cela ne s'améliore pas", explique John Hicks, propriétaire de Kilgore Manufacturing, à propos du delta de compétences que son entreprise a constaté dans un article.

Les ateliers de travail peuvent avoir du mal à rivaliser avec les grands ateliers d'usinage pour les talents plus expérimentés et coûteux. Mais l'automatisation, en théorie, peut réduire l'impact d'une pénurie de compétences en réduisant les tâches manuelles les plus routinières et en augmentant le ratio machine-personne dans la mesure du possible.

Un robot peut souvent s'occuper de plusieurs machines. Dans certains cas, un seul opérateur peut s'occuper de plusieurs robots, et chaque robot peut manipuler plusieurs machines à la fois.

« Cela libère les opérateurs pour effectuer des opérations secondaires, comme ébavurer des pièces, assembler ou passer plus de temps sur des contrôles de qualité », explique Steve Alexander, vice-président des opérations chez Acieta, un intégrateur d'automatisation, dans l'article pour PME « Automatiser les ateliers de travail ? Vous pariez !"

Vidéo :Découvrez comment Augustine Die &Mold utilise l'automatisation pour augmenter ses processus et aider à gérer un delta de compétences.

Le meilleur cas d'utilisation de l'automatisation dans les ateliers :les changements

Il n'y a pas de baguette magique pour devenir automatisé. Il existe également des compétences différentes et nouvelles dans la gestion des systèmes d'automatisation, y compris différents logiciels, capteurs et sécurité. Souvent, l'utilisation la plus efficace de l'automatisation consiste à se concentrer sur les activités de changement et de configuration pré-pièce et post-pièce.

"L'automatisation la mieux adaptée aux besoins de l'atelier mettra non seulement l'accent sur des configurations rapides et faciles et réduira les temps de changement de travail à 15 minutes ou moins, mais sera également adaptable pour une utilisation d'un type de machine à l'autre, en particulier pour les tâches de changement. », écrit Chris Felix, rédacteur en chef de Production Machining, dans l'article « Job Shop Automation :Fast, Simple and Agile ».

Les machinistes expérimentés apprécieront peut-être de consacrer moins de temps aux changements et au chargement des ébauches, et plus de temps à se concentrer sur la réalisation de travaux volumineux et la résolution de problèmes de fabrication de précision.

En 2018, Hicks of Kilgore Manufacturing a utilisé une cellule de fabrication automatisée qui fonctionnait huit heures par jour sans surveillance et aidait à expédier 3 500 unités d'une pièce de bride chaque semaine, mais ce n'était que pour une pièce. Pour aider à devenir plus automatisé et libérer du temps pour les machinistes plus expérimentés, Hicks a ajouté une machine d'assistance au chargement.

Le système de charge connecte un bras robotisé à une table tournante pour organiser les pièces au sein d'une seule unité de charge de travail qui peut être stationnée à côté et déplacée vers n'importe quel tour ou fraiseuse CNC.

Hicks explique comment l'automatisation accrue a eu un impact, notamment :

• Obtenir plus de travail de la clientèle existante de Kilgore.
• Économie d'espace importante dans un atelier exigu.
• Augmentation de la qualité des pièces, car les machinistes avaient plus de temps à consacrer aux contrôles de qualité

La possibilité de gagner plus d'affaires à partir d'appels d'offres concurrentiels grâce à une planification plus prévisible des machines.

Comment aborder l'automatisation dans la fabrication :le volume des pièces est important

L'automatisation fonctionnera-t-elle dans un environnement où le volume des pièces varie énormément ? C'est possible, soutient Ed Sinkora de SME.

Imaginez un scénario d'environnement de fabrication de pièces à volume moyen où les changements se produisent plusieurs fois par semaine. "Avec une bonne planification, une cellule pourrait être changée pendant l'équipe de travail, ce qui permettrait une bonne quantité de production sans surveillance lors de l'équipe suivante", explique John Lucier, responsable de l'automatisation pour Methods Machine Tools, dans un article SME.

SME indique que la vitesse requise du robot dépendrait « du temps de cycle d'usinage des pièces produites. Plus le temps de cycle est court, plus le robot doit être rapide et moins un robot peut prendre en charge plusieurs machines. »

Mais les magasins avec des volumes plus faibles peuvent également être de bons candidats pour l'automatisation, explique Lucier.

« La considération la plus importante est de réduire le temps de changement ou même d'éliminer totalement le temps de configuration. Les gens sont rattrapés par le temps de cycle et le temps de chargement/déchargement, mais si vos volumes sont si faibles que la moitié de votre temps est consacrée au changement, alors attaquer le temps de changement, même au détriment du temps de cycle, peut avoir du sens », déclare Lucier .

La configuration peut essentiellement être éliminée par l'automatisation. Les robots peuvent être programmés pour changer à la fois leur propre outillage en bout de bras et le serrage de la machine ou charger des palettes à partir d'un carrousel "quelle que soit la pièce produite, éliminant ainsi le besoin de changer l'outillage du robot ou de programmer différents mouvements de chargement/déchargement pour différentes parties.”

Il existe une foule d'autres domaines importants de l'outillage, du serrage et de la stabilité des pièces à évaluer, y compris le serrage, le jaugeage, les temps de cycle, l'outillage en bout de bras, les processus sans surveillance et l'usinage à l'arrêt.

Automatisation et serrage

« Si la pièce nécessite un positionnement dans le mandrin ou la fixation ou doit être alignée lors de l'opération secondaire en fonction des caractéristiques créées lors de la première opération, des systèmes de vision ou des sondes tactiles peuvent être nécessaires pour effectuer la tâche », écrit Felix. "Les solutions de serrage doivent également être conçues pour permettre un dégagement approprié entre l'outillage en bout de bras et les pinces lors du chargement et du déchargement."

Automatisation et mesure

"Si un processus non automatisé nécessite que l'opérateur mesure la pièce pendant ou après l'usinage, l'automatisation du processus de mesure doit être envisagée", explique Felix. "Plusieurs options en cours de traitement ou de post-traitement sont disponibles, y compris les sondes tactiles, l'étalonnage périodique des artefacts ou même l'utilisation d'une jauge de post-traitement ou d'une machine de mesure de coordonnées."

Automatisation et temps de cycle

Lorsque l'on envisage d'automatiser un processus, "les temps de cycle détermineront la capacité/taille des tables de file d'attente et des convoyeurs d'entrée/sortie pour les pièces finies", écrit Felix.

Les temps de cycle doivent être séquencés dans la coordination des tâches "requises du robot/de l'automatisation, telles que le chargement sur les jauges, la coordination des machines de mesure, les stations de lavage ou les stations de retournement" ou dans la gestion des palettes.

Utilisation de l'automatisation pour améliorer la sécurité au travail et la santé des travailleurs

La santé des travailleurs et la sécurité des ateliers ne sont pas les principales raisons pour lesquelles les fabricants investissent dans l'automatisation, mais ils en bénéficient. Le syndrome du canal carpien n'est pas rare dans les emplois manufacturiers.

« Quelque chose d'aussi simple que de charger une pièce dans un mandrin de tour peut rapidement se transformer en blessure de stress répétitif pour un opérateur lorsque ce processus est répété des centaines de fois par jour. Entre le temps perdu et les réclamations, ces blessures coûtent aux entreprises des milliards de dollars chaque année », explique Alexander.

Il existe quelques domaines dans le travail de fabrication où l'automatisation a amélioré ou éliminé le travail dangereux et a contribué à réduire les environnements dangereux. L'un consiste à soulever et à déplacer des objets lourds. L'autre est étroitement exposé aux produits chimiques, aux particules et aux températures extrêmes, explique Jim Vinoski, un responsable principal de la fabrication et ancien superviseur d'usine et ingénieur système chez Seagrams et General Mills, dans un article pour Forbes.

« Les blessures au dos sont l'une des plus courantes dans le travail manufacturier, et ce type d'activités est un facteur clé. Les solutions automatisées comprennent des systèmes robotisés de prélèvement et de placement, des palettiseurs automatisés, des systèmes de levage par le vide, etc. », écrit Vinoski.

"Aujourd'hui, il est inhabituel d'avoir des travailleurs qui soulèvent plus de 50 livres, et pour le levage répétitif, même cela devient de plus en plus rare."

À quel niveau votre boutique est-elle devenue automatisée ? Parlez-en dans le forum métallurgie .

Sondage d'automatisation

Quels sont les obstacles à l'utilisation de l'automatisation à votre avantage ?