Monitoramento Proativo de Ferramentas: Preveja Falhas e Reduza Custos

Monitoramento de condição de máquina é uma prática pela qual a saúde da máquina em um período específico pode ser avaliada. Ao capturar dados da máquina, eficiência, eficiência global do equipamento e outras variáveis podem ser usadas para determinar performance futura para otimizar substituição de peças, desgaste e tempo de inatividade para serviço.

 

Mas e o monitoramento das condições das ferramentas? Enquanto o monitoramento de condição de máquina alavanca dados capturados eletronicamente, as próprias ferramentas são ferramentas precisas e endurecidas que realizam o corte, furação ou fresamento de uma peça. Ao estender o conceito de monitoramento de condição de máquina para incluir ferramentas, empresas podem prever falha de ferramenta e reduzir custo.

O que é um Sistema de Monitoramento de Ferramentas?

Um sistema de monitoramento de ferramentas analisa dados de máquina de muitos dispositivos para determinar a saúde, vida útil e utilidade restante de uma ferramenta. Monitorar a saúde e vida útil de uma ferramenta é mais difícil de realizar que monitoramento de condição de máquina. Tenta alavancar os dados da máquina CNC para entender e prever a condição e ciclo de vida da ferramenta. Quanto mais precisa a previsão de falha da ferramenta, menor o custo total de ferramenta incorrido.

Ao monitorar vários fatores, software de monitoramento que mede a saúde de uma ferramenta pode informar operadores sobre desgaste da ferramenta e quanto tempo uma ferramenta durará. Isso oferece maior visibilidade no processo e capacita operadores a extrair o máximo de vida possível de cada ferramenta. Eles também podem gerenciar melhor seu tempo para realizar trocas com menos tempo de inatividade. Prever a falha da ferramenta permite que operadores substituam a ferramenta em um ponto ótimo, evitando danos à máquina e à peça sendo produzida, reduzindo sucata e custos de ferramenta.

Como Funcionam os Sistemas de Monitoramento de Ferramentas?

Sistemas de monitoramento de ferramentas operam em um de três níveis, cada um aumentando em precisão. Nível um monitora médias criadas por pontos de falha enquanto nível dois usa potência para medir formas de onda previsíveis e nível três usa algoritmos avançados para dados coletados. Para empresas implementando sistemas que monitoram ferramentas, existem essencialmente três níveis de abordagem. Cada um oferece um grau variado de certeza ao indicar quando uma falha de ferramenta ocorrerá, e como resultado, cada etapa oferece graus variados de eficácia.

Nível 1

O primeiro tipo é o mais básico, e é amplamente usado na indústria de usinagem. É simplesmente uma variação de uma velha prática de manutenção reativa onde a ferramenta é permitida rodar até a falha. Este método usa os pontos de falha para criar uma média usada como guia de substituição. Aproximadamente 95% da indústria faz isso.

Embora este método seja fácil de implementar (resultando em seu uso generalizado na indústria), ele tem desvantagens significativas.

O ponto de ajuste para a média pode se tornar arbitrário ou subjetivo, especialmente quando diferentes materiais são usados na máquina. As médias reduzidas então aumentam os custos de ferramentas.

Além disso, pode haver todo tipo de outras variáveis não contabilizadas que interrompem o trabalho da ferramenta, fazendo-a desviar da média. Isso resulta em uma de duas coisas:

1. Grandes quantidades de peças de sucata ao permitir ferramentas rodarem até a falha ou
2. Ferramentas desperdiçadas e custos de ferramentas desnecessariamente altos

 

Uma imagem de uma peça "boa" (topo) e uma "peça ruim" (segunda do topo). Abaixo estão duas fresas de topo: a primeira é nova, enquanto a de baixo está quebrada. Para este fabricante, quando a fresa de topo quebra (como a de baixo), o canal não é cortado, e a peça vira sucata.

Nível 2

O segundo nível é mais avançado. Este sistema analisa a potência sendo usada pelo fuso e rastreia a forma de onda, como ondas sonoras em uma gravação, para prever pontos de falha. Ao ler a amplitude da potência ao longo do tempo, aumentos e diminuições na carga podem indicar o ponto de falha.

Este sistema também tem desvantagens. Embora aborde a questão levantada por médias subjetivas no Nível 1, o Nível 2 ainda só pode capturar condições da ferramenta no ou muito próximo do ponto de falha. Isso significa que o sistema ainda está aberto a taxas de sucata potencialmente mais altas. Também significa tempo de inatividade adicionado e potencial dano à máquina dependendo do tipo de falha.

Nível 3

A solução mais avançada disponível, esta abordagem utiliza algoritmos que podem detectar uma aproximação de falha a tempo de substituir a peça dentro de uma parada de manutenção aceitável e com sucata significativamente reduzida.

Sistemas de monitoramento de Nível 3, como os pioneiros pelo MachineMetrics, usam dados de alta frequência e algoritmos avançados para diagnosticar, prever e evitar falhas.

Estes sistemas também não requerem sensores para monitorar a ferramenta. Ao medir dados de alta frequência do uso de torque, dados podem ser parseados, limpos e analisados. Esses dados são puxados diretamente do controle da máquina, otimizando assim o monitoramento para cobrir a última milha e se tornando parte integral de um sistema mais avançado de monitoramento de condição de ferramenta que melhora o controle da máquina.

 

Principais Benefícios

Existem muitos benefícios para um sistema automatizado de monitoramento de ferramentas de máquina, incluindo:

Monitoramento de Condição

Operadores são notificados de ferramentas quebradas ou desgastadas prevenindo danos a peças ou máquinas.

Vida Útil da Ferramenta Precisa

Ferramentas podem ser otimizadas para situações específicas como tipo de máquina, ambiente ou material.

Ciclo de Vida da Ferramenta Estendido

Também conhecido como otimização de ferramenta, otimizar a substituição de ferramentas significa que o ciclo de vida é maximizado, e a ferramenta nunca é substituída muito cedo ou muito tarde.

Qualidade Melhorada

Ferramentas quebradas são apenas parte do problema. Desgaste de ferramenta também pode gerar sucata produzindo peças ligeiramente fora de especificação. Software de monitoramento de ferramentas de máquina CNC pode identificar esse desgaste para prevenir seu uso adicional.

Manutenção Preditiva

Manutenção preditiva é o método mais impactante disponível para melhorar qualidade e reduzir custos. Tem a capacidade de prever com precisão falha de ferramenta e alertar equipes para corrigir o problema, evitando sucata completamente.

Monitoramento de Potência

Monitoramento de potência é onde ferramentas são monitoradas continuamente durante o ciclo de produção para ajudar a gerenciar potência usada pela máquina. Entender a potência usada para cada trabalho e exercida pelas ferramentas pode ajudar a detectar desgaste de ferramenta mais cedo. Se a potência aumenta inesperadamente, pode causar uma parada. Picos também podem indicar força excessiva quando não esperada e levar operadores à ferramenta que precisa ser substituída. Monitoramento de potência também pode trabalhar em conjunto com outros aspectos do programa, como monitoramento de força, para fornecer uma imagem ainda mais completa.

Processamento de Dados de Alta Velocidade

Dados são um dos ativos mais valiosos de uma empresa. Quando processados em tempo real e no ponto de ocorrência, podem ser usados na estrutura da mesma plataforma de análises avançadas alimentando o monitoramento de produção para fornecer insights acionáveis. Esses insights não apenas ajudam operadores e gerentes a desenvolver soluções para problemas. Como parte do ecossistema de dados, eles fornecem informações valiosas por trabalho, máquina, operador, turno e mais.

Detecção de Desgaste de Ferramenta em Tempo Real

Sistemas avançados de captura de dados como o oferecido pelo MachineMetrics podem acessar dados de alta frequência que podem ser alavancados para detectar desgaste de ferramenta em tempo real. Os resultados são analisados, e usando machine learning, o sistema pode começar a atribuir atributos rastreáveis e plotáveis a cada sinal que acompanha o desgaste da ferramenta. Essa capacidade trabalha junto com outros dispositivos para que o desgaste da ferramenta possa ser monitorado e plotado.

 

Com monitoramento de ferramentas, você pode replicar o ouvido de um maquinista avançado com anos de experiência ouvindo ferramentas e máquinas por quaisquer sinais de falha iminente.

Software para Monitoramento de Ferramentas é Para Você?

Se equipamento não está performando para taxas de produção medidas ou tempo de ciclo adequado, monitoramento de ferramentas pode ser uma boa solução. Se custo e qualidade estão por todos os lados, então a saúde adequada da ferramenta pode ser uma parte importante da solução. Porque é mais difícil de fazer que monitoramento de produção de máquina, muitas empresas podem se afastar dele. Mas por que uma empresa precisa de tal sistema de monitoramento vai de mãos dadas com por que eles precisam de monitoramento de produção.

O mesmo vale para entender OEE. Muitas empresas apenas começando sua jornada de digitalização e monitoramento têm uma opinião altamente inflacionada do que sua eficiência global do equipamento é. E quando o monitoramento de produção começa, essa opinião é estilhaçada. Representa o próximo nível de aprofundamento para melhoria contínua de processo para obter controle sobre uma série de questões.

Uma empresa também pode usar tal software de monitoramento para abordar necessidades mais estratégicas. Talvez os dados levem a questões de treinamento que significam que até um operador experiente precisa de reciclagem. Também pode ser usado para determinar se a base de equipamentos da empresa está à altura de produzir o nível de qualidade baseado em complexidade. Especificações de produto e tendências mudam ao longo do tempo, e equipamentos legados nem sempre acompanham.

Outra razão estratégica seria para a empresa assumir novos negócios. Peças aeroespaciais, médicas e de grau militar requerem tolerâncias extremamente apertadas. Se uma empresa está considerando assumir novos negócios onde a eficiência atual e controles de processo estão fora de sintonia, o sistema de monitoramento pode ajudar a identificar as áreas problemáticas e direcioná-las para uma solução de processo permitindo que assumam trabalho de maior qualidade.

Quando o Monitoramento de Ferramentas Faz Sentido?

Monitoramento de ferramentas faz sentido quando uma empresa tem pouca ou mesmo nenhuma ideia do que seu verdadeiro OEE é. Também faz sentido quando processos precisam de otimização. Muitos negócios podem realizar melhorias de dois dígitos de até 20% quando usam em combinação com monitoramento de produção. Essa condição pode continuar por anos e frustrar operadores e gerentes que não entendem por que uma máquina não consegue produzir peças na taxa estabelecida de acordo com as especificações.

Monitoramento de ferramentas também faz sentido quando empresas estão sofrendo perdas de eficiência devido a tempos de ciclo perdidos ou incorretos onde falha de ferramenta significa que o trabalho nunca opera na taxa de produção de acordo com as especificações. E é uma excelente escolha para empresas que têm alta perda por queda de qualidade e não conseguem identificar razões exatas de por que e onde essas quedas ocorrem.

BC Machining Recorre ao MachineMetrics para Monitoramento Preditivo de Ferramentas

Quando a BC Machining buscou ajuda para lidar com quebra contínua de ferramentas e altas taxas de sucata, eles contrataram o MachineMetrics para uma solução. A BC Machining atende as indústrias médica, defesa, transporte e ferramentas elétricas onde precisão é crítica.

A BC Machining vinha experimentando quebra excessiva de ferramentas em suas máquinas CNC suíças, criando sucata tanto no ponto de quebra quanto no fim de vida da ferramenta quando peças podem variar fora de especificação.

Usando a solução do MachineMetrics de capturar dados de alta frequência e analisá-los através de algoritmos avançados, a BC conseguiu identificar quebras de ferramentas para prevenir peças de sucata.

A queda em peças perdidas, triagem e incerteza se traduziu em detecção de falha próxima a 100% e economia anual de $72.000 por máquina.

Leia o estudo de caso completo com a BC Machining.

O MachineMetrics oferece um sistema de monitoramento para avaliação de ferramentas que coleta dados diretamente da fonte — a própria máquina CNC. Através de algoritmos customizados desenhados para monitorar uso de torque, entradas podem ser inseridas no sistema como eventos de séries temporais ou modelos de machine learning para prever falha de ferramenta com precisão.

O adaptador de dados de alta frequência do MachineMetrics pode detectar os problemas e analisar os dados no edge para automatizar soluções e alertar a equipe para questões antes que a falha ocorra, prevenindo sucata cara e tempo de inatividade. Com diagnósticos avançados de máquina, ferramentas são otimizadas e incorporadas em um sistema de manutenção preditiva agressivo e totalmente automatizado. Para ver como o MachineMetrics pode ser implantado para ajudar você a controlar as necessidades de saúde da sua ferramenta, agende uma demonstração com nossa equipe hoje.