Революция в морской силе: передовая автоматизация Mercury Marine

Как гордость штата Висконсин, Mercury Marine местно известна просто как «Merc». 81-летние корни этого американского знака дают ему богатую историю, делая гордостью сообщества и любимцем plaisanciers. В то же время её успех делает Merc объектом зависти конкурентов. Mercury Marine — мировой ведущий производитель всех типов морских пропульсивных систем — дивизион Brunswick Corp. на 2,6 млрд долларов, нанимающий более 5200 человек в нескольких локациях по всему миру.

Более 80 лет инновационного развития лодных двигателей сделали объект в Фон-дю-Лак (Висконсин) крайне известным репозиторием инженерной мощности и производственного совершенства. Сегодняшний обширный кампус вдоль межштатной трассы I-41 предлагает более 2,5 млн кв. футов пространства, содержащего все виды инженерных и производственных дисциплин вместе с примерно 3300 людьми, делающими всё это возможным.

В Заводе 4 производятся все шестерни и валы для всех встроенных и внешних приводов Mercury Marine, производимых на её заводах по всему миру. Это массивное предприятие включает пропеллерные валы, карданные валы, рулевые валы, прямые шестерни, обратные шестерни и пиньоны для всех встроенных и стационарных двигателей MerCruiser, стационарных MerCruiser Alpha и Bravo, дизельных двигателей Mercury и дизельных стационарных приводов, Mercury SportJet и всех внешних моторов. Отвечающий за команду производственных инженеров, промышленных инженеров и программистов, необходимых для этой ответственной задачи, — Джейсон Новорацкий, менеджер по инженерии Завода 4. Во всем, что касается процесса производства валов и шестерен, г-н Новорацкий и его команда создают и устанавливают производственные и качественные процедуры вместе с капитальными затратами, необходимыми для эффективного производства деталей и, что наиболее важно, для соответствия строгим спецификациям Mercury. Затем они выбирают лучшее оборудование и автоматизацию на основе скорости, стоимости труда и идеальности детали. «Качество — мы строим процесс вокруг этого», — говорит г-н Новорацкий.

Одна деталь, которая была особенно трудоемкой, — полый участок рулевых валов, используемых в внешних моторах Mercury Marine. Предыдущий процесс был многостаночной ячейкой. Началом процесса был одншпиндельный токарный станок с одной револьверной головкой и тыловым столбиком с прутковым загрузчиком. Затем деталь перевозилась на другой станок для операции сверления. Далее детали перемещались на другой станок для бесцентровой шлифовки, а затем транспортировались на финальную операцию гобельного нарезания. Этот метод производства деталей применялся десятилетиями. «Я здесь 25 лет, и это всегда делалось так», — говорит Билл Кусик, производственный инженер.

В конечном счете стало очевидно, что станки в этих ячейках нужно заменить. Ища современное решение, г-н Кусик изучал новое и современное оборудование. «Технология наконец догнала, так что теперь мы можем задействовать все процессы в одном станке», — отмечает г-н Кусик. «Нам больше не нужно гонять их на старых гобельных станках».

Крис Эрке, старший программист, высказывается по вопросу качества. «Трудно держать истинное положение и биение, переходя от одного станка к другому, вместо того чтобы делать всё в одном станке, где можно это контролировать».

Тонкий баланс

«Большая часть этого перехода для нас — качество», — говорит г-н Кусик. «Это значит — сделано в одном станке». Команде пришлось сделать тонкий балансирующий акт между мощностью и возможностями станка, количеством станков и прогнозными производственными требованиями. После создания некого счета, одно решение победило. Г-н Кусик обратился к надежному местному дилеру станков Morris Midwest и начал диалог о замене старых пятистаночных ячеек. «Мы создали SOW (Statement of Work), объясняя, что хотим токарный станок, который выполнит наш процесс обработки полностью», — говорит г-н Кусик. «У нас было довольно хорошее представление о том, что, как мы думали, потребуется для получения нужного времени цикла при добавлении дополнительных операций».

Г-н Кусик и г-н Эрке передали Morris Midwest, что, по их мнению, токарный станок с двумя револьверными головками и двумя шпинделями, в сочетании с прутковым загрузчиком и разгрузчиком, сработает. «С новыми технологиями мы не думали, что будет проблема произвести это так, чтобы оно заходило с одного конца и выходило готовое», — замечает г-н Эрке. «Мы довольно точно знали, как сделать это полностью, но Morris Midwest подобрали подходящий станок, сделали всю инженерию и провели все пусконаладочные работы».

Восхождение Frankenlathe

В 2017 году первая новая ячейка прутковый загрузчик/токарный станок/разгрузчик была доставлена на Завод 4. Из-за своих размеров и возможностей новый Okuma LT3000 EX был ласково назван «Frankenlathe» (Франкенлат). Вскоре вторая ячейка (точная копия первой) была установлена рядом с первой и быстро получила название «Bride of Frankenlathe» (Невеста Франкенлата) персоналом цеха.

Оба «Франкенлата» обрамлены оборудованием Edge Technologies, делающим процесс настоящим технологическим преимуществом «один-и-готов». Автоматизация, задействованная в текущей настройке, стала недостающим элементом, необходимым для производства детали «один-и-готов» с требуемым качеством. Okuma LT3000 EX — токарный станок с открытой архитектурой, высокогибкий двухшпиндельный токарный центр класса 8-дюймового патрона. Этот многофункциональный горизонтальный двухшпиндельный станок интегрирует токарные и фрезерно-сверлильные функции на всех головках.

Первые две ячейки были оснащены прутковыми загрузчиками FMB Turbo 5-65. Это магазинного типа блоки, подающие прутки длиной до 12 футов и имеющие масляные каналы, создающие гидродинамический эффект подшипника вокруг вращающихся прутков для плавной работы. Вместимость магазина — 11 дюймов на стандартных блоках. С длиной детали и временем цикла для этого участка вала Okuma может обработать довольно много погонных футов трубки за смену, поэтому Edge Technologies добавили Edge BarLift, расширенную систему загрузки магазина, имеющую дополнительные 28 дюймов запаса для более длительной работы без необходимости оператору вручную загружать загрузчик.

«У нас, возможно, был один или два токарных станка с разгрузчиком в прошлом, но это, безусловно, самый большой шаг на самом основном продукте, который мы сделали (разгрузчик)», — говорит г-н Новорацкий. «Мы не можем ронять эту деталь, потому что это повредит шлицы. Готовая деталь имеет требования к чистоте поверхности».

Ячейки один и два были установлены в 2017 году и оснащены блоками Edge Technologies FleXsys LE (Load/Extract) для процесса разгрузки деталей. Этот блок спроектирован для автоматизации на крупных деталях — специально для длинношахтовых работ. Он предназначен для подачи и оттягивания пруткового материала, разрезанного на длину детали — диаметром до 2,5 дюйма и длиной до 37 дюймов — для производства на одншпиндельных ЧПУ токарных станках. 12-футовая трубчатая заготовка подается в главный шпиндель Okuma с помощью FMB Turbo 5-65.

Frankenlathe 3: Восхождение автоматизации

Третья ячейка прибыла в конце 2019 года с новым Rebel 80 Servo Unloader, последней разработанной системой автоматического извлечения деталей Edge Technologies для извлечения деталей в диапазоне диаметров 8–80 мм. Это более универсальный блок, чем предыдущая версия, работающая на ячейках один и два. Старые блоки не имели системы управления, которая бы коммуницировала с токарным станком так, как это делают прутковые загрузчики FMB. Требулось дополнительное программирование FleXsys LE. Хотя блоки работали хорошо после настройки, Mercury Marine попросила Edge Technologies предоставить обновленную конфигурацию разгрузчика, которая исправила бы этот недостаток. Разработка Rebel 80 Servo Unloader стала ответом. Edge работала над новым разгрузчиком и сделала проблему коммуникации главным приоритетом для установки Mercury. Теперь на третьей ячейке Okuma LT3000 EX, прутковый загрузчик FMB и разгрузчик Edge все коммуницируют и функционируют как один станок с оптимизацией типа Industry 4.0.

Rebel 80 Servo Unloader предлагает несколько способов извлечения деталей с различными методами крепления экстрактора к детали для вытягивания её из контршпинделя. Эти устройства известны как конечные эффекторы. Доступные механизмы конечных эффекторов включают: коллеты прутка для зажима по наружному диаметру, расширительные зажимы по внутреннему диаметру, трехточечные зажимы по наружному диаметру, палочки подачи, угловые зажимы, электромагниты для ферромагнитных материалов и специальные инженерные решения для профилированного и нестандартного сырья.

Для защиты чистоты поверхности, в случае шлицев на рулевом валу, извлекающий V-поддон мягко укладывает валы на поверхность магазина, покрытую неметаллическим материалом. Наклонный стол регулируется, позволяя разгрузчику «легко разгружать» крупногабаритные детали.

Rebel 80 Servo Unloader имеет осевой сдвиговый трек, позволяющий блоку легко отъехать от токарного станка для замены втулок шпинделя и обслуживания задней части станка. Комплектуется пультом дистанционного управления и разговорным управлением с сенсорным экраном и меню-ориентированным программированием. Управление также хранит неограниченное количество программ деталей.

Третья ячейка также استفода от прогресса в технологии прутковых загрузчиков. FMB Turbo 5-65 आया как модель A, с новой системой автоматической регуляки направляющего канала. Полиуретановые направляющие каналы автоматически регулируются до нужного диаметра, позволяя одному направляющему каналу работать с диаметрами прутков от 5 до 65 мм. Эта характеристика дает Mercury Marine возможность быстро переключаться на разные диаметры валов без смены комплектов направляющих каналов. Этот дизайн помогает в быстрой настройке для just-in-time производства.

Помимо повышения качества деталей, эти ячейки дают преимущество снижения затрат на труд и лучшего использования площади пола. Идеально г-н Новорацкий бы хотел иметь чистый лист для перенастройки производственного пола по своему желанию. Он объясняет, что две вещи, движущие его командой — объединение операций и попытка разделения труда.

В будущем г-н Новорацкий считает, что добавление автоматизации, такой как прутковые загрузчики и разгрузчики, задействованные с этими токарными станками, станет нормой. «Я не предвижу никаких новых ячеек, приходящих сюда отныне, которые не имели бы какого-то типа автоматизации. Будь то робот FANUC, портальная система, прутковый загрузчик или разгрузчики». Он предсказывает, что это будет что-то для минимизации количества труда, необходимого для выполнения работы. «Труд — это премиум», — заключает г-н Новорацкий.

Из-за более высокой технической экспертизы, необходимой для эксплуатации таких ячеек, Mercury Marine предлагает классы персоналу для повышения их навыков. «Это требует более высокого уровня оператора», — говорит г-н Новорацкий. Для этого Mercury отправляет своих операторов в местное комьюнити-колледж, где они записываются на курсы обработки 1 и 2 уровней. После завершения они могут сдать экзамен на сертификацию NIMS.

Mercury Marine | mercurymarine.com

Edge Technologies | 314-692-8388 | edgetechnologies.com

Об авторе

Кевин Шултс

Кевин Шултс — профессионал в рекламе и дизайне. У него 24 года опыта в промышленности станков, последние 20 из которых он служил директором маркетинга для OEM в индустрии точной обработки. Связаться с г-ном Шултсом можно по shultscomm@yahoo.com.