Révolutionner les temps de préparation avec une application partenaire fournisseur

Une relation solide avec les fournisseurs est une partie importante du succès d'un atelier. Quand les deux peuvent se réunir pour s'attaquer aux préoccupations importantes de l'atelier, la résolution vient plus vite et les résultats sont généralement plus efficaces et durables. Un atelier de la région de San Jose (Californie) s'est récemment appuyé sur l'un de ses fournisseurs de machines-outils pour aider à mettre en œuvre des stratégies de réduction des temps de préparation et de rationalisation du processus, et ça rapporte gros.

Relever les défis

Micro-Mechanics conçoit, fabrique et commercialise des pièces et outils de haute précision utilisés dans des applications critiques pour les industries des semi-conducteurs et autres hautes technologies. Le PDG Chris Borch a fondé l'entreprise en 1983 dans l'arrière-boutique d'une usine de chapeaux d'un ami à Singapour. Il dit être tombé sur le besoin d'un outil de haute précision pour la production de semi-conducteurs, donc avec seulement 600 $ de capital de démarrage, il a pu acheter un tour et une fraiseuse pour commencer à fabriquer la toute petite pièce utilisée dans l'assemblage de puces.

Au cours des 35 années suivantes, l'entreprise a grandi pour servir une base mondiale de clients depuis cinq sites de fabrication situés à Singapour, Malaisie, Chine, Philippines et États-Unis, avec une présence commerciale directe à Taïwan et en Europe. Cela nous amène au site de Morgan Hill (Californie), dédié aux clients américains et employant environ 50 personnes produisant des pièces pour les industries aérospatiale, laser et semi-conducteurs. Ces industries sont pointilleuses sur leurs spécifications d'usinage et exigent généralement de petites quantités. Micro-Mechanics est donc pressé de trouver des moyens de bien gérer le haut mélange.

Bien sûr, le travail à haut mélange, faible volume n'est pas rare, de plus en plus de fabricants américains y font face chaque jour. Micro-Mechanics a cependant aussi le défi de sa localisation dans une géographie à coûts particulièrement élevés et utilise cette contrainte comme motivation pour travailler plus dur à trouver de nouvelles façons d'être compétitif.

Efficacité agile

L'une des philosophies globales de l'entreprise est une production très allégée, éliminant autant que possible le temps de préparation en incorporant beaucoup de processus hors ligne. Le sol de production a une utilisation élevée par rapport à la main-d'œuvre directe. L'entreprise travaille avec ses fournisseurs pour éliminer les compétences sans valeur ajoutée du temps de préparation.

Sur le sol de production, séparées de plusieurs fraiseuses, se trouvent deux centres de tournage Okuma LB4000 EXII deux axes. Ces machines sont dédiées strictement aux opérations de tournage de production — pièces et processus éprouvés. La plupart des pièces que l'entreprise fait tourner nécessitent aussi un travail de fraisage important, mais pour simplifier le processus de préparation, ce travail est réservé aux fraiseuses de l'autre côté de l'allée.

En plus d'avoir une machine de production redondante, Micro-Mechanics a aussi une division d'ingénierie prototype où des équipements de fraisage et tournage avec la même configuration que les machines de production sont utilisés pour développer et valider les processus avant d'envoyer les travaux au sol. L'optimisation des processus commence sur les machines prototype, où les améliorations peuvent être développées sans impacter les travaux de production.

Direction claire

Selon M. Borch, une grande partie du succès sur les machines Okuma vient du pré-réglage d'outils. Les programmeurs envoient les exigences d'outillage au département de pré-réglage, où les données d'outillage sont suivies et maintenues. L'entreprise accorde une attention étroite à l'usure d'outil et aux attentes de durée de vie et applique son expérience pour prédire la performance de l'outillage dans les travaux futurs. Un système de mesure de haute précision est utilisé pour la géométrie de pré-réglage. Les informations, incluant diamètre, pointe d'outil et durée de vie, peuvent alors être écrites sur une puce RFID, qui est intégrée dans les porte-outils Capto. Au moment où l'outillage atteint les machines, la seule préoccupation de l'opérateur est de suivre le script préparé pour le placer dans les bonnes positions de tourelle, car toutes les données d'outil sont automatiquement lues et capturées par la commande Okuma.

Micro-Mechanics est guidée par l'idée de fabrication numérique, cherchant toujours des opportunités de réduire l'erreur utilisateur en éliminant la saisie de données. L'établissement automatique des données de décalage et de géométrie d'outil via le matériel RFID embarqué et le logiciel de commande Okuma réduit significativement l'une des sources d'erreur les plus courantes. L'entreprise a aussi travaillé avec Okuma pour développer un processus éliminant les erreurs associées à l'appel du programme approprié depuis un bon de travail papier traditionnel. L'équipe logicielle d'Okuma a créé une application, appelée Interface de Gestion de Programme Micro-Mechanics, qui utilise un lecteur de code-barres et un code QR pour appeler automatiquement les informations de programme appropriées. Comme protection supplémentaire, le code QR importe automatiquement les modèles 3D de la pièce, de l'outillage et du bridage dans le système d'évitement de collision (CAS) d'Okuma, qui surveille la position de la machine en modes manuel et automatique pour éviter les collisions.

Les premières pièces de chaque travail sont gérées dans le département d'ingénierie, où le processus de préparation et de production peut être affiné sans ralentir les autres travaux qui tournent sur les machines de production. Un bon de suivi est établi qui communique les matières premières qui traverseront l'installation avec le travail et toutes les opérations qui y seront appliquées jusqu'à ce que ce soit une pièce finie. Au sommet de ce bon se trouve un code QR utilisé pour identifier la pièce en cours de fabrication.

Quand le travail est prêt à être lancé en environnement de production, l'opérateur scanne le code QR pour accéder au réseau de l'entreprise et trouver toute la documentation de préparation et la modélisation liée à la pièce. L'information importée inclut le programme de pièce, les données du modèle d'évitement de collision, l'outillage dans la tourelle, les caractéristiques à inspecter, et toute documentation additionnelle dont l'opérateur aura besoin. L'opérateur peut visualiser l'information sur un moniteur externe qui se monte sur le côté de la commande Okuma, offrant une zone de visualisation bien plus grande.

Avec les dernières données de préparation automatiquement chargées, le CAS peut vérifier virtuellement les interférences et s'assurer qu'aucune collision ne se produira une fois le cycle d'usinage démarré.

L'application fonctionne comme prévu, simplifiant le processus de préparation et éliminant les erreurs utilisateur potentielles. M. Borch explique : « D'un point de vue numérique, avant l'application, nous devions aller attacher manuellement les outils à ces positions. Maintenant, c'est tout fait simplement en scannant le code QR. Cela imite physiquement le fait de mettre ces outils en place. Nous nous efforçons d'éliminer le temps de préparation sur la ligne. »

Comme les outils de tour sont difficiles à régler, les ateliers peuvent avoir tendance à les laisser dans la tourelle s'il y a des positions disponibles. Mais modéliser les outils superflus est impraticable, et les risques de collision peuvent augmenter rapidement avec eux encore en jeu.

La politique de Micro-Mechanics est d'enlever tout le bridage de la machine et tous les outils de la tourelle et d'effacer toutes les données d'outil et d'évitement de collision tenues dans la commande à chaque fois qu'un nouveau travail est préparé. Ce processus assure que seul ce qui est nécessaire pour le prochain travail est présent dans la préparation qui s'ensuit. Quand le code QR pour le prochain travail est scanné, toutes les données du travail précédent sont automatiquement effacées et toutes les données du nouveau travail sont chargées dans la commande.

Les résultats parlent d'eux-mêmes

Non seulement l'application réduit grandement les erreurs de préparation, elle a aussi largement réduit les temps de préparation. M. Borch dit que les travaux qui par le passé prenaient couramment des heures à préparer peuvent maintenant être faits en aussi peu que 10 minutes.

Alors que l'entreprise ajoute des centres de tournage Okuma supplémentaires, l'application peut facilement être chargée sur les nouvelles machines. Selon Casey Croussore, ingénieur logiciel senior chez Okuma, elle pourrait aussi être étendue pour accommoder les centres d'usinage. « Nous ne pouvons pas mettre l'application dans une boîte et la vendre telle quelle car elle est écrite autour de l'architecture de Micro-Mechanics », dit M. Croussore. « Mais la même technologie peut être utilisée avec à peu près n'importe quelle application ou client, en la développant cas par cas. »

Micro-Mechanics a maintenu une forte relation de travail avec Okuma et son intégrateur Gosiger pour réduire les coûts et rationaliser son processus de production. Ils continuent de chercher d'autres façons d'automatiser autant que possible, d'augmenter les efficacités et de minimiser les erreurs. Alors que l'entreprise continue de s'étendre et d'ajouter des capacités, cette stratégie jouera un rôle clé.