Оптимизация производства: внедряйте автоматизацию с первого дня

Почему мастерские обращаются к автоматизации и как избежать ошибок

Причины автоматизации: давление низкозатратных регионов (сокращение прямых затрат на труд), дефицит квалифицированных кадров (роботы для загрузки/разгрузки), проблемы качества (повторяемость робототехники). Многие предпочитают безопасный инкрементальный подход: система для семейства деталей, отработка по одной. Позволяет протестировать концепцию, отработать подачу/презентацию/программирование перед производством.

C.N.C. Machine Products: радикальный путь — автоматизация с первого дня

Грег Шойрих, президент, ведет компанию с 1988 г. (внутренние/наружные кольца подшипников для всех отраслей). Недавняя установка пары двухшпиндельных робот-загружаемых токарных станков Fuji Machine America (TNW-3500R) приближает к lean-целям и конкурентоспособности с иностранцами.

История: от инструментального дистрибьютора к автоматизированному производству

Основной бизнес — дистрибьюция инструментов. Клиенты просили рекомендовать мастерские. Крупный поставщик подшипников предложил купить станки и делать кольца самому. Так родилась C.N.C. Machine Products. Начало: пара одношпиндельных автоматов. Оригинальный список станков висит в конференц-зале.

С первого дня Шойрих понял: нужен автоматизированный подход. «Второстепенный бизнес не должен отвлекать от основного. Процесс должен быть достаточно хорош для автозапуска». Рост: 5000 → 10000 → 50000 кв. футов. К 2000 г. политики контроля роста.

Три заблуждения, преодоленные на практике

1. Автоматизация слишком дорога. Первая роботизированная ячейка через пару лет. Продавец предлагал двухшпиндельный горизонтально-противоположный станок с портальным роботом за $320 000 vs $80 000 за одношпиндельный. Казалось — 4× цена за 2× шпиндели. Продавец процитировал деталь — цена была конкурентной, окупаемость 5 лет. Шойрих сомневался («инстинкт говорил иначе»), но станок окупился быстрее. Второй установлен через месяцы. Дороже в начале, но больше емкость/производительность → больше прибыли/пропускной способности в долгосроке.
2. Автоматизация лишает рабочие места. C.N.C. обратилась к автоматизации для увеличения емкости, а не сокращения труда. «Роботизация не вызвала увольнений. Время был людей больше, чем работы, но спрос быстро догнал». Автоматизация дает операторам время на контроль, заточку, обслуживание. Gary Hoofnagle (вице-президент): рост невозможен без людей. Люди адаптируются к переменным условиям, станки — для повторяющихся задач. Правильный брак = успешная эффективная автоматизация.
3. Автоматизация только для высоких объемов. Первые автоматизированные станки под 250 000 деталей/год от стабильного поставщика. Опыт сделал прибыльными high-mix low-volume заказы ~5000 деталей/год. Обоснование новых станков: обмен высокого объема одного номера на семейство деталей с меньшим объемом. Улучшения автоматизации позволяют принимать 3-летние контракты 5000–100 000 шт. с прибылью. Периодическая замена станков (5–8 лет) для макс. остаточной стоимости и точности. Развитие людей — критически для гибкой прибыльной автоматизации.

Выгоды автоматизации с первого дня

• Продуктивность: пара одношпиндельных без автоматики у одного оператора = 50–65% утилизация шпинделя. Две автоматизированные (4 шпинделя) = 80–90% утилизация. Станки задают темп оператору. Робот загружает заготовки из стеллажа в патрон, снимает готовую деталь на конвейер. Очередь деталей позволяет проверить каждую перед термообработкой. Гордость операторов: полные столы загрузки, пустые рампы разгрузки.
• Управление запасами: Шаурих держит большой запас сырья на складе (критикуют как лишние запасы). Относится к запасу как к бизнесу: покупает по возможностям, продает себе/другим при необходимости. Спасает линии при дефиците материала.
• Мощность: Чем автоматизация естественнее/надежнее, тем больше время беспилотной работы в конце смены. Добавление станков в ячейку распределяет прямые/косвенные затраты на больше деталей — снижение затрат. Лучшие автоматизированные мастерские видят не 40/80 часов недели, а 168 возможных часов (для станков, не операторов). Доверие к станкам — первый шаг.
• Качество: Станки делают одно и то же всегда — дефекты процесса всплывают быстро. Люди бессознательно сглаживают проблемы; станки — нет, если не запрограммированы. Пример: необходимость продумывать ломание стружки каждый раз. При ручной загрузке оператор чистит при загрузке — зачем бороться? В автоматике — прочная проработка формирования/эвакуации стружки. Fuji TNW-3500R: черезшпиндельная СОЖ + запрограммированные воздушные сдувы промывают детали/патроны; станции переворота деталей — стружка выпадает при перевороте. Станки со встречными шпинделями не могут это.

Кадровый голод — где дно?

По данным Dept. of Labor: 40 млн «бэби-бумеров» уйдут на пенсию к 2015 г., заменителей 11 млн. Автоматизация растягивает ограниченную рабочую силу. Ресурсы: Tooling U (онлайн обучение), инвестиции станкостроителей в обучение пользователей.

Не спотыкайтесь

Шойрих и Хофнейгл предупреждают: тщательно изучите ручной процесс перед автоматизацией. В некоторых случаях ручной процесс ненадежен и требует обновления — не предполагайте, что он подходит для автоматизации. Начните с чистого листа, оцените процесс для автоматизации. Опросите все улучшения в станках, оснастке, подачах/скоростях. Используйте продвинутые функции ЧПУ: управление ресурсом инструмента, резервные инструменты, впроцессный контроль. «Автоматизация работает у C.N.C., потому что детали соответствуют процессу, а процесс — оборудованию».