Transformando Desafios em Sucesso na Produção Lights-Out

Dan Hogge diz que a chave para implementar usinagem lights-out pode ser expressa em uma palavra simples:

Miséria.

Você tem que passar por essa miséria até o fim, diz ele. Se uma oficina não tem a determinação de continuar avançando através de um período de transição, sem saber quando terminará, a oficina nunca mudará completamente de um processo dependente de operador para um que alcance produção lights-out consistente, considerável e confiável.

A oficina dele chegou lá. A sua também pode. No entanto, sua experiência sugere que essa mudança tende a ser mais difícil do que você espera.

"Esteja preparado para se frustrar", diz ele.

DE 70 PARA 29

Hogge (pronuncia-se "hog") é gerente de operações da Hogge Precision Parts em Hartsville, Carolina do Sul. Fundada como oficina de máquinas automáticas por seu pai, Dan Hogge Sr., o negócio de usinagem por contrato migrou para CNC há muito tempo e agora se especializa em produção alimentada por barras em centros de torneamento multitarefa CNC. A maioria de suas compras recentes de máquinas foram tornos tipo suíços CNC.

A transição para produção não tripulada começou com a crise de 2007-2008, diz ele. A Hogge Precision Parts foi duramente atingida porque seu maior cliente foi duramente atingido. A equipe de 70 foi reduzida para 29, e esses 29 restantes frequentemente viam semanas de trabalho de apenas 24 horas.

Quando os negócios começaram a retornar em 2009, a capacidade do único turno restante encheu rapidamente. Foi quando um cliente procurou a oficina com um pedido urgente envolvendo uma peça de torno tipo suíço CNC. A oficina havia acabado de comprar seu primeiro torno tipo suíço CNC, e embora esta máquina estivesse reservada durante o dia, ficava ociosa à noite.

"Pensamos, por que não deixar a peça rodar quando ninguém está aqui?", diz Hogge. Como o material era latão, parecia haver pouco risco de dano ou perda significativa se algo desse errado.

E nada deu errado. O processo não tripulado rodou suavemente. A equipe chegou na manhã seguinte para encontrar 500 peças acabadas na máquina. Era o pedido completo do cliente.

A conquista chamou a atenção de Hogge. O sucesso parecia responder diretamente à sua pergunta mais premente na época: como acomodar demanda crescente rapidamente sem aumentar a equipe rapidamente. Dispensar mais da metade dos funcionários afetou a empresa e a ele. Embora a atividade de negócios fosse alta, nem essa atividade nem a economia pareciam estáveis o suficiente para justificar expandir a equipe. Esse aumento poderia ser seguido por outra onda de demissões. A produção não tripulada parecia oferecer uma alternativa promissora.

Em retrospecto, porém, aquela primeira tentativa de usinagem não tripulada pode ter corrido bem demais, diz ele. Ele não sabia no que estava se metendo. Comprometeu a oficina a realizar produção lights-out em várias outras máquinas, e foi quando a miséria começou.

PROBLEMAS ANTERIORMENTE INVISÍVEIS

Ele diz que o obstáculo para implementar usinagem não tripulada eficaz é essencialmente este: as oficinas não percebem o quanto dependem de operadores. Ele não percebeu isso sobre sua própria oficina.

Em qualquer processo de usinagem, uma variedade de falhas infrequentes e imprevisíveis pode parar a produção. A maioria desses problemas é rara. A maioria é fácil de resolver. Na verdade, se um operador está presente, resolver a falha pode ser tão fácil que quase ninguém nota que um problema surgiu. Mas se um operador não está presente, esse pequeno problema pode causar horas de produção perdidas — horas que a oficina contava para cumprir promessas aos clientes. Assim, o compromisso com a produção não tripulada provou ser o início de uma jornada de eliminação de falhas.

Ou seja, foi uma jornada de corrigir problemas anteriormente minúsculos que se tornaram grandes, e problemas anteriormente invisíveis que se tornaram visíveis, uma vez que as máquinas começaram a rodar sem operadores. O caminho dessa jornada era frequentemente frustrante, diz Hogge, porque resolver com sucesso um problema que parou a produção uma noite poderia simplesmente revelar outro problema que pararia o mesmo processo em uma noite posterior. Qualquer processo em qualquer máquina CNC pode ser suscetível a oito a dez problemas infrequentes que param a produção, todos os quais precisam ser descobertos e resolvidos antes que o processo possa ser confiado para rodar sem funcionários presentes.

Novamente, não eram grandes problemas. Um alimentador de barras carregando material em um torno pode falhar em acionar um interruptor corretamente apenas em raras ocasiões. De dia, o problema passava despercebido, porque um operador notando que o torno não estava ciclando podia limpar o erro e retomar a produção em um ou dois minutos. Algo semelhante pode ser verdade para um cavaco encravado em um local estranho afetando o mandril do subfuso, ou uma ferramenta de corte quebrando em vez de desgastar gradualmente. Embora tais problemas sejam incomuns, operadores experientes os detectam e resolvem facilmente o suficiente para que as oficinas possam subestimar sua frequência.

No entanto, até problemas infrequentes se somam. Considere: se oito falhas potenciais cada uma para um processo específico apenas 1 vez em 20, o resultado é um processo que rodará com sucesso sem supervisão apenas dois terços do tempo.

Então a oficina corrigiu problemas um após outro conforme se apresentavam. O que tornava esse período difícil era que o caminho adiante era tão imprevisível. O sucesso sempre parecia ter sido alcançado até o próximo problema surgir. Quando a oficina finalmente alcançou produção não tripulada confiável, os funcionários não sabiam. Não podiam saber até poderem olhar para trás por várias semanas sem um novo obstáculo se revelar. Agora, podem relatar que a jornada para realizar usinagem lights-out eficaz levou cerca de seis meses para completar.

MUDANÇAS DE PROCESSO

Durante esse tempo, aqui estão apenas algumas das formas como os equipamentos e processos da oficina mudaram:

1. Interruptores e sensores eram pontos comuns de dor. A entrega não confiável do alimentador de barras para o centro de torneamento era um problema real e recorrente. Não era culpa do equipamento, diz Hogge. Pelo contrário, ele assume a culpa. Durante o período após a crise, a oficina relaxou na manutenção, particularmente quando imperfeições no equipamento pareciam tão fáceis de gerenciar. Hoje, como a operação consistente é crítica, a empresa mudou drasticamente a forma como pensa sobre manutenção. Se o desempenho de qualquer componente da máquina declina, a oficina sinaliza o problema para que seja corrigido antes que impeça a produção não tripulada.

2. Qualidade do fluido de corte deve permanecer consistente. Quando começa a degradar, vida da ferramenta e qualidade da peça sofrem. Várias máquinas receberam separadores de fluido individuais da CoolantGuy.com.

3. Descarregamento de peças é pelo menos tão importante quanto como a peça entra na máquina. Quando grandes quantidades de produção rodam sem operador para recuperar peças manualmente, peças caindo sobre peças podem causar danos. Um dispositivo de manuseio de trabalho que previne isso, dispositivo que a oficina adotou como parte de sua jornada para usinagem não tripulada, é o carrossel de descarregamento Rota-Rack da Royal Products.

4. Qual nível de estabilidade térmica uma determinada máquina fornece? Hogge diz que a resposta pode surpreender. Suas máquinas termicamente mais estáveis provaram ser algumas das mais antigas da oficina. Saber quais máquinas mantêm seu posicionamento é valioso para rodar lights-out, porque as temperaturas mudam consideravelmente durante um turno não tripulado. Como resultado do estudo desse problema, ele diz que a oficina agora conhece o temperamento térmico de suas máquinas-ferramenta melhor do que nunca. Sabe quais máquinas são estáveis o suficiente para rodar os trabalhos de tolerância mais fina durante a noite.

Estas são apenas algumas áreas em que a oficina adaptou sua tecnologia e pensamento para produção não tripulada. Também implementou ferramentas de troca rápida Capto da Sandvik Coromant em posições de torre sujeitas a mudanças frequentes para acelerar setup de novos trabalhos no final do turno diurno. Certas outras mudanças são proprietárias, porque os funcionários superaram algumas falhas de maneiras criativas que esperam que oficinas concorrentes não descubram tão cedo. A criatividade dos funcionários da Hogge Precision Parts foi um dos fatores habilitadores que tornaram a transição para produção não tripulada possível.

Na verdade, o comprometimento desses funcionários foi vital. A própria equipe teve que mudar. Vários funcionários seniores datam de quando a empresa era uma oficina de máquinas automáticas. Sua experiência mecânica entrou plenamente em jogo, porque as imperfeições que precisavam ser abordadas para trazer as máquinas CNC à produção não tripulada geralmente eram problemas mecânicos. Mas ao mesmo tempo, a mentalidade que essa equipe traz para a produção teve que mudar para abraçar o lights-out. Foi-se, agora, a expectativa de que olhos ou mãos humanas estariam envolvidos com qualquer trabalho enquanto roda.

"A pergunta para nós não é mais 'Posso rodar este trabalho sem supervisão?'", diz Hogge. "A pergunta agora é 'Por quanto tempo este trabalho pode rodar sem supervisão?'."

NOVA EQUIPE ÓTIMA

Hogge verifica remotamente a produção fora de horário via câmeras montadas pela oficina. "Estou procurando luzes verdes", diz ele. Hoje, quase sempre as vê.

Nem sempre foi assim. Mesmo depois de começar a ter sucesso com usinagem lights-out, a oficina mirava 65 horas por semana dessa produção. Conseguir tantas horas de usinagem não tripulada era uma conquista.

Hoje, ele diz que é uma decepção obter menos de 80 horas por semana na maioria das máquinas da oficina. Máquinas mais novas com funções de controle como gerenciamento de ferramentas desgastadas podem estender isso para 100 horas. Em comparação, o único turno totalmente tripulado da oficina ainda contabiliza no máximo 45 horas por semana.

Adicionar equipe tornou-se ainda mais difícil desde que a oficina adotou produção não tripulada. Grandes empresas manufatureiras na região têm contratado, elevando taxas de remuneração. Esta parte rural da Carolina do Sul tornou-se agora uma região de altos salários.

Mesmo assim, a oficina aumentou sua folha de pagamento, incluindo alguns funcionários que entram à noite. Certos processos não tripulados atingem limites de capacidade antes do fim da noite, significando que atenção nos momentos certos pode manter esses processos rodando. Em alguns trabalhos, por exemplo, o carrossel Rota-Rack enche após quatro horas. Quando um funcionário passa para esvaziar a unidade, essa breve intervenção desbloqueia mais quatro horas de produção.

Esse tipo de uso estratégico de mão de obra aumenta o valor do esforço de cada membro da equipe. Este é o retorno mensurável do investimento da oficina em alcançar um processo automatizado confiável. De fato, agora com 45 funcionários, a oficina pode ter encontrado seu novo nível ótimo de equipe. Ao atender processos que rodam principalmente sem supervisão, Hogge diz que este número de funcionários pode acompanhar um volume de vendas que agora supera o que a oficina alcançou antes da crise.

Barra Lateral: Manuseio de Peças Mantém Trabalho nos Estados Unidos

Para a Hogge Precision Parts, a automação de manuseio de peças provou ser chave para salvar um trabalho que por pouco não foi enviado para a China. A automação em questão não era para carregar a peça, mas para removê-la da máquina com segurança.

A peça era pesada, valiosa e feita de metal macio, diz Hogge. Quando uma peça acabada caía da calha de saída do centro de torneamento em uma caixa, frequentemente danificava outra peça em que caía. Como resultado, uma peça podia completar o ciclo de usinagem com sucesso e estar pronta para envio ao cliente, apenas para ser sucateada pelo que acontecia quando saía da máquina.

"Tínhamos um funcionário parado na máquina descarregando manualmente, mas não podíamos manter o trabalho assim", diz Hogge. Enquanto a mão de obra fosse significativa para o processo, o custo dessa mão de obra tornaria a usinagem na China uma opção de menor custo.

Como aconteceu, a Royal Products enfrentou um problema semelhante. O fabricante de acessórios para máquinas-ferramenta em Hauppauge, Nova York vinha danificando centros de torno ao permitir que caíssem dos tornos CNC que os produziam. Para resolver o problema, a empresa inventou um sistema de carrossel para remover e coletar peças acabadas suavemente. A empresa comercializa esta invenção como "Rota-Rack", e a Hogge Precision Parts soube do produto através do fornecedor de máquinas-ferramenta Machinery Solutions. Hogge diz que este sistema permitiu à oficina rodar o trabalho sem operador. Isso, por sua vez, permitiu-lhe baixar o preço do trabalho o suficiente para manter o trabalho.

Em geral, diz ele, a própria máquina-ferramenta não é tão significativa para alcançar produção lights-out. Presumivelmente, uma oficina já usa uma máquina-ferramenta capaz e sabe usá-la eficazmente. Em vez disso, a chave muitas vezes está em encontrar e validar os sistemas certos para entregar a peça tanto para quanto da máquina.

Barra Lateral: Benefícios Vão Além da Economia de Mão de Obra

Dado que a Hogge Precision Parts rodava apenas um turno por dia, alcançar produção lights-out era essencialmente equivalente a descobrir uma grande quantidade de capacidade adicional de baixo custo.

A forma de usar essa capacidade é distinguir entre trabalhos de baixo e alto volume, diz Hogge. Rode o trabalho de baixo volume durante o turno totalmente tripulado e dedique as horas noturnas não tripuladas à produção de alto volume.

Ele diz que uso eficiente de mão de obra é apenas um dos benefícios de rodar assim. Outros incluem:

• Qualidade mais fácil. Rodar peças de alto volume em lotes, ou em estágios envolvendo múltiplas máquinas, implicava muitas medições. Diferentes setups e processos tinham que ser validados separadamente. Por outro lado, reconfigurar um processo para rodar cada peça em um único ciclo (rodando a peça em um torno com ferramentas motorizadas, por exemplo), e também rodar a quantidade total de produção em uma única noite, simplifica dramaticamente o controle de qualidade. Tipicamente apenas a primeira e a última peças requerem inspeção.
• Estoques reduzidos. Estoque também é simplificado. Trabalhos que rodam em estágios deixam estoque em processo pela oficina. Peças fazem fila nas várias estações, e capital fica preso em todo estoque inacabado. Mas quando um trabalho é reengenheirado para que as peças rodem em um ciclo, o único estoque é matéria-prima e produtos acabados.
• Velocidade. Rodando grandes quantidades à noite, Hogge pode frequentemente preencher pedidos em 2 dias que poderiam ter levado 3 semanas no passado. A oficina pode responder a pedidos de emergência mais eficazmente.
• Previsibilidade. Setups tornam o timing dos trabalhos difícil de prever. Mas quando os trabalhos rodam sem supervisão, o tempo de setup é uma porção pequena o suficiente do processo que Hogge pode prever com precisão quando um trabalho será concluído. "Posso dizer três meses antes se vou atingir a data de entrega de um pedido de 300 peças", diz ele. Esse nível de confiança nunca foi possível antes.
• A chance de ficar à frente. O tempo disponível para produção não tripulada é abundante o suficiente que a oficina não precisa agendar todo ele. Parte fica aberta para lidar com surpresas. Se nenhuma surpresa vem, a oficina continua produzindo e frequentemente fica à frente do cronograma. Em uma semana típica, a oficina planeja 80 horas de produção não tripulada, mas pode obter 100.
• Estabilidade de equipe. A equipe da oficina não está mais diretamente ligada ao estado dos negócios. Durante a próxima queda na economia, ele duvida que terá que demitir. Como grande parte da capacidade da oficina é agora não tripulada, ele pode cortar as horas não tripuladas primeiro.