Une approche non conventionnelle de la production multibroche

Lorsqu'un atelier est sur le marché des machines-outils, il peut dépendre des experts pour obtenir des conseils. Les constructeurs de machines-outils connaissent leur matériel et ses capacités; ils doivent être en mesure de déterminer les applications pour lesquelles il est le mieux adapté et celles pour lesquelles il peut échouer.

Cependant, Otto Engineering Inc. de Carpentersville, dans l'Illinois, sort des sentiers battus et aime défier ses fournisseurs avec de nouvelles approches des pratiques traditionnelles. Usinage de production a raconté l'histoire d'Otto il y a 15 ans. Ce suivi montre un double pari sur le succès que l'entreprise a réalisé grâce à ce qui était autrefois un plan si radical que le fournisseur était même réticent à vendre la machine. Bien que l'utilisation d'un multi CNC pour de petits lots ne soit pas inconnue, acheter la machine dans ce but spécifique et avoir un énorme succès avec la stratégie est surprenant pour la plupart des personnes extérieures à l'organisation.

Sous contrôle

Otto a été fondée en 1961 pour le développement et la fabrication de produits de commutation et d'accessoires de communication pour des applications exigeantes. Produisant à l'origine des interrupteurs rotatifs et à bouton-poussoir, la division des commandes propose désormais une vaste gamme d'interrupteurs de commande, de bascules et de poignées. Elle commercialise ses produits auprès des industries militaires, aérospatiales, agricoles, de la construction et autres. L'un des projets actuels de la société concerne la production de commutateurs pour le projet Orion de la NASA, qui explore la possibilité d'envoyer des personnes sur Mars au cours de la prochaine décennie.

En 2004, en collaboration avec le centre technique de DMG MORI USA Inc. à Chicago, Otto a acheté une multibroche à six broches Gildemeister GMC 35 ISM CNC. Il s'agissait d'un achat important destiné à réduire le débit et à ajouter de la flexibilité dans l'atelier. Comme on pouvait s'y attendre, certaines des pièces exécutées sur le Gildemeister peuvent nécessiter jusqu'à 10 000 pièces ou plus; ce n'est pas surprenant. Mais ce qui est beaucoup plus inhabituel, c'est que l'entreprise n'hésitera pas non plus à faire des tirages ne nécessitant que 50, 25 ou même cinq, oui, cinq pièces; et c'est une machine à six broches, donc un supplément une partie doit être faite. La seule façon pour un magasin de réussir à gérer des quantités aussi faibles est de minimiser les temps d'installation. Le tirage moyen se situe entre 200 et 1 000, ce qui nécessite environ deux à six heures de temps de production.

Alors que les multibroches sont connues pour nécessiter de longues configurations, Otto a trouvé un moyen de contrer cette tendance, en maintenant ses temps de configuration moyens sur le Gildemeister à environ 15 minutes seulement. En fonction de la planification, certains jours, la machine sera configurée jusqu'à six fois dans une équipe de neuf heures, tandis que d'autres jours, elle peut exécuter une seule tâche toute la journée.

Pourquoi ça marche

Depuis qu'Otto a acheté la machine, Tom Secreto, superviseur de l'atelier, a programmé 412 pièces différentes pour celle-ci, composées de sept familles de pièces différentes et d'un temps de fonctionnement moyen de 16 secondes par pièce. Il gère ces travaux avec une bibliothèque d'outils de seulement 13 forets frontaux différents, 16 outils de tournage ID frontaux et arrière différents, 10 outils de tournage OD côté tambour différents et six outils de fraisage différents, pour un total de 45 outils échangés dans et hors de l'appareil.

Seules des barres d'aluminium de même diamètre sont utilisées pour toutes les pièces. Les pièces vont de 0,875 pouce à 0,16 pouce de diamètre. Pour compenser le coût supplémentaire du matériau gaspillé lors de l'utilisation de pièces de plus petit diamètre, Otto maintient des normes strictes pour fournir des copeaux propres et sans huile à son entreprise de recyclage. L'élimination de la nécessité de basculer la machine sur différents diamètres de barre offre un gain de temps significatif lors de la configuration.

Tous les outils sont à changement rapide et tous les outils sont préréglés. La commande Siemens, avec plus qu'assez de décalages d'outils pour chaque emplacement, permet une configuration facile de tous les décalages de géométrie pour chaque outil. Une configuration typique consiste à déposer quatre ou cinq outils dans la machine, à charger le programme pour la pièce souhaitée et à changer une pince de prélèvement. Un temps supplémentaire est pris dans l'étape de programmation pour s'assurer qu'il correspond parfaitement à la simulation. L'opérateur peut simplement appuyer sur le démarrage du cycle et avoir confiance dans la précision de la première pièce.

M. Secreto sait quelles pièces fonctionneront ensuite sur la machine, et il a la configuration en attente. Tous les outils préréglés et tout le nécessaire pour la configuration sont conservés dans une armoire à côté de la machine. Le responsable de l'atelier d'usinage, John Lang, explique que l'un des défis de la multibroche est le réglage de la distance entre la sous-broche et les prises de force, qui détermine la longueur totale de la pièce. La stratégie d'Otto consiste à monter l'indicateur à l'intérieur de la machine. En fonction de la partie précédente, l'indicateur indique les réglages précis nécessaires pour la suivante. Il peut n'y avoir que 180 millièmes de différence entre les deux parties, mais les ajustements sont faits exactement, "plus ou moins rien", pour s'assurer que la partie suivante sera faite correctement la première fois.

L'astuce est que, au lieu de la stratégie typique consistant à considérer des familles de pièces, Otto se penche sur des familles d'outils, en adoptant une approche créative de la programmation. Ils examinent les outils existants et voient quelles pièces s'adapteront à eux, même si cela peut nécessiter des coupes supplémentaires sur la pièce pour créer la forme, en ajoutant un minimum de temps de cycle. "Dans la plupart des cas, sur une multibroche, il y a déjà du temps libre car le temps de cycle dépend de l'opération ou du coulisseau le plus long", explique M. Secreto. "Par exemple, si la diapositive 6 dure 18 secondes et que c'est la plus longue, le cycle dure 18 secondes. Peut-être que la diapositive 2 est une opération ennuyeuse et dure seulement 12 secondes. Six secondes supplémentaires d'opération d'ébauche peuvent donc être ajoutées à la diapositive 2 sans affecter le temps de cycle global. L'ajout d'outils à la bibliothèque est un dernier recours et n'est presque jamais fait.

Avantages quantifiables

« En fait, nous gagnons plus d'argent sur les interrupteurs que nous produisons lorsque nous avons des lots de plus petite taille », déclare M. Lang. « La marge est beaucoup plus élevée. La plupart des autres ateliers auraient du mal à maintenir le temps de cycle à 15 secondes sur une pièce avec autant de géométrie que nous y mettons."

Il dit que de telles pièces sur un tour standard pourraient prendre jusqu'à deux minutes et que la configuration prendrait de trois à cinq heures. Les multis font environ sept fois mieux en temps de cycle qu'un tour CNC conventionnel. M. Lang le sait parce qu'Otto fabriquait toutes ces pièces sur des tours CNC conventionnels. Le gain sur l'investissement dans le Gildemeister a joué un rôle important dans le succès continu de l'entreprise. M. Lang se souvient que lorsqu'il a commencé chez Otto, c'était une entreprise de 5 millions de dollars. C'est maintenant une entreprise de 130 millions de dollars, en croissance constante (dont 15 % en 2018) depuis l'installation de la machine.

Étant donné que les courtes séries et les temps de configuration permettent à Otto de fournir les pièces si rapidement, il utilise essentiellement la machine comme entrepôt ou inventaire. L'entreprise ne conserve aucun stock excédentaire. Même si une grosse commande arrive pour 5 000 ou 10 000 pièces, ils peuvent les faire sortir le lendemain. Sur un tour CNC conventionnel, cela prendrait une semaine. Même si plusieurs tours exécutaient les pièces, cela prendrait encore plus de temps en raison des configurations supplémentaires. Les clients apprécient également le délai d'exécution car ils n'ont pas à penser à commander à l'avance. L'équipe commerciale passera les commandes et obtiendra une réponse immédiate en production.

Quelle est la prochaine étape

Au-delà de ses capacités d'usinage CNC, Otto fait également du moulage par injection, de l'emboutissage, de l'assemblage de câbles et du surmoulage de câbles, employant actuellement environ 575 personnes. Elle a également récemment acheté une entreprise d'outils et de matrices. Pour lutter contre les effets de la pénurie croissante de main-d'œuvre, l'entreprise embauche deux apprentis par année dès la sortie du secondaire. Ces apprentis passent du temps à la Tooling and Manufacturing Association de l'Illinois, puis s'installent chez Otto en tant que machiniste, modéliste, mouliste ou spécialiste des outils et matrices, selon leurs points forts. M. Lang déclare :« Nous avons rédigé un rapport il y a cinq ans qui concluait que d'ici 10 ans (d'ici cinq ans), la moitié de notre main-d'œuvre sera à la retraite. Nous devons résoudre ce problème. En faisant appel à de nouveaux jeunes talents, ainsi qu'au personnel de haut niveau de l'entreprise d'outillage et de matrices, nous faisons des progrès pour couvrir les besoins futurs. »

Malgré les problèmes de main-d'œuvre, l'entreprise continue de croître rapidement. Il est en train de construire un nouveau centre technologique de 100 000 pieds carrés, dont l'ouverture est prévue en juin, qui abritera une grande partie des opérations d'usinage et d'emboutissage CNC. Avec ce bâtiment viendra un nouveau Gildemeister, presque identique à celui actuel de l'entreprise. Cette machine est actuellement en cours d'assemblage, la livraison est prévue en juin.

Le multi actuel est presque à pleine capacité depuis ses débuts dans l'atelier. Une fois la nouvelle machine arrivée, Otto aura plus de flexibilité pour essayer différentes stratégies d'usinage. Une considération est que la nouvelle machine gère plusieurs diamètres de pièces entre 7/8" et un pouce et un 16 ^th . « Changer la taille des barres prend environ une demi-journée, nous sommes donc généralement restés à l'écart », déclare M. Lang. "Mais nous aurons à nouveau l'occasion de voir les choses différemment, et nous déplacerons encore plus de pièces des tours CNC conventionnels."

Otto a eu beaucoup de succès avec le GMC 35 ISM, faisant sur une multibroche ce qui est considéré comme de petites séries et beaucoup de configurations. Cela a bien fonctionné en fournissant des pièces rapidement et en utilisant essentiellement la machine pour remplacer une salle de stockage pour l'inventaire. La machine a nécessité une quantité remarquablement faible d'entretien. Les diapositives sont toujours d'origine et n'ont pas nécessité de reconstruction. Après plus de 73 000 heures de production, la seule maintenance requise par la machine concerne les entraînements électriques, les câbles et le ravitailleur de barres. Otto prévoit les mêmes résultats avec la nouvelle machine et se réjouit de poursuivre sa croissance grâce à la créativité qui a jeté les bases jusqu'à présent.

Pour plus d'informations sur Otto Engineering Inc., visitez ottoexcellence.com ou appelez le 847-428-7171.