Automatizado desde o início

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Vídeo de torno com pórtico

Existem muitas razões pelas quais as oficinas estão agora considerando a automação. Para alguns, o aumento da pressão das regiões de baixo custo está forçando-os a reduzir seus custos de mão de obra direta. Para outros, a falta de mão de obra qualificada incentiva o uso de robôs para carregar e descarregar máquinas. Pode ser que as razões para automatizar não estejam relacionadas ao trabalho. Um problema de qualidade, por exemplo, pode tornar atraente a repetibilidade inerente à robótica. Seja começando do zero ou fazendo a transição da fabricação tradicional, muitas oficinas podem se beneficiar da automação. No entanto, equívocos sobre exatamente como fazer isso permanecem generalizados.

Muitos donos de lojas preferem adotar uma abordagem segura e incremental para implementar a automação. Eles acreditam que é melhor comprar um sistema adequado para uma família de peças e aperfeiçoar essas peças na célula, uma de cada vez. Essa abordagem permite que as oficinas testem o conceito de automação e aperfeiçoem questões como colocação de peças, apresentação e programação antes de irem para a produção. A técnica de automação pode ser desenvolvida e refinada, e os recursos da célula podem ser determinados antes que a fábrica dependa dela para contribuir com o fluxo de receita.

C.N.C. A Machine Products escolheu o caminho menos percorrido e adotou uma abordagem abrangente para a automação. A oficina dependia do processamento automatizado de peças desde o início, embora percebesse que enfrentava uma curva de aprendizado íngreme e os problemas precisariam ser resolvidos rapidamente.

A oficina, liderada por Greg Scheurich, presidente, fabrica pistas de rolamentos internos e externos para clientes em praticamente todos os setores do mundo. A recente instalação de um par de tornos de eixo duplo carregados por robôs da Fuji Machine America (Vernon Hills, Illinois) está ajudando a empresa a atingir suas metas de manufatura enxuta por ser competitiva com fabricantes estrangeiros. Ele também completa mais uma rodada do compromisso de automação da loja.

NOS NEGÓCIOS, AUTOMATICAMENTE

O principal negócio do Sr. Scheurich era uma distribuição de ferramentas que comprava e vendia ferramentas em toda a região. Ao fazer suas rondas pelas lojas locais, ele descobriu que as pessoas lhe pediam para recomendar lojas que ele considerava qualificadas para usinar vários tipos de peças. Como intermediário, o Sr. Scheurich colocaria os clientes em contato com os fornecedores. Um dia, um grande fornecedor de rolamentos da região sugeriu que o Sr. Scheurich comprasse algumas máquinas e começasse a fazer corridas de rolamentos ele mesmo. Assim, é através das relações de distribuidor de ferramentas que a C.N.C. Machine Products nasceu em 1988

A loja de Joplin, Missouri, começou apenas com um par de tornos automáticos de eixo único. Uma lista de máquinas originais está pendurada na parede da sala de conferências da loja como um lembrete da justificativa original para comprar as duas primeiras máquinas CNC.

Desde o início, o Sr. Scheurich sentiu que era evidente que ele precisava encontrar uma estratégia automatizada para funcionar. “Como este era um segundo negócio, realmente não queríamos que isso nos desviasse do nosso negócio principal”, explica ele. “O processo tinha que ser bom o suficiente para ser executado automaticamente.” Desde 1988, a empresa passou por várias expansões. A primeira loja do Sr. Scheurich tinha apenas 5.000 pés quadrados. O segundo edifício tinha aproximadamente 10.000 pés quadrados. O terceiro é agora mais de 50.000 pés quadrados.

De 1988 a 2000, o negócio cresceu muito rapidamente e experimentou muitas dores de crescimento. Em 2000, a empresa adotou políticas que ajudaram a controlar o crescimento e torná-lo mais previsível. O Sr. Scheurich admite que no início ele não estava preparado para alguns dos desafios da automação e teve que lidar com alguns equívocos. Aqui estão três:

Equívoco 1 - A automação é muito cara. C.N.C. A Machine Products estava no mercado há apenas alguns anos quando comprou sua primeira célula robótica. O Sr. Scheurich se lembra de um vendedor que o visitava há algum tempo oferecendo um torno horizontal de eixo duplo com um robô tipo pórtico para carregar e descarregar peças. Em uma época em que um torno CNC de eixo único podia ser comprado por aproximadamente US$ 80.000, pagar US$ 320.000 pelo torno automatizado parecia fora de alcance. (Seria quatro vezes o preço para apenas o dobro dos fusos.) Esse vendedor estava na loja quando um cliente em potencial ligou, e o Sr. Scheurich permitiu que o vendedor cotasse a peça com base na quantidade envolvida. Ficou determinado que o preço era competitivo e que a máquina poderia ser paga em cinco anos.

O Sr. Scheurich admite que ele realmente não achava que a loja operaria a máquina por tempo suficiente para pagar por ela, porque havia muitas coisas que poderiam ter dado errado. “Além do que a planilha dizia, meu instinto me dizia o contrário”, observa ele. Na verdade, a realidade para o Sr. Scheurich era que a máquina foi paga muito mais rapidamente do que cinco anos. Além disso, depois que a primeira máquina foi instalada e funcionando, uma segunda máquina foi instalada alguns meses depois da primeira. Enquanto as máquinas automatizadas eram mais caras do que as não automatizadas no custo inicial, os benefícios em capacidade adquirida e aumento de produtividade trouxeram maiores lucros e maior rendimento a longo prazo.

Equívoco 2 – A automação faz com que os trabalhadores percam empregos. Algumas lojas recorrem à automação para reduzir a parcela de mão de obra direta do custo da peça. Embora o uso de robôs ajude a reduzir a mão de obra direta, o C.N.C. A Machine Products recorreu à automação principalmente para aumentar a capacidade. “A automação robótica em nossos tornos não causou demissões”, diz Scheurich. “Ao mesmo tempo, tínhamos mais pessoas do que podíamos usar totalmente, mas a demanda rapidamente alcançou.” A automação na fábrica significa que seus operadores têm mais tempo para calibrar as peças, manter as pastilhas afiadas e garantir que as máquinas sejam mantidas.

Gary Hoofnagle, vice-presidente e gerente de fabricação da loja, acredita que, embora a automação tenha permitido que a loja crescesse, esse crescimento não poderia ter acontecido sem pessoas dedicadas. O Sr. Hoofnagle sente que a automação ajuda as pessoas, e as pessoas ajudam a automação. Ele acredita que as pessoas são mais hábeis do que as máquinas em se adaptar a condições variadas, enquanto as máquinas são mais apropriadas do que as pessoas para tarefas repetitivas. Ele diz que quando os dois são casados ​​adequadamente, o resultado é uma automação bem-sucedida e eficiente.

Equívoco 3—A automação só é apropriada para grandes volumes. C.N.C. A Machine Products comprou suas primeiras máquinas automatizadas por alguns contratos de um fornecedor estável, totalizando 250.000 corridas de rolamentos anualmente. No entanto, anos de experiência com automação tornaram a empresa lucrativa com pedidos de alto mix e baixo volume que totalizam apenas cerca de 5.000 peças por ano. De lá para cá, nada mudou na hora de justificar novas máquinas, exceto que o Sr. Scheurich está disposto a trocar grandes volumes de um único número de peça por uma família de peças com menor volume. As melhorias feitas no uso da automação permitem que ele aceite pedidos com contrato de três anos e volumes entre 5.000 e 100.000 e ainda permaneça lucrativo.
Embora algumas lojas tentem manter as máquinas porque estão pagas, a C.N.C. A Machine Products tem uma abordagem diferente. Desde o início, o Sr. Scheurich planejava usar as máquinas por apenas cinco anos. Hoje, ele pode estender o período para sete ou oito anos porque os desenvolvimentos no projeto mecânico e elétrico melhoraram a confiabilidade da máquina. A empresa substitui os modelos antigos por novos periodicamente para maximizar o valor residual das máquinas e manter a precisão. Isso também oferece uma oportunidade de revisar rotineiramente o processo e manter o pessoal envolvido com a tecnologia atual. Nesta oficina, desenvolver o lado humano da equação é um passo crítico para tornar a automação flexível e lucrativa.

OS BENEFÍCIOS

Uma das maneiras pelas quais essa oficina se beneficiou ao adotar a automação desde o início é uma melhoria geral na produtividade. O Sr. Hoofnagle estima que um par de tornos de eixo único sem automação atendidos por um operador teve 50 a 65 por cento de utilização do eixo, dependendo do operador. Por outro lado, ter um arranjo de duas máquinas automatizadas (quatro fusos) oferece uma utilização do fuso que varia de 80 a 90 por cento.

Nesse caso, as máquinas acompanham o operador, e não o contrário. O robô carrega lesmas ou anéis do workstocker no mandril do torno. Quando o processamento é concluído, o robô pega a peça acabada do mandril e a coloca em um pequeno transportador na outra extremidade da máquina. A linha de peças que forma mantém as peças acabadas em ordem. Isso pode ser útil ao aperfeiçoar as mudanças de processo e funciona como uma fila para o operador, permitindo que todas as peças sejam verificadas antes de serem enviadas ao departamento de tratamento térmico. Os operadores se orgulham de ter as mesas de carga cheias e as rampas de descarga vazias. Isso é algo que o Sr. Hoofnagle diz ter notado onde os tornos carregados de pórtico são usados.

Uma coisa que o Sr. Scheurich faz para ajudar a evitar que a falta de estoque interrompa a programação do trabalho é manter um amplo estoque de estoque no local. Essa prática pode ser desencorajada por alguns que a rotulam como estoque extra. No entanto, o Sr. Scheurich trata as ações como um negócio próprio. Ele compra quando surgem oportunidades e vende para si mesmo e para outros quando há necessidade. Isso ajudou a manter as linhas funcionando quando a falta de material significava paralisações.

Além de aumentar a produtividade no centro de trabalho, outro benefício de ter uma automação bem projetada é aumentar a capacidade. Quando os processos automatizados se tornam mais naturais e confiáveis, a quantidade de tempo que a máquina pode funcionar sem supervisão no final do turno aumenta. Adicionar outras máquinas à célula espalha mão de obra direta e indireta em mais peças, e os custos começam a cair. As melhores oficinas automatizadas não veem 40 ou mesmo 80 horas em uma semana de trabalho. Eles veem 168 horas possíveis (não para o operador, apenas para as máquinas). Confiar nas máquinas para sempre fazer a coisa certa é o primeiro passo para atingir esse nível de desempenho.

A automação também tem um benefício colateral interessante:métricas de qualidade aprimoradas. Como as máquinas fazem exatamente a mesma coisa todas as vezes, as falhas do processo surgem rapidamente. As máquinas não farão pequenas coisas que os operadores humanos fazem inconscientemente para ajudar a mitigar essas condições, a menos que sejam projetadas para isso. Por exemplo, deve-se pensar em fazer com que as fichas se quebrem todas as vezes. Chip bird-nesting é algo que as células de máquina carregadas por humanos não se esforçam muito para eliminar. É visto como imparável e o operador limpará a ferramenta ao carregar a peça de qualquer maneira, então por que se preocupar? Em células automatizadas, no entanto, uma premeditação precisa levar em consideração a formação e a evacuação de cavacos. As máquinas Fuji TNW-3500R que C.N.C. Os produtos de máquina recentemente instalados adotam uma abordagem inovadora para essa situação. As máquinas usam uma combinação de refrigerante através do fuso e jatos de ar programados para lavar as peças e lavar os mandris. Eles também usam estações flip para girar as peças várias vezes de uma operação para outra. Isso faz com que quaisquer fichas restantes caiam das peças durante o lançamento. Máquinas que possuem os fusos que se reúnem para trocar a peça normalmente não possuem esse recurso.

FALTA DE TRABALHO — CADÊ O FUNDO?

Além desses benefícios, outro motivo para automatizar aparece no horizonte. Para alguns, o problema da escassez de mão de obra está presente agora – a lacuna entre o operador necessário e o disponível aumenta a cada dia. Instituições como a Tooling U (www.toolingu.com) fornecem um recurso de treinamento online para ajudar a fechar a lacuna. Além disso, muitos fabricantes de máquinas-ferramenta investiram tempo e dinheiro para ajudar os usuários a treinar pessoal para um desempenho ideal. Mas e se chegar o dia em que não houver ninguém para se candidatar a uma posição aberta? De acordo com estatísticas recentes do Departamento do Trabalho, estima-se que 40 milhões de “baby-boomers” se aposentarão entre agora e 2015, enquanto apenas 11 milhões de substitutos entrarão no mercado. A preparação para uma grave escassez de mão de obra por meio do uso da automação pode ajudar a esticar essa força de trabalho limitada o suficiente para sobreviver no futuro.

NÃO VIAJE

O Sr. Scheurich e o Sr. Hoofnagle alertam as lojas que pensam em automatizar para examinar cuidadosamente seu processo manual antes de decidir automatizar. Em alguns casos, o processo manual não é muito confiável e precisa ser atualizado de qualquer maneira – não assuma apenas que o processo manual é uma boa opção para automação. Comece com uma folha de papel em branco, se necessário, e avalie o processo de automação antes de decidir seguir em frente. Pesquise todas as melhorias disponíveis em máquinas, acessórios e avanços e velocidades de ferramentas de corte para dar à automação a melhor chance de sucesso. Utilize todos os recursos avançados do controle da máquina, como gerenciamento da vida útil da ferramenta, ferramentas redundantes e medição em processo. “A automação funciona bem na C.N.C. Produtos porque as peças combinam com o processo e o processo funciona bem com o equipamento”, diz Hoofnagle.