Accélérer la livraison de pièces de grande taille : Stratégies pour réduire les délais dans les ateliers à haut volume

Les bonnes entreprises d'usinage trouvent presque toujours des moyens de gagner du temps sur les travaux répétitifs. C'est bien plus difficile pour les ateliers de travail à la commande qui n'usinent une pièce particulière qu'une seule fois. Et le défi de compresser les délais pour des travaux non répétitifs est encore plus redoutable lorsqu'une grue de 40 tonnes est nécessaire pour installer les pièces sur le banc d'une fraiseuse ou dans le mandrin d'un tour.

Aeromet Industries, situé à Griffith, Indiana, fait face à cette situation chaque jour. Qu'il s'agisse de réparations à grande échelle, d'une grosse pièce jamais rencontrée auparavant ou d'un tambour de mandrin personnalisé de sa propre conception, presque chaque composant qu'il usine est différent. Cela signifie souvent qu'il n'existe pas de programme FAO existant, pas de montage spécifique à la pièce à sortir d'un rayon et pas d'expérience d'usinage directe avec une pièce donnée.

Au fil des ans, cependant, Aeromet a mis en œuvre des stratégies générales qui lui permettent de minimiser les délais pour les composants de grande taille qu'il usine. Cela a aidé l'atelier à établir un créneau réussi dans l'usinage de grosses pièces. Fred Wahlberg, président et cofondateur, et son neveu Neil Wahlberg, responsable commercial et marketing, ont expliqué certaines des approches d'Aeromet pour réduire les délais des grandes pièces usinées lors d'une visite récente à l'atelier du nord-ouest de l'Indiana.

Grand dès le début

Fred Wahlberg a fondé Aeromet en 1971 comme atelier de travail à la commande fabriquant des pièces de rechange pour les aciéries locales. Une grande partie de ce travail impliquait le reconditionnement de tambours de mandrin expandeur de recoileuse et décoileuse pour lignes de traitement de l'acier, et la plupart de ces tambours avaient des conceptions uniques adaptées à leur application spécifique. Aeromet effectue encore ce type de travail aujourd'hui, en plus de travaux divers d'atelier à la commande impliquant de gros composants. Au fil du temps, l'atelier a transformé le travail de réparation de tambours de mandrin en une gamme de produits. Après avoir noté des défauts de conception communs causant des ruptures prématurées dans les types d'unités qu'il réparait continuellement, l'atelier a été incité à créer sa propre ligne de tambours de mandrin personnalisés. Les tambours de mandrin d'Aeromet sont usinés à partir de forgés en acier 4140 ou 4340 offrant une plus grande durabilité et longévité que les composants coulés utilisés dans d'autres conceptions. Ils offrent également une capacité de serrage de tôle améliorée qui conduit finalement à moins de gaspillage de matière au démarrage d'une ligne.

Une rapide promenade dans l'installation de 25 000 pi² d'Aeromet révèle que l'atelier est orienté vers l'usinage à grande échelle. Il dispose de plusieurs grues de 10 à 40 tonnes de capacité et d'un chariot élévateur pouvant lever 16 000 livres. Il possède également une belle sélection de grandes machines CNC, dont un aléseuse verticale Giddings and Lewis acceptant des pièces jusqu'à 72 pouces de diamètre et 84 pouces de haut. Son aléseuse horizontale Union PC-150 offre des courses X-Y-Z de 396 × 138 × 30 pouces en plus de 29 pouces d'extension d'axe W et une table rotative de contour 79 × 98 pouces. L'achat de machine le plus récent de l'atelier est aussi le plus grand : un tour CNC Ryazan RT317 acheté via Shamrock Machinery à Houston, Texas. Installé en 2009 sur une fondation de 5 pieds de profondeur, ce tour CNC a un balayage de 67 pouces et peut accueillir des pièces jusqu'à 433 pouces de long. Il est équipé d'un moteur optionnel de 120 ch, d'une barre d'alésage et d'un mandrin de 1,5 mètre. Ce tour énorme, qui a remplacé une unité plus petite, permet à l'atelier de créer des tambours de mandrin plus grands et de poursuivre des travaux de tournage de plus grand diamètre.

Bien sûr, il faut plus que des équipements de capacité suffisante pour réussir l'usinage de ce type de pièces. Voici quelques-unes des façons dont Aeromet minimise les délais pour les composants usinés de grande taille :

• Enlèvement et livraison des pièces. Parfois, les efforts de délai rapide commencent par ce qui est garé à l'extérieur de l'installation. Aeromet maintient et exploite une flotte de camions exclusivement pour le bénéfice des clients qui dépendent de l'atelier pour faire déplacer leurs pièces rapidement, en toute sécurité et efficacement. La réponse rapide est critique pour les clients d'Aeromet, surtout pour les travaux de réparation. Des périodes d'arrêt prolongées pour réparer des composants de ligne de traitement peuvent entraîner des pertes significatives pour le client. En fait, lors des rares occasions où Aeromet est fermé (il fonctionne généralement 24/7), les appels d'urgence sont acheminés directement vers M. Wahlberg pour qu'il puisse immédiatement dispatcher un chauffeur pour récupérer les composants endommagés.
• Planification à l'avance. Certains clients d'Aeromet ont des arrêts planifiés pour réparations ou mises à niveau de leurs propres tambours de mandrin. Pour minimiser l'arrêt de ligne, Aeromet peut pré-usiner certains éléments des tambours avant de recevoir tous les composants d'accouplement. Cela minimise le temps total d'usinage requis pendant l'arrêt de la ligne. L'atelier fera alors entrer l'équipement d'accouplement du client une fois la ligne arrêtée ; mesurera les dimensions précises des engrenages et roulements ; finira l'usinage du tambour de mandrin selon ces mesures ; puis assemblera et livrera l'ensemble réparé.
• Programmation efficace et fiches de travail. L'atelier utilise Mastercam de CNC Software depuis la fin des années 1980, et dispose actuellement de la dernière version « X5 ». Une commande finalisée, l'un des trois programmeurs FAO reçoit un modèle solide du département ingénierie ou directement du client et commence à développer le programme ainsi que les instructions de fiche de montage pour les employés d'atelier. Les paquets d'instructions sont codés par couleur, permettant aux employés de scanner rapidement et d'identifier les sections pertinentes pour eux. Les instructions détaillées permettent aux apprentis et travailleurs moins expérimentés d'effectuer des tâches de niveau compagnon. Les images CAO de la pièce et du montage ainsi que des photos réelles (quand disponibles) incluses dans les instructions aident également ces employés moins qualifiés à mieux visualiser le travail.
• Préréglage des outils. Aeromet utilise un prérégleur d'outils depuis 10 ans pour que les outils puissent être installés et mesurés dans leurs porte-outils avant les changements de machine. Après préréglage, des étiquettes sont placées sur les outils indiquant leurs dimensions X et Z ainsi que l'emplacement de poche dans la machine. Ce dernier est vraiment l'information clé pour le monteur, car les correcteurs d'outils sont envoyés via Ethernet directement à la commande de la machine. L'atelier a récemment commandé un nouveau prérégleur Zoller pour remplacer son ancien modèle.
• Minimisation des temps de cycle. L'approche actuelle d'Aeromet pour l'usinage de grandes pièces diffère de celle d'il y a des années. Cela a été motivé en partie par les avancées en technologie d'outils de coupe. Utilisant principalement des fraises de Dapra, qui selon l'atelier offrent un tranchant robuste, Aeromet est passé de coupes lourdes à avances relativement faibles à des coupes plus légères à des avances beaucoup plus rapides. Cela a finalement produit des taux d'enlèvement de matière plus élevés. Son processus implique également l'utilisation d'une clé dynamométrique pour une pression de serrage d'insert constante et le changement des vis d'insert après chaque huit changements d'insert.
• Étude et amélioration des processus. Aeromet exploite les connaissances de l'ensemble de son personnel pour éliminer le gaspillage de ses opérations et processus. Cela est facilité par des réunions d'équipe hebdomadaires auxquelles participent tous ceux qui ont contribué aux travaux récemment terminés. Opérateurs, programmeurs, ingénieurs conception, personnel d'inspection et autres passent en revue toutes les étapes de la production d'une pièce pour identifier les cas où le temps budgété pour des étapes spécifiques a été dépassé. L'atelier a même filmé des étapes spécifiques. Ce n'est pas une mesure de surveillance, mais une tentative de révéler où les étapes de processus pourraient être rationalisées. L'utilisation de tableaux d'ombre pour le stockage et la récupération efficaces des outils, la mise en file d'attente du matériau pour les travaux à venir, et le préréglage des outils de coupe sont tous des résultats de telles réunions d'amélioration continue.

Cultiver les talents

Trouver les bons employés d'atelier est aussi clé pour le succès d'un atelier comme Aeromet. Cependant, Aeromet ne trouve pas tant les employés qu'il les cultive. L'atelier poursuit le programme d'apprentissage lycée qu'il a commencé en 1977. En fait, la plupart des personnes actuellement employées sont issues de ce programme. Le programme est géré par le Valparaiso Area Apprenticeship Advisory Council, dont M. Wahlberg est membre du conseil consultatif. Dans le programme d'apprentissage de quatre ans, les étudiants progressent de l'apprentissage des compétences de base en usinage à la programmation et autres tâches avancées d'atelier. L'atelier a généralement au moins quelques apprentis sur le terrain, ce qui donne un bon mélange de postes juniors, intermédiaires et seniors. Tous les apprentis ne réussissent pas, mais l'inconvénient de ne pas développer ses propres talents l'emporte sur le risque de perdre l'un de ces candidats.

Les opérateurs opèrent, les programmeurs programment

Chez Aeromet, les opérateurs font tourner les machines-outils mais ne les programment pas. Il y a une bonne raison à cela, comme l'explique M. Wahlberg. Lorsque l'atelier a commencé à intégrer des machines CNC il y a de nombreuses années, les opérateurs étaient formés pour effectuer la programmation à pied de machine. Aujourd'hui, un programme FAO est créé pour chaque travail passant par l'atelier. Les programmeurs FAO créent également des paquets d'instructions expliquant clairement comment chaque travail doit être monté et exécuté. Les outils sont préréglés, étiquetés et placés sur un chariot pour l'opérateur. Cela permet à des opérateurs avec une expérience modeste de faire tourner la plupart des travaux de l'atelier. De plus, si un problème survient, le processus est considéré en cause, pas l'opérateur. Sachant cela, les opérateurs n'ont pas besoin de rester à regarder la machine fraiser ou tourner les pièces, les libérant pour surveiller plusieurs machines. En outre, cette stratégie empêche les opérateurs « expérimentés » de modifier le programme à la volée, car le temps nécessaire pour faire le changement est souvent supérieur aux économies potentielles après mise en œuvre. Cela dit, les opérateurs sont encouragés à noter les modifications de processus suggérées directement sur le paquet d'instructions du travail pour examen ultérieur par le programmeur si ce travail particulier se répète.