Transformando Manufatura Suíça com Coleta e Gestão Avançada de Dados

A gestão de dados digital está cada vez mais impulsionando estratégia de manufatura, operações e alocação de ativos em empresas de manufatura contemporâneas, no entanto, coletar e comparar dados de usinagem de forma uniforme pode ser um desafio para oficinas com uma mistura de nova tecnologia 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 parafusos Brown & Sharpe em Hudson, New Hampshire, 40 anos atrás, o negócio 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 de aeroespacial e defesa a consumíveis de cobre, manuseio de fluidos, médico, robótica e óptica com corridas de produção de produtos usinados de precisão até 1.000.000 de peças ou mais.

O Sr. Villemaire percebeu que gestão e análise detalhada de dados de manufatura ajudariam a facilitar crescimento em novos mercados através de agendamento mais eficiente e uso de recursos de manufatura. "Uma das coisas que consistentemente nos esforçamos para fazer é tomar decisões baseadas em dados", diz ele. Mas como as máquinas da oficina são de idades e operações amplamente diferentes, era difícil coletar dados precisos, consistentes e comparáveis. "Queríamos ter um melhor entendimento do que nossas máquinas estavam fazendo. Sabíamos que algumas de nossas máquinas tinham a capacidade de falar conosco e nos dar informações em formato de dashboard, mas não de forma uniforme."

A C&M envia programas CNC para suas máquinas via sistema DNC (controle numérico distribuído), mas a oficina tradicionalmente documentava saída de máquinas usando cartões de ponto preenchidos à mão. Operadores registravam manualmente as horas que trabalhavam e as peças que produziam, e então submetiam os cartões para entrada no sistema ERP da oficina. Esse processo não funcionava bem com múltiplas oportunidades para erro.

A C&M adquiriu seu sistema DNC da WireFreeCNC, uma unidade da Macdac Engineering. A Macdac fornece produtos de software e hardware de manufatura incluindo Mastercam, Catia e uma variedade de equipamentos de rede. O provedor de software propôs instalar o Excellerant MDC (Coleta de Dados de Manufatura) na C&M. O Excellerant é um decodificador universal que conecta máquinas e captura dados CNC conforme são gerados. O produto permite que um fabricante conecte todas as suas máquinas-ferramenta CNC e controles (independentemente da marca) e monitore e gerencie dados de cada máquina em tempo real e transmita esses dados para o sistema ERP da empresa.

Vantagens do DNC

O Excellerant MDC constrói sobre 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 controle de máquina. O sistema conta peças conforme são criadas. No final de cada turno, o operador qualifica o número de peças boas completadas, e o total é automaticamente inserido no sistema ERP.

Com dados precisos, a oficina é capaz de entender melhor seu rendimento real. "Não tínhamos realmente bons números para poder olhar essas coisas antes", diz o Sr. Villemaire. "Este sistema está nos permitindo fazer isso. É muito útil. Não estamos confiando em cartões de ponto manuscritos, e não estamos confiando em nossos operadores para impulsionar cálculos de rendimento e throughput da C&M."

Shawn Bergeron, líder de melhoria contínua da C&M, diz: "A precisão da informação que está entrando em nosso sistema ERP é exponencialmente melhor do que era antes. De uma perspectiva de agendamento, está melhorando muitas coisas."

Os números de saída incorretos comuns no passado, o Sr. Bergeron enfatiza, não foram resultado de engano por operadores de máquinas. "Eles simplesmente não sabiam", diz ele. "Tivemos ocasiões onde peças simplesmente sumiam. Por exemplo, rodamos 1.000 peças, mas o operador tinha 700 em mãos, então ele pensou que fez 700. Na verdade, as 300 peças faltantes não estavam sendo capturadas corretamente na máquina, e caíam no recipiente de cavacos."

Tais ocorrências afetavam a lucratividade. "Nosso rendimento é impactado quando peças são perdidas na máquina. Gastamos tempo de ciclo, e consumimos material e mão de obra para fazer algo que não podemos virar e vender para um cliente. É sucata independentemente se está na máquina ou não, e precisa ser contabilizada dessa forma. Agora, através de coleta de dados confiável e análise de causa raiz, sabemos os problemas que precisamos corrigir", diz o Sr. Bergeron.

O benefício mais visível da implementação do pacote Excellerant foi a eliminação de cartões de ponto. A C&M também está pilotando remoção de documentação adicional — folhas de contagem que mantêm controle de contagens diárias de peças através de múltiplos turnos. O sistema faz isso automaticamente, dando aos operadores uma ideia de onde estão relativos à quantidade a fabricar para o trabalho, prevenindo overruns. A informação também pode confirmar que a quantidade de material em mãos é suficiente para completar o volume de peças requerido. "Documentação automática economiza 15 ou 20 minutos para os operadores que eles podem redirecionar para limpar as máquinas e prepará-las para o próximo turno", diz o Sr. Villemaire.

O objetivo é automatizar coleta de dados o máximo possível. Então a gestão pode começar a analisar os dados e encontrar maneiras de lidar com questões de rendimento. "Uso do sistema também agrega valor de um ponto de vista de satisfação do cliente, pois somos capazes de melhorar precisão de nossos custos e aumentar nosso valor para nossos clientes", diz o Sr. Bergeron.

Mudando a Cultura

Adoção em massa de coleta automatizada de dados representa uma mudança cultural significativa para um negócio de 40 anos. O Sr. Villemaire está movendo a C&M para longe das maneiras antigas de fazer coisas cercando-se de recursos e ideias frescas. O Sr. Bergeron explica: "Contratamos recentemente um gerente de operações e um gerente de qualidade com um conjunto de habilidades diferente do que tínhamos anteriormente. Contratamos um gerente financeiro também. Dan está tentando cercar-se de uma equipe central para levar esta organização a onde ela precisa ir baseada em fatos e dados, não baseada em emoção e atitude de 'fizemos assim 30 anos atrás'. Se continuarmos fazendo assim, daqui a 30 anos não teremos lugar para ir." A empresa está procurando contratar 55 pessoas nos próximos três a quatro anos.

Melhor Aceitação

Funcionários, e operadores em particular, aceitaram a implementação do sistema Excellerant mais abertamente do que o Sr. Bergeron antecipou. "Tive operadores notarem que estamos mantendo melhor controle da informação", diz ele. "Eles estão vendo o valor. Não é uma ferramenta para reprimir pessoas. Essa é a última coisa que queremos fazer. Preferimos usá-la como ferramenta para análise de causa raiz e ações corretivas e preventivas daqui para frente. Os benefícios futuros são tremendo."

Ambiente Sem Papel

Um dos objetivos da adoção de gestão automatizada de dados é mover em direção a 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 função clara e lógica, máquinas-ferramentas são representadas por ícones gráficos.

Uma máquina geralmente está ociosa quando um operador faz login. Após o operador inserir um número de funcionário, o ícone da máquina fica vermelho, indicando que está no modo de setup. Quando o setup está completo, o ícone muda de vermelho para laranja. Após o operador terminar o setup, incluindo submeter dimensões nominais para a primeira peça, o sistema estabelece uma contagem de peças. Quando a primeira peça é confirmada como boa, o operador qualifica aquela peça para produção e começa a corrida de produção. Durante a corrida, o operador pode fazer login e verificar a saída da máquina comparada com o cronograma de produção e total de peças requerido. No final da corrida, o operador diz ao sistema quantas peças boas foram feitas. A exibição do tablet gráfico também está disponível em computadores desktop no escritório da oficina assim como em dispositivos móveis.

Redução de papelada também contribui para conformidade regulatória. Por exemplo, o Sr. Bergeron diz que uso do sistema Excellerant facilita conformidade com padrões NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia), particularmente padrão de cibersegurança SP800-171. Multas grandes são possíveis no caso de violação de dados. "Isso nos requer ser muito cuidadosos com propriedade intelectual do cliente como especificações e desenhos", diz ele. "Em muitos casos, é parte de nossa obrigação contratual com clientes controlar sua informação e garantir que não caia em mãos erradas." Armazenar informação no tablet na máquina limita o número de desenhos e especificações do cliente presentes no chão de fábrica. "Em alguns casos, o padrão de cibersegurança é meio que uma barreira de entrada para um mercado para outras oficinas", o Sr. Bergeron continua. "Muitos de nossos clientes, especificamente no reino da defesa, estão nos perguntando se e quando seremos conformes."

Uma Mistura Variada de Máquinas-Ferramenta

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. Controles de máquinas são da FANUC e Mitsubishi. O Sr. Bergeron diz que o número e variedade de máquinas na oficina C&M representaram um desafio na coleta e padronização de dados. "Cada uma é ligeiramente diferente da próxima, e temos muitas máquinas mais antigas. Nas máquinas mais novas, implementar 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 praticamente todas as máquinas que temos, e temos seis novos tornos CNC suíços Citizen que estamos adicionando a ele."

A oficina fabrica peças variando em diâmetro de 0,03125 polegadas a 1,5 polegadas em seus tornos automáticos suíços e até 4 polegadas de diâmetro nos centros de torneamento maiores. "Então, há uma diferença bem grande no tamanho de trabalho que podemos fazer junto com diferentes capacidades de máquinas. Podemos olhar o que nossas diferentes máquinas são capazes e agendar de acordo", diz o Sr. Bergeron. A empresa fez muito trabalho descobrindo a melhor plataforma de máquina para cada trabalho, e o sistema Excellerant está ajudando eles a entender melhor estas escolhas.

O Sr. Bergeron diz que input sobre uso do sistema vem largamente do chão de fábrica. "Não vem de mim ou de ninguém na gestão; vem dos funcionários usando o sistema todo dia. E é aí que o sucesso vai residir — nos funcionários adotando e vendo o benefício do sistema", explica. Alguns deles podem cavar e fazer análise de causa raiz para problemas de contagem de peças. Para outros, uma vez que está rodando apenas funciona, desde que as pessoas estejam seguindo direções. "É essencial que os funcionários confiem no sistema. Tudo que é requerido é ajuste fino e atenção aos detalhes. Nossos maquinistas são extremamente orientados a detalhes e produzem peças muito pequenas com tolerâncias extremamente finas. Sei que eles podem fazer isso."

Recursos Importantes

O Sr. Bergeron nota que um recurso importante do sistema é chamado Eagle Eye View, que fornece detalhes completos do trabalho como informação do cliente, número da peça, número do desenho, revisões, status do trabalho, quando peças foram pedidas, datas de vencimento, e quantidades de pedido atualizadas.

Notas de Operação é outro recurso valioso, permitindo comunicação bidirecional entre o escritório e o chão. Tanto o operador quanto pessoal do escritório podem digitar uma mensagem que aparecerá no tablet na máquina assim como em dashboards nos bastidores. "Pode ser algo tão simples como quão bem o trabalho rodou na noite anterior e se houve quaisquer problemas, compartilhando informação com o turno seguinte", diz o Sr. Bergeron. A oficina roda um primeiro turno e um segundo turno modificado; pode haver um intervalo de três ou quatro horas entre a troca de turno da noite para a manhã. "Com a Macdac, estamos desenvolvendo a capacidade de salvar as Notas de Operação com o número da peça para que da próxima vez que o trabalho for agendado, os operadores ou outros funcionários possam consultar as notas e saber como o trabalho rodou anteriormente."

Valor de Dados Acessíveis

Dados confiáveis e acessíveis destacam problemas e os trazem para a vanguarda. "Se não está na sua frente e você não presta atenção e não tenta fazer algo sobre isso, você nunca vai melhorar", diz o Sr. Bergeron. "Agora que temos bons dados entrando, podemos consultar dados de rendimento e analisá-los para tendências ou padrões, ou para ver se há uma certa máquina que é sempre um problema. Com dados precisos, há muitos fatores diferentes que podemos entender e usar para operar melhor nossa instalação. A grande transição agora é para a equipe de gerenciamento médio começar a utilizar o sistema para tomar decisões."

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

Adotando Tecnologia de Gestão Automatizada de Dados

Oficinas considerando empregar tecnologia de gestão automatizada de dados acharão útil tornar seus processos o mais consistentes possível em toda a linha. Como exemplo, critérios para contagens de peças devem ser padronizados se possível. Considerando a natureza das peças e máquinas-ferramenta da C&M, contagens de peças em geral são baseadas em operações de corte. Quando peças são torneadas de

tarugo 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 preto no branco quanto ao que vai dar contagens de peças", diz o Sr. Bergeron. "Você só tem que garantir 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 torna mais fácil troubleshooting também."

Na preparação para a mudança para coleta automatizada de dados, nomear um líder de projeto ou campeão é crucial para assegurar que o esforço permaneça no caminho e que haja um ponto de contato claramente definido para comunicações sobre atrasos ou outras ocorrências. Bom relacionamento com o fornecedor do sistema de gestão de dados é essencial.

O Sr. Bergeron enfatiza a necessidade de montar uma equipe multidisciplinar mesmo antes de assinar um contrato de gestão 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 diferentes disciplinas na oficina", diz ele. "A chave é ter uma ideia antes de como o sistema vai funcionar. Essas discussões podem começar, e as sementes podem ser plantadas, para que quando o sistema for implementado, não seja tudo totalmente novo. Requer todos na organização participarem em algum grau."

O Futuro da Coleta Automatizada de Dados

O Sr. Bergeron diz: "Excellerant pode ser usado em cada operação no processo de manufatura, mas atualmente não aplicamos o sistema à sua capacidade total. Usamos em setup e produção nas máquinas-ferramenta, e ainda não em inspeção final, envio, ou outros aspectos do processo. No futuro vamos alavancar ainda mais a tecnologia e tirar vantagem máxima dela. O ponto principal é reunir dados e alimentá-los de volta no sistema para nossos funcionários usarem. Eles sabem melhor que ninguém o que está acontecendo."

Os "Quatro Cs" da C&M

Em paralelo com a adoção de tecnologia de coleta e gestão automática de dados, a C&M buscou maneiras de clarificar a identidade e propósito da organização. Dan Villemaire diz: "Gastamos a melhor parte dos últimos dois anos e meio definindo os valores da C&M. Chegamos aos 'Quatro Cs da C&M', nomeadamente foco no cliente, melhoria contínua, colaboração e comunidade."

"Obviamente foco no cliente é nosso objetivo primário; deixar nossos clientes felizes e garantir que fazemos o que eles precisam que façamos", diz o Sr. Villemaire. "Colaboração e melhoria contínua andam de mãos dadas; trabalho em equipe é essencial para avançar. Melhoria contínua é um termo usado em excesso, mas sempre nos esforçamos para fazer melhor. O sistema Excellerant nos permite coletar os dados que precisamos para poder medir melhorias. Anteriormente não sabíamos se estávamos fazendo melhor ou não porque não tínhamos os dados para dizer isso."

Em relação ao quarto "C", comunidade, "É duplo", diz o Sr. Villemaire. "Estamos comprometidos em estar lá uns para os outros e em retribuir à comunidade local. Na comunidade interna da nossa empresa, pessoas têm questões pessoais ou eventos em suas vidas onde precisam apoio e levamos isso muito a sério. Nos consideramos uma família. Estamos lá para nossa gente; estamos lá para apoiá-los."

Em relação à comunidade local fora da empresa, o Sr. Villemaire adiciona: "Fazemos campanhas 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 para cada um de nossos funcionários fazer oito horas — um dia pago — de trabalho de serviço comunitário fora do local. Estamos incorporando essa atitude cada vez mais em como fazemos coisas aqui. Fazemos muitas coisas que as pessoas não sabem. Tento fazer retribuir parte de nossa política pública com nossos funcionários e clientes. Estamos retribuindo. É importante para nós."

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