Магазин устраняет длительное время настройки с помощью передовой автоматизации

Basin Precision Machining LLC повышает качество, используя эффективную поточную систему производства единичных изделий в своем цехе.

Эрик Андерсон, президент и главный исполнительный директор Basin Precision Machining LLC, определил, что настройки являются корнем всех зол, когда речь идет о производительности производства. Они вызывают изменения деталей, время простоя и высокий процент брака. И, как и многие другие магазины, Basin тоже сталкивался с проблемой длительной и сложной настройки работы, пока магазин в Джефферсоне, штат Висконсин, не ответил автоматизацией.

Basin считает себя относительно нетрадиционным магазином из-за его крайней одержимости качеством, бережливым производством и высокоэффективным поточным производством единичных изделий во всем цехе. Но нигде эта нестандартность не проявляется так ярко, как в случае с использованием компанией автоматизации в среде с большим ассортиментом и небольшими объемами производства, в отличие от типичного сценария с большими объемами.

Для достижения особой автоматизации производства с большим ассортиментом и малыми объемами компания Basin полагается на производственные ячейки, состоящие из новейших, самых передовых технологий станков, оснащенных максимально возможными возможностями хранения инструментов и цифровой связью — комбинация, которая практически устранила время наладки.

В качестве контрактной мастерской по прецизионной механической обработке Basin обслуживает рынки нефти и газа, аэрокосмической промышленности, транспортных средств для отдыха и гидравлики. В число ее клиентов входят такие компании, как нефтегазовая компания FHE USA LLC, производитель картриджных клапанов HydraForce Inc. и OEM-производитель мотоциклов Harley-Davidson Inc.

В некоторых случаях цех изготавливает около 250 вариантов детали для одного заказчика. Соответствующие размеры партии заданий могут варьироваться от пяти до 500 штук, что, по словам Андерсона, соответствует примерно 80 настройкам в месяц для перехода от одной версии к другой. Эти трудоемкие и трудоемкие настройки требуют квалифицированных специалистов, которые разбираются в более чем 100 настройках инструментов, сложном многостороннем креплении и том, как обрабатывать сложные детали.

Благодаря одной из своих крупнейших автоматизированных производственных ячеек компания Basin может иметь около 200 наименований деталей в любой момент времени. Ячейка позволяет магазину настроить задания один раз, оставить их в ячейке и запускать каждое по мере необходимости. Размещенный в новом дополнительном здании площадью 22 500 футов2 (2090 м2) и производящий в основном гидравлические коллекторы, цех состоит из шести горизонтальных обрабатывающих центров Mazak HCN-5000 в системе Mazak Palletech, которая имеет три уровня, 120 поддонов и три станции загрузки. Для максимальной вместимости каждый обрабатывающий центр оснащен узлом Mazak Tool Hive, который вмещает 348 инструментов каждый, что в сумме составляет 2088 инструментов.

По словам Андерсона, большие емкости инструментов в значительной степени способствуют сокращению времени наладки, поскольку они позволяют цеху оставлять инструменты настроенными по мере того, как ячейки переключаются с одной детали на другую. В большинстве случаев инструментов достаточно для того, чтобы на одном станке можно было обработать дюжину деталей с разными номерами из исходного материала трех размеров.

В прошлом году мастерская выполнила работы по гидравлическому коллектору на сумму около 11 миллионов долларов на 15 автономных машинах, которыми управляют 32 человека. Только с одной новой системой Mazak компания Basin теперь будет выполнять работу на сумму около 9,5 млн долларов, при этом всего шесть машин и шесть человек будут производить 90 % того, что она делала раньше.

Все станки HCN-5000 оснащены системой управления Mazatrol SmoothG от Mazak, которая удобна в использовании и обеспечивает высокоскоростную и точную обработку. В стандартную комплектацию станков входят поворотные столы с прямым приводом и устройство смены двух паллет. Эта простая и эффективная функция автоматизации повышает производительность, позволяя роботу Palletech с рельсовым управлением загружать или разгружать один поддон, в то время как машина продолжает работать с деталью, закрепленной на другом поддоне.

Для дальнейшей оптимизации процесса каждая из ячеек HCN-5000 оснащена Mazak SmartBox, стартовой платформой, которая предоставляет Basin простой и безопасный доступ к промышленному Интернету вещей (IIoT). Благодаря технологии MTConnect в основе SmartBox с открытым протоколом упрощается подключение машин и устройств магазина, а также расширяются возможности мониторинга и анализа.

По словам Андерсона, Basin установил SmartBox для мониторинга общей эффективности оборудования (OEE) и, в конечном итоге, для взаимодействия с ERP-системой магазина. В настоящее время Mazak SmartBoxes передают данные об инструментах с помощью RFID-чипов от устройств Basin для предварительной настройки инструментов на станки. Но он сказал, что в конечном итоге магазин будет использовать датчики оборудования, чтобы использовать Mazak SmartBoxes для профилактического обслуживания и мониторинга критически важных систем на машинах.

Еще одна недавно добавленная автоматизированная производственная ячейка в Basin основана на горизонтальном обрабатывающем центре Mazak HCN-8800 и инструментальном улье на 348 инструментов в системе Palletech с шестью паллетами. Ячейка производит компоненты в основном для системы крепления оборудования к устью скважины в нефтегазовой промышленности, FHE RigLock.

Помимо HCN-8800, Basin также производит компоненты для системы RigLock с многозадачным станком Mazak Integrex i-630V/6, пятиосевым решением с мощными токарными и фрезерными шпинделями, предназначенными для обработки в тяжелых условиях. Станок обрабатывает корпуса RigLock диаметром 20 дюймов (508 мм), весом 1200 фунтов и изготовленные из стали с твердостью Rc 32. Эти детали требуют от другого поставщика шести операций обработки и 55 дней общего времени обработки; Теперь Басин завершает их чуть более чем за семь часов, выполняя всего одну операцию обработки на Integrex i-630V/6.

Для этих деталей, по словам Андерсона, процесс намного проще, если его можно выполнить за одну операцию. «Это позволяет вам стереть все переменные, такие как обработка, загрузка, потеря регистрации и необходимость в нескольких единицах оборудования», — пояснил он. «Если бы обычная мастерская выполняла ту же работу, им потребовались бы два токарных станка и вертикальный фрезерный станок с индексатором, и им пришлось бы обрабатывать деталь четыре раза».

В компании Basin поток единичных изделий и возможности машин Mazak «Done in One» означают, что сырье поступает в процесс и выходит в виде готовых компонентов. Это означает нулевой WIP, гораздо меньше проблем с качеством и более быстрое выполнение работ. Все это привело к тому, что показатель качества дефектов для Basin составляет менее 50 частей на миллион (ppm). На самом деле, в магазине было всего 19 частей на миллион, и так было последние 10 лет.

Андерсон сказал, что некоторые другие Mazak в магазине, такие как Integrex i-630V/6, не являются тем, что можно было бы считать традиционной автоматизацией — роботы не загружают машину. Вместо этого автоматизация является результатом способности многозадачного станка выполнять токарные операции, а также полное пятиосевое фрезерование для обработки деталей за один установ.

Дополнительные примеры такой встроенной автоматизации включают четыре других недавно приобретенных многозадачных станка Mazak. Это цеховой Integrex i-400S со вторым токарным шпинделем; Integrex i-200ST с нижней револьверной головкой в ​​дополнение ко второму токарному шпинделю; и два многозадачных станка Integrex e-500H-S, каждый из которых оснащен двумя одинаково мощными оппозитными токарными шпинделями с управлением по оси C. Эти станки также имеют встроенные фрезерные шпиндели с двигателем, которые вращаются вокруг оси B для одновременной обработки пяти осей и фрезерных операций с высокой подачей.

Integrex e-500H-S производит крупные детали для системы RigLock. Integrex i-400S и i-200ST также обрабатывают компоненты RigLock и детали противовыбросового превентора, которые подаются в машину Integrex i-200ST. Пока эти машины работают, их оператор также успевает запустить Integrex i-400S.

«Автоматизированные системы обработки, такие как наши Mazaks, — сказал Андерсон, — решают такие проблемы рабочей силы, как нехватка квалифицированной рабочей силы. Наши люди — менеджеры по автоматизации, потому что сложно найти машинистов. Они добросовестны с сильным чувством собственности, чтобы контролировать наши системы и поддерживать их производительность. Они не нажимают на кнопки, они люди, вовлеченные в процесс — в некотором смысле отдельные менеджеры завода — и они несут ответственность за сырье для своей рабочей ячейки, машины в ячейке, инструменты, качество, то, как деталь регистрируется и как она упаковывается и предоставляется покупателю».

Большинство деталей в Basin изготавливаются из материалов, включающих 4140, 4340 и некоторые предварительно закаленные стали в виде прутка, поковок и отливок. Он также производит некоторые детали из инвара 36, алюминия 6061-T6 и ковкого чугуна 65-45-12 DuraBar. Заготовки могут весить от двух унций до 2000 фунтов и требуют жестких допусков и чистоты поверхности. Позиционные допуски варьируются от 0,005″ (0,12 мм) до 0,001″ (0,0254 мм), и во многих случаях магазин должен соблюдать диаметральные допуски ±0,00025″. Типичные размеры партии заданий варьируются от непрерывного производства, включающего сотни тысяч деталей в год, до единичных заданий, производящих всего две детали.

Первоначально основанный родителями Андерсона, магазин насчитывает 190 сотрудников, два объекта в Джефферсоне и Уайтуотере, штат Висконсин, и общую производственную площадь 85 000 футов2 (7897 м2). У магазина около 10 клиентов, и, по словам Андерсона, они не пытаются быть магазином для 100 клиентов, потому что очень сложно обеспечить всем им адекватный сервис одновременно.

«Мы стремимся развивать прочные отношения с ключевыми клиентами, которые хотят, чтобы мы выполняли значительный объем работы», — сказал он. «При этом мы получаем твердые обязательства от наших клиентов, и мы готовы сделать крупные инвестиции в производственные технологии, чтобы производить их компоненты в меру наших возможностей с высочайшим качеством и рентабельностью. Многие магазины не хотят этого делать».

Basin будет по-прежнему фокусироваться на смешанных/малообъемных работах, состоящих из сложных деталей, потому что именно от них уклоняется большинство мастерских. Андерсон сказал, что цель состоит в том, чтобы получить работу и правильное оборудование для нее, такое как гибкие машины Mazak и системы автоматизации, которые компания использует сегодня. Эта стратегия хорошо сработала для него и продолжает открывать новые рынки для Basin.

«Мы смотрим в будущее и готовы инвестировать», — сказал Андерсон. «Это находит отклик у потенциальных клиентов, потому что им сложно найти работу, которую мы ищем. Этим клиентам нужны поставщики, которые берут на себя обязательство получать самые современные технологии и все остальное, необходимое для работы».

Отредактировано редактором Ежегодника Кэндис Руло на основе информации, предоставленной Mazak.