Преодоление вызовов: путь к безлюдному производству

Дэн Хогге утверждает, что ключ к внедрению безлюдной обработки можно выразить одним словом: «Мучения».

Нужно пройти через эти мучения до конца, говорит он. Если в цехе нет решимости двигаться вперед через переходный период, не зная, когда он закончится, цех никогда не полностью перейдет от операторно-зависимого процесса к стабильному, значимому и предсказуемому безлюдному производству.

«Будьте готовы к раздражению», — предостерегает он.

ОТ 70 ДО 29

Мистер Хогге (произносится «хог») — менеджер по операциям в Hogge Precision Parts в Хартсвилле, Южная Каролина. Основанная отцом Деном Хогге старшим как автоматный цех, компания давно перешла на ЧПУ и специализируется на прутковом производстве на многофункциональных токарных центрах. Большинство недавних покупок — швейцарского типа ЧПУ.

Переход к беспилотному производству начался с кризиса 2007–2008 годов, когда главный клиент пострадал. Штат сократился с 70 до 29 человек, оставшиеся часто работали по 24 часа в неделю.

Когда бизнес оживил в 2009 году, мощность единственной смены быстро заполнилась. Клиент пришел с срочным заказом на деталь швейцарского типа. Только что купленный первый ЧПУ-автомат был занут днем, но ночью простаивал. «Почему бы не запустить деталь, когда никого нет?» — подумал Хогге. Материал — латунь, риск минимален.

Ничего не пошло не так. Беспилотный процесс прошел гладко. Утром персонал нашел 500 готовых деталей — весь заказ.

Успех заставил Хогге задуматься: как удовлетворить растущий спрос без набора персонала? Увольнение половины сотрудников ударило по компании и лично по нему. Деятельность была высокой, но ни бизнес, ни экономика не казались достаточно стабильными для расширения штата. Беспилотное производство выглядело перспективной альтернативой.

В ретроспективе, первая попытка прошла слишком хорошо, говорит он. Он не знал, во что ввязывается. Он обязал цех к безлюдному производству на других станках, и тогда начались мучения.

РАНЕЕ НЕВИДИМЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Препятствием к эффективному беспилотному производству является то, что цеха не осознают, насколько зависят от операторов. Хогге не осознавал этого у себя.

В любом процессе множество редких и непредсказуемых сбоев могут остановить производство. Большинство редки, легко устранимы. Если оператор рядом, он исправляет за секунды, и никто не замечает проблемы. Без оператора мелочь приводит к потерям часов, запланированных на выполнение заказов. Таким образом, обязательство перед беспилотным производством стало путем устранения сбоев.

Это путь исправления ранее крошечных проблем, ставших большими, и невидимых — ставших видимыми, когда станки заработали без операторов. Путь часто был раздражающим: успешное решение проблемы, остановившей производство ночью, просто раскрывало другую, останавливавшую процесс позже. Любой процесс на любом ЧПУ может иметь 8–10 редких сбоев, все их нужно обнаружить и устранить, прежде чем доверить процесс беспилотной работе.

Это не большие проблемы. Прутковый загрузчик может редко не сработать датчик. Днем оператор видит, что станок не циклится, сбрасывает ошибку и продолжает за минуту. Страж может застрять в странном месте, влияя на контршпиндель, или резель сломается вместо постепенного износа. Такие проблемы нечасты, но квалифицированные операторы устраняют их так легко, что цеха недооценивают их частоту.

Даже редкие проблемы накапливаются. Если 8 потенциальных сбоев каждый останавливает процесс 1 раз из 20, процесс будет успешно работать беспилотно только в 2/3 случаев.

Цех устранял проблемы по мере появления. Трудность была в непредсказуемости: успех казался завоеванным, пока не вылезала следующая проблема. Когда наконец достигли надежного беспилотного производства, сотрудники не знали этого. Они узнали только оглянувшись назад через несколько недель без новых заминок. Путь занял около шести месяцев.

ИЗМЕНЕНИЯ ПРОЦЕССА

За это время оборудование и процессы изменились так:

1. Датчики и выключатели — частая боль. Ненадежная передача прутка от загрузчика к станку — реальная повторяющаяся проблема. Не вина оборудования, вина себя, говорит Хогге. После кризиса цех ослабил обслуживание, так как несовершенства казались легко управляемыми. Теперь, когда стабильная работа критична, компания кардинально изменила подход к обслуживанию. Если производительность любого компонента падает, проблему фиксируют и устраняют до того, как она помешает беспилотному запуску.
2. Качество СОЖ должно оставаться стабильным. При деградации страдает срок инструмента и качество деталей. Разным станкам установлены индивидуальные сепараторы СОЖ от CoolantGuy.com.
3. Выгрузка деталей не менее важна, чем загрузка. При больших объемах без оператора детали, падающие на детали, вызывают повреждения. Устройство, предотвращающее это, принятое в ходе перехода к беспилотному производству — карусель выгрузки Rota-Rack от Royal Products (см. боковую панель).
4. Какой тепловой стабильности обеспечивает данный станок? Ответ может удивить. Самые термически стабильные станки оказались одними из старейших в цехе. Знание, какие станки держат позиционирование, ценно для беспилотной работы, так как температуры сильно меняются в течение беспилотной смены. Изучив это, цех теперь знает термический характер своих станков лучше чем когда-либо. Знает, какие достаточно стабильны для самых тонких толерансов ночью.

Это лишь несколько областей адаптации. Также внедрены быстросменные инструменты Capto от Sandvik Coromant в позициях револьвера, подверженных частым сменам, для ускорения наладки новых заданий в конце дневной смены. Некоторые изменения проприетарны — сотрудники преодолели сбои креативными способами, которые хотят скрыть от конкурентов. Креативность сотрудников Hogge Precision Parts стала одним из факторов, позволивших переход к беспилотному производству.

Важен был и коммитмент сотрудников. Персонал должен был измениться. Старшие сотрудники помнят времена автоматов. Их механический опыт сыграл роль, так как несовершенства, требующие устранения для беспилотного ЧПУ, были в основном механическими. Но мышление должно было смениться на прием безлюдного производства. Ушло ожидание, что человеческие глаза или руки будут вовлечены в любую работу в процессе.

«Вопрос для нас больше не "Могу ли я запустить эту работу беспилотно?" — говорит Хогге. — Вопрос теперь: "Как долго эта работа может работать беспилотно?"»

НОВАЯ ОПТИМАЛЬНАЯ ШТАТНОСТЬ

Хогге удаленно проверяет послесменное производство через камеры по всему цеху. «Ищу зеленые огни», — говорит он. Сегодня почти всегда видит их.

Раньше цех нацеливался на 65 часов беспилотного производства в неделю. Достижение этого было успехом. Сегодня разочарование, если меньше 80 часов в неделю на большинстве станков. Новые станки с функциями управления износом инструмента расширяют до 100 часов. Полностью оформленная смена все равно дает не более 45 часов в неделю.

Найм стал еще сложнее после перехода к беспилотному производству. Крупные компании в районе набирают персонал, повышая зарплаты. Этот сельский уголок Южной Каролины стал регионом с высокими зарплатами.

Тем не менее, цех увеличил штат, включая ночных сотрудников. Некоторые беспилотные процессы достигают пределов вместимости до конца ночи, и своевременное вмешательство продлевает их. Например, карусель Rota-Rack наполняется за 4 часа. Когда сотрудник приезжает опорожнить её, это открывает еще 4 часа производства.

Такой стратегический труд повышает ценность усилий каждого сотрудника. Это измеримый возврат инвестиций в надежный автоматизированный процесс. Сейчас при 45 сотрудниках цех, возможно, нашел новый оптимальный уровень. Обслуживая процессы, работающие в основном беспилотно, Хогге говорит, что это количество сотрудников справляется с объемом продаж, превышающим предкризисный.

Боковая панель: Работа с деталями оставляет работу в США

Для Hogge Precision Parts автоматизация работы с деталями стала ключом к спасению заказа, который почти ушел в Китай. Автоматизация не для загрузки, а для безопасного извлечения деталей из станка.

Деталь была тяжелой, ценной и из мягкого металла. Когда готовая деталь выпадала из желоба токарного станка в ящик, она часто повреждала другую, на которую падала. В результате деталь могла успешно пройти цикл обработки и быть готовой к отгрузке, но браковалась из-за того, что происходило при выходе из станка.

«У нас был сотрудник, стоящий у станка и выгружающий вручную, но мы не могли держать работу так», — говорит Хогге. Пока труд был значительной частью процесса, его стоимость делала обработку в Китае дешевле.

Royal Products столкнулись с похожей проблемой: повреждали центры токарных станков, позволяя им падать из ЧПУ. Чтобы решить, изобрели карусельную систему для мягкого извлечения и сбора готовых деталей. Продукт называется «Rota-Rack». Hogge Precision Parts узнали о нем от поставщика станков Machinery Solutions. Хогге говорит, что система позволила запустить работу без оператора, что дало снизить цену и сохранить заказ.

В целом, говорит он, сам станок не так важен для достижения беспилотного производства. Предположительно, цех уже использует способный станок и умеет им пользоваться. Ключ часто в поиске и отработке правильных систем подачи и извлечения работы.

Боковая панель: Выгоды выходят за рамки экономии труда

Поскольку Hogge Precision Parts работал в одну смену, достижение беспилотного производства эквивалентно открытию большого объема дополнительной дешевой мощности.

Способ использования — разделение мелкосерийных и серийных работ, говорит Хогге. Мелкосерийное — днем в полной смене, серийное — ночью беспилотно.

Эффективное использование труда — только одна из выгод. Другие:

• Проще качество. Серийные детали партиями или этапами на разных станках требовали множества замеров. Разные установки и процессы требовали отдельной валидации. Переход к обработке каждой детали в одном цикле (на токарном с живой оснасткой) и всему объему за одну ночь кардинально упрощает ОТК. Обычно проверяют только первую и последнюю детали.
• Снижение запасов. Запасы тоже упрощаются. Работы по этапам оставляют незавершенное производство по всему цеху. Детали стоят в очередях, капитал заморожен. Когда работа перепроектирована на один цикл, запасы только сырье и готовая продукция.
• Скорость. Прогоняя большие партии ночью, Хогге часто выполняет заказы за 2 дня, которые раньше занимали 3 недели. Экстренные заказы обрабатываются эффективнее.
• Предсказуемость. Установки делают сроки непредсказуемыми. Когда работы идут беспилотно, время наладки мало, и Хогге может точно прогнозировать завершение. «Могу сказать за три месяца, попаду ли в срок поставки на заказ 300 штук», — говорит он. Такой уверенности раньше не было.
• Шанс опередить. Времени беспилотного производства достаточно, чтобы не планировать всё. Часть оставляют для сюрпризов. Если сюрпризов нет, цех продолжает работать и часто опережает график. Типичная неделя: план 80 часов беспилотного, фактически 100.
• Стабильность штата. Штат больше не напрямую привязан к конъюнктуре. При следующем спаде Хогге сомневается, что придется уволнять. Поскольку большая часть мощности беспилотна, можно сначала сократить беспилотные часы.