La boutique partage les leçons tirées de Lights-Out

Vers 15h chaque jour de la semaine, le personnel de l'atelier d'outils personnalisés commence à mettre en place des centres de tournage pour exécuter des travaux à l'arrêt pendant la soirée.

Pour les frères Young, l'automatisation de l'atelier a commencé par l'ajout d'un ravitailleur de barres à un centre de tournage CNC existant.

Cela s'est produit très peu de temps après que Gillen et Bob Young ont acheté Custom Tool à Cookeville, dans le Tennessee, en 2008. (Gillen est président ; Bob est vice-président.) Le ravitailleur de barres, qui a permis à un centre de tournage CNC à deux axes de fonctionner sans surveillance pendant de longues périodes de temps. temps pendant les journées de personnel, représentait un changement significatif dans la culture de l'atelier par rapport à la façon dont l'entreprise était gérée auparavant. Autrement dit, l'automatisation d'une tâche manuelle n'a jamais été envisagée dans la mesure où même les chèques de paie étaient encore écrits à la main avant l'acquisition de l'entreprise.

Aujourd'hui, divers exemples d'automatisation ont été mis en œuvre et l'atelier en bénéficie de diverses manières. Par exemple, deux nouveaux centres de tournage à axe Y alimentés en barres avec des contre-broches, des outils motorisés et des collecteurs de pièces peuvent être configurés pour fonctionner pendant la nuit dans le but d'usiner des pièces complètes tout en obtenant autant de temps de production que les 15,5 heures disponibles que l'atelier est pas de personnel. Les employés de l'atelier, dont beaucoup sont désormais libérés du simple chargement et déchargement des machines, sont mieux à même d'envisager et de suggérer des moyens d'améliorer les processus. Souvent, ces suggestions utiles concernaient l'automatisation de tâches manuelles existantes (telles que l'intégration de l'ébavurage de pièces dans le cycle d'usinage). De plus, une nouvelle technologie d'inspection a automatisé certaines routines de mesure pour plusieurs pièces qui ont été usinées du jour au lendemain.

Custom Tool a également récemment automatisé la collecte de données pour sa stratégie de planification de «journal de production» qu'elle a établie il y a environ 10 ans. Le journal de production, qui est devenu l'épine dorsale de son fonctionnement, révèle l'efficacité des machines de l'atelier au cours d'une journée par rapport aux volumes de production quotidiens attendus, et montre combien de "temps volé" l'atelier empoche. (C'est le surnom des frères pour les 15,5 heures sans personnel chaque soir.) Cela aide également à identifier les emplois qui ont du sens pour la production de nuit, car l'atelier cherche à augmenter le pourcentage d'heures d'usinage annuelles sans éclairage à 50 % ou plus de son production totale. Comme le dit Bob, ce temps d'usinage sans surveillance équivaut à un deuxième quart de travail à un coût bien moindre.

Après l'embarreur

Bob Young gère les opérations du site, tandis que Gillen (qui travaille également en tant qu'architecte en chef des solutions IoT pour AT&T Consulting) est situé à Atlanta, en Géorgie (bien qu'il visite le magasin aussi souvent que le temps le permet). Les deux ont décidé d'acheter Custom Tool après que Bob, qui travaillait auparavant pour un distributeur de machines-outils, ait été approché par les anciens propriétaires qui approchaient de la retraite et cherchaient une sortie.

Ce raccord de carburant est le premier travail que l'atelier a exécuté sans surveillance pendant la nuit. Il a utilisé des outils redondants pour les deux opérations de filetage afin de compenser l'usure de l'outil et a doublé le nombre de pièces pouvant être usinées à l'arrêt. De plus, depuis que cette photo a été prise, l'atelier a commencé à utiliser un outil spécial pour effectuer un ébavurage en cours de cycle afin d'éliminer une opération d'ébavurage manuelle secondaire.

Il est devenu immédiatement clair pour les frères que des changements dans la culture de l'entreprise étaient essentiels. Les deux ont commencé à travailler pour inculquer un état d'esprit d'amélioration continue dans le but de mettre en œuvre l'automatisation autant que possible. Compte tenu de l'attrition naturelle, ils ont embauché de nouvelles personnes, dont beaucoup étaient relativement jeunes et inexpérimentées, qui étaient plus ouvertes à l'adoption de technologies de pointe et plus aptes à suggérer des moyens de rationaliser les processus.

Après avoir constaté les avantages de l'usinage sans surveillance de ce premier centre de tournage à barres et imaginé une époque où l'usinage sans éclairage deviendrait une réalité, Custom Tool a réalisé un investissement plus substantiel en 2012, en ajoutant un axe Y Okuma LB3000 EX Spaceturn avec live un outillage, une contre-broche et un embarreur Edge Technologies pour permettre l'usinage complet de certaines pièces. Le magasin a ajouté une autre machine de ce type en 2016 et une troisième en janvier 2019.

Cela dit, il a fallu du temps pour récolter les bénéfices de l'usinage sans éclairage. L'atelier a dû se familiariser avec le nouvel équipement et travailler pour valider les éventuelles opérations d'usinage de nuit. Il a ensuite commencé à exécuter des travaux pendant des périodes de temps de plus en plus longues dans la soirée jusqu'à ce que l'atelier soit pleinement convaincu qu'ils pourraient fonctionner avec succès toute la nuit. Plusieurs éléments ont été pris en compte dans la mise en place de processus fiables sans surveillance, et l'atelier a appris un certain nombre de leçons en cours de route. Certains d'entre eux concernent :

• Système de refroidissement. Des chutes inattendues de la pression du liquide de refroidissement ou une alimentation interrompue du liquide de refroidissement peuvent provoquer la rupture des outils. Les machines qui fonctionnent pendant la nuit nécessitent plus d'entretien que celles qui ne fonctionnent qu'un seul quart de travail. Ainsi, si un filtre de pompe de surpression est généralement vérifié tous les quelques jours pour une machine qui fonctionne un quart de travail, ce filtre doit maintenant être vérifié tous les jours. De plus, le deuxième centre de tournage à axe Y de Custom Tool est doté d'un contrôleur qui envoie un signal pour arrêter la machine s'il détecte un problème avec le système de refroidissement.
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  Il est important de prendre en compte la gestion des copeaux lors du développement d'un processus d'usinage sans éclairage, comme l'explique Bob Young à la rédactrice en chef Lori Beckman. Cette unité est dotée de dents de convoyeur qui lui permettent de mieux gérer les copeaux d'aluminium longs et filandreux lorsque le centre de tournage fonctionne sans surveillance pendant la nuit.

  Convoyeur à copeaux. Tous les convoyeurs à copeaux ne sont pas identiques. Le premier centre de tournage à axe Y de Custom Tool a une unité conventionnelle, mais le second comprend une unité Hennig avec des dents sur le convoyeur. Les frères Young affirment que ce convoyeur élimine plus efficacement les copeaux longs et filandreux généralement produits lors de l'usinage de l'aluminium. Ils sont donc plus susceptibles d'exécuter des travaux d'aluminium pendant la nuit sur cette machine que sur l'autre. Cela élimine les "nids d'oiseaux" des puces, qui peuvent interférer avec le système de collecte des pièces.
• Collecte des pièces. Initialement, la trémie à copeaux servait également de collecteur de pièces. Désormais, chaque centre de tournage dispose d'un collecteur de pièces intégré. La taille des collecteurs doit être en mesure d'accueillir le volume de production pendant la nuit. Si la capacité est trop petite, le nombre de grandes pièces pouvant être produites du jour au lendemain est limité. De plus, le liquide de refroidissement sort avec chaque pièce collectée, il est donc nécessaire de disposer d'un moyen de vidanger le liquide de refroidissement du collecteur de pièces et de le renvoyer dans le puisard de la machine.
• Chargeur de barres. Si les pièces d'un travail sont volumineuses, la capacité d'un embarreur peut limiter le nombre de pièces pouvant être usinées pendant la nuit. D'un autre côté, si les temps de cycle sont très rapides, il est possible de consommer toutes les barres chargées, ce qui signifie que quelqu'un devrait venir à l'atelier pour réapprovisionner le matériau afin que la production de pièces du jour au lendemain ne soit pas réduite.
• Outillage redondant. Une pièce de raccord de carburant avec deux types de filetages illustrés était le premier travail que Custom Tool a configuré pour fonctionner pendant la nuit à l'aide d'outils redondants. Lorsque ce travail s'exécutait avec un opérateur en attente, cet opérateur pouvait dire quand un changement de décalage pourrait être nécessaire en raison de l'usure de l'outil. Cependant, l'atelier a constaté qu'il ne pouvait initialement exécuter ce travail que pendant quatre heures, car c'était à ce moment-là que des ajustements de décalage étaient nécessaires pour les deux outils de filetage. Reconnaissant cela, l'atelier a commencé à utiliser des outils de filetage redondants, appelant à un changement d'outil à un certain nombre de pièces juste avant que l'usure de l'outil ne devienne un problème. Bien que l'atelier ne tire pas toute la durée de vie potentielle de ses inserts d'outils de filetage, le temps supplémentaire pendant lequel la machine peut fonctionner sans surveillance le justifie.
• Surveillance de la charge. Grâce à la capacité de surveillance de la charge de la broche, lorsque la charge atteint zéro, cela signifie qu'un outil s'est cassé. Les programmes de pièce sont écrits de sorte que la machine s'arrête à ce point plutôt que de continuer à exécuter le travail et de risquer de casser les outils suivants.
• Capacité de mesure. C'est bien quand des centaines de pièces peuvent être usinées du jour au lendemain, mais cette production sans surveillance a changé ce que certains employés de l'atelier Custom Tool font pour commencer chaque jour. Du temps doit être réservé pour la séparation des pièces, l'inspection, l'évaluation de la machine et la configuration pour le travail suivant. En fait, l'inspection des pièces est devenue un goulot d'étranglement lorsque l'atelier a mis en place pour la première fois une production sans éclairage. Pour accélérer les routines d'inspection, Custom Tool a ajouté un système de mesure dimensionnelle d'image de la série Keyence IM, qui peut automatiquement mesurer et enregistrer de nombreuses caractéristiques externes de pièces sur une ou plusieurs pièces configurées sur l'appareil.

Automatisation de la journalisation de la production

Le journal de production que Bob a mis en place en 2011 révèle à quel point les neuf machines CNC et une cellule de soudage robotisée de l'atelier sont productives chaque jour en comparant le travail planifié quotidiennement pour chacune avec la production réelle réalisée. Cela révèle également l'efficacité avec laquelle le magasin utilise les heures de nuit disponibles.

Le système automatisé de collecte de données recueille des informations sur la production à partir de machines toutes les 20 minutes. Il extrait également les données de travail du logiciel ERP du magasin. Des rapports peuvent ensuite être créés pour afficher plus graphiquement les informations du journal de production. Crédit photo :outil personnalisé

Jusqu'à récemment, toutes ces données étaient collectées manuellement. Chaque heure, les employés enregistrent les numéros de production de pièces toutes les heures pour chaque machine et entrent ces valeurs ainsi que les codes d'état de la machine dans la feuille de calcul du journal de production. L'atelier s'efforce de maximiser les valeurs des codes 10 et 15, représentant respectivement le temps de production pendant la journée de travail de l'atelier et le temps de production sans surveillance pendant la nuit. La comparaison de ces valeurs avec la production quotidienne prévue révèle l'utilisation réelle de la machine, dit Bob. D'autres codes, tels que ceux pour la configuration, la reprise et le temps d'attente pour le matériel, l'outillage ou l'attention de l'opérateur, éclairent précisément le temps nécessaire pour terminer un travail en plus du temps d'usinage réel.

Des variables communes ont été configurées pour suivre l'état de chaque travail. Le nombre de pièces est géré par le code G et augmente d'une unité à chaque fois qu'un cycle de pièces est terminé. D'autres variables nécessitent une intervention de l'opérateur. Il s'agit notamment de la cible d'exécution (la machine s'arrêtera lorsque le nombre de pièces atteindra cette valeur), du numéro de tâche (indiqué sur le carnet de tâches) et du code de journal de production (indiquant lorsque l'état de la production a changé).

Le journal de production aide à identifier les processus qui se prêtent à un fonctionnement en panne. Si une machine configurée pour fonctionner toute la nuit ne se rapproche pas des 15,5 heures disponibles, il se peut que ce travail ne soit pas bien adapté pour fonctionner la nuit. Ou, si une machine fonctionne toute la nuit et qu'une autre fonctionne la moitié de la nuit, il est peut-être logique de transférer le travail qui n'a fonctionné que la moitié de la nuit sur une autre machine et de le remplacer par le travail de l'autre machine, plus longue, pour obtenir une utilisation plus élevée. Le journal de production sert également de sorte de journal, car il est utilisé pour documenter des problèmes tels que des bris d'outils ou des dysfonctionnements de ravitailleur de barres qui ont fait que les machines n'ont pas atteint les valeurs de production ciblées.

L'atelier continue de travailler vers le scénario dans lequel personne n'aura besoin de visiter les machines chaque heure pour collecter et saisir des données pour le journal de production. C'est grâce à un système automatisé de collecte de données et de création de rapports que Gillen développe et qui utilise une plate-forme Web de l'Internet industriel des objets (IIoT) pour extraire les données des machines qui ont des agents pour le protocole de communication open source MTConnect ainsi que le Logiciel de planification des ressources d'entreprise (ERP) Jobboss. La plate-forme est Devicewise for Factory de Telit, une société qui propose des modules IIoT, des logiciels et des services et logiciels de connectivité.

L'usinage à l'aveugle signifie que de nombreuses pièces attendent le personnel de l'atelier lorsqu'il arrive le matin. Pour l'outil personnalisé, cela a créé un goulot d'étranglement d'inspection qui a incité l'atelier à ajouter un appareil de mesure des dimensions d'image pour accélérer la mesure des pièces pour le personnel de contrôle qualité.

Gillen dit que les avantages de ce système sont qu'il s'interface avec une variété de contrôleurs et qu'aucune programmation personnalisée n'est nécessaire pour la collecte de données. Il est configuré pour extraire automatiquement toutes les données précédemment collectées manuellement de la machine (nombre de pièces, code machine, etc.) ainsi que les données ERP (numéro de travail, description du travail, date de commande, quantité de commande, date de livraison, etc.) et des magasins. dans le cloud. Les données sont accessibles via un tableau de bord Web. Des rapports peuvent ensuite être créés pour montrer plus graphiquement ce qui était auparavant disponible dans la feuille de calcul du journal de production.

Le système collecte des données toutes les 20 minutes depuis début juin 2018 sans manquer une seule entrée pour une machine qui fonctionnait. Gillen dit qu'il existe de nombreux bons produits de surveillance des machines. Cependant, sa formation technique lui a permis d'explorer une solution interne qui traite les informations commerciales que le magasin souhaite le plus connaître. Il pense également que cette capacité de collecte de données pourrait également conduire à des analyses encore plus avancées, telles que l'association du temps de coupe à des types spécifiques d'outils de coupe ou d'inserts.