Otimizando Produção: Abrace Automação Desde o Primeiro Dia

Carregando o player...

Vídeo de torno carregado por gantry

Há muitas razões pelas quais job shops agora consideram automação. Para alguns, pressão aumentada de regiões de baixo custo os força a reduzir custos de mão de obra direta. Para outros, falta de mão de obra qualificada encoraja uso de robôs para carregar e descarregar máquinas. Pode ser que as razões para automatizar não estejam relacionadas a mão de obra. Um problema de qualidade, por exemplo, pode tornar a repetibilidade inerente da robótica atraente. Seja começando do zero ou transitando de manufatura tradicional, muitas oficinas podem se beneficiar da automação. No entanto, equívocos sobre exatamente como fazer isso permanecem generalizados.

Muitos donos de oficina preferem abordagem segura e incremental para implementar automação. Acreditam que é melhor comprar sistema adequado para uma família de peças, e aperfeiçoar estas peças na célula uma por vez. Esta abordagem permite testar conceito de automação e aperfeiçoar questões como posicionamento, apresentação e programação de peças antes de ir para produção. Técnica de automação pode ser desenvolvida e refinada, e capacidades da célula podem ser determinadas antes que a oficina dependa dela para contribuir para fluxo de receita.

A C.N.C. Machine Products escolheu o caminho menos percorrido e adotou abordagem abrangente para automação. A oficina dependeu de processamento automatizado de peças desde o início, mesmo percebendo que enfrentava curva de aprendizado íngreme e problemas precisariam ser resolvidos rapidamente.

A oficina, liderada por Greg Scheurich, presidente, fabrica pistas internas e externas de rolamentos para clientes em virtualmente toda indústria mundial. A recente instalação de um par de tornos twin-spindle carregados por robô da Fuji Machine America (Vernon Hills, Illinois) está ajudando a empresa a atingir suas metas de manufatura enxuta sendo competitiva com fabricantes estrangeiros. Também completa outra rodada do compromisso de automação da oficina.

NOS NEGÓCIOS, AUTOMATICAMENTE

O negócio principal do Sr. Scheurich era uma distribuidora de ferramentas que comprava e vendia ferramentas pela região. Ao fazer suas rondas pelas oficinas locais, ele descobria que pessoas pediam para ele recomendar oficinas que ele sentia qualificadas para usinar vários tipos de peças. Como intermediário, o Sr. Scheurich colocava clientes em contato com fornecedores. Um dia, um grande fornecedor de rolamentos na região sugeriu que o Sr. Scheurich comprasse algumas máquinas e começasse a rodar pistas de rolamentos ele mesmo. Assim, através dos relacionamentos de distribuidor de ferramentas, a C.N.C. Machine Products nasceu em 1988.

A oficina em Joplin, Missouri começou apenas com um par de tornos automáticos de fuso único. Uma lista original de máquinas pendura na sala de conferências da oficina como lembrete da justificativa original para comprar as primeiras duas máquinas CNC chucker.

Desde o início, o Sr. Scheurich sentiu que era evidente que tinha que encontrar estratégia automatizada para funcionar. "Como este era um segundo negócio, realmente não queríamos que distraísse de nosso negócio principal," ele explica. "O processo tinha que ser bom o suficiente para rodar automaticamente." Desde 1988, a empresa experimentou várias expansões. A primeira oficina do Sr. Scheurich tinha apenas 5.000 pés quadrados. O segundo prédio era aproximadamente 10.000 pés quadrados. O terceiro agora tem mais de 50.000 pés quadrados.

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

Equívoco 1 — Automação é muito cara. A C.N.C. Machine Products estava em negócios há apenas alguns anos quando comprou sua primeira célula robótica. O Sr. Scheurich recorda um vendedor que ligava para ele há algum tempo oferecendo torno de duplo fuso horizontalmente oposto com robô estilo gantry para carregar e descarregar peças. Em época quando torno CNC de fuso único podia ser comprado por aproximadamente $80.000, pagar $320.000 pelo torno automatizado parecia fora de alcance. (Seria quatro vezes o preço por apenas o dobro dos fusos.) Aquele vendedor aconteceu de estar na oficina quando um cliente potencial ligou, e o Sr. Scheurich permitiu que o vendedor cotasse a peça baseada na quantidade envolvida. Determinou-se que o preço era competitivo e a máquina podia ser paga em cinco anos.

O Sr. Scheurich admite que realmente não pensava que a oficina rodaria a máquina tempo suficiente para pagá-la porque havia muitas coisas que poderiam dar errado. "Além do que a planilha dizia, meu instinto me dizia o contrário," ele nota. Na realidade, para o Sr. Scheurich, a máquina foi paga muito mais rápido que cinco anos. Além disso, após a primeira máquina instalada e rodando, uma segunda máquina foi instalada dentro de meses da primeira. Embora máquinas automatizadas fossem mais caras que não-automatizadas em custo inicial, os benefícios em capacidade ganha e produtividade aumentada trouxeram maiores lucros e maior throughput a longo prazo.

Equívoco 2 — Automação causa perda de empregos. Algumas oficinas recorrem à automação para reduzir a porção de mão de obra direta do custo da peça. Enquanto uso de robô ajuda a reduzir mão de obra direta, a C.N.C. Machine Products recorreu à automação principalmente para aumentar capacidade. "Automação robótica em nossos tornos não causou demissões," diz o Sr. Scheurich. "Em um momento tínhamos mais pessoas do que podíamos utilizar plenamente, mas a demanda rapidamente alcançou." Automação na oficina significa que seus operadores têm mais tempo para medir peças, manter inserts afiados e garantir que máquinas sejam mantidas.

Gary Hoofnagle, vice-presidente e gerente de manufatura da oficina, acredita que enquanto automação permitiu à oficina crescer, esse crescimento não poderia ter acontecido sem pessoas dedicadas. O Sr. Hoofnagle sente que automação ajuda pessoas, e pessoas ajudam automação. Ele acredita que pessoas são mais hábeis que máquinas em adaptar-se a condições variáveis, enquanto máquinas são mais apropriadas que pessoas para tarefas repetitivas. Ele diz que quando os dois são casados adequadamente, o resultado é automação bem-sucedida e eficiente.

Equívoco 3 — Automação só é apropriada para altos volumes. A C.N.C. Machine Products comprou suas primeiras máquinas automatizadas para alguns contratos de um fornecedor estável totalizando 250.000 pistas de rolamento anualmente. No entanto, anos de experiência com automação tornaram a empresa lucrativa com pedidos de alta variedade, baixo volume que somam apenas cerca de 5.000 peças por ano. Daquele então a agora, nada mudou ao justificar nova maquinaria, exceto que o Sr. Scheurich está disposto a trocar altos volumes de um único número de peça por uma família de peças com menos volume. Melhorias feitas no uso de automação permitem a ele aceitar pedidos com contrato de três anos e volumes entre 5.000 e 100.000 e ainda permanecer lucrativo.

Embora algumas oficinas tentem segurar máquinas porque estão pagas, a C.N.C. Machine Products tem abordagem diferente. Desde o início, o Sr. Scheurich planejou usar máquinas por apenas cinco anos. Hoje, ele pode estender período para sete ou oito anos porque desenvolvimentos em design mecânico e elétrico melhoraram confiabilidade da máquina. A empresa substitui modelos antigos por novos periodicamente para maximizar valor residual das máquinas e manter precisão. Isso também proporciona oportunidade de revisar rotineiramente o processo e manter pessoal envolvido com tecnologia atual. Nesta oficina, desenvolver o lado humano da equação é passo crítico para tornar automação flexível e lucrativa.

OS BENEFÍCIOS

Uma forma pela qual esta oficina se beneficiou ao abraçar automação desde o início é melhoria abrangente na produtividade. O Sr. Hoofnagle estima que um par de tornos de fuso único sem automação atendidos por um operador tinha 50 a 65 por cento de utilização do fuso, dependendo do operador. Por outro lado, ter arranjo de duas máquinas automatizadas (quatro fusos) oferece utilização do fuso variando de 80 a 90 por cento.

Neste caso, as máquinas ditam o ritmo do operador, não o contrário. O robô carrega slugs ou anéis do workstocker no mandril do torno. Quando processamento completa, o robô pega a peça acabada do mandril e a deixa em pequeno transportador na outra extremidade da máquina. A linha de peças que se forma mantém peças acabadas em ordem. Isso pode ser útil ao aperfeiçoar mudanças de processo e atua como fila para o operador, permitindo que cada peça seja verificada antes de ser enviada ao departamento de tratamento térmico. Os operadores orgulham-se de ter mesas de carregamento cheias e rampas de descarregamento vazias. Isso é algo que o Sr. Hoofnagle diz ter notado onde tornos carregados por gantry são usados.

Uma coisa que o Sr. Scheurich faz para ajudar a evitar que falta de estoque interrompa agendamento de trabalho é manter amplo suprimento de estoque no local. Esta prática pode ser desencorajada por alguns que a rotulam como estoque extra. No entanto, o Sr. Scheurich trata o estoque como negócio próprio. Ele compra quando oportunidades surgem e vende para si e outros quando há necessidade. Isso ajudou a manter linhas rodando quando escassez de material significaria paralisações.

Além de aumentar produtividade no centro de trabalho, outro benefício de ter automação bem engenheirada é que ela aumentará capacidade. Quando processos automatizados se tornam mais naturais e confiáveis, a quantidade de tempo que a máquina pode rodar sem supervisão no final do turno aumenta. Adicionar outras máquinas à célula espalha mão de obra direta e indireta sobre mais peças, e custos começam a cair. As melhores job shops automatizadas não veem 40 ou mesmo 80 horas em semana de trabalho. Elas 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 este nível de desempenho.

Automação também tem benefício lateral interessante: métricas de qualidade melhoradas. Como as máquinas fazem exatamente a mesma coisa toda vez, falhas de processo aparecem rapidamente. Máquinas não farão pequenas coisas que operadores humanos fazem inconscientemente para ajudar a mitigar estas condições a menos que sejam projetadas para isso. Por exemplo, pensamento deve ser colocado em fazer cavacos quebrarem toda vez. Bird-nesting de cavacos é algo que células de máquina carregadas por humanos não tentam muito eliminar. É visto como imparável e o operador limpará a ferramenta ao carregar a peça de qualquer forma, então por que se incomodar? Em células automatizadas, no entanto, previsão aguçada deve levar em conta formação e evacuação de cavacos. As máquinas Fuji TNW-3500R que a C.N.C. Machine Products instalou recentemente adotam abordagem inovadora para esta situação. As máquinas usam combinação de refrigeração através do fuso e jatos de ar programados para lavar peças e limpar mandris. Também usam estações de virada para virar peças várias vezes de uma operação para outra. Isso faz quaisquer cavacos restantes caírem das peças durante a virada. Máquinas que têm fusos que se encontram para trocar a peça tipicamente não têm esta capacidade.

ESCASEZ DE MÃO DE OBRA — ONDE ESTÁ O FUNDO?

Além daqueles benefícios, outra razão para automatizar se avizinha no horizonte. Para alguns, o problema de escassez de mão de obra está presente agora — a lacuna entre o operador que é necessário e o que está disponível alarga todo dia. Instituições como Tooling U (www.toolingu.com) fornecem recurso de treinamento online para ajudar a fechar a lacuna. Também, muitos fabricantes de máquinas-ferramenta investiram tempo e dinheiro para ajudar usuários a treinar pessoal para desempenho ótimo. Mas e se chegar o dia em que não haja ninguém para se candidatar a uma vaga aberta? Segundo estatísticas recentes do Departamento de Trabalho, estimados 40 milhões de "baby-boomers" se aposentarão entre agora e 2015, enquanto apenas 11 milhões de substitutos entrarão no mercado. Preparar-se para severa escassez de mão de obra através do uso de automação pode ajudar a esticar esta força de trabalho limitada o suficiente para fazer as contas fecharem no futuro.

NÃO TROPECE

O Sr. Scheurich e Sr. Hoofnagle alertam oficinas pensando em automatizar a olhar cuidadosamente seu processo manual antes de decidir automatizar. Em alguns casos, o processo manual não é muito confiável e precisa atualização de qualquer forma — não assuma apenas que o processo manual é bom para automação. Comece com folha em branco, se necessário, e avalie processo para automação antes de decidir prosseguir. Pesquise todas as melhorias disponíveis em maquinaria, fixação e avanços/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 de vida de ferramenta, ferramentaria redundante e medição em processo. "Automação funciona bem na C.N.C. Products porque as peças combinam com o processo e o processo funciona bem com o equipamento," diz o Sr. Hoofnagle.