Meningkatkan Efisiensi Produksi: Terapkan Otomatisasi Sejak Hari Pertama
Ada banyak alasan mengapa job shop sekarang mempertimbangkan otomatisasi. Bagi sebagian, tekanan yang meningkat dari wilayah biaya rendah memaksa mereka untuk mengurangi biaya tenaga kerja langsung. Bagi yang lain, kurangnya tenaga kerja terampil mendorong penggunaan robot untuk memuat dan membongkar mesin. Mungkin alasan untuk mengotomatisasi tidak terkait dengan tenaga kerja sama sekali. Masalah kualitas, misalnya, dapat membuat repeatabilitas inheren robotika menarik. Apakah memulai dari nol atau bertransisi dari manufaktur tradisional, banyak bengkel dapat mendapat manfaat dari otomatisasi. Namun, kesalahpahaman tentang bagaimana tepatnya melakukannya masih meluas.
Banyak pemilik bengkel lebih suka mengambil pendekatan aman dan bertahap dalam menerapkan otomatisasi. Mereka percaya lebih baik untuk membeli sistem yang tepat untuk keluarga bagian, dan menyempurnakan bagian-bagian ini di sel satu per satu. Pendekatan ini memungkinkan bengkel untuk menguji konsep otomatisasi dan menyempurnakan masalah seperti penempatan bagian, presentasi, dan pemrograman sebelum memasuki produksi. Teknik otomatisasi dapat dikembangkan dan disempurnakan, dan kemampuan sel dapat ditentukan sebelum bengkel bergantung padanya untuk berkontribusi pada aliran pendapatan.
C.N.C. Machine Products memilih jalan yang kurang ditempuh dan mengambil pendekatan menyeluruh terhadap otomatisasi. Bengkel bergantung pada pemrosesan otomatisasi bagian sejak awal, meskipun menyadari bahwa mereka menghadapi kurva pembelajaran yang curam dan masalah harus segera diatasi.
IN BUSINESS, AUTOMATICALLY
Bisnis utama Tuan Scheurich adalah distributor perkakas yang membeli dan menjual perkakas di seluruh wilayah. Saat melakukan putaran melalui bengkel lokal, ia menemukan orang-orang memintanya untuk merekomendasikan bengkel yang menurutnya berkelayakan untuk memesin berbagai jenis bagian. Sebagai perantara, Tuan Scheurich menghubungkan pelanggan dengan vendor. Suatu hari, pemasok bearing besar di wilayah menyarankan Tuan Scheurich untuk membeli beberapa mesin dan mulai memproduksi bearing races sendiri. Jadi melalui hubungan distributor perkakas, C.N.C. Machine Products lahir pada tahun 1988.
Bengkel di Joplin, Missouri memulai dengan hanya sepasang lathe otomatis single-spindle. Daftar mesin asli digantung di dinding ruang konferensi bengkel sebagai pengingat alasan asli untuk membeli dua mesin CNC chucker pertama.
Dari awal, Tuan Scheurich merasa jelas bahwa ia harus menemukan strategi otomatisasi yang efektif. “Karena ini adalah bisnis kedua, kita benar-benar tidak ingin itu mengganggu bisnis utama kami,” katanya. “Proses harus cukup baik untuk berjalan secara otomatis.” Sejak 1988, perusahaan telah mengalami beberapa ekspansi. Bengkel pertama Tuan Scheurich hanya 5.000 kaki persegi. Gedung kedua sekitar 10.000 kaki persegi. Yang ketiga sekarang lebih dari 50.000 kaki persegi.
Dari 1988 hingga 2000, bisnis tumbuh sangat cepat dan mengalami banyak growing pain. Pada tahun 2000, perusahaan mengadopsi kebijakan yang membantu mengontrol pertumbuhan dan membuatnya lebih dapat diprediksi. Tuan Scheurich mengakui bahwa pada awalnya ia tidak siap untuk beberapa tantangan otomatisasi dan harus menghadapi beberapa kesalahpahaman. Berikut ini tiga di antaranya:
Kesalahpahaman 1—Otomatisasi terlalu mahal. C.N.C. Machine Products baru berdirinya beberapa tahun ketika membeli sel robotik pertamanya. Tuan Scheurich ingat seorang salesman yang telah menjemputnya untuk menawarkan lathe double-spindle horizontal yang berseberangan dengan robot gaya gantry untuk memuat dan membongkar bagian. Pada waktu ketika lathe CNC single-spindle bisa dibeli dengan sekitar $80.000, membayar $320.000 untuk lathe otomatis tampaknya tidak terjangkau. (Ini akan empat kali lipat harga untuk hanya dua kali lipat spindel.) Salesman itu beruntung berada di bengkel ketika pelanggan potensial menelepon, dan Tuan Scheurich membiarkan salesman menawarkan bagian berdasarkan kuantitas yang terlibat. Ditentukan bahwa harga bersaing dan mesin dapat dibayar dalam lima tahun.
Tuan Scheurich mengakui bahwa sebenarnya ia tidak berpikir bengkel akan menjalankan mesin cukup lama untuk membayarnya karena ada banyak hal yang bisa salah. “Selain dari apa yang dikatakan spreadsheet, perut saya bilang sebaliknya,” katanya. Faktanya, kenyataan bagi Tuan Scheurich adalah mesin dibayar jauh lebih cepat dari lima tahun. Selain itu, setelah mesin pertama dipasang dan berjalan, mesin kedua dipasang dalam beberapa bulan setelah pertama. Meskipun mesin otomatis lebih mahal dari mesin non-otomatis dalam biaya awal, manfaat dalam kapasitas yang ditingkatkan dan produktivitas yang lebih besar membawa keuntungan yang lebih besar dan throughput yang lebih besar pada panjang waktu.
Kesalahpahaman 2—Otomatisasi menyebabkan karyawan kehilangan pekerjaan. Beberapa bengkel beralih ke otomatisasi untuk mengurangi bagian tenaga kerja langsung dari biaya bagian. Meskipun penggunaan robot memang membantu mengurangi tenaga kerja langsung, C.N.C. Machine Products beralih ke otomatisasi terutama untuk meningkatkan kapasitas. “Otomatisasi robotik pada lathe kami tidak menyebabkan pemberhentian,” kata Tuan Scheurich. “Pada suatu waktu kita memiliki lebih banyak orang dari yang dapat kita gunakan sepenuhnya, tetapi permintaan segera bertambah.” Otomatisasi di bengkel berarti operator memiliki lebih banyak waktu untuk mengukur bagian, menjaga insert tajam, dan memastikan mesin dirawat.
Gary Hoofnagle, vice president dan manajer manufaktur bengkel, percaya bahwa meskipun otomatisasi telah memungkinkan bengkel tumbuh, pertumbuhan itu tidak bisa terjadi tanpa orang yang dedikasi. Tuan Hoofnagle merasa otomatisasi membantu orang, dan orang membantu otomatisasi. Ia percaya orang lebih cakap dari mesin dalam menyesuaikan dengan kondisi yang bervariasi, sementara mesin lebih cocok daripada orang untuk tugas-tugas berulang. Ia mengatakan ketika keduanya digabungkan dengan benar, hasilnya adalah otomatisasi yang sukses dan efisien.
Kesalahpahaman 3—Otomatisasi hanya cocok untuk volume tinggi. C.N.C. Machine Products membeli mesin otomatis pertamanya untuk beberapa kontrak dari pemasok yang stabil berjumlah 250.000 bearing races setahun. Namun, tahun pengalaman dengan otomatisasi telah membuat perusahaan menguntungkan dengan pesanan high-mix, low-volume yang berjumlah hanya sekitar 5.000 bagian per tahun. Dari itu hingga sekarang, tidak ada yang berubah saat memjustifikasi mesin baru, kecuali Tuan Scheurich bersedia menukar volume tinggi dari satu nomor bagian untuk keluarga bagian dengan volume lebih sedikit. Peningkatan dalam penggunaan otomatisasi memungkinkannya untuk menerima pesanan dengan kontrak tiga tahun dan volume antara 5.000 dan 100.000 dan tetap menguntungkan.
Meskipun beberapa bengkel mencoba memegang mesin karena sudah lunas, C.N.C. Machine Products memiliki pendekatan yang berbeda. Dari awal, Tuan Scheurich berencana untuk menggunakan mesin hanya selama lima tahun. Hari ini, ia dapat memperpanjang periode menjadi tujuh atau delapan tahun karena perkembangan dalam desain mekanikal dan listrik telah meningkatkan keandalan mesin. Perusahaan mengganti model lama dengan yang baru secara berkala untuk memaksimalkan nilai sisa mesin dan mempertahankan akurasi. Ini juga memberikan kesempatan untuk secara rutin meninjau proses dan menjaga personel terlibat dengan teknologi saat ini. Di bengkel ini, mengembangkan sisi orang dari persamaan adalah langkah krusial untuk membuat otomatisasi fleksibel dan menguntungkan.
THE BENEFITS
Salah satu cara bengkel ini mendapat manfaat dengan mengadopsi otomatisasi sejak awal adalah perbaikan produktivitas yang menyeluruh. Tuan Hoofnagle memperkirakan pasangan lathe single-spindle tanpa otomatisasi yang diurus oleh satu operator memiliki spindle utilization 50 hingga 65 persen, tergantung pada operator. Di sisi lain, memiliki susunan dua mesin otomatis (empat spindel) menawarkan spindle utilization berkisar 80 hingga 90 persen.
Dalam kasus ini, mesin yang mengatur tempo operator, bukan sebaliknya. Robot memuat slug atau ring dari workstocker ke chuck lathe. Setelah pemrosesan selesai, robot mengambil bagian yang jadi dari chuck dan meletakkannya pada konveyor kecil di ujung lain mesin. Barisan bagian yang terbentuk menjaga bagian jadi tetap terurut. Ini dapat berguna saat menyempurnakan perubahan proses dan berfungsi sebagai antrian bagi operator, memungkinkan setiap bagian diperiksa sebelum dikirim ke departemen heat-treatment. Operator bangga memiliki loading tables penuh dan unloading ramps kosong. Ini adalah sesuatu yang Tuan Hoofnagle katakan telah diperhatikannya di mana lathe yang dimuat gantry digunakan.
Salah satu hal yang dilakukan Tuan Scheurich untuk membantu menjaga kekurangan stok dari mengganggu jadwal kerja adalah dengan menyediakan pasokan stok yang melimpah di tempat. Praktik ini mungkin dikagumi oleh beberapa orang yang menyebutnya sebagai inventori tambahan. Namun, Tuan Scheurich memperlakukan stok seperti bisnis sendiri. Ia membeli ketika peluang muncul dan menjual kepada dirinya sendiri dan orang lain ketika ada kebutuhan. Ini telah membantu menjaga jalur produksi berjalan ketika kekurangan bahan akan berarti shutdown.
Selain meningkatkan produktivitas di work center, manfaat lain dari memiliki otomatisasi yang dirancang dengan baik adalah bahwa itu akan meningkatkan kapasitas. Ketika proses otomatisasi menjadi lebih alami dan andal, jumlah waktu mesin dapat berjalan tanpa pengawasan di akhir shift bertambah. Menambahkan mesin lain ke sel menyebarkan tenaga kerja langsung dan tidak langsung atas lebih banyak bagian, dan biaya mulai turun. Job shop otomatis terbaik tidak melihat 40 atau bahkan 80 jam dalam seminggu kerja. Mereka melihat 168 jam yang mungkin (bukan untuk operator, hanya untuk mesin). Percaya pada mesin untuk selalu melakukan hal yang benar adalah langkah pertama dalam mencapai tingkat performa ini.
Otomatisasi juga memiliki manfaat samping yang menarik: metrik kualitas yang ditingkatkan. Karena mesin melakukan hal yang sama setiap kali, kelemahan proses muncul dengan cepat. Mesin tidak akan melakukan hal-hal kecil yang dilakukan operator manusia secara tidak sadar untuk membantu mengurangi kondisi ini kecuali dirancang untuk melakukan itu. Sebagai contoh, pemikiran harus dilakukan untuk mendapatkan chip pecah setiap kali. Chip bird-nesting adalah sesuatu yang sel sel mesin yang dimuat manusia tidak berusaha terlalu keras untuk menghilangkan. Ini dianggap tidak dapat diatasi dan operator akan membersihkan alat saat memuat bagian bagaimanapun, jadi mengapa repot? Dalam sel otomatis, pemikiran yang cermat harus mempertimbangkan pembentukan dan penguapan chip. Mesin Fuji TNW-3500R yang baru dipasang C.N.C. Machine Products mengambil pendekatan inovatif terhadap situasi ini. Mesin menggunakan kombinasi pendingin melalui spindel dan blast udara terprogram untuk mencuci bagian dan membersihkan chucks. Mereka juga menggunakan flip station untuk memutar bagian beberapa kali dari satu operasi ke operasi lain. Ini menyebabkan chip yang tersisa jatuh dari bagian selama flip. Mesin yang memiliki spindel yang bertemu untuk bertukar bagian biasanya tidak memiliki kemampuan ini.
LABOR SHORTAGES—WHERE’S THE BOTTOM?
Selain manfaat itu, alasan lain untuk mengotomatisasi muncul di horizon. Bagi sebagian, masalah kekurangan tenaga kerja sudah ada sekarang—kesenjangan antara operator yang dibutuhkan dan yang tersedia semakin lebar setiap hari. Institusi seperti Tooling U (www.toolingu.com) menyediakan sumber pelatihan online untuk membantu menutup kesenjangan itu. Juga, banyak produsen mesin perkakas telah menanamkan waktu dan uang untuk membantu pengguna melatih personel untuk performa optimal. Namun bagaimana jika hari tiba ketika tidak ada yang melamar posisi yang terbuka? Menurut statistik terbaru Departemen Ketenagakerjaan, diperkirakan 40 juta “bay boomers” akan pensiun antara sekarang dan 2015, sementara hanya 11 juta pengganti akan memasuki pasar. Menyiapkan diri untuk kekurangan tenaga kerja yang parah melalui penggunaan otomatisasi dapat membantu membesar-besarkan tenaga kerja terbatas ini cukup untuk menjaga keuangan di masa depan.
DON’T TRIP
Tuan Scheurich dan Tuan Hoofnagle memperingatkan bengkel yang mempertimbangkan otomatisasi untuk memeriksa proses manual mereka dengan hati-hati sebelum memutuskan untuk mengotomatisasi. Dalam beberapa kasus, proses manual tidak sangat andal dan perlu diperbarui bagaimanapun—jangan hanya mengasumsikan bahwa proses manual cocok untuk otomatisasi. Mulai dengan lembar kertas kosong, jika perlu, dan evaluasi proses untuk otomatisasi sebelum memutuskan untuk melanjutkan. Survei semua perbaikan yang tersedia dalam mesin, fixturing, dan feed serta kecepatan alat pemotongan untuk memberikan otomatisasi peluang terbaik untuk sukses. Manfaatkan semua fitur canggih dari kontrol mesin, seperti manajemen umur alat, tooling redundant, dan gaging in-proses. “Otomatisasi bekerja baik di C.N.C. Products karena bagian cocok dengan proses dan proses bekerja baik dengan peralatan,” kata Tuan Hoofnagle.
