Menguasai Otomatisasi Tanpa Pengawasan: Pelajaran dari Bengkel Custom Tool

Sekitar pukul 3 sore setiap hari kerja, personil bengkel Custom Tool mulai menyiapkan turning center untuk menjalankan pekerjaan lights-out selama malam.

Untuk saudara Young, otomatisasi lantai bengkel dimulai dengan menambahkan bar feeder ke CNC turning center yang sudah ada.

Ini terjadi sangat cepat setelah Gillen dan Bob Young membeli Custom Tool di Cookeville, Tennessee pada tahun 2008. (Gillen adalah presiden; Bob adalah vice president.) Bar feeder, yang memungkinkan CNC turning center dua sumbu untuk berjalan tanpa pengawasan selama waktu yang lama selama hari kerja, mewakili pergeseran signifikan dalam budaya bengkel dibandingkan dengan cara perusahaan sebelumnya dielola. Artinya, mengotomatisasi tugas manual tidak pernah dipertimbangkan sejauh itu bahwa cek gaji masih ditulis tangan sebelum akuisisi bisnis.

Hari ini, berbagai contoh otomatisasi telah diterapkan, dan bengkel mendapat manfaatnya dengan berbagai cara. Misalnya, dua turning center Y-axis baru dengan subspindle, live tooling, dan parts collector dapat disiapkan untuk berjalan selama malam dengan tujuan memproses bagian lengkap sambil mendapatkan sebanyak mungkin waktu produksi dari 15,5 jam yang bengkel tidak terisi staf. Karyawan lantai bengkel, banyak sekarang dibebaskan dari hanya memuat dan memuat ulang mesin, lebih mampu untuk mempertimbangkan dan menyarankan cara proses dapat ditingkatkan. Biasanya, saran yang membantu ini berkaitan dengan mengotomatisasi tugas manual yang ada (seperti mengintegrasikan deburring bagian ke dalam siklus pemesinan). Selain itu, teknologi inspeksi baru telah mengotomatisasi beberapa rutinitas pengukuran untuk banyak bagian yang diproses selama malam.

Custom Tool juga baru saja mengotomatisasi pengumpulan data untuk strategi perencanaan “production log” yang mereka dirintis sekitar 10 tahun yang lalu. Production log, yang telah menjadi tulang punggung operasinya, mengungkapkan seberapa efektif mesin bengkel selama satu hari relatif terhadap volume produksi harian yang diharapkan, dan menunjukkan berapa banyak “waktu curian” yang disimpan bengkel. (Ini adalah julukan saudara untuk 15,5 jam tanpa staf setiap malam.) Ini juga membantu mengidentifikasi pekerjaan yang masuk akal untuk produksi malam karena bengkel berusaha meningkatkan persentase jam pemesinan lights-out tahunan menjadi 50% atau lebih dari total produksi. Seperti yang dikatakan Bob, jumlah waktu pemesinan tanpa pengawasan ini setara dengan shift kerja kedua dengan biaya yang jauh lebih rendah.

Setelah Bar Feeder

Bob Young mengelola operasi situs, sementara Gillen (yang juga bekerja sebagai arsitek utama solusi IoT untuk AT&T Consulting) berlokasi di Atlanta, Georgia (meskipun ia berkunjung ke bengkel secepat yang diizinkan waktu). Keduanya memutuskan untuk membeli Custom Tool setelah Bob, yang sebelumnya bekerja untuk distributor mesin perkakas, dihubungi oleh pemilik sebelumnya yang mendekati pensiun dan mencari jalan keluar.

Fitting bahan bakar ini adalah pekerjaan pertama yang dijalankan bengkel tanpa pengawasan selama malam. Ia menggunakan alat redundan untuk dua operasi threading untuk menanggung aus alat dan menggandakan jumlah bagian yang dapat diproses lights-out. Juga, sejak foto ini diambil, bengkel telah mulai menggunakan alat khusus untuk melakukan deburring dalam siklus untuk menghilangkan operasi deburring sekunder manual.

Sangat jelas bagi saudara bahwa perubahan dalam budaya perusahaan sangat penting. Keduanya mulai bekerja untuk menanamkan pola pikir perbaikan berkelanjutan dengan pandangan untuk menerapkan otomatisasi sebanyak mungkin. Dengan attrition alami, mereka merekrut beberapa orang baru, banyak relatif muda dan tidak berpengalaman, yang lebih terbuka untuk menerima teknologi canggih dan lebih cenderung menyarankan cara untuk menyederhanakan proses.

Setelah melihat manfaat pemesinan tanpa pengawasan dari turning center bar-fed pertama dan memvisualisasikan waktu ketika pemesinan lights-out akan menjadi kenyataan, Custom Tool membuat investasi yang lebih besar pada tahun 2012, menambahkan Y-axis Okuma LB3000 EX Spaceturn dengan live tooling, subspindle, dan Edge Technologies bar feeder untuk memungkinkan pemesinan lengkap untuk beberapa bagian. Bengkel menambahkan mesin serupa lagi pada tahun 2016 dan yang ketiga pada Januari 2019.

Itu dikatakan, butuh waktu untuk mendapatkan manfaat dari pemesinan lights-out. Bengkel harus menjadi nyaman dengan peralatan baru dan bekerja untuk memvalidasi operasi pemesinan malam potensial. Kemudian ia mulai menjalankan pekerjaan untuk waktu yang semakin lama ke dalam malam hingga bengkel benar-benar yakin bahwa mereka dapat berhasil menjalankannya sepanjang malam. Beberapa elemen dipertimbangkan dalam pembentukan proses tanpa pengawasan yang andal, dan bengkel telah mempelajari sejumlah pelajaran di sepanjang jalan. Beberapa hal ini berkaitan dengan:

• Sistem pendingin. Penurunan tiba-tiba dalam tekanan pendingin atau gangguan pengiriman pendingin dapat menyebabkan alat patah. Mesin yang berjalan selama malam membutuhkan lebih banyak pemeliharaan daripada mesin yang hanya berjalan satu shift. Jadi, jika filter booster-pump biasanya diperiksa setiap beberapa hari untuk mesin yang berjalan satu shift, filter itu sekarang harus diperiksa setiap hari. Selain itu, turning center sumbu Y kedua Custom Tool dilengkapi dengan pengontrol yang mengirim sinyal untuk menghentikan mesin jika mendeteksi masalah dengan sistem pendingin.
• 

  Penting untuk mempertimbangkan manajemen irisan saat mengembangkan proses pemesinan lights-out seperti yang dijelaskan Bob Young kepada Senior Editor Lori Beckman. Unit ini memiliki gigi conveyor yang memungkinkan untuk menangani irisan aluminium panjang dan renggut dengan lebih baik saat turning center berjalan tanpa pengawasan selama malam.

  Chip conveyor. Semua chip conveyor tidak sama. Turning center sumbu Y pertama Custom Tool memiliki unit konvensional, tetapi yang kedua memiliki unit Hennig dengan gigi pada conveyor. Saudara Young mengatakan conveyor ini lebih efektif untuk menghilangkan irisan panjang dan renggut yang umum dihasilkan saat memesinan aluminium, jadi mereka lebih cenderung menjalankan pekerjaan aluminium pada mesin ini daripada yang lain. Ini menghilangkan chip “bird nesting,” yang dapat mengganggu sistem pengumpulan bagian.
• Pengumpulan bagian. Awalnya, chip hopper juga berfungsi sebagai pengumpulkan bagian. Sekarang, setiap turning center memiliki pengumpulkan bagian terintegrasi. Ukuran pengumpulkan harus dapat mengakomodasi volume produksi malam. Jika kapasitas terlalu kecil, maka jumlah bagian besar yang dapat diproduksi selama malam akan terbatas. Selain itu, pendingin keluar bersama setiap bagian yang dikumpulkan, jadi diperlukan beberapa cara untuk menguras pendingin dari pengumpulkan bagian dan kembali ke sump mesin.
• Bar feeder. Jika bagian untuk pekerjaan cukup besar, kapasitas bar feeder mungkin membatasi berapa banyak bagian yang dapat diproses selama malam. Di sisi lain, jika waktu siklus sangat cepat, mungkin untuk mengonsumsi semua barstock yang dimuat, yang berarti seseorang harus datang ke bengkel untuk mengisi ulang bahan sehingga produksi bagian malam tidak berkurang.
• Alat redundan. Bagian fitting bahan bakar dengan dua jenis thread yang ditunjukkan adalah pekerjaan pertama yang disiapkan Custom Tool untuk berjalan selama malam menggunakan alat redundan. Saat pekerjaan ini dijalankan dengan operator bersedia, operator dapat memberi tahu ketika perubahan offset mungkin diperlukan karena aus alat. Namun, bengkel menemukan bahwa awalnya hanya dapat menjalankan pekerjaan tersebut lights-out selama empat jam, karena titik tersebut adalah ketika penyesuaian offset diperlukan untuk dua alat threading. Mengenalnya, bengkel mulai menggunakan alat threading redundan, memanggil pergantian alat pada jumlah bagian tertentu tepat sebelum aus alat menjadi masalah. Meskipun bengkel tidak mendapatkan semua umur potensi dari insert alat threading, waktu tambahan mesin dapat berjalan tanpa pengawasan memjustifikasi ini.
• Pemantauan beban. Dengan kemampuan pemantauan beban spindle, saat beban menjadi nol, itu berarti alat telah patah. Program bagian ditulis sehingga mesin berhenti pada titik tersebut alih-alih terus menjalankan pekerjaan dan berisiko merusak alat berikutnya.
• Kapasitas pengukuran. Baiknya ketika ratusan bagian dapat diproses selama malam, tetapi produksi tanpa pengawasan ini telah mengubah apa yang dilakukan beberapa karyawan lantai bengkel Custom Tool untuk memulai setiap hari. Waktu harus dialokasikan untuk segregasi bagian, inspeksi, evaluasi mesin, dan penyiapan untuk pekerjaan berikutnya. Faktanya, inspeksi bagian menjadi bottleneck saat bengkel pertama kali menerapkan produksi lights-out. Untuk mempercepat rutinitas inspeksi, Custom Tool menambahkan sistem pengukuran dimensi gambar Keyence IM series, yang dapat secara otomatis mengukur dan mencatat banyak fitur eksternal bagian pada satu atau lebih bagian yang disiapkan di perangkat.

Mengotomatisasi Pencatatan Produksi

Production log yang diterapkan Bob pada tahun 2011 mengungkapkan seberapa produktif sembilan mesin CNC dan satu sel las robotik bengkel setiap hari dengan membandingkan pekerjaan harian yang direncanakan untuk masing-masing dengan produksi aktual yang dicapai. Ini juga mengungkapkan seberapa efektif bengkel memanfaatkan jam malam yang tersedia.

Sistem pengumpulan data otomatis mengumpulkan informasi produksi dari mesin setiap 20 menit. Ia juga menarik data pekerjaan dari perangkat lunak ERP bengkel. Laporan kemudian dapat dibuat untuk menampilkan informasi production log secara lebih grafik. Foto kredit: Custom Tool

Hingga baru-baru ini, semua data ini telah dikumpulkan secara manual. Setiap jam, karyawan mencatat jumlah produksi bagian per jam untuk setiap mesin dan memasukkan nilai tersebut serta kode status mesin ke dalam spreadsheet production log. Bengkel berusaha memaksimalkan nilai kode 10 dan 15, yang mewakili waktu produksi selama shift kerja tunggal bengkel dan waktu produksi tanpa pengawasan selama malam, masing-masing. Membandingkan nilai ini dengan produksi harian yang diharapkan mengungkapkan utilizasi mesin yang sebenarnya, kata Bob. Kode lain, seperti yang untuk penyiapan, perbaikan, dan waktu menunggu bahan, alat, atau perhatian operator, memberikan cahaya pada tepat waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pekerjaan selain waktu pemesinan aktual.

Variabel umum telah disiapkan untuk melacak status setiap pekerjaan. Jumlah bagian ditangani oleh G code dan bertambah satu setiap kali siklus bagian selesai. Variabel lain memerlukan input operator. Ini meliputi target produksi (mesin akan berhenti ketika jumlah bagian mencapai nilai itu), nomor pekerjaan (dicantumkan di traveler pekerjaan) dan kode production log (ini menunjukkan saat status produksi telah berubah).

Production log membantu mengidentifikasi proses yang cocok untuk operasi lights-out. Jika mesin yang disiapkan untuk berjalan selama malam tidak mendekati 15,5 jam yang tersedia, mungkin pekerjaan ini tidak cocok untuk berjalan selama malam. Atau, jika satu mesin berjalan selama malam dan yang lain berjalan setengah malam, mungkin masuk akal untuk memindahkan pekerjaan yang hanya berjalan setengah malam ke mesin lain dan menggantinya dengan pekerjaan dari mesin lain yang berjalan lebih lama untuk mencapai utilizasi yang lebih tinggi. Production log juga berfungsi sebagai jenis catatan harian, karena digunakan untuk mendokumentasikan masalah seperti patahnya alat atau gangguan bar feeder yang menyebabkan mesin tidak mencapai nilai produksi target.

Bengkel terus berusaha menuju skenario di mana tidak ada yang perlu mengunjungi mesin setiap jam untuk mengumpulkan dan memasukkan data untuk production log. Ini berkat sistem pelaporan dan pengumpulan data otomatis yang dikembangkan Gillen yang menggunakan platform Industrial Internet of Things (IIoT) berbasis web untuk menarik data dari mesin yang memiliki agen untuk protokol komunikasi open-source MTConnect serta perangkat lunak enterprise resource planning (ERP) perusahaan Jobboss. Platformnya adalah Devicewise for Factory dari Telit, perusahaan yang menawarkan modul IIoT, perangkat lunak dan layanan konektivitas serta perangkat lunak.

Pemesinan lights-out berarti banyak bagian menunggu personil bengkel ketika mereka tiba di pagi hari. Untuk Custom Tool, ini menciptakan bottleneck inspeksi yang mendorong bengkel untuk menambahkan perangkat pengukuran dimensi gambar untuk mempercepat pengukuran bagian bagi personil kontrol kualitas.

Gillen mengatakan manfaat sistem ini adalah ia berinteraksi dengan berbagai pengontrol dan tidak diperlukan pemrograman kustom untuk pengumpulan data. Ia dikonfigurasi untuk secara otomatis menarik semua data yang sebelumnya dikumpulkan secara manual dari mesin (jumlah bagian, kode mesin dan lainnya) serta data ERP (nomor pekerjaan, deskripsi pekerjaan, tanggal pesanan, jumlah pesanan, tanggal pengiriman dan lainnya) dan menyimpannya di cloud. Data dapat diakses melalui dashboard web. Laporan kemudian dapat dibuat untuk menunjukkan secara lebih grafik apa yang sebelumnya tersedia dalam spreadsheet production log.

Sistem ini telah mengumpulkan data setiap 20 menit sejak awal Juni 2018 tanpa melewatkan entri untuk mesin yang sedang berjalan. Gillen mengatakan ada banyak produk pemantauan mesin yang baik yang tersedia. Namun, latar belakang teknisnya memberikan kesempatan untuk menjelajahi solusi in-house yang mengatasi informasi bisnis yang paling ingin diketahui bengkel. Dia juga merasa kemampuan pengumpulan data ini mungkin juga mengarah pada analitik yang lebih canggih, seperti menghubungkan waktu pemotongan dengan jenis alat potong atau insert tertentu.