Революция в многошпиндельном производстве: инновационный подход Otto Engineering

Когда цех на рынке за станками, он может зависеть от экспертов для руководства. Производители станков знают свое оборудование и его возможности; они должны уметь определять применения, для которых оно лучше всего подходит, и те, где оно может не сработать.

Otto Engineering Inc. из Карпентерсвилл (Иллинойс), однако, думает вне коробки и любит бросать вызов своим поставщикам новыми подходами к традиционным практикам. Production Machining рассказала историю Otto 15 лет назад. Эта продолжение показывает удвоенную ставку на успех, который компания реализовала из того, что когда-то был таким радикальным планом, что поставщик даже неохотно продавал станок. Хотя использование ЧПУ мульти для малых партий может быть не невиданным, покупка станка специально для этой цели и получение огромного успеха с этой стратегией удивляет большинство вне организации.

Под контролем

Otto основана в 1961 году для разработки и производства коммутационных изделий и аксессуаров связи для требовательных применений. Изначально производящие вращающиеся и кнопочные переключатели, дивизион контроля теперь предлагает обширную линию контрольных переключателей, тумблеров и рукояток. Она продает свою продукцию военным, авиации, сельскому хозяйству, строительству и другим отраслям. Один из текущих проектов компании — производство переключателей для проекта Orion NASA, исследующего возможность отправки людей на Марс в ближайшее десятилетие.

В 2004 году, работая через чикагский технологический центр DMG MORI USA Inc., Otto приобрела Gildemeister GMC 35 ISM ЧПУ 6-шпиндельный мульти. Это была крупная покупка, предназначенная для сокращения пропускного времени и добавления гибкости на полу цеха. Как можно ожидать, некоторые серии деталей на Gildemeister могут требовать до 10 000 заготовок и более; это не удивительно. Но что гораздо более необычно — компания также не колеблется делать серии, требующие всего 50, 25 или даже пять — да, пять деталей; и это 6-шпиндельный станок, так что лишняя деталь должна быть сделова. Единственный способ, которым цех может иметь успех запуская такие малые объемы — минимизация времени наладки. Средняя серия между 200 и 1000, требующая около двух-шести часов производственного времени.

Хотя многошпиндельные станки известны своими долгими наладками, Otto нашла способ противостоять этой тенденции, удерживая среднее время наладки на Gildemeister всего около 15 минут. В зависимости от расписания, некоторые дни станок будет налажен до шести раз за девятичасовую смену, в другие дни может работать один заказ весь день.

Почему это работает

С момента покупки станка Том Секрето, супервайзер цеха, запрограммировал 412 различных деталей для него, состоящих из семи разных семейств деталей и средним циклическим временем 16 секунд на деталь. Он управляет этими заказами с библиотекой инструментов всего 13 различных фронтальных сверл, 16 различных фронтальных и задних токарных инструментов ВД, 10 различных барабанных боковых токарных инструментов НАР и шести различных фрезерных инструментов, всего 45 инструментов, обмениваемых в и из станка.

Только алюминиевый стержень одного диаметра используется для всех деталей. Детали варьируются от 0,875 дюйма до 0,16 дюйма диаметров. Для компенсации дополнительных затрат на отходы материала при запуске деталей меньшего диаметра, Otto держит жесткие стандарты поставки чистых, безмасляных стружек своей перерабатывающей компании. Исключение необходимости переключать станок на другие диаметры стержня дает значительную экономию времени на наладке.

Весь инструментарий быстросменный, и все инструменты предустановлены. Управление Siemens, с более чем достаточными смещениями инструментов для каждой позиции, обеспечивает легкую настройку всех геометрических смещений для каждого инструмента. Типичная наладка состоит из установки четырех или пяти инструментов в станок, загрузки программы для желаемой детали и смены коллета захвата. Дополнительное время уходит на стадии программирования, чтобы убедиться, что она идеально соответствует симуляции. Оператор может просто нажать цикл старт и быть уверенным в точности первой детали.

Г-н Секрето знает, какие детали пойдут на станок следующими, и у него наладка ждет. Все предустановленные инструменты и всё необходимое для наладки хранятся в шкафу рядом со станком. Менеджер цеха Джон Лэнг объясняет, что одним из вызовов многошпиндельного станка является установка расстояния между контрашпинделем и захватами, определяющая общую длину детали. Стратегия Otto — монтировать индикатор внутри станка. В зависимости от предыдущей детали, индикатор показывает точные корректировки, необходимые для следующей. Может быть всего 0,180 тысячных разницы между двумя деталями, но корректировки делаются точно, «плюс-минус ноль», чтобы гарантировать, что следующая деталь будет сделана правильно с первого раза.

Фокус в том, что вместо типичной стратегии рассмотрения семейств деталей, Otto смотрит на семейства инструментов, беря креативный подход к программированию. Они смотрят на существующие инструменты и видят, какие детали подойдут под них, даже если это может потребовать дополнительных резов на детали для получения формы, добавляя минимальное количество циклического времени. «В большинстве случаев на многошпинделе уже есть свободное время, потому что циклическое время зависит от самой длинной операции или ползуна», — говорит г-н Секрето. «Например, если ползун 6 — 18 секунд, и это самая длинная, то цикл 18 секунд. Возможно, ползун 2 — черновое растачивание, и это только 12 секунд. Шесть дополнительных секунд черновой операции тогда могут быть добавлены к ползуну 2 без влияния на общее циклическое время». Добавление любых инструментов в библиотеку — последний рекурс и почти никогда не делается.

Измеримые преимущества

«Мы фактически зарабатываем больше денег на переключателях, которые производим, когда у нас малые серии», — говорит г-н Лэнг. «Маржа намного выше. Большинство других цехов бы имели трудности удерживать циклическое время 15 секунд на заготовке с такой геометрией, как мы вкладываем в них».

Он говорит, такие детали на стандартном токарном станке могли бы занимать до двух минут, а наладка — три-пять часов. Мульти делают примерно в семь раз лучше по циклическому времени, чем обычный ЧПУ токарный. Г-н Лэнг знает, потому что Otto раньше делала все эти детали на обычных ЧПУ токарных. Окупаемость инвестиций в Gildemeister сыграла значительную роль в продолжающемся успехе компании. Г-н Лэнг вспоминает, что когда он начинал в Otto, это была компания на $5 млн. Сейчас это $130 млн компания, стабильно растущая (включая 15% в 2018) с установки станка.

Поскольку короткие серии и времена наладки позволяют Otto поставлять детали так быстро, она по сути использует станок как свой склад или инвентарь. Компания не держит излишний склад. Даже если приходит большой заказ на 5000 или 10 000 штук, они могут вывезти их на следующий день. На обычном ЧПУ токарном это заняло бы неделю. Даже если несколько токарных запускали детали, это все равно заняло бы больше времени из-за дополнительных наладок. Клиенты ценят быстрое реагирование, потому что им не нужно думать о заказе заранее. Команда продаж сбрасывает заказы и получает немедленный ответ в производстве.

Что дальше

Помимо ЧПУ возможностей обработки, Otto также делает литье под давлением, штамповку, кабельную сборку и кабельное овермолдинг, нанимая сейчас около 575 человек. Также недавно купила инструментальную и штамповочную компанию. Для борьбы с эффектами растущего дефицита рабочей силы, компания нанимает двух учеников в год прямо из старшей школы. Эти ученики проводят время в Ассоциации инструментального и производственного дела Иллинойса, затем устраиваются в Otto как токарь, модельер, формовочник или специалист по инструментам и штампам, в зависимости от их сильных сторон. Г-н Лэнг говорит: «Мы сделали отчет пять лет назад, который заключил, что в течение 10 лет (пять лет от сейчас) половина нашей рабочей силы уйдет на пенсию. Нам нужно решить эту проблему. Привлекая новых молодых талантов вместе с топовым персоналом инструментальной компании, мы делаем шаги к покрытию будущих потребностей».

Несмотря на любые трудности с рабочей силой, компания продолжает быстро расти. Она в процессе строительства нового 100 000 кв.фут (≈9300 кв.м) технологического центра, запланированного к открытию в июне, который разместит большую часть ЧПУ обработки и штамповки. С этим зданием придет новый Gildemeister, почти идентичный текущему. Этот станок в сборке сейчас, запланирован к доставке в июне.

Текущий мульти был на пределе мощности с ранних дней на полу цеха. Как только придет новый станок, Otto будет иметь больше гибкости для испытания разных стратегий обработки. Одно рассмотрение — заставить новый станок обрабатывать множественные диаметры деталей между 7/8 дюйма и дюйм и 1/16. «Смена диаметров стержня занимает примерно полдня, поэтому мы обычно держались от этого подальше», — говорит г-н Лэнг. «Но у нас будет возможность смотреть на вещи иначе снова, и мы будем переносить еще больше деталей с обычных ЧПУ токарных».

Otto имела большой успех с GMC 35 ISM, делая на многошпинделе то, что считается короткими сериями и множеством наладок. Это хорошо сработало для быстрой поставки деталей и по сути использования станка для замены склада инвентаря. Станок потребовал удивительно малое количество обслуживания. Ползуны всё еще оригинальные и не требовали перестройки. После более 73 000 часов производства, единственное обслуживание, которое потребовал станок, касалось электрических приводов, кабелей и барфидера. Otto предвидит те же результаты от нового станка и смотрит вперед к продолжающемуся росту, движимому креативностью, заложившей основу до этой точки.

Для получения дополнительной информации от Otto Engineering Inc., посетите ottoexcellence.com или звоните 847-428-7171.