A coleta e o gerenciamento de dados de fabricação transformam a loja suíça

O gerenciamento de dados digitais está impulsionando cada vez mais a estratégia de fabricação, as operações e a alocação de ativos nas empresas de manufatura contemporâneas, no entanto, coletar e comparar dados de usinagem de maneira uniforme pode ser um desafio para as oficinas com uma combinação de novas tecnologias e equipamentos legados. Dan Villemaire é proprietário e presidente da C&M Machine Products. Fundada por seu avô e pai como uma oficina de máquinas de parafuso Brown &Sharpe em Hudson, New Hampshire, há 40 anos, a empresa cresceu para abrigar cerca de 100 máquinas, incluindo mais de 73 tornos CNC tipo suíço e 19 centros de torneamento CNC maiores. A C&M atende indústrias que vão desde a aeroespacial e defesa até consumíveis de cobre, manuseio de fluidos, médica, robótica e óptica com séries de produção de produtos usinados de precisão de até 1.000.000 peças ou mais.

O Sr. Villemaire percebeu que o gerenciamento e a análise de dados de fabricação detalhados ajudariam a facilitar o crescimento em novos mercados por meio de programação e uso mais eficientes dos recursos de fabricação. “Uma das coisas que sempre nos esforçamos para fazer é orientar as decisões com dados”, diz ele. Mas como as máquinas da oficina são de idade e operação muito diferentes, era difícil coletar dados precisos, consistentes e comparáveis. “Queríamos ter uma melhor compreensão do que nossas máquinas estavam fazendo. Sabíamos que algumas de nossas máquinas tinham a capacidade de falar conosco e nos fornecer informações em um formato de painel, mas não de maneira uniforme.”

A C&M envia programas CNC para suas máquinas por meio de um sistema DNC (controle numérico distribuído), mas a oficina tradicionalmente documenta a saída da máquina usando cartões de ponto preenchidos à mão. Os operadores registravam manualmente as horas trabalhadas e as peças que produziam e, em seguida, enviavam os cartões para entrada no sistema ERP da loja. Esse processo não funcionou bem com múltiplas oportunidades de erro.

A C&M adquiriu seu sistema DNC da WireFreeCNC, uma unidade da Macdac Engineering. A Macdac fornece produtos de software e hardware de fabricação, incluindo Mastercam, Catia e uma variedade de equipamentos de rede. O fornecedor do software propôs a instalação do Excellerant MDC (Manufacturing Data Collection) na C&M. O Excellerant é um decodificador universal que conecta máquinas e captura os dados do CNC à medida que são gerados. O produto permite que um fabricante conecte todas as suas máquinas operatrizes e controladores CNC (independentemente da marca) e monitore e gerencie os dados de cada máquina em tempo real e transmita esses dados para o sistema ERP da empresa.

Vantagens do DNC

O Excellerant MDC se baseia em MTConnect, FANUC Focas, OPC-UA, Haas MNET Q-Codes e outros protocolos de conexão de controle de máquina, e também se comunica com máquinas CNC legadas. O pacote consiste em uma licença de software e hardware que inclui um tablet de exibição gráfica localizado em cada controlador de máquina. O sistema conta as peças à medida que são criadas. Ao final de cada turno, o operador qualifica o número de peças boas concluídas e o total é inserido automaticamente no sistema ERP.

Com dados precisos, a loja consegue entender melhor seu verdadeiro rendimento. "Nós não tínhamos bons números para poder ver essas coisas antes", diz Villemaire. “Este sistema está nos permitindo fazer isso. É muito útil. Não contamos com cartões de ponto manuscritos e não contamos com nossos operadores para conduzir os cálculos de rendimento e rendimento da C&M.”

Shawn Bergeron, líder de melhoria contínua da C&M, diz:“A precisão das informações que chegam ao nosso sistema ERP é exponencialmente melhor do que era antes. Do ponto de vista da programação, está melhorando muitas coisas.”

Os números de saída incorretos comuns no passado, salienta o Sr. Bergeron, não foram resultado de engano por parte dos operadores de máquinas. “Eles simplesmente não sabiam”, diz ele. “Tivemos ocasiões em que as peças simplesmente desapareceram. Por exemplo, executamos 1.000 peças, mas o operador tinha 700 em mãos, então ele pensou que fez 700. Na verdade, as 300 peças que faltavam não estavam sendo capturadas corretamente na máquina e caíram no compartimento de cavacos.”

Tais ocorrências afetaram a lucratividade. “Nosso rendimento é impactado quando as peças são perdidas na máquina. Gastamos tempo de ciclo e consumimos material e mão de obra para fazer algo que não podemos reverter e vender a um cliente. É sucata, independentemente de estar na máquina ou não, e precisa ser contabilizado dessa maneira. Agora, por meio de coleta confiável de dados e análise de causa raiz, conhecemos os problemas que precisamos corrigir”, diz Bergeron.

O benefício mais visível da implementação do pacote Excellerant foi a eliminação dos cartões de ponto. A C&M também está testando a remoção de documentação adicional – folhas de contagem que acompanham as contagens diárias de peças em vários turnos. O sistema faz isso automaticamente, dando aos operadores uma ideia de onde eles estão em relação à quantidade de marca para o trabalho, evitando excessos. As informações também podem confirmar que a quantidade de material disponível é suficiente para completar o volume de peça necessário. “A documentação automática economiza 15 ou 20 minutos para os operadores, que podem reaproveitar para limpar as máquinas e deixá-las prontas para o próximo turno”, diz Villemaire.

O objetivo é automatizar ao máximo a coleta de dados. Em seguida, o gerenciamento pode começar a analisar os dados e encontrar maneiras de lidar com problemas de rendimento. “O uso do sistema também agrega valor do ponto de vista da satisfação do cliente, pois podemos melhorar a precisão de nossos custos e aumentar nosso valor para nossos clientes”, diz Bergeron.

Mudando a Cultura

A adoção por atacado da coleta automatizada de dados representa uma mudança cultural significativa para uma empresa de 40 anos. O Sr. Villemaire está afastando a C&M das formas mais antigas de fazer as coisas, cercando-se de novos recursos e ideias. Bergeron explica:“Recentemente, contratamos um gerente de operações e um gerente de qualidade com um conjunto de habilidades diferente do que tínhamos anteriormente. Contratamos também um gerente financeiro. Dan está tentando se cercar de uma equipe central para levar essa organização aonde ela precisa ir com base em fatos e dados, não com base em emoções e uma atitude de “fizemos assim há 30 anos”. Se continuarmos assim, daqui a 30 anos não teremos para onde ir.” A empresa pretende contratar 55 pessoas nos próximos três a quatro anos.

Melhor buy-in

Os funcionários, e os operadores em particular, aderiram à implementação do sistema Excellerant de forma mais aberta do que o Sr. Bergeron antecipou. “Os operadores notaram que estamos acompanhando melhor as informações”, diz ele. “Eles estão vendo o valor. Não é uma ferramenta para repreender as pessoas. Essa é a última coisa que queremos fazer. Preferimos usá-lo como uma ferramenta para análise de causa raiz e ações corretivas e preventivas daqui para frente. Os benefícios futuros são enormes.”

Ambiente sem papel

Um dos objetivos da adoção do gerenciamento automatizado de dados é avançar para um ambiente sem papel, especialmente no chão de fábrica. Um elemento-chave desse esforço é um tablet de exibição gráfica montado em cada máquina-ferramenta. No tablet, que exibe uma interface de usuário simples projetada para uma função clara e lógica, as máquinas-ferramentas são representadas por ícones gráficos.

Uma máquina geralmente está ociosa quando um operador entra. Depois que o operador insere um número de funcionário, o ícone da máquina fica vermelho, indicando que está no modo de configuração. Quando a configuração estiver concluída, o ícone muda de vermelho para laranja. Depois que o operador termina a configuração, incluindo o envio de dimensões nominais para a primeira peça, o sistema estabelece uma contagem de peças. Quando a primeira peça é confirmada como uma peça boa, o operador qualifica essa peça para a produção e inicia a produção. Durante a execução, o operador pode fazer login e verificar a produção da máquina em comparação com o cronograma de produção e o total de peças necessário. Ao final da execução, o operador informa ao sistema quantas peças boas foram fabricadas. A tela do tablet gráfico também está disponível em computadores desktop no escritório da loja, bem como em dispositivos móveis.

A redução da burocracia também contribui para a conformidade regulatória. Por exemplo, o Sr. Bergeron diz que o uso do sistema Excellerant facilita a conformidade com os padrões do NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia), particularmente o padrão de segurança cibernética SP800-171. Grandes multas são possíveis em caso de violação de dados. “Isso exige que tenhamos muito cuidado com a propriedade intelectual de nossos clientes, como especificações e desenhos”, diz ele. “Em muitos casos, faz parte de nossa obrigação contratual com os clientes controlar suas informações e garantir que não caiam em mãos erradas.” Armazenar informações no tablet na máquina limita o número de impressões e especificações do cliente presentes no chão de fábrica. “Em alguns casos, o padrão de segurança cibernética é uma espécie de barreira à entrada de outras lojas no mercado”, continua Bergeron. “Muitos de nossos clientes, especificamente na área de defesa, estão nos perguntando se e quando estaremos em conformidade.”

Uma mistura variada de máquinas-ferramentas

A C&M opera mais de 73 tornos CNC tipo suíço, incluindo máquinas da Star, Citizen e Tsugami. Centros de torneamento CNC maiores incluem máquinas da Miyano, Eurotech e Hardinge. Os controles da máquina são da FANUC e da Mitsubishi. O Sr. Bergeron diz que o número e a variedade de máquinas na oficina da C&M representaram um desafio na coleta e padronização de dados. “Cada um é um pouco diferente do outro e temos muitas máquinas mais antigas. Nas máquinas mais novas, implementar o Excellerant é bem rápido e fácil; é tipo plug and play. Houve muito mais interação com as máquinas mais antigas para configurar o sistema. Mas agora está em quase todas as máquinas que temos, e temos seis novos tornos Citizen CNC Swiss aos quais estamos adicionando.”

A oficina fabrica peças que variam em diâmetro de 0,03125 polegada a 1,5 polegada em seus tornos automáticos suíços e até 4 polegadas de diâmetro nos centros de torneamento maiores. “Portanto, há uma grande diferença no tamanho do trabalho que podemos fazer junto com diferentes capacidades da máquina. Podemos ver do que nossas diferentes máquinas são capazes e programar de acordo”, diz Bergeron. A empresa trabalhou muito para descobrir a melhor plataforma de máquina para cada trabalho, e o sistema Excellerant está ajudando a entender melhor essas escolhas.

O Sr. Bergeron diz que as informações sobre o uso do sistema vêm em grande parte do chão de fábrica. “Não vem de mim ou de ninguém na gestão; vem dos funcionários que usam o sistema todos os dias. E é aí que está o sucesso – nos funcionários que o adotam e veem os benefícios do sistema”, explica ele. Alguns deles podem se aprofundar e fazer uma análise de causa raiz para problemas de contagem de peças. Para outros, uma vez instalado e funcionando, simplesmente funciona, desde que as pessoas sigam as instruções. “É essencial que os funcionários confiem no sistema. Tudo o que é necessário é ajustar e prestar atenção aos detalhes. Nossos maquinistas são extremamente detalhistas e produzem peças muito pequenas com tolerâncias extremamente finas. Eu sei que eles podem fazer isso.”

Recursos importantes

O Sr. Bergeron observa que um recurso importante do sistema é chamado de Eagle Eye View, que fornece detalhes completos do trabalho, como informações do cliente, número da peça, número da impressão, revisões, status do trabalho, quando as peças foram solicitadas, datas de vencimento e pedido atualizado quantidades.

As Notas de Operação são outro recurso valioso, permitindo a comunicação bidirecional entre o escritório e o andar. Tanto o operador quanto o pessoal do escritório podem digitar uma mensagem que aparecerá no tablet da máquina, bem como nos painéis nos bastidores. “Pode ser algo tão simples como o desempenho do trabalho na noite anterior e se houve algum problema, compartilhar informações com o próximo turno”, diz Bergeron. A oficina executa um primeiro turno e um segundo turno modificado; pode haver um intervalo de três ou quatro horas entre a passagem de turno da noite para a manhã. “Com o Macdac, estamos desenvolvendo a capacidade de salvar as Notas de Operação com o número da peça para que, na próxima vez que o trabalho for agendado, os operadores ou outros funcionários possam consultar as notas e saber como o trabalho foi executado anteriormente.”

Valor dos dados acessíveis

Dados confiáveis ​​e acessíveis destacam os problemas e os trazem à tona. “Se não estiver na sua frente e você não prestar atenção e não tentar fazer algo a respeito, você nunca vai melhorar”, diz Bergeron. “Agora que temos bons dados chegando, podemos consultar dados de rendimento e analisá-los em busca de tendências ou padrões, ou para ver se há uma determinada máquina que sempre é um problema. Com dados precisos, há muitos fatores diferentes que podemos entender e usar para operar melhor nossas instalações. A grande transição agora é que a equipe de gerenciamento intermediário comece a utilizar o sistema para tomar decisões.”

Os dados permitem que os trabalhos sejam agendados nas plataformas corretas. A C&M teve incidentes no passado em que um trabalho foi agendado em uma máquina que não estava disponível. O sistema Excellerant mostra para onde cada trabalho está indo e fornece informações sobre o que está acontecendo no momento. Ele pode ser usado para direcionar o tráfego e tomar decisões.

Adotando a tecnologia de gerenciamento de dados automatizado

As lojas que consideram empregar a tecnologia de gerenciamento de dados automatizados acharão útil tornar seus processos o mais consistentes possível em todos os aspectos. Como exemplo, os critérios para contagem de peças devem ser padronizados, se possível. Considerando a natureza das peças e máquinas-ferramenta da C&M, as contagens de peças em geral são baseadas em operações de corte. Quando as peças são viradas de

estoque alimentado por barra, corte significa que uma peça está completa. Nesse caso, é na verdade uma contagem de operações em vez de uma contagem real de peças. “Não é necessariamente claro o que vai lhe dar conta de peças”, diz Bergeron. “Você só precisa ter certeza de que existem certos códigos ou variáveis ​​nos programas de usinagem, e você precisa ter alguém na equipe que entenda o código – neste caso o programador. Padronizar o máximo possível também facilita a solução de problemas.”

Ao se preparar para a mudança para a coleta automatizada de dados, nomear um líder ou defensor do projeto é crucial para garantir que o esforço permaneça nos trilhos e que haja uma pessoa de ponto claramente definida para comunicações sobre quaisquer atrasos ou outras ocorrências. Um bom relacionamento com o fornecedor do sistema de gerenciamento de dados é essencial.

O Sr. Bergeron enfatiza a necessidade de montar uma equipe multidisciplinar antes mesmo de assinar um contrato de gerenciamento de dados. “A equipe deve consistir de representantes de operações, TI e um campeão do chão de fábrica, mas realmente envolve muitas pessoas de todas as disciplinas diferentes na fábrica”, diz ele. “A chave é ter uma ideia de antemão de como o sistema vai funcionar. Essas discussões podem começar e as sementes podem ser plantadas, então, quando o sistema for implementado, nem tudo será novo. Exige que todos na organização participem até certo ponto.”

O futuro da coleta automatizada de dados

O Sr. Bergeron diz:“Excellerant pode ser usado em todas as operações do processo de fabricação, mas atualmente não aplicamos o sistema em sua capacidade total. Nós o usamos na configuração e produção das máquinas-ferramenta, e ainda não na inspeção final, envio ou outros aspectos do processo. No futuro, aproveitaremos ainda mais a tecnologia e tiraremos o máximo proveito dela. O objetivo principal é coletar dados e alimentá-los de volta ao sistema para que nossos funcionários usem. Eles sabem melhor do que ninguém o que está acontecendo.”

Os "Quatro Cs" de C&M

Paralelamente à adoção da tecnologia automática de coleta e gerenciamento de dados, a C&M buscou formas de esclarecer a identidade e o propósito da organização. Dan Villemaire diz:“Passamos a maior parte dos últimos dois anos e meio definindo os valores da C&M. Chegamos aos 'Os quatro C's da C&M', ou seja, foco no cliente, melhoria contínua, colaboração e comunidade”.

“Obviamente, o foco no cliente é nosso objetivo principal; deixando nossos clientes felizes e certificando-nos de que fazemos o que eles precisam que façamos”, diz Villemaire. “Colaboração e melhoria contínua andam de mãos dadas; trabalho em equipe é essencial para seguir em frente. Melhoria contínua é um termo usado em demasia, mas sempre nos esforçamos para fazer melhor. O sistema Excellerant permite-nos recolher os dados de que necessitamos para podermos medir as melhorias. Anteriormente, não sabíamos se estávamos indo melhor ou não porque não tínhamos os dados para dizer isso.”

Em relação ao quarto “C”, comunidade, “é duplo”, diz Villemaire. “Estamos comprometidos em estar lá um para o outro e em retribuir à comunidade local. Na comunidade interna de nossa empresa, as pessoas têm problemas pessoais ou eventos em suas vidas em que precisam de apoio e levamos isso muito a sério. Nós nos consideramos uma família. Estamos lá para o nosso povo; estamos lá para apoiá-los.”

Em relação à comunidade local fora da empresa, o Sr. Villemaire acrescenta:“Fazemos doações de alimentos, adotamos famílias para o Natal, somos patrocinadores do Boys and Girls Club e muitas outras organizações sem fins lucrativos. Em 2019, nosso objetivo é que cada um de nossos funcionários faça oito horas – um dia remunerado – de serviço comunitário externo. Estamos incorporando essa atitude cada vez mais em como fazemos as coisas aqui. Fazemos muitas coisas que as pessoas não sabem. Procuro tornar a retribuição parte de nossa política pública com nossos funcionários e nossos clientes. Estamos devolvendo. É importante para nós.”

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