Automatisé dès le départ

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Vidéo du tour à portique

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les job shops envisagent désormais l'automatisation. Pour certains, la pression accrue des régions à bas coûts les oblige à réduire leurs coûts de main-d'œuvre directe. Pour d'autres, le manque de main-d'œuvre qualifiée encourage l'utilisation de robots pour charger et décharger les machines. Il se peut que les raisons d'automatiser ne soient pas du tout liées au travail. Un problème de qualité, par exemple, peut rendre attrayante la répétabilité inhérente à la robotique. Qu'il s'agisse de partir de zéro ou de passer d'une fabrication traditionnelle, de nombreux ateliers peuvent bénéficier de l'automatisation. Cependant, les idées fausses sur la manière exacte de le faire restent répandues.

De nombreux propriétaires de magasins préfèrent adopter une approche sûre et progressive pour mettre en œuvre l'automatisation. Ils pensent qu'il est préférable d'acheter un système adapté à une famille de pièces et de perfectionner ces pièces dans la cellule une par une. Cette approche permet aux ateliers de tester le concept d'automatisation et de perfectionner des problèmes tels que le placement, la présentation et la programmation des pièces avant de passer à la production. La technique d'automatisation peut être développée et affinée, et les capacités de la cellule peuvent être déterminées avant que l'atelier n'en dépende pour contribuer au flux de revenus.

CNC Machine Products a choisi la route la moins fréquentée et a adopté une approche globale de l'automatisation. L'atelier dépendait dès le départ du traitement automatisé des pièces, même s'il réalisait qu'il devait faire face à une courbe d'apprentissage abrupte et que les problèmes devaient être résolus rapidement.

L'atelier, dirigé par Greg Scheurich, président, fabrique des bagues de roulement intérieures et extérieures pour des clients de pratiquement toutes les industries du monde. L'installation récente d'une paire de tours robotisés à deux broches de Fuji Machine America (Vernon Hills, Illinois) aide l'entreprise à atteindre ses objectifs de production allégée en étant compétitive avec les fabricants étrangers. Il complète également une autre série d'engagements d'automatisation de l'atelier.

EN AFFAIRES, AUTOMATIQUEMENT

L'activité principale de M. Scheurich était un distributeur d'outils qui achetait et vendait des outils dans toute la région. Au cours de ses tournées dans les ateliers locaux, il a constaté que les gens lui demandaient de recommander des ateliers qu'il jugeait qualifiés pour usiner divers types de pièces. En tant qu'intermédiaire, M. Scheurich mettait les clients en contact avec les vendeurs. Un jour, un important fournisseur de roulements de la région a suggéré à M. Scheurich d'acheter des machines et de commencer lui-même à courir des courses de roulements. C'est donc à travers les relations distributeurs d'outils que C.N.C. Machine Products est né en 1988

L'atelier de Joplin, dans le Missouri, a commencé avec une paire de tours automatiques monobroches. Une liste de machines originale est accrochée au mur de la salle de conférence de l'atelier pour rappeler la justification initiale de l'achat des deux premières machines à mandrin CNC.

Dès le début, M. Scheurich a senti qu'il était évident qu'il devait trouver une stratégie automatisée pour fonctionner. "Comme il s'agissait d'une deuxième activité, nous ne voulions vraiment pas que cela nous détourne de notre activité principale", explique-t-il. "Le processus devait être suffisamment bon pour s'exécuter automatiquement." Depuis 1988, l'entreprise a connu plusieurs expansions. Le premier magasin de M. Scheurich ne faisait que 5 000 pieds carrés. Le deuxième bâtiment était d'environ 10 000 pieds carrés. Le troisième fait maintenant plus de 50 000 pieds carrés.

De 1988 à 2000, l'entreprise s'est développée très rapidement et a connu de nombreuses difficultés de croissance. En 2000, l'entreprise a adopté des politiques qui ont permis de contrôler la croissance et de la rendre plus prévisible. M. Scheurich admet qu'au début, il n'était pas préparé à certains des défis de l'automatisation et qu'il a dû faire face à certaines idées fausses. En voici trois :

Idée reçue 1 :L'automatisation coûte trop cher. CNC Machine Products n'était en activité que depuis quelques années lorsqu'elle a acheté sa première cellule robotisée. M. Scheurich se souvient d'un vendeur qui faisait appel à lui depuis un certain temps pour proposer un tour à double broche horizontalement opposé avec un robot de type portique pour charger et décharger les pièces. À une époque où un tour CNC monobroche pouvait être acheté pour environ 80 000 $, payer 320 000 $ pour le tour automatisé semblait hors de portée. (Ce serait quatre fois le prix pour seulement deux fois les broches.) Ce vendeur se trouvait au magasin lorsqu'un client potentiel a appelé, et M. Scheurich a permis au vendeur de citer la pièce en fonction de la quantité en cause. Il a été déterminé que le prix était compétitif et que la machine pouvait être payée en cinq ans.

M. Scheurich admet qu'il ne pensait vraiment pas que l'atelier ferait fonctionner la machine assez longtemps pour payer car il y avait beaucoup de choses qui auraient pu mal tourner. « Mis à part ce que disait la feuille de calcul, mon instinct m'a dit le contraire », note-t-il. En fait, la réalité pour M. Scheurich était que la machine était payée bien plus rapidement que cinq ans. De plus, après l'installation et le fonctionnement de la première machine, une deuxième machine a été installée quelques mois après la première. Alors que les machines automatisées étaient plus chères que les machines non automatisées en termes de coût initial, les avantages en termes de capacité accrue et d'augmentation de la productivité ont entraîné des bénéfices plus importants et un débit plus élevé à long terme.

Idée fausse 2—L'automatisation fait perdre des emplois aux travailleurs. Certains ateliers se tournent vers l'automatisation pour réduire la part de main-d'œuvre directe dans le coût des pièces. Bien que l'utilisation de robots aide à réduire le travail direct, C.N.C. Machine Products s'est tournée vers l'automatisation principalement pour augmenter sa capacité. « L'automatisation robotique de nos tours n'a pas entraîné de licenciements », déclare M. Scheurich. "A une époque, nous avions plus de personnes que nous ne pouvions en utiliser pleinement, mais la demande a rapidement rattrapé notre retard." L'automatisation de l'atelier signifie que ses opérateurs ont plus de temps pour calibrer les pièces, garder les inserts affûtés et s'assurer que les machines sont entretenues.

Gary Hoofnagle, vice-président et directeur de la fabrication de l'atelier, estime que si l'automatisation a permis à l'atelier de se développer, cette croissance n'aurait pas pu se produire sans des personnes dévouées. M. Hoofnagle pense que l'automatisation aide les gens et que les gens aident l'automatisation. Il pense que les gens sont plus adroits que les machines pour s'adapter à des conditions variables, tandis que les machines sont plus appropriées que les gens pour les tâches répétitives. Il dit que lorsque les deux sont correctement mariés, le résultat est une automatisation réussie et efficace.

Idée reçue 3—L'automatisation n'est appropriée que pour les gros volumes. CNC Machine Products a acheté ses premières machines automatisées pour quelques contrats auprès d'un fournisseur stable totalisant 250 000 courses de roulements par an. Cependant, des années d'expérience dans le domaine de l'automatisation ont rendu l'entreprise rentable avec des commandes à haut volume et à faible volume qui ne comptent qu'environ 5 000 pièces par an. Depuis lors, rien n'a changé lorsqu'il s'agit de justifier de nouvelles machines, sauf que M. Scheurich est prêt à échanger de gros volumes à partir d'un seul numéro de pièce contre une famille de pièces avec moins de volume. Les améliorations apportées à l'utilisation de l'automatisation lui permettent d'accepter des commandes avec un contrat de trois ans et des volumes entre 5 000 et 100 000 tout en restant rentable.
Bien que certains ateliers essaient de conserver les machines parce qu'elles sont payantes, C.N.C. Machine Products a une approche différente. Dès le début, M. Scheurich avait prévu d'utiliser les machines pendant cinq ans seulement. Aujourd'hui, il peut étendre la période à sept ou huit ans car les développements dans la conception mécanique et électrique ont amélioré la fiabilité des machines. L'entreprise remplace périodiquement les anciens modèles par de nouveaux afin de maximiser la valeur résiduelle des machines et de maintenir la précision. Cela donne également l'occasion d'examiner régulièrement le processus et de garder le personnel impliqué dans la technologie actuelle. Dans cet atelier, développer le côté humain de l'équation est une étape essentielle pour rendre l'automatisation flexible et rentable.

LES AVANTAGES

L'une des façons dont cet atelier a bénéficié de l'adoption de l'automatisation dès le départ est une amélioration générale de la productivité. M. Hoofnagle estime qu'une paire de tours monobroches sans automatisation entretenue par un opérateur avait une utilisation de 50 à 65 % de la broche, selon l'opérateur. D'autre part, avoir un agencement de deux machines automatisées (quatre broches) offre une utilisation des broches allant de 80 à 90 %.

Dans ce cas, ce sont les machines qui rythment l'opérateur, et non l'inverse. Le robot charge les lingots ou les anneaux du porte-pièce dans le mandrin du tour. Lorsque le traitement est terminé, le robot prend la pièce finie du mandrin et la dépose sur un petit convoyeur à l'autre extrémité de la machine. La ligne de pièces qui se forme maintient les pièces finies en ordre. Cela peut être utile lors de la mise au point de changements de processus et agit comme une file d'attente pour l'opérateur, permettant à chaque pièce d'être vérifiée avant d'être envoyée au service de traitement thermique. Les opérateurs sont fiers d'avoir les tables de chargement pleines et les rampes de déchargement vides. C'est quelque chose que M. Hoofnagle dit avoir remarqué là où les tours à portique sont utilisés.

Une chose que M. Scheurich fait pour éviter que les ruptures de stock ne perturbent l'horaire de travail est de maintenir un stock suffisant sur place. Cette pratique peut être découragée par certains qui la qualifient d'inventaire supplémentaire. Cependant, M. Scheurich traite le stock comme une entreprise à part entière. Il achète quand les opportunités se présentent et vend à lui-même et aux autres quand il y a un besoin. Cela a permis de maintenir les lignes en activité lorsque des pénuries de matériel entraîneraient des fermetures.

En plus d'augmenter la productivité au centre de travail, un autre avantage d'avoir une automatisation bien conçue est qu'elle augmentera la capacité. Lorsque les processus automatisés deviennent plus naturels et plus fiables, la durée pendant laquelle la machine peut fonctionner sans surveillance à la fin du quart de travail augmente. L'ajout d'autres machines à la cellule répartit la main-d'œuvre directe et indirecte sur davantage de pièces, et les coûts commencent à baisser. Les meilleurs ateliers de travail automatisés ne voient pas 40 ou même 80 heures dans une semaine de travail. Ils voient 168 heures possibles (pas pour l'opérateur, juste pour les machines). Faire confiance aux machines pour toujours faire ce qu'il faut est la première étape pour atteindre ce niveau de performance.

L'automatisation présente également un avantage secondaire intéressant :des mesures de qualité améliorées. Parce que les machines font exactement la même chose à chaque fois, les défauts de processus apparaissent rapidement. Les machines ne feront pas les petites choses que les opérateurs humains font inconsciemment pour aider à atténuer ces conditions à moins qu'elles ne soient conçues pour le faire. Par exemple, il faut réfléchir pour que les jetons se cassent à chaque fois. La nidification des puces est quelque chose que les cellules de machines chargées par l'homme n'essayent pas trop d'éliminer. Il est considéré comme imparable et l'opérateur nettoiera l'outil lors du chargement de la pièce de toute façon, alors pourquoi s'en soucier ? Dans les cellules automatisées, cependant, une réflexion approfondie doit tenir compte de la formation et de l'évacuation des copeaux. Les machines Fuji TNW-3500R que C.N.C. Machine Products récemment installée adopte une approche innovante face à cette situation. Les machines utilisent une combinaison de liquide de refroidissement à travers la broche et de jets d'air programmés pour laver les pièces et rincer les mandrins. Ils utilisent également des stations de retournement pour retourner les pièces plusieurs fois d'une opération à l'autre. Cela fait tomber tous les jetons restants des pièces pendant le retournement. Les machines dont les broches se rencontrent pour échanger la pièce n'ont généralement pas cette capacité.

PÉNURIE DE MAIN-D'ŒUVRE :OÙ EST LE BAS ?

Outre ces avantages, une autre raison d'automatiser se profile à l'horizon. Pour certains, le problème de la pénurie de main-d'œuvre est présent :l'écart entre l'opérateur dont on a besoin et celui qui est disponible s'élargit chaque jour. Des institutions comme Tooling U (www.toolingu.com) fournissent une ressource de formation en ligne pour aider à combler l'écart. En outre, de nombreux fabricants de machines-outils ont investi du temps et de l'argent pour aider les utilisateurs à former le personnel pour des performances optimales. Mais que se passe-t-il si le jour vient où il n'y a plus personne pour postuler à un poste vacant ? Selon de récentes statistiques du ministère du Travail, on estime que 40 millions de « baby-boomers » prendront leur retraite d'ici 2015, tandis que seulement 11 millions de remplaçants entreront sur le marché. Se préparer à une grave pénurie de main-d'œuvre grâce à l'utilisation de l'automatisation peut aider à étirer suffisamment cette main-d'œuvre limitée pour joindre les deux bouts à l'avenir.

NE PAS TRIPPER

M. Scheurich et M. Hoofnagle conseillent aux magasins qui envisagent d'automatiser d'examiner attentivement leur processus manuel avant de décider de l'automatiser. Dans certains cas, le processus manuel n'est pas très fiable et doit être mis à jour de toute façon. Ne présumez pas simplement que le processus manuel convient bien à l'automatisation. Commencez avec une feuille de papier vierge, si nécessaire, et évaluez le processus d'automatisation avant de décider d'aller de l'avant. Étudiez toutes les améliorations disponibles en matière d'alimentation et de vitesse des machines, des fixations et des outils de coupe pour donner à l'automatisation les meilleures chances de succès. Utilisez toutes les fonctionnalités avancées de la commande de la machine, telles que la gestion de la durée de vie des outils, l'outillage redondant et le jaugeage en cours de fabrication. « L'automatisation fonctionne bien chez C.N.C. Des produits parce que les pièces correspondent au processus et que le processus fonctionne bien avec l'équipement », déclare M. Hoofnagle.