Surveillance Proactive des Outils : Prédire les Pannes et Réduire les Coûts

 

Mais qu'en est-il de la surveillance des conditions d'outils ? Alors que la surveillance de l'état machine tire parti de données capturées électroniquement, les outils eux-mêmes sont des outils précis, durcis, qui effectuent le coupe, alésage, ou fraisage d'une pièce. En étendant le concept de surveillance de l'état machine pour inclure l'outillage, les entreprises peuvent prédire la panne d'outil et réduire les coûts.

Qu'est-ce qu'un Système de Surveillance d'Outils ?

Un système de surveillance d'outils analyse les données machine de nombreux dispositifs pour déterminer la santé, la durée de vie, et l'utilité restante d'un outil. Surveiller la santé et la durée de vie d'un outil est plus difficile à effectuer que la surveillance de l'état machine. Il tente de tirer parti des données de la machine CNC pour comprendre et prédire la condition et le cycle de vie de l'outil. Plus la prédiction de la panne d'outil est précise, plus le coût global d'outillage encouru est bas.

En surveillant divers facteurs, un logiciel de surveillance mesurant la santé d'un outil peut informer les opérateurs de l'usure d'outil et combien de temps un outil durera. Cela offre une plus grande visibilité dans le processus et permet aux opérateurs d'obtenir le maximum de vie de chaque outil. Ils peuvent aussi mieux gérer leur temps pour effectuer des changements avec moins de temps d'arrêt. Prédire la panne d'outil permet aux opérateurs de remplacer l'outil à un point optimal, tout en évitant les dommages à la machine et à la pièce en production, réduisant rebuts et coûts d'outillage.

Comment Fonctionnent les Systèmes de Surveillance d'Outils ?

Les systèmes de surveillance d'outils opèrent sur l'un de trois niveaux, chacun augmentant en précision. Le niveau un surveille les moyennes créées par les points de panne tandis que le niveau deux utilise la puissance pour mesurer des formes d'onde prévisibles et le niveau trois utilise des algorithmes avancés pour les données collectées. Pour les entreprises implémentant des systèmes surveillant l'outillage, il y a essentiellement trois niveaux d'approche. Chacun offre un degré variable de certitude quant à indiquer quand une panne d'outil surviendra, et par conséquent, chaque étape offre des degrés variables d'efficacité.

Niveau 1

Le premier type est le plus basique, et il est largement utilisé dans l'industrie de l'usinage. C'est simplement une variation sur une vieille pratique de maintenance réactive où l'outil est laissé tourner jusqu'à la panne. Cette méthode utilise les points de panne pour créer une moyenne utilisée comme guide de remplacement. Environ 95 % de l'industrie fait cela.

Bien que cette méthode soit facile à implémenter (résultant en son utilisation à l'échelle de l'industrie), elle a des inconvénients significatifs.

Le point de consigne pour la moyenne peut devenir arbitraire ou subjectif, surtout quand différents matériaux sont utilisés dans la machine. Les moyennes abaissées font alors grimper les coûts d'outillage.

De plus, il peut y avoir toutes sortes d'autres variables non comptabilisées qui interrompent le travail de l'outil, le faisant dévier de la moyenne. Cela résulte en l'une de deux choses :

1. De grandes quantités de pièces rebutées en laissant les outils tourner jusqu'à la panne ou
2. Outillage gaspillé et coûts d'outillage inutilement élevés

Image d'une pièce « bonne » (haut) et une « mauvaise pièce » (deuxième du haut). En dessous, deux fraises : la première est neuve, tandis que la du bas est cassée. Pour ce fabricant, quand la fraise casse (comme celle du bas), la rainure n'est pas coupée, et la pièce devient rebut.

Niveau 2

Le second niveau est plus avancé. Ce système analyse la puissance utilisée par la broche et suit la forme d'onde, comme les ondes sonores sur un enregistrement, pour prédire les points de panne. En lisant l'amplitude de la puissance dans le temps, les augmentations et diminutions de la charge peuvent indiquer le point de panne.

Ce système a aussi des inconvénients. Bien qu'adressant le problème soulevé par les moyennes subjectives au Niveau 1, le Niveau 2 ne peut encore capturer les conditions d'outil à ou très près du point de panne. Cela signifie que le système est encore ouvert à des taux de rebut potentiellement plus élevés. Cela signifie aussi des temps d'arrêt additionnels et dommages potentiels à la machine selon le type de panne.

Niveau 3

La solution la plus avancée disponible, cette approche utilise des algorithmes qui peuvent détecter une approche de panne à temps pour remplacer la pièce dans un arrêt de maintenance acceptable et avec une réduction significative des rebuts.

Les systèmes de surveillance Niveau 3, comme ceux pionniers par MachineMetrics, utilisent des données haute fréquence et des algorithmes avancés pour diagnostiquer, prédire, et éviter les pannes.

Ces systèmes ne nécessitent aussi aucun capteur pour surveiller l'outil. En mesurant des données haute fréquence depuis l'usage du couple, les données peuvent être parsées, nettoyées, et analysées. Ces données sont tirées directement du contrôle machine, optimisant ainsi la surveillance pour couvrir le dernier kilomètre et devenant une partie intégrante d'un système de surveillance de condition d'outil plus avancé qui améliore le contrôle machine.

 

Avantages Clés

Il y a de nombreux bénéfices à un système automatisé de surveillance d'outils machine, incluant :

Surveillance de Condition

Les opérateurs sont notifiés d'outils cassés ou usés prévenant les dommages aux pièces ou machines.

Durée de Vie d'Outil Précise

Les outils peuvent être optimisés pour des situations spécifiques comme type de machine, environnement, ou matériau.

Cycle de Vie d'Outil Étendu

Aussi connu comme optimisation d'outil, optimiser le remplacement des outils signifie que le cycle de vie est maximisé, et l'outil n'est jamais remplacé trop tôt ou trop tard.

Qualité Améliorée

Les outils cassés ne sont qu'une partie du problème. L'usure d'outil peut aussi générer du rebut en produisant des pièces légèrement hors spécifications. Le logiciel de surveillance d'outils machine CNC peut identifier cette usure pour les empêcher d'être utilisés davantage.

Maintenance Prédictive

La maintenance prédictive est la méthode la plus impactante disponible pour améliorer la qualité et réduire les coûts. Elle a la capacité de prédire avec précision la panne d'outil et d'alerter les équipes pour corriger le problème, évitant le rebut entièrement.

Surveillance de Puissance

La surveillance de puissance est où les outils sont monitorés en continu tout au long du cycle de production pour aider à gérer la puissance utilisée par la machine. Comprendre la puissance utilisée pour chaque travail et exercée par les outils peut aider à détecter l'usure d'outil plus tôt. Si la puissance monte en flèche de façon inattendue, cela peut causer un arrêt. Les pics peuvent aussi indiquer une force excessive quand elle n'est pas attendue et guider les opérateurs vers l'outil qui a besoin de remplacement. La surveillance de puissance peut aussi travailler en conjonction avec d'autres aspects du programme, comme la surveillance de force, pour fournir une image encore plus complète.

Traitement de Données à Haute Vitesse

Les données sont l'un des actifs les plus précieux d'une entreprise. Quand traitées en temps réel et au point d'occurrence, elles peuvent être utilisées dans le cadre de la même plateforme d'analytique avancée alimentant la surveillance de production pour fournir des insights actionnables. Ces insights n'aident pas seulement les opérateurs et managers à développer des solutions aux problèmes. En tant que partie de l'écosystème de données, ils fournissent des informations précieuses par travail, machine, opérateur, quart, et plus.

Détection d'Usure d'Outil en Temps Réel

Les systèmes de capture de données avancés comme celui offert par MachineMetrics peuvent accéder à des données haute fréquence qui peuvent être exploitées pour détecter l'usure d'outil en temps réel. Les résultats sont analysés, et en utilisant le machine learning, le système peut commencer à assigner des attributs traçables et traçables à chaque signal qui accompagne l'usure d'outil. Cette capacité travaille aux côtés d'autres dispositifs pour que l'usure d'outil puisse être monitorée et tracée.

 

Avec la surveillance d'outils, vous pouvez reproduire l'oreille d'un machiniste avancé avec des années d'expérience écoutant les outils et machines pour tout signe de panne imminente.

Un Logiciel de Surveillance d'Outils Est-Il Pour Vous ?

Si l'équipement ne performe pas aux taux de production mesurés ou au temps de cycle approprié, la surveillance d'outils peut être une bonne solution. Si coûts et qualité sont partout, alors une bonne santé d'outil peut être une partie importante de la solution. Parce que c'est plus difficile à faire que la surveillance de production machine, beaucoup d'entreprises peuvent s'en écarter. Mais pourquoi une entreprise a besoin d'un tel système de surveillance va de pair avec pourquoi ils ont besoin de surveillance de production.

Il en va de même pour la compréhension de l'OEE. Beaucoup d'entreprises commençant juste leur parcours de numérisation et surveillance ont une opinion hautement gonflée de ce qu'est leur efficacité globale des équipements. Et quand la surveillance de production commence, cette opinion est brisée. Cela représente le niveau suivant de drill-down pour l'amélioration continue de processus pour prendre en main une multitude de problèmes.

Une entreprise peut aussi utiliser un tel logiciel de surveillance pour adresser des besoins plus stratégiques. Peut-être que les données mènent à des problèmes de formation signifiant qu'un opérateur expérimenté a besoin de rafraîchissement. Cela peut aussi être utilisé pour déterminer si la base d'équipement de l'entreprise est à la hauteur de produire le niveau de qualité basé sur la complexité. Les spécifications produit et tendances changent avec le temps, et l'équipement legacy ne suit pas toujours le rythme.

Une autre raison stratégique serait pour l'entreprise de prendre de nouveaux marchés. L'aérospatial, médical, et pièces de grade militaire nécessitent des tolérances extrêmement serrées. Si une entreprise envisage de prendre de nouveaux marchés où l'efficacité actuelle et les contrôles de processus sont hors de tune, le système de surveillance peut aider à identifier les zones de problème et les diriger vers une solution de processus leur permettant de prendre du travail de plus haute qualité.

Quand la Surveillance d'Outils a du Sens ?

La surveillance d'outils a du sens quand une entreprise a peu ou même aucune idée de ce qu'est son vrai OEE. Cela a aussi du sens quand les processus ont besoin d'optimisation. Beaucoup d'entreprises peuvent réaliser des améliorations à deux chiffres aussi hautes que 20 % en l'utilisant en combinaison avec la surveillance de production. Cette condition peut continuer pendant des années et frustrer opérateurs et managers qui ne comprennent pas pourquoi une machine n'est pas capable de produire des pièces au taux établi selon les spécifications.

La surveillance d'outils a aussi du sens quand les entreprises subissent des pertes d'efficacité dues à des temps de cycle manqués ou incorrects où la panne d'outil signifie que le travail n'opère jamais au taux de production selon spécifications. Et c'est un excellent choix pour les entreprises qui ont une perte élevée due au rebut qualité et ne peuvent pas identifier les raisons exactes pour lesquelles et où ces rebuts se produisent.

BC Machining Se Tourne vers MachineMetrics pour la Surveillance Prédictive d'Outils

Quand BC Machining a cherché de l'aide pour adresser la casse d'outils continue et les taux de rebut élevés, ils ont engagé MachineMetrics pour une solution. BC Machining sert les industries médicale, défense, transport, et outillage électrique où la précision est critique.

BC Machining subissait une casse d'outils excessive dans leurs tours suisses CNC, créant du rebut au point de casse et près de la fin de vie d'outil quand les pièces peuvent varier hors spécifications.

En utilisant la solution MachineMetrics de capture de données haute fréquence et son analyse via algorithmes avancés, BC a pu identifier les casses d'outils pour prévenir les pièces rebutées.

La chute en pièces perdues, tri, et incertitude s'est traduite en une détection de panne près de 100 % et une économie de 72 000 $ annuels par machine.

Lisez l'étude de cas complète avec BC Machining.

MachineMetrics offre un système de surveillance pour l'évaluation d'outils qui collecte les données directement à la source — la machine CNC elle-même. À travers des algorithmes personnalisés conçus pour surveiller l'usage du couple, les entrées peuvent être entrées dans le système comme événements de séries temporelles ou modèles de machine learning pour prédire la panne d'outil avec précision.

L'adaptateur de données haute fréquence de MachineMetrics peut détecter les problèmes et analyser les données à l'edge pour automatiser les solutions et alerter le personnel aux problèmes avant que la panne ne se produise, prévenant rebuts coûteux et temps d'arrêt. Avec des diagnostics machine avancés, l'outillage est optimisé et incorporé dans un système de maintenance prédictive agressif et pleinement automatisé. Pour voir comment MachineMetrics peut être déployé pour vous aider à prendre en main les besoins de santé de vos outils, réservez une démo avec notre équipe aujourd'hui.