Трансформация швейцарского производства: передовые сбор и управление данными

Цифровое управление данными все чаще движет производственной стратегией, операциями и распределением активов в современных производственных компаниях, однако сбор и сравнение данных обработки единым способом может быть вызовом для цехов с миксом новых технологий и устаревшего оборудования. Дэн Виллмэр — владелец и президент C&M Machine Products. Основанная его дедушкой и отцом как цех с автоматами Brown & Sharpe в Хадсоне (Нью-Гэмпшир) 40 лет назад, бизнес вырос до размещения около 100 станков, включая более 73 ЧПУ швейцарского типа токарных станков и 19 более крупных ЧПУ токарных центров. C&M обслуживает отрасли от авиации и обороны до медных расходников, жидкостной обработки, медицинской, робототехники и оптики с производственными сериями высокоточных механических изделий до 1 000 000 штук и более.

Г-н Виллмэр воспринял, что детальное управление производственными данными и анализ помогут облегчить рост на новые рынки через более эффективное планирование и использование производственных ресурсов. «Одна из вещей, за которые мы последовательно стремимся — вести решения данными», — говорит он. Но потому что станки цеха широко различаются по возрасту и эксплуатации, было трудно собирать точные, последовательные и сравнимые данные. «Мы хотели лучше понимать, что делают наши станки. Мы знали, что некоторые наши станки имели способность говорить с нами и давать информацию в формате дашборда, но не единым способом».

C&M посылает ЧПУ программы на свои станки через систему DNC (распределенное числовое управление), но цех традиционно документировал выход станков с помощью табелей, заполняемых вручную. Операторы вручную записывали отработанные часы и произведенные детали, затем сдавали табели для ввода в ERP систему цеха. Этот процесс не работал хорошо с множественными возможностями для ошибки.

C&M приобрела свою DNC систему у WireFreeCNC, подразделения Macdac Engineering. Macdac предоставляет производственное ПО и аппаратное обеспечение, включая Mastercam, Catia и разное сетевое оборудование. Поставщик ПО предложил установить Excellerant MDC (Manufacturing Data Collection) в C&M. Excellerant — универсальный декодер, соединяющий станки и захватывающий ЧПУ данные по мере их генерации. Продукт позволяет производителю подключить все свои ЧПУ станки и контроллеры (независимо от бренда) и мониторить и управлять данными каждого станка в реальном времени и передавать эти данные в ERP систему компании.

Преимущества DNC

Excellerant MDC строится на MTConnect, FANUC Focas, OPC-UA, Haas MNET Q-Codes и других протоколах подключения контроллеров станков, и также общается с устаревшими ЧПУ станками. Пакет состоит из лицензии ПО и аппаратного обеспечения, включая графический дисплейный планшет у каждого контроллера станка. Система считает детали по мере их создания. В конце каждой смены оператор квалифицирует количество хороших изготовленных деталей, и итог автоматически вводится в ERP систему.

С точными данными цех способен лучше понимать свою истинную выходную долю. «У нас не было действительно хороших цифр, чтобы смотреть на эти вещи раньше», — говорит г-н Виллмэр. «Эта система позволяет нам это делать. Очень полезно. Мы не полагаемся на рукописные табели, и не полагаемся на операторов для управления расчетами выхода и пропускной способности C&M».

Шон Бержерон, лидер непрерывного улучшения C&M, говорит: «Точность информации, приходящей в нашу ERP систему, экспоненциально лучше, чем была раньше. С точки зрения планирования, это улучшает много вещей».

Неверные выходные номера, распространенные в прошлом, г-н Бержерон подчеркивает, не были результатом обмана операторов станков. «Они просто не знали», — говорит он. «Были случаи, когда детали просто пропадали. Например, мы запустили 1000 деталей, но у оператора было 700 в руках, поэтому он думал, что сделал 700. На самом деле, пропавшие 300 деталей не ловились должным образом в станке и падали в стружковый бак».

Такие случаи влияли на прибыльность. «Наш выход влияется, когда детали теряются в станке. Мы потратили циклическое время, и мы потребили материал и труд для изготовления чего-то, что не можем обернуть и продать клиенту. Это лом независимо от того, в станке оно или нет, и это нужно учитывать так. Теперь, через надежный сбор данных и анализ коренных причин, мы знаем проблемы, которые нужно исправить», — говорит г-н Бержерон.

Самый видимый выигрыш внедрения пакета Excellerant — устранение табелей. C&M также пилотирует устранение дополнительной документации — счетных листов, следящих за ежедневными подсчетами деталей через множественные смены. Система делает это автоматически, давая операторам представление о том, где они относительно планового количества для заказа, предотвращая перепроизводство. Информация также может подтверждать, что количество материала на руках достаточно для завершения требуемого объема деталей. «Автоматическая документация экономит 15 или 20 минут для операторов, которые они могут перепрофилировать на уборку станков и подготовку к следующей смене», — говорит г-н Виллмэр.

Цель — автоматизировать сбор данных максимально. Тогда менеджмент может начать анализировать данные и находить способы справиться с проблемами выхода. «Использование системы также добавляет ценность с точки зрения удовлетворенности клиентов, так как мы можем улучшить точность наших затрат и увеличить нашу ценность для клиентов», — говорит г-н Бержерон.

Смена культуры

Полное принятие автоматизированного сбора данных представляет значительный культурный сдвиг для 40-летнего бизнеса. Г-н Виллмэр движет C&M от старых способов дела вещей, окружая себя свежими ресурсами и идеями. Г-н Бержерон объясняет: «Мы недавно наняли менеджера операций и менеджера качества с другим набором навыков, чем у нас было ранее. Наняли также финансового менеджера. Дэн пытается окружить себя командой ядра, чтобы привести эту организацию туда, куда ей нужно, основанной на фактах и данных, а не на эмоциях и отношении „мы делали так 30 лет назад“. Если мы продолжим делать так, через 30 лет у нас не будет места идти».

Компания планирует нанять 55 человек в ближайшие три-четыре года.

Лучшее принятие

Сотрудники, и операторы в частности, приняли внедрение системы Excellerant более открыто, чем предвидел г-н Бержерон. «У меня были операторы, замечавшие, что мы лучше следим за информацией», — говорит он. «Они видят ценность. Это не инструмент для выговора людей. Это самая последняя вещь, которую мы хотим сделать. Мы бы скорее использовали его как инструмент для анализа коренных причин и корректирующих и предупреждающих действий вперед. Будущие выгоды огромны».

Бумаголое окружение

Одной из целей принятия автоматизированного управления данными — движение к безбумажной среде, особенно на производственном полу. Ключевой элемент этого усилия — графический дисплейный планшет, смонтированный на каждом станке. На планшете, отображающем простой пользовательский интерфейс, спроектированный для четких и логичных функций, станки представлены графическими иконками.

Станок обычно простаивает, когда оператор входит. После ввода табельного номера, иконка станка становится красной, указывая на режим наладки. Когда наладка завершена, иконка меняется с красной на оранжевую. После завершения наладки оператором, включая предоставление номинальных размеров для первой детали, система устанавливает счетчик деталей. Когда первая деталь подтверждена как хорошая, оператор квалифицирует её в производство и начинает производственный запуск. Во время запуска оператор может войти и проверить выход станка по сравнению с производственным графиком и требуемым общим количеством деталей. В конце запуска оператор говорит системе, сколько хороших деталей было сделано. Графический планшетный дисплей также доступен на настольных компьютерах в офисе цеха и на мобильных устройствах.

Сокращение бумажной работы также способствует соответствию регуляторным требованиям. Например, г-н Бержерон говорит, использование системы Excellerant облегчает соответствие стандартам NIST (Национальный институт стандартов и технологий), особенно стандарту кибербезопасности SP800-171. Большие штрафы возможны в случае утечки данных. «Это требует от нас быть очень осторожными с интеллектуальной собственностью клиентов, такими как спецификации и чертежи», — говорит он. «Во многих случаях это часть наших договорных обязательств перед клиентами контролировать их информацию и гарантировать, что она не попадет в чужие руки». Хранение информации на планшете на станке ограничивает количество чертежей и спецификаций клиентов на производственном полу. «В некоторых случаях стандарт кибербезопасности как бы барьер для входа на рынок для других цехов», — продолжает г-н Бержерон. «Многие наши клиенты, особенно в обороне, спрашивают нас, будем ли мы и когда соответствовать».

Разнообразный микс станков

C&M эксплуатирует более 73 швейцарских ЧПУ токарных станков, включая станки от Star, Citizen и Tsugami. Крупные ЧПУ токарные центры включают станки от Miyano, Eurotech и Hardinge. Управления станков от Fanuc и Mitsubishi. Г-н Бержерон говорит, что количество и разнообразие станков в цехе C&M создало вызов в сборе и стандартизации данных. «Каждый слегка отличается от следующего, и у нас много старых станков. На новых станках внедрение Excellerant довольно быстрое и простое; это вроде plug-and-play. Было намного больше взаимодействия со старыми станками, чтобы настроить систему. Но сейчас это на почти каждом станке, который у нас есть, и у нас шесть новых ЧПУ швейцарских станков Citizen, которым мы добавляем это».

Цех производит детали диаметром от 0,03125 дюйма (0,79 мм) до 1,5 дюйма (38 мм) на швейцарских автоматических токарных станках и до 4 дюймов (102 мм) в диаметре на более крупных токарных центрах. «Так что есть довольно большая разница в размере работы, которую мы можем сделать вместе с разными возможностями станков. Мы можем смотреть, на что способны наши разные станки и планировать соответственно», — говорит г-н Бержерон. Компания сделала много работы по выяснению лучшей платформы станка для каждого заказа, и система Excellerant помогает им лучше понимать эти выборы.

Г-н Бержерон говорит, что вклад в использование системы поступает в основном от производственного пола. «Оно не приходит от меня или кого-то в менеджменте; оно приходит от сотрудников, использующих систему каждый день. И там будет лежать успех — в принятии сотрудниками и видении выгоды системы», — объясняет он. Некоторые из них могут копать и делать анализ коренных причин для проблем с подсчетом деталей. Для других, как только это вверх и бежит, это просто работает, пока люди следуют направлениям. «Это существенно, чтобы сотрудники доверяли системе. Все, что требуется — тонкая настройка и внимание к деталям. Наши токары экстремально ориентированы на детали и производят очень маленькие детали с экстремально тонкими допусками. Я знаю, они могут это сделать».

Важные функции

Г-н Бержерон отмечает, что важная функция системы называется Eagle Eye View (Взгляд орла), которая обеспечивает полную деталь заказа: информацию о клиенте, номер детали, номер чертежа, ревизии, статус заказа, когда детали заказывались, сроки, и обновленные количества заказов.

Operation Notes (Операционные заметки) — еще одна ценная функция, позволяющая двустороннюю коммуникацию между офисом и полом. Либо оператор, либо офисный персонал могут набрать сообщение, которое появится на планшете у станка и на дашбордах за кулисами. «Это может быть что-то простое, как то, как хорошо заказ прошел прошлой ночью и были ли проблемы, делясь информацией с наступающей сменой», — говорит г-н Бержерон. Цех работает первой сменой и модифицированной второй сменой; может быть трех- или четырехчасовый разрыв при передаче смены от ночи к утру. «С Macdac мы развиваем способность сохранять Операционные заметки с номером детали, так что в следующий раз, когда заказ запланирован, операторы или другие сотрудники могут запросить заметки и знать, как заказ проходил ранее».

Ценность доступных данных

Надежные, доступные данные подсвечивают проблемы и выводят их на передний план. «Если это не перед вами и вы не обращаете внимание и не пытаетесь сделать что-то об этом, вы никогда не станете лучше», — говорит г-н Бержерон. «Теперь, когда у нас хорошие данные приходят, мы можем запрашивать данные выхода и анализировать их на тренды или паттерны, или смотреть, есть ли какой-то станок, который всегда проблема. С точными данными есть много разных факторов, которые мы можем понимать и использовать для лучшей эксплуатации нашего объекта. Большой переход сейчас — для команды среднего менеджмента начать использовать систему для принятия решений».

Данные позволяют планировать заказы на правильных платформах. C&M имели инциденты в прошлом, где заказ планировался на станке, который не был доступен. Система Excellerant показывает, куда идет каждый заказ и дает понимание того, что происходит в данный момент. Её можно использовать для управления потоком и принятия решений.

Принятие технологии автоматизированного управления данными

Цехи, рассматривающие внедрение технологии автоматизированного управления данными, найдут полезным сделать свои процессы максимально последовательными везде. Как пример, критерии подсчета деталей должны быть стандартизированы, если возможно. Учитывая природу деталей и станков C&M, подсчеты деталей в общем основаны на операциях отрезки. Когда детали точатся из барного стержня, отрезка означает, что деталь завершена. В этом случае это фактически счет операций, а не фактический подсчет деталей. «Это не обязательно черта и сухое, что даст вам подсчет деталей», — говорит г-н Бержерон. «Вы просто должны убедиться, что есть определенные коды или переменные в программах обработки, и у вас должен быть кто-то в команде, кто понимает код — в этом случае программист. Стандартизация максимально возможного делает устранение неисправностей легче».

В подготовке к изменению на автоматизированный сбор данных, назначение лидера проекта или чемпиона критично для обеспечения, что усилие остается на треке и есть четко определенная точка контакта для коммуникаций по любым задержкам или другим случаям. Хорошие отношения с поставщиком системы управления данными существенны.

Г-н Бержерон подчеркивает необходимость собрать междисциплинарную команду даже до подписания контракта на управление данными. «Команда должна состоять из представителей операций, IT, и чемпиона с производственного пола, но это действительно вовлекает много людей из всех разных дисциплин в цехе», — говорит он. «Ключ — получить представление заранее о том, как система будет работать. Те обсуждения могут начаться, и семена могут быть посеяны, так что когда система внедрена, это не всё совершенно новое. Это требует от всех в организации участия в определенной степени».

Будущее автоматизированного сбора данных

Г-н Бержерон говорит: «Excellerant можно использовать в каждой операции производственного процесса, но сейчас мы не применяем систему в полной мощности. Используем на наладке и производстве на станках, а еще не в финальном контроле, отгрузке или других аспектах процесса. В будущем мы будем дальше использовать технологию и извлекать максимум из неё. Вся точка — собирать данные и кормить их обратно в систему для наших сотрудников, чтобы они могли ими пользоваться. Они знают лучше кого-либо, что происходит».

«Четыре C» C&M

Параллельно с принятием автоматического сбора и управления данными, C&M искали способы прояснить идентичность и назначение организации. Дэн Виллмэр говорит: «Мы потратили лучшую часть последних двух с половиной лет на определение ценностей C&M. Мы пришли к „Четырем C C&M“, а именно: фокус на клиенте, непрерывное улучшение, сотрудничество и сообщество».

«Очевидно, фокус на клиенте — наш первичный объект; делать наших клиентов счастливыми и уверять, что мы делаем то, что они от нас нужно», — говорит г-н Виллмэр. «Сотрудничество и непрерывное улучшение идут рука об руку; командная работа существенна для движения вперед. Непрерывное улучшение — переиспользуемый термин, но мы всегда стремимся делать лучше. Система Excellerant позволяет нам собирать данные, которые нам нужны, чтобы измерять улучшения. Раньше мы не знали, делаем ли мы лучше или нет, потому что у нас не было данных, чтобы сказать это».

По поводу четвертого «C», сообщество, «Это двухстороннее», — говорит г-н Виллмэр. «Мы преданы быть там друг для друга и отдавать обратно локальному сообществу. Во внутреннем сообществе нашей компании у людей есть личные проблемы или события в их жизнях, где им нужна поддержка, и мы принимаем это очень серьезно. Мы считаем себя семьей. Мы там для наших людей; мы там, чтобы прикрыть их спины».

По поводу локального сообщества вне компании, г-н Виллмэр добавляет: «Мы делаем сборы еды, усыновляем семьи на Рождество, мы спонсор Boys and Girls Club и многих других некоммерческих организаций. В 2019 году наш объект — каждый из наших сотрудников делает восемь часов — один оплачиваемый день — волонтерской работы вне объекта. Мы встраиваем это отношение больше и больше в то, как мы делаем вещи здесь. Мы делаем много вещей, которые люди не знают. Я пытаюсь сделать отдачу обратно частью нашей публичной политики с нашими сотрудниками и клиентами. Мы отдаем обратно. Это важно для нас».

C&M Machine Products | 603-889-1330 | cm-machineproducts.com
Macdac Engineering Inc. | 860-749-5544 | macdac.com