Неожиданные преимущества роботизированной автоматизации

Чтобы понять, почему Stabiltec купила робота, вам даже не нужно заходить внутрь завода. За пределами производственного предприятия компании в Парксе, штат Луизиана, на заметной вывеске «Принимаются на работу» «операторы с ЧПУ» указаны в верхней части списка открытых вакансий. Этот знак почти наверняка останется там до тех пор, пока в нефтегазовой отрасли, на рынке, который обслуживает Stabiltec, сохраняется активный бизнес. Компания установила робота, чтобы обеспечить питание своих станков и максимально эффективно использовать свои ограниченные трудовые ресурсы, поскольку работодатель не может заполнить все квалифицированные производственные должности, которые были бы оправданы текущей деловой активностью.

На самом деле, совладелец компании Кит Бутт говорит, что завод почти наверняка купит еще одного робота. Неожиданные преимущества перехода компании к автоматизации сделали инвестиции значительно более прибыльными, чем ожидал любой из этих мужчин.

Слишком просто для квалифицированного персонала

Stabiltec производит ряд скважинных инструментов для бурения нефтяных и газовых скважин. Этот диапазон сам по себе является частью того, что отличает производителя. Компания, которая впоследствии стала Stabiltec, была основана 25 лет назад, но серия приобретений всего за последние 3 года превратила ее в единого производителя не только компонентов для бурения скважин, но и диагностического оборудования для измерения и оценки отверстие.

Направленное бурение – это специальность. Stabiltec поставляет механически обработанные детали для систем бурения на нефть и газ, которые входят в землю вертикально, но достигают подземных запасов горизонтально за счет постепенного искривления бура. Г-н Бутте проектирует компоненты системы наклонно-направленного бурения в соответствии с различными потребностями различных OEM-производителей, предлагающих продукцию для наклонно-направленного бурения.

Проблема в производстве этих компонентов заключается в том, что некоторые детали требуют квалифицированной обработки. Секции подземного жилья, изгибающиеся на целых 3 градуса, обрабатываются токарными операциями, требующими необычных настроек на токарном станке. В частности, после того, как один конец детали повернут прямо, другой конец повернут так, чтобы он был преднамеренно «кривым» посредством настройки, которая смещена от центральной линии. Таким образом, в этих компонентах преднамеренно обработано биение и отклонение от параллельности, которые считались бы крайней ошибкой для большинства токарных деталей. Квалифицированные операторы должны управлять такими деталями.

Проблема Stabiltec заключалась в том, что этих квалифицированных сотрудников не хватало, а другие работы по механической обработке отнимали у них слишком много времени. Части трансмиссии были главным примером. Эти части являются компонентами того, что, по сути, является универсальным шарниром, позволяющим подземной буровой установке продолжать вращаться, в то время как она постепенно изгибается. Детали трансмиссии не менее важны и не менее ценны, чем секции корпуса, но их установка намного проще. Stabiltec терял слишком много рабочей силы из-за относительно неквалифицированной работы по перемещению этих деталей в станки с помощью мостового крана. Как только руководители компаний поняли, что они не могут удовлетворить свои потребности в квалифицированной рабочей силе путем найма, они решили высвободить свои существующие рабочие ресурсы, автоматизировав такие шаги, как этот.

Но как правильно автоматизировать? Компания заявляет, что роботизированная автоматизация не была первым выбором, который она рассматривала.

Причины создания роботизированной ячейки

Хотя детали трансмиссии значительно различаются от заказчика к заказчику, их объединяет то, что они сочетают токарную обработку, фрезерование и сверление. По этой причине руководители компании изначально думали, что многозадачность будет правильным способом достижения более эффективной обработки. Ранее для обработки каждой детали требовались операции как на токарном станке, так и на обрабатывающем центре. При переходе на станок, способный выполнять точение, фрезерование и сверление за один цикл, останется только один станок, в который можно загрузить деталь. Таким образом, роль оператора будет уменьшена.

Однако более тщательный анализ показал, что многозадачность не была идеальным решением для этого приложения. Одним недостатком была стоимость. Из-за операций сквозного сверления и растачивания станок должен иметь большой ход для размещения длинных инструментов. Одна многозадачная машина, достаточно большая для выполнения этой работы, будет стоить столько же, сколько совокупная цена, которую Stabiltec в конечном итоге заплатила за робота, токарный станок и обрабатывающий центр, которые теперь выполняют эту работу.

Еще одним недостатком была пропускная способность. Многозадачный станок мог либо точить заготовку, либо фрезеровать ее, но не мог выполнять обе операции одновременно. Если бы работа оставалась разделенной между токарным станком и обрабатывающим центром, это было бы более продуктивно, потому что машины могли бы выполнять эти операции одновременно на разных деталях. Повторяющаяся загрузка робота устранит риск ошибок при обработке или настройке, типичных для процессов, включающих несколько машин.

Последний аргумент в пользу роботизированной ячейки вернулся к рабочей силе. Многозадачная машина уменьшит потребность в рабочей силе, но машину по-прежнему будет загружать оператор. Напротив, роботизированная ячейка позволила бы цеху избавиться от трудозатрат на длительные промежутки времени при обработке компонентов трансмиссии.

Теперь эти детали обрабатываются в ячейке, в которой робот FANUC Robotics R-2000iB грузоподъемностью 165 кг загружает и разгружает как токарный станок с ЧПУ Mighty USA Viper VT36CL-2000, так и вертикальный обрабатывающий центр Haas VF-5XT. Компания обосновала всю ячейку тем, что операторы освобождаются днем ​​и продолжают работать ночью. Однако как только ячейка была запущена и запущена, компания начала видеть другие, вполне реальные источники окупаемости автоматизированного производства.

Непредвиденные преимущества

Эти дополнительные преимущества включают следующее:

<сильный>1. Лучшее ценообразование для контрактов . Stabiltec использует робота в режиме высокой смеси и малых объемов. Количество заказов часто составляет всего 10 штук. Тем не менее, когда магазин может позволить себе роскошь работать с постоянным количеством, стабильное производство робота позволяет магазину надежно прогнозировать сроки и затраты. Эта предсказуемость обеспечивает более узкую маржу. В результате разница в цене между краткосрочной механической обработкой и контрактным производством больше для роботизированной ячейки, чем для любого другого производственного ресурса. Благодаря снижению цен некоторые клиенты, которые раньше никогда не заключали годовые производственные контракты, теперь сделали это со Stabiltec.

<сильный>2. Упрощенный поиск . Увеличив мощность для деталей трансмиссии, роботизированная ячейка позволила компании вернуть различные другие детали, которые были переданы поставщикам на ферму, обратно в компанию. Раньше компания отдавала на аутсорсинг так много механической обработки, что для выполнения этой работы собственными силами, по-видимому, потребовалось бы что-то вроде шести новых станков и шести новых сотрудников для их обслуживания. Роботизированная ячейка изменила эту картину. Автоматизированная ячейка, по сути, представляет собой большое количество потенциальных мощностей, сконцентрированных в одной компактной системе. Эти концентрированные и упрощенные возможности могут поглотить большой объем работы, тем самым позволяя привлекать много внутренних ресурсов.

<сильный>3. Защита интеллектуальной собственности клиентов . Stabiltec не продает напрямую нефтяным месторождениям; он производит детали для OEM-производителей. Это означает, что у магазина есть доступ к разработкам OEM-производителей раньше, чем у остального рынка. Сохранение этих дизайнов за счет ограничения аутсорсинга помогает магазину завоевать доверие клиентов. Таким образом, возможности инсорсинга, предоставляемые роботом, являются не только преимуществом в эффективности, но и маркетинговым преимуществом.

<сильный>4. Более легкое открытие дополнительного бизнеса . Потребности в механической обработке компонентов трансмиссии сделали их логическими объектами для автоматизации, но Stabiltec вскоре обнаружила, что их место на рынке также делает их идеальными для производства в роботизированной ячейке. Stabiltec известна своим направлением бурения, и к компании часто обращаются OEM-производители, желающие производить системы трансмиссии для наклонно-направленного бурения новой конструкции. Производство этого основного продукта эффективно помогает компании строить отношения, а отношения часто открывают дополнительные возможности для бизнеса. Другими словами:используйте автоматизацию, чтобы как можно лучше выполнить ту часть работы, которая вам нужна.

<сильный>5. Больше гибкости . Это может показаться нелогичным, но компания утверждает, что машины, загруженные роботами, более гибкие, чем те, за которыми наблюдают сотрудники. Это связано с тем, что робот может мгновенно «обучиться» новому процессу. Люди этого не делают. Сотрудника-человека необходимо обучать и постепенно переводить на измененный набор процедур, а робота можно перенастроить и перепрограммировать в течение дня, не возвращаясь к устаревшим привычкам.

Как раз такие перемены вот-вот произойдут, говорит он. В настоящее время слишком большая часть механической обработки деталей трансмиссии выполняется на токарном станке. Обрабатывающий центр часто остается ждать. Поэтому Stabiltec добавит дополнительный токарный станок, чтобы разделить токарную обработку в этой ячейке. Робот будет перепрограммирован для передачи работы между этими тремя машинами вместо нынешних двух. Этот новый токарный станок не должен быть таким же большим, как нынешний, потому что все операции сверления и растачивания длинным инструментом останутся на этом первом станке. Таким образом, по цене относительно недорогого станка цех реализует еще больше потенциальной производительности автоматизированной ячейки.

Увеличение емкости

Сварка, вероятно, станет следующим кандидатом на роботизированную автоматизацию, говорит г-н Бутте. Подобно механической обработке, некоторые сварочные операции включают простые и повторяющиеся задачи, которые отвлекают работника от работы более высокой квалификации. В области механической обработки робот продемонстрировал ценность автоматизации этих простых задач. Действительно, единственное место, где робот похож на работника-человека, — это ERP-система магазина Global Shop Solutions. Магазин дал роботу код сотрудника в этом программном обеспечении, чтобы он мог отслеживать производительность робота вместо ручной загрузки и разгрузки. Основываясь на этом отслеживании, компания может сказать, что робот снизил трудозатраты, связанные с обработкой деталей трансмиссии, на 76 процентов, при этом увеличив производительность обработки деталей трансмиссии на 49 процентов.

Есть еще возможность выиграть. По словам г-на Бутта, после того, как будет добавлен второй токарный станок, самым существенным оставшимся ограничением будет занимаемая площадь. То, что такой простой фактор может быть таким важным, может показаться удивительным, но в случае со Stabiltec это ограничение действительно оказалось ограничивающим. Проще говоря, в пределах досягаемости робота не так много места для размещения запасов. В результате это пространство определяет, сколько продукции может произвести ячейка. На самом деле, именно из-за этого ограничения ячейка еще не работает полных 24 часа — обычно вместо этого она работает от 16 до 20 часов в день. Чтобы преодолеть это простое препятствие, компания изучает простое решение:вертикальную систему стеллажей, которая значительно увеличит производительность ячейки.