Повысьте производительность станков с мониторингом в реальном времени

Наличие плана для поддержания и улучшения производительности и надежности каждого станка на цехе жизненно важно для производственных операций. Надежные станки делают возможными производственные запуски в короткие сроки. И чем более гибкими являются производители, тем больше новых клиентов они привлекут.

Фундамент самых эффективных стратегий для достижения более высоких уровней цеховой продуктивности начинается с мониторинга в реальном времени. Наличие контекстуально богатого потока данных в реальном времени от каждого станка на цехе бесценно для улучшения каждого производственного запуска и обеспечения достижения полного потенциала проектирования для производства. Эта статья рассматривает:

• роль мониторинга в реальном времени в определении базовой производительности станка,
• как мониторинг в реальном времени помогает стратегиям проектирования для производства (DTM) успеху,
• преимущества использования мониторинга в реальном времени для точной настройки плана фитнеса ваших станков,
• как начать подготовку плана фитнеса станков, и
• стратегии для согласования станков с гибким процессом проектирования для производства.

Определение базовой производительности

Сильные планы фитнеса, дающие устойчивые изменения, начинаются с истинной базовой линии производительности, и то же верно для любого, кто начинает тренировки, как и для станков по всему цеху. Чтобы создавать планы фитнеса для своих станков, дающие результаты, производители полагаются на мониторинг в реальном времени для базовых данных, которые им нужны. Делая мониторинг в реальном времени неотъемлемой частью каждого производственного запуска, они делают постоянные улучшения новой нормой.

Два недавних опроса, проведенных Decision Analyst в сочетании с IQMS/Dassault Systèmes, иллюстрируют, как производители теперь полагаются на мониторинг в реальном времени для улучшения цеховой продуктивности, включая установку базовых линий производительности станков, которые являются фундаментом создания индивидуальных планов фитнеса станков.

Особенно, опрос Decision Analyst 150 северноамериканских производителей в 2019 году كشف, что 82% респондентов-производителей ставят высший приоритет на модернизацию существующих станков или покупку новой техники для получения инсайтов от мониторинга в реальном времени. Эти компании заменяют полностью амортизированное производственное оборудование современными умными, подключенными станками, которые могут само-диагностировать свое состояние и сообщать о проблемах — предоставляя данные в реальном времени в контексте их операционных условий, что бесценно для точной настройки планов фитнеса. Кроме того, для оптимизации своего мониторинга в реальном времени, 38% опрошенных производителей инвестируют в программное обеспечение системы исполнения производства (MES), как показано на Рисунке 1, сразу ниже.

В то же время, в опросе Decision Analyst с конца 2018 года, 81% всех производителей заявили, что мониторинг в реальном времени улучшал их бизнес. И в процессно-интенсивных отраслях, особенно в производстве пластмасс, 87% производителей сообщили, что мониторинг в реальном времени является существенным для их операций. Всего 63% производителей ожидали, что смогут лучше отслеживать индивидуальный фитнес каждого станка через мониторинг в реальном времени, как просмотр коэффициентов использования по типу производственного запуска, брак и отчеты о простое, как проиллюстрировано на Рисунке 2, сразу ниже.

Помощь успеху проектирования для производства

Мониторинг в реальном времени необходим для синхронизации разнородной базы производственных систем и процессов, необходимых для создания единой среды проектирования для производства, где дизайнеры, инженеры, управление качеством и производственные команды могут сотрудничать вместе. Проектирование для производства основано на интеграции инженерных, качественных и производственных команд на одной модели данных продукта. Мониторинг в реальном времени с производственных станков вносит вклад в эту модель данных, предоставляя жизненно важную обратную связь каждой команде относительно технологичности, качества и масштаба каждого нового произведенного продукта. Это существенный цикл обратной связи для всех в процессе проектирования для производства, напрямую способствующий продлению полезной жизни станков на цехе.

Дизайнеры, инженеры, управление качеством и производственные команды получают ценные инсайты в то, как изменение модели продукта влияет на эффективность и надежность станков продукта, включая среднее время между отказами (MTBF). Команды проектирования для производства принимают более гибкий, итеративный подход к созданию новых продуктов, заправляемый инсайтами, которые они получают от данных мониторинга в реальном времени. Самое важное — вклад мониторинга в реальном времени в обеспечение синхронизации разнородных членов этих команд на общей модели продукта. Принятие более коллаборативного подхода к созданию новых продуктов, основанного на проектировании для производства, улучшает как качество продукта, так и рентабельность, сокращая ошибки в производстве и увеличивая выход хорошей продукции.

Тонкая настройка плана фитнеса станков

Есть три основные причины, почему план фитнеса, основанный на мониторинге в реальном времени, — отличное место для начала сборки стратегии проектирования для производства, закладывающей фундамент для твердого роста выручки.

Создавайте прототипы быстрее на основе исходных моделей дизайна, оценивая их качество и производственный масштаб на основе обратной связи мониторинга в реальном времени. Например, производитель пластмасс, специализирующийся на морских продуктах, полагается на проектирование для производства для определения исходной модели продукта, затем производит прототипы за несколько часов с использованием высокоскоростного 3D-принтера в сочетании со стереолитографическим образовым устройством. После одобрения прототипов моделей продукта клиентами, та же модель производится с использованием ПО компьютерно-руководящегося производства (CAM) для создания начальной формы продукта. Оттуда начинается производственный процесс. Цифровое создание и тестирование качества и долговечности продуктов в первую очередь экономит клиенту и производителю морских продуктов тысячи часов и долларов в год. Это демонстрирует, как подход проектирования для производства ловит проблемы раньше и выводит новые продукты на рынок скорее.

Помогайте создавать спрос на новые продукты до их отгрузки, принимая подход проектирования для производства к производству, в котором данные в реальном времени каждого станка помогают планировщикам производства определить оптимальный рабочий процесс для каждого нового продукта. Например, ведущий поставщик OEM продуктов на основе углеродного волокна для автомобильной, товаров массового потребления и пластмассовых процессных отраслей сначала создает модель прототипов клиентов, предоставляя рендеренные изображения новых продуктов задолго до дат отгрузки. Клиенты используют рендеренные изображения для планирования своих маркетинговых и продажных кампаний, сборки материалов для продаж и определения упаковки. Здесь проектирование для производства делает возможным доставку большей ценности OEM клиентам и помощь им в успехе продаж их новых продуктов.

Предоставляйте клиентам больше вариантов с их базовыми моделями продуктов через улучшенные стратегии настройки-цены-котировок (CPQ) и конфигурации продуктов. Здесь мониторинг в реальном времени предоставляет обратную связь командам проектирования для производства относительно того, какие конфигурируемые продукты наиболее эффективны, производственны и рентабельны для изготовления. Пример — высокоуспешный подход BMW к продаже кастомизированных Mini Cooper с использованием продуктовых конфигураторов онлайн и в дилерских центрах, поддерживаемых модельным подходом к производству. CPQ и конфигурация продукта преуспевают, когда все системы, поддерживающие эти стратегии, синхронизированы и работают на общем темпе. Проектирование для производства делает это возможным. И это отличные новости для производителей, которые могут увеличить коэффициенты использования производственных центров, производя более кастомизированные — и более маржинальные — продукты для клиентов, чем раньше.

Подготовка плана фитнеса станков

Чтобы собрать успешную стратегию роста, производители должны связать её обратно с планом фитнеса для каждого станка. Не только это продлит их полезную жизнь, дополнительные данные о здоровье станка также улучшат производственное планирование. Назначение самых квалифицированных техников к лучшей возможной комбинации станков для конкретного производственного запуска сильно упрощается, когда у каждого станка последовательно высокий уровень производственного фитнеса.

Как кто-то, кто вступает в спортзал, чтобы прийти в форму, миллионы производителей сегодня имеют зачатки сильных планов фитнеса для своих станков. Вызов — внедрить их в действие и получить результаты. Следующие четыре шага — отличный способ начать:

Захватите базовые данные для каждого станка через несколько смен, чтобы проверить любые заметные, легко определяемые вариации в выходе. Создание набора данных производительности каждого станка по цеху — отправная точка для каждого индивидуального плана фитнеса станка.

Выберите начальный набор метрик, которые каждый станок способен отчитывать сегодня, чтобы завершить базовое сравнение. Каждый станок может быть проанализирован по четырем метрикам: циклическое время, время наладки, уровень брака/переработки и выход. Разницы между станками проявятся сразу. Знание того, как хорошо каждый станок выполняется по этим четырем критериям, дает бесценный инсайт в то, как его полезная жизнь может быть продлена.

Идентифицируйте наиболее и наименее фитные станки, анализируя базовые данные и индексируя предыдущую активность станков к возвратам клиентов и проблемам качества. Станки, ответственные за самый высокий процент возвратов клиентов и проблем качества, часто те же станки, которые показывают аномально высокие скорости износа. Проверка точности их оценок среднего времени ремонта (MTTR) и MTBF — предпосылка для продления жизни станка и увеличения качества продукта и выходных норм.

Сочетайте мониторинг в реальном времени с модернизацией станков, чтобы раскрыть, как производственная последовательность влияет на надежность и производительность станков со временем. Знание того, почему определенные станки начинают выходить из строя, может иметь большее отношение к их относительной позиции в производственном рабочем процессе, чем может быть очевидно изначально. Поэтому мониторинг в реальном времени в сочетании с последними модернизациями до умных, подключенных станков имеет смысл. Вместе эти шаги удаляют два потенциально крупных источника вариации из понимания того, как продлить полезную жизнь станков.

Согласование станков с DTM

Когда команды капитализируют на более высокой производительности и масштабе станков, управляемых более строгим, тщательным планом фитнеса, они позиционируются для принятия более амбициозных проектов проектирования для производства. Знание масштаба, скорости и надежности каждого станка, участвующего в производстве нового продукта, приносит еще большую гибкость к одновременным процессам проектирования, разработки, инженерии, качества и производства, которые вместе создают фреймворк проектирования для производства.

Где производители видят наибольшую выгоду от приверженности строгому, постоянному плану фитнеса станков — в ускорении сроков разработки новых продуктов при снижении затрат. Знание того, как каждый станок отреагирует на новые производственные требования, бесценно для снижения ошибок во всем — от исходных концепций дизайна до рабочих инструкций.

Еще один ключевой выгоды объединения планов фитнеса с проектированием для производства — коллаборативные команды знают, насколько улучшились выходные нормы станков и что это означает для будущих производственных запусков.

Наконец, планы фитнеса для станков создают самый сильный фундамент для производителей, чтобы дать своим командам CAM, CAD, симуляции/КЭА (FEA), электротехнике, контролю и производству уверенность, что они могут преследовать более быстрые циклы разработки, тестирования и выпуска продукта, чем когда-либо. Когда каждая система в производственном процессе работает на разном темпе или тактовой частоте, достижение параллелизма — обязательное условие, и проектирование для производства в сочетании с постоянными планами фитнеса станков — существенно. (Примечание редактора: Эта статья является расширенной версией колонки Viewpoints, которая появляется в сентябре 2019 года выпуска Manufacturing Engineering)

Об авторах

Луис Колумбус — директор по производственному планированию ресурсов предприятия в компании IQMS (теперь DELMIAWORKS, часть семьи Dassault Systèmes). Майкл Букли — старший SolidWorks менеджер по продукту и портфелю в Dassault Systèmes.