Merampingkan Desain Bagian dan Komponen Meningkatkan Efisiensi dan Nilai

Milltronics Manufacturing Company, pembuat alat mesin CNC (computerized numerical controls) yang berlokasi di Waconia, Minnesota, adalah produsen dan pemasok besar machining centers, toolroom dan bridge mills serta toolroom lathes berkualitas tinggi dan hemat biaya yang dijual baik di Amerika Serikat maupun di luar negeri.

Selama sejarah hampir 25 tahunnya, Milltronics telah mengubah filosofi pemasaran beberapa kali untuk bertahan di bisnis yang sangat kompetitif. Awalnya, mereka memproduksi dan memasarkan CNC systems (komputer yang diprogram dengan informasi dimensi yang memerintahkan gerakan milling machine) kepada pembuat alat mesin domestik. Seiring masuknya lebih banyak impor ke pasar, produsen AS keluar, yakin bahwa mereka tidak dapat lagi bersaing.

Dengan jumlah pembuat domestik yang berkurang, Milltronics mulai menjual produk turnkey, memasang CNC mereka sendiri pada mesin impor. Sanksi pemerintah tambahan hampir menghabiskan sumber mesin mereka, serta sumber besi untuk beberapa pelanggan yang tersisa. Pada titik itu, pilihan satu-satunya yang tersisa adalah membangun mesin sendiri. Itu adalah jalur yang banyak telah dicoba sebelumnya dan gagal. Perbedaannya adalah bagaimana mereka melakukannya. Milltronics mengakui banyak keberhasilannya pada mempertahankan jumlah bagian dalam mesin mereka ke minimum dan merancang komponen yang menyelesaikan beberapa kebutuhan.

Mereka menamai garis produk baru mereka "Partner," yang mendefinisikan sikap keseluruhan perusahaan. Milltronics mengembangkan "partner" dengan karyawan, vendor dan pelanggan mereka. Strategi ini, pada gilirannya, mempengaruhi kemampuan teknis, harga kompetitif dan redefinisi segmen lengkap alat mesin.

Melalui partner perusahaan/vendor ini, Milltronics menyelesaikan masalah engineering yang mengancam kualitas dan desain masa depan salah satu garis produk paling populer—CNC machining centers. Perusahaan memasang brush-type DC servomotors pada mesin yang tidak dapat menawarkan keunggulan teknis dan performa AC servomotors.

Ketika pembuat alat mesin memutuskan untuk memasang brushless motors pada VM17 series machining center, Robert Page, seorang insinyur listrik yang bertanggung jawab atas servodrives dan motor, menjadi bagian integral dari perubahan engineering ini. "Kami telah menentukan di awal proyek ini bahwa pasar menuntut sistem brushless," kata Mr. Page, "utama karena kecepatan dan keandalan." Ada beberapa motor DC brush-type yang cepat di pasar tetapi, dibandingkan dengan teknologi brushless yang lebih baru, dianggap kuno. "Secara umum," kata Mr. Page, "motor brushless lebih cepat dan kebutuhan untuk mengganti brush atau khawatir tentang batas komutasi dihilangkan."

Perusahaan bereksperimen dengan berbagai kombinasi servodrives dan motor dari berbagai produsen selama periode 18 bulan. Dalam beberapa kasus, mereka menguji produk dari produsen yang sama; dalam kasus lain, mereka mencampur dan mencocokkan. "Hasilnya tidak semua bagus," kata Mr. Page. "Kami masih mengalami masalah dan terus meneliti opsi yang lebih mudah digunakan dan lebih andal."

Perusahaan mulai mempertimbangkan Sigma Servo System dari Yaskawa Electric (Northbrook, Illinois), kombinasi kompakt dan berkinerja tinggi dari brushless servomotors yang dicocokkan dengan amplifier all-digital yang fleksibel. Keluarga produk Sigma memberikan torque to inertia yang lebih tinggi, torque per length yang lebih tinggi dan torque per dollar yang lebih tinggi daripada sistem lain yang dianalisis.

Peter Gennuso, manajer penjualan regional, Yaskawa Machine Tool Sales Group, mengatur pengiriman brushless servo-motors, drives dan kabel ke Milltronics untuk dipasang pada machining center yang dijadwalkan untuk dikirim ke pameran IMTS pada September 1996. "Saya sangat terkesan dengan kecepatan dan performa keseluruhan model prototipe ini," kata Mr. Page. "Ini menghasilkan minat yang luar biasa dari pelanggan di pameran yang pada saat itu semakin mahir dalam teknologi dan performa AC digital brushless motor."

Perwakilan teknis Yaskawa juga sangat mendukung. "Kapan pun kami meminta bantuan, mereka segera datang ke sini untuk bekerja dengan orang kami. Saya tahu satu teknisi menghabiskan dua hari di fasilitas kami untuk memastikan drives sepenuhnya sesuai," kata Mr. Page. "Dukungan selalu sangat baik—salah satu hal yang kami sukai sejak awal. Mereka berusaha keras untuk memberikan kami berbagai model Yaskawa Sigma servo untuk diuji di unit prototipe kami, dan tidak ragu untuk mengambil kembali yang tidak kami pilih. Yaskawa memberikan kami alat yang diperlukan untuk menemukan awal dan memulai. Kurva pembelajaran cepat karena upaya engineering dan pengetahuan teknis yang mereka berikan di pabrik."

"Uji engineering kami menggunakan brushless servomotors dan drives menunjukkan hasil yang luar biasa," tambah Mr. Page. "Mereka beroperasi sama persis setiap kali dihidupkan—dari satu mesin ke mesin lainnya. Ini telah membuat hidup saya jauh lebih mudah karena sekarang saya tidak perlu menyesuaikan servomotors dan drives. Mereka sepenuhnya seragam dan selalu bekerja."

Akhir-akhir ini, Milltronics telah melakukan pengujian yang jauh lebih ketat untuk memastikan mesin mereka akurat. Salah satu yang paling ketat adalah Renishaw bar ball test. Mesin diprogram untuk memotong lingkaran yang diukur keberbundarannya untuk melihat seberapa dekatnya dengan lingkaran yang sempurna secara teoretis. Operasi ini sulit dilakukan oleh motor alat mesin untuk menggerakkan dan mengontrol. Ini komprehensif, karena mengukur semua aspek mesin. Menurut Mr. Page, brushless servo motors menghasilkan lingkaran yang bulat dan halus—setiap kali.

System set-up, parameter setting, auto-tuning, performance monitoring dan troubleshooting menjadi jauh lebih mudah dengan SVMON, paket perangkat lunak Sigma System. "Sangat mudah digunakan," kata Mr. Page. "SVMON memungkinkan Anda menyambungkan kabel RS-232 ke depan drive, dan mengunduh parameter dalam sekitar 15 detik. Sebuah file parameter dipertahankan untuk setiap axis mesin ini, jadi kami hanya menyalakan drives, mengunduh parameter, dan mereka siap digunakan."

Tim Rashleger, chief operating officer, berpikir awal pada fase pengujian bahwa Sigma Servo brushless motors dan drives dan, secara bersamaan, tingkat teknologi yang lebih tinggi akan terlalu mahal—bahwa akan terlalu mahal, dan kurva pembelajaran mungkin terlalu panjang untuk memulai produk. Namun ternyata sebaliknya. "Biaya penggunaan Yaskawa Sigma Servo motors sebenarnya lebih rendah dari upaya sebelumnya," katanya. "Saya pikir ini terbagi menjadi empat kategori. Pertama, kurva untuk membawa produk hingga kecepatan dan siap digunakan sangat cepat. Kedua, harganya lebih baik dari yang kami kira. Ketika harga dipertimbangkan dalam angka volume kami, mudah untuk dipertanggungjawabkan. Ketiga, secara teknis di lantai, Sigma Servo motors dan drives lebih cepat dirakit dan diuji. Troubleshooting minimal karena mereka bekerja. Dan keempat, ketika mereka keluar ke lapangan kami tidak memiliki biaya penggantian dan pelayanan dan, akibatnya, pelanggan yang tidak puas. Jadi, ternyata biaya keseluruhan penggunaan Yaskawa Sigma Servos menguntungkan dibandingkan dengan yang mungkin lebih rendah teknologi."

Garis produk Milltronics dibagi menjadi machining centers dan toolroom machines. Dua dari tiga bisnis berasal dari garis produk machining centers dan satu dihasilkan dari produk toolroom. Ada enam model machining center Milltronics, dengan rentang travel meja 25- by 16- inci hingga 100- by 30-inci, dan hingga 20 horsepower untuk machining beban berat. Semua ini, dengan ecceksi model entry-level, diproduksi dengan Sigma Servo motors dan drives. "Dari segi manufaktur, sangat produktif bagi kami untuk membangun beberapa model dengan servomotor yang sama," kata Mr. Rashleger. "Sebelumnya, kami harus membeli beberapa ukuran DC yang berbeda dalam kuantitas lebih besar untuk mendapatkan harga lebih baik, dan kemudian menyimpan inventori yang besar. Karena nilai Yaskawa pada rentang 40- dan 50-inci, kami dapat mencakup beberapa model mesin dengan satu produk servo."

Rapid traverses mesin VM16 dengan DC servodrives adalah 400 inches-per-minute (ipm). Sebagian besar machining center lain dalam garis produk yang menggunakan Yaskawa jauh lebih tinggi—sekitar 800 ipm adalah yang umum. "Ketika Anda menjual mesin dengan 400 ipm versus mesin yang menawarkan 800 ipm, itu adalah perbedaan yang dibuat Yaskawa AC servos dibandingkan dengan brush-type DCs," kata Mr. Rashleger. "Kami benar-benar tidak menekan teknologi apa pun melewati batas wajar, dan keandalan kedua teknologi, jujur saja, sangat baik. Namun, pelanggan yang membutuhkan produksi dari mesin, atau yang melakukan high-speed cornering, akan melihat fitur 800 ipm dengan baik."

"Selain itu, feed rate cornering saat sebenarnya memotong logam diperluas pada AC digital servos. Ini akan sangat menuntut untuk DCs. Di sisi lain, AC servos, karena inersia yang lebih rendah dan performa yang sangat tinggi, unggul dalam proyek yang memerlukan pemrosesan kecepatan tinggi dan pengolahan tiga dimensi."

"Kami telah memiliki Yaskawa Sigma servos di lapangan selama lebih dari enam bulan, jadi ada sejumlah yang digunakan," kata Mr. Rashleger, "dan saya belum pernah menerima satu laporan pun bahwa salah satunya under-sized. Apa pun yang mereka terbitkan, spesifikasi cenderung sangat konservatif. Kadang-kadang, sebelumnya ada pertanyaan tentang thrust mesin ketika ukuran DC yang sama digunakan, tetapi itu tidak menjadi pertimbangan dengan brushless Sigma servos dan drives. Dan itu signifikan."

"Keandalan produk ini telah luar biasa—di atas apa pun yang pernah kami gunakan dalam hal penggunaan. Departemen pelayanan kami melaporkan tidak ada kegagalan lapangan dalam enam bulan pertama pengiriman yang, jujur saja, luar biasa."

"Kami memperhatikan beberapa pesaing kami telah mulai memproduksi servos mereka sendiri," kata Mr. Rashleger. "Kami telah meninjau opsi ini, dan itu tidak masuk akal. Untuk mempelajari teknologi ini—untuk menguasai dan memaksimalkannya—bukan keahlian yang kami rasa harus kita alokasikan sumber daya. Produknya sangat kompetitif. Yaskawa jauh lebih mahir dalam memproduksi produk ini secara teknis yang benar daripada perusahaan alat mesin pribadi apa pun. Dari sudut pandang kami, tidak memungkinkan untuk merancang dan membuat ini sendiri, dan kami akan terus menyourcing bagian ini dari alat mesin. Untuk membuat jantung machining centers kami menjadi yang terbaik, kami telah memilih Yaskawa servos."

"Kami telah menentukan bahwa beralih ke brushless Sigma servos adalah keputusan yang sangat baik untuk perusahaan," kata Mr. Rashleger. "Kami sangat bersemangat dengan apa yang telah dilakukan untuk kami. Kami hanya berharap kami telah melakukan perubahan enam bulan sebelumnya, karena kami sedang membayar harga untuk keputusan lain. Fakta bahwa 100 persen penggunaan AC digital drive kami adalah Yaskawa benar-benar menunjukkan kepercayaan kami pada produk dan hubungan bisnis."

Toolroom machines sangat kompetitif, jadi setiap dolar berharga dalam garis produk ini. Persyaratan pada mesin ini biasanya berada dalam ranah teknologi DC.

Milltronics memproduksi CNC systems mereka sendiri, jadi kemajuan teknis dalam produk Yaskawa sangat dihargai," kata Mr. Rashleger. Milltronics baru-baru ini memperkenalkan kontrol Centurion kecepatan tinggi dengan teknologi terdepan, termasuk fitur seperti 3D color graphics dan high-speed contouring. Namun itu masih tidak akan beroperasi pada performa maksimal kecuali dicocokkan dengan servo yang memiliki teknologi yang sama yang ditingkatkan. Penggabungan kedua teknologi ini telah memberikan Milltronics keunggulan dalam performa. Machining centers dengan tingkat performa ini biasanya berharga ganda.

"Yang menarik dari perusahaan kami adalah ada manufaktur nyata yang dilakukan," kata Mr. Rashleger. "Kami membuktikan bahwa teknologi ada di Amerika untuk perusahaan blue chip untuk memproduksi produk berkualitas, berorientasi nilai, dan memasarkannya di seluruh dunia. Kami pikir basis manufaktur adalah hal paling menarik yang terjadi." MMS