Nação de automação:reduza configurações e trabalho de estresse repetitivo na fabricação

Procurando novas maneiras de dar um chute na produção da sua loja? A automação pode ser um multiplicador de força. Também pode liberar o tempo de seus maquinistas mais experientes e ambiciosos para orientação, aprendizado de novos sistemas e habilidades de programação de máquinas. E pode ajudar a reduzir os prêmios de seguro.

O caso de uso para automatizar muitas funções em uma oficina é muito diferente de uma grande fábrica automotiva ou outra instalação de fabricação de alto volume. Mas a automação pode retornam resultados positivos e produtivos que ajudam a simplificar tarefas repetitivas e demoradas para lojas de todos os tamanhos.

Quais são as aplicações corretas de robôs e cobots? Quais tecnologias podem aproximar as verificações de qualidade do processo? Onde os proprietários de lojas e os gerentes de operações de fabricação devem se concentrar?

Exploramos algumas das maneiras pelas quais os fabricantes estão tendo sucesso com a automação hoje – e o que você precisa saber ao planejar mudanças.

Automação na fabricação dá tempo de volta aos trabalhadores e ajuda as lojas a se manterem competitivas

A crise de talentos na manufatura é real. A demanda de capacidade de fabricação de hoje é maior do que a oferta de mão de obra – e espera-se que aumente. Um estudo de 2018 da Deloitte and Manufacturing Institute descobriu que a lacuna de habilidades pode deixar cerca de 2,4 milhões de vagas não preenchidas até 2028, com um impacto econômico potencial de US$ 2,5 trilhões.

“Não está melhorando”, explica John Hicks, proprietário da Kilgore Manufacturing, sobre o delta de habilidades que sua empresa viu em um artigo.

As oficinas de trabalho podem achar difícil competir com oficinas de máquinas maiores por talentos mais experientes e caros. Mas a automação, em teoria, pode reduzir o impacto da falta de habilidades, reduzindo as tarefas manuais mais rotineiras – e aumentando a proporção máquina-pessoa sempre que possível.

Um robô geralmente pode cuidar de várias máquinas. Em alguns casos, um único operador pode cuidar de vários robôs – e cada robô pode estar lidando com várias máquinas ao mesmo tempo.

“Isso libera os operadores para realizar operações secundárias, como rebarbar peças, montar ou gastar mais tempo em verificações de qualidade”, explica Steve Alexander, vice-presidente de operações da Acieta, um integrador de automação, no artigo SME “Automating Job Shops? Pode apostar!"

Vídeo:Veja como a Augustine Die &Mold está usando a automação para aumentar seus processos e ajudar a gerenciar um delta de habilidades.

O principal caso de uso para automação em oficinas:mudanças

Não há varinha mágica para se tornar automatizado. Existem também diferentes e novas habilidades no gerenciamento de sistemas de automação – incluindo diferentes softwares, sensores e segurança. Muitas vezes, o uso mais eficaz da automação é focar nas atividades de troca e configuração pré e pós-peça.

“A automação mais adequada para as necessidades da oficina não apenas enfatizará configurações rápidas e fáceis e reduzirá os tempos de troca de trabalho para 15 minutos ou menos, mas também será adaptável para uso de um tipo de máquina para outro, especialmente para tarefas de troca ”, escreve Chris Felix, editor-chefe da Production Machining, no artigo “Job Shop Automation:Fast, Simple and Agile”.

Os maquinistas experientes podem gostar de gastar menos tempo em trocas e carregamento de blanks – e mais tempo focado na conclusão de grandes trabalhos e na resolução de problemas de fabricação de precisão.

Em 2018, a Hicks of Kilgore Manufacturing usou uma célula de fabricação automatizada que funcionava oito horas por dia sem supervisão e ajudava a enviar 3.500 unidades de uma peça de flange toda semana, mas era apenas para uma peça. Para ajudar a tornar-se mais automatizado e liberar tempo para maquinistas mais experientes, Hicks adicionou uma máquina assistente de carga.

O sistema de carga conecta um braço robótico a uma mesa giratória para preparar peças dentro de uma única unidade de carga de trabalho que pode ser posicionada ao lado e realocada em qualquer torno CNC ou fresadora.

Hicks descreve como o aumento da automação causou impacto, incluindo:

• Obtendo mais trabalho da base de clientes existente da Kilgore.
• Economia de espaço importante em um chão de fábrica apertado.
• Vendo um aumento na qualidade das peças porque os maquinistas tiveram mais tempo para gastar em verificações de qualidade.

A capacidade de ganhar mais negócios com licitações competitivas foi rejeitada por uma programação de máquina mais previsível.

Como abordar a automação na fabricação:o volume de peças é importante

A automação funcionará em um ambiente onde o volume de peças varia muito? Pode, afirma Ed Sinkora do SME.

Imagine um cenário de ambiente de produção de peças de médio volume onde as trocas acontecem algumas vezes por semana. “Com o planejamento adequado, uma célula pode ser trocada no turno tripulado, permitindo uma boa quantidade de produção autônoma no turno seguinte”, explica John Lucier, gerente de automação da Methods Machine Tools, em um artigo SME.

A SME diz que a velocidade necessária do robô dependeria “do tempo do ciclo de usinagem das peças produzidas. Quanto menor o tempo de ciclo, mais rápido o robô precisa ser e menor a probabilidade de um robô suportar várias máquinas.”

Mas as lojas com volumes mais baixos também podem ser boas candidatas à automação, explica Lucier.

“A consideração mais importante é reduzir o tempo de troca ou até mesmo eliminar totalmente o tempo de configuração. As pessoas ficam presas no tempo de ciclo e no tempo de carga/descarga, mas se seus volumes são tão baixos que metade do seu tempo é gasto na troca, atacar o tempo de troca, mesmo às custas do tempo de ciclo, pode fazer sentido”, diz Lucier .

A configuração pode essencialmente ser eliminada pela automação. Os robôs podem ser programados para alterar tanto suas próprias ferramentas de extremidade de braço quanto o suporte de trabalho na máquina ou carregar paletes de um carrossel “independentemente da peça que está sendo produzida, eliminando a necessidade de alterar as ferramentas do robô ou programar diferentes movimentos de carga/descarga para diferentes partes.”

Há uma série de outras áreas importantes de ferramentas, fixação e estabilidade de peças a serem avaliadas também, incluindo fixação de trabalho, medição, tempos de ciclo, ferramentas de extremidade de braço, processos autônomos e usinagem sem luz.

Automação e Workholding

“Se a peça de trabalho requer posicionamento no mandril ou acessório ou precisa ser alinhada na operação secundária com base nos recursos criados na primeira operação, sistemas de visão ou sondas de toque podem ser necessários para concluir a tarefa”, escreve Felix. “As soluções de fixação também devem ser projetadas para permitir uma folga adequada entre as ferramentas da extremidade do braço e os grampos ao carregar e descarregar.”

Automação e medição

“Se um processo não automatizado exigir que o operador meça a peça de trabalho durante ou após a usinagem, a automatização do processo de medição deve ser considerada”, explica Felix. “Várias opções em processo ou pós-processo estão disponíveis, incluindo sondas de toque, calibração periódica de artefatos ou até mesmo o uso de um medidor de pós-processamento ou máquina de medição por coordenadas.”

Automação e tempos de ciclo

Ao considerar a automatização de um processo, “os tempos de ciclo determinarão a capacidade/tamanho das tabelas de filas e transportadores de entrada/saída para peças acabadas”, escreve Felix.

Os tempos de ciclo precisam ser sequenciados na coordenação das tarefas “necessárias do robô/automação, como carregamento para medidores, coordenação de máquinas de medição, estações de lavagem ou estações de giro” ou no gerenciamento de paletes.

Usando a automação para melhorar a segurança no local de trabalho e a saúde do trabalhador

A saúde do trabalhador e a segurança do chão de fábrica não são as principais razões pelas quais os fabricantes investem em automação, mas são os beneficiários. A síndrome do túnel do carpo não é incomum em trabalhos de fabricação.

“Algo tão simples quanto carregar uma peça em um mandril de torno pode rapidamente se transformar em uma lesão por esforço repetitivo para um operador quando esse processo é repetido centenas de vezes por dia. Entre tempo perdido e reclamações, essas lesões custam às empresas bilhões de dólares a cada ano”, explica Alexander.

Existem algumas áreas no trabalho de fabricação em que a automação melhorou ou eliminou o trabalho perigoso e ajudou a reduzir ambientes inseguros. Uma delas é levantar e mover objetos pesados. O outro está em exposição próxima a produtos químicos, partículas e temperaturas extremas, explica Jim Vinoski, líder sênior de fabricação e ex-supervisor de fábrica e engenheiro de sistemas da Seagrams e General Mills, em um artigo para a Forbes.

“Lesões nas costas são uma das mais comuns no trabalho de fabricação, e esses tipos de atividades são um dos principais contribuintes. As soluções automatizadas incluem sistemas robóticos de pick-and-place, paletizadores automatizados, sistemas de elevação a vácuo e similares”, escreve Vinoski.

“Hoje é incomum ter trabalhadores levantando mais de 50 quilos, e para levantamentos repetitivos, mesmo isso está se tornando progressivamente mais raro.”

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