Manajemen Alat Digital: Solusi Terpadu Berpusat Pelanggan untuk Manufaktur Modern

Fokus pada digitalisasi dalam desain dan pengolahan telah menyoroti pentingnya dan keuntungan sistem manajemen alat digital (DTM) yang lebih canggih. Meskipun hal ini telah menghasilkan derajat differensiasi yang besar, dan beberapa kebingungan mengenai definisi sistem yang umumnya diterima, ini telah menghasilkan evolusi tujuan dan kemampuan yang lebih komprehensif dan lebih berpusat pada pelanggan.

Sementara banyak perkembangan sebelumnya dalam manufaktur yang melibatkan baik perangkat keras maupun lunak ditandai oleh rivalitas korporat di antara pembangun dan pengembang yang menghambat proses, kemajuan dalam sistem manajemen alat jauh lebih kooperatif dan sehingga lebih cepat dan lebih efektif.

Di antara penggerak yang mempengaruhi perkembangan DTM adalah: kebutuhan akan manajemen alat dalam sistem otomatis dan semakin dalam produksi bagian kompleks lot kecil hingga menengah di tingkat bengkel kerja; pembentukan standar seperti ISO 13399; program kooperatif seperti MTConnect dan beberapa subprogram di bawah payung Industry 4.0; dan permintaan pelanggan untuk sistem yang menawarkan efisiensi lebih besar, lebih banyak fleksibilitas, dan jika perlu, hubungan multi-vendor.

Saat ini, penawaran sistem bervariasi dari modul individual yang melakukan fungsi terbatas hingga paket keseluruhan yang meluas dari stasiun CAM hingga lantai bengkel. Corsin Buerer, pemimpin start-up, manajemen data manufaktur di Siemens PLM Software (Plano, TX), menyatakan, "Kami melihat DTM sebagai komponen kunci dari sistem informasi keseluruhan, termasuk perangkat lunak untuk mengatur berbagai aspek persyaratan alat, kemampuan untuk menjawab kebutuhan otomatisasi dan kemampuan untuk mengintegrasikan alat ke dalam fungsi CAM. Tentu saja, karena rentang pelanggan yang kami layani, kami harus dapat menawarkan pilihan konfigurasi yang luas yang menyesuaikan kebutuhan produsen individu."

Alexander Zoller, presiden Zoller Inc. (Ann Arbor, MI), memvisualisasikan sistem DTM sebagai "digital twin" untuk semua proses manufaktur yang relevan. "Sistem kami mencakup perpustakaan alat digital twin, serta informasi fungsional mesin/alengkap, yang mencakup mesin, pemegang alat, spesifikasi alat, geometri dan data lain yang diperlukan sepanjang proses. Informasi harus tersedia untuk semua orang, dari pemrogram CAM hingga manajemen produksi."

Dalam menilai fitur yang akan krusial untuk sistem DTM baru, Jeff Rizzie, direktur penjualan machining digital, Amerika, untuk Sandvik Coromant (Fair Lawn, NJ), mengambil perspektif luas. "Sementara banyak produsen biasanya memulai dengan sistem min/max dasar untuk mengisi ulang alat, kami melihat pengembangan sistem fungsi penuh sebagai esensial untuk masa depan. Dalam membangun sistem ini, tujuan utama kami adalah menawarkan cara yang lebih baik untuk menyediakan data berdasarkan bagaimana informasi tersebut akan dikonsumsi oleh pelanggan."

Sensitivitas pelanggan adalah kritis untuk proses ini. "Penawaran kami mencakup integrasi lengkap semua informasi dan proses yang terkait dengan proses manufaktur," kata Gregg Bigleman, direktur Amerika Utara, untuk TDM Systems (Schaumburg, IL). "Ini akan memungkinkan bisnis untuk dengan lebih mudah bertransisi ke produksi digital terpadu cerdas. Elemen kunci adalah semuanya berasal dari database tunggal."

Ketersediaan data alat juga dianggap esensial oleh Tyler Martin, teknisi STEP di Seco Tools LLC (Troy, MI). "Ketersediaan data yang mudah adalah kritis. Kami membuat informasi alat kami tersedia melalui modul yang dapat diunduh dari cloud. Kepatuhan kami dengan ISO 13399 menjamin pelanggan bahwa informasi yang benar akan ada saat mereka membutuhkannya dan mudah dipahami."

Walter AG (Tübingen, Jerman) adalah pendukung awal sistem manajemen alat dan saat ini menawarkan kemampuan layanan penuh untuk pelanggan besar. Florian Böpple, manajer manufaktur digital, berkata, "Upaya awal kami di manajemen alat termasuk mesin penjual otomatis. Saat ini, sistem logistik kami memungkinkan kami untuk bekerjasama dengan perusahaan dengan mengintegrasikan paket total yang memungkinkan mereka untuk melepaskan fungsi manajemen alat. Dalam kondisi ekspansi tertinggi, kami menempatkan orang secara penuh waktu di pelanggan dan membeli semua alat—beberapa bahkan dari pesaing. Kami merawat presetting, operasi teknis dan optimasi pada mesin. Ini memungkinkan produsen untuk berkonsentrasi pada bisnis inti mereka dan menyerahkan manajemen alat kepada tangan profesional."

Sebagai kendala respons, DTM akan berevolusi dengan cara yang menggabungkan kemajuan dalam manufaktur dan visi perusahaan alat yang terlibat. Seperti yang diungkapkan Alexander Zoller dengan singkat, "Fungsionalnya, akan ada sistem baru setiap tahun."

Bigleman dari TDM System menekankan kebutuhan untuk "menghubungkan fasilitas manapun di mana pun di dunia," yang akan memberikan efisiensi berkelanjutan. Di Siemens, Buerer, manajer pemasaran produk senior, menekankan progresi logis DTM dari awalnya: "Kami telah beralih dari pengembangan perpustakaan alat digital ke sistem yang didedikasikan untuk manajemen alat fisik. Ini akan mencakup baik lokasi alat apa pun dalam proses manufaktur serta alat dalam inventori, karena ini menimbulkan tantangan berkelanjutan dalam lingkungan produksi yang berkelanjutan."

Rizzie dari Sandvik Coromant juga menyebutkan jalur pengembangan sistem. "Secara historis, sistem manajemen alat didasarkan pada perhitungan statis inventori alat dan pembaruan yang sesuai. Dalam lingkungan modern, ini sudah usang dan kami harus beralih ke tren dinamis dari data real-time, termasuk status on-machine. Secara efektif, kami beralih dari sistem diskrit ke sistem interaktif."

Walter bergerak menuju konsep multi-channel melalui penggunaan "cockpit" manajemen alat. Böpple menjelaskan: "Sebuah cockpit akan mengembangkan laporan untuk manajemen tentang penghematan seiring waktu untuk menentukan penghematan definitif dalam proses keseluruhan dengan menetapkan baseline kinerja. Jelas, bukan tugas pelanggan untuk mengetahui data logistik alat. Dengan menggabungkan keahlian kami, kami dapat memberikan informasi yang lebih bermakna dan efektif, terutama ketika berkaitan dengan proses pengolahan. Sebuah cockpit lain akan memberikan kami di Walter dengan data kinerja yang akan memungkinkan kami untuk meningkatkan kinerja alat."

Input dan Permintaan Pelanggan

Faktor signifikan dalam perbaikan sistem manajemen alat digital adalah input dan permintaan pelanggan. Sintesis yang dihasilkan dari kebutuhan pelanggan dan pengalaman produsen alat muncul sebagai kontributor paling signifikan untuk memperluas kemampuan standar sistem DTM.

Martin dari Seco Tools menyebutkan permintaan untuk perpustakaan data alat yang ditingkatkan yang berlaku untuk sistem CAM. "Kemampuan CAM akan sangat diperlukan agar sistem manajemen alat mencapai potensi penuhnya." Kata Zoller, "Pelanggan memulai dengan melihat gambaran besar, lalu meminta kami untuk bekerja dengan mereka dalam mengembangkan solusi spesifik. Misalnya, biasanya ada pemborosan waktu yang dirasakan untuk mencari alat tertentu. Dengan memperkenalkan kontrol yang memadai, kami dapat memecahkan masalah itu. Kami juga melihat permintaan lain untuk aplikasi 3D, serta kemampuan seluler yang dapat berkomunikasi melalui ponsel dan tablet."

Pelanggan baru yang mempertimbangkan instalasi DTM membawa beberapa permintaan, yang dapat dijawab dengan berbagai cara. Kata Bigleman dari TDM Systems, "Pelanggan hari ini selalu mencari untuk memperluas dan memasukkan lebih banyak proses manufaktur mereka ke dalam sistem DTM. Oleh karena itu, pelanggan potensial baru dapat memasuki lingkungan manufaktur digital di mana saja dalam proses melalui penggunaan peningkatan 'bolt-on' sederhana. Setelah langkah awal telah diambil, mungkin untuk memperluas ke hulu atau hilir tanpa kehilangan data atau efisiensi."

Rizzie setuju. "Di Sandvik Coromant, kami melihat menuju platform starter yang memungkinkan koneksi aplikasi tambahan. Dalam konteks ini, diperlukan bagi vendor untuk membuktikan cara setiap aplikasi baru menambahkan ke aliran nilai."

Sementara fase pengembangan awal DTM sebagian besar merupakan wilayah OEM besar dan produsen alat yang setara besar, industri juga dipenuhi oleh sejumlah besar perusahaan alat kecil, banyak dari mereka yang memelihara hubungan penjualan dan konsultasi dengan pengguna akhir, terutama bengkel kerja dan produsen kecil. Gerakan menuju digitalisasi tentu saja mengangkat pertanyaan apa yang akan terjadi pada sumber daya itu.

Böpple dari Walter melihat sebuah "shakeout" yang akan datang setara karena standarisasi sebesar karena DTM. "Telah ada perjuangan berkelanjutan di antara pemasok tingkat rendah dan pemasok premium. Mereka di bagian bawah sebenarnya tidak termotivasi untuk beralih ke sistem dalam kapasitas apa pun. Ancaman terbesar mereka berasal dari fakta bahwa alat, terutama pada tingkat komoditas, semakin mirip."

Zoller memvisualisasikan tempat untuk perusahaan kecil, dengan syarat mereka memenuhi persyaratan kunci. "Perusahaan kecil harus menjadi lebih efisien. Kami melihat peluang bagi mereka dalam melindungi basis pelanggan kecil dalam kemitraan dengan perusahaan seperti kami. Faktanya, mereka melengkapi katalog dan database kami."

Sejumlah perusahaan jasa yang mengisi celah di antara penyedia DTM besar dan produsen alat kecil juga kemungkinan akan meningkat. Menurut Buerer, "Perusahaan yang serius tentang mempertahankan posisi mereka dan bahkan tumbuh akan dapat mengakses pemasok yang dapat menambah data mereka. Selain itu, produsen kecil yang spesialisasi dalam beberapa disiplin alat, seperti thread milling, juga akan menemukan nich dan akan memiliki keuntungan tambahan dari kemitraan dengan perusahaan besar yang menyediakan DTM."

Faktor signifikan dalam kelangsungan hidup dan pertumbuhan produsen kecil disebutkan oleh Martin. "Perusahaan ini tidak hanya dapat menggabungkan diri pada sistem yang ada dalam bentuk kemitraan, namun berkat cloud, kemampuan layanan mereka akan menjadi lebih luas dan efisien."

Dukungan lebih lanjut bagi pemasok alat kecil akan datang dalam bentuk strategi platform terbuka yang diadopsi oleh beberapa pemain besar. "Kami 'brand agnostic,'" kata Rizzie. "Alat apa pun dapat terhubung dalam sistem kami. Saya pikir semua pemain besar pada akhirnya akan menemukan ini sebagai kasus berkat program keseluruhan seperti ISO 13399 dan MTConnect."

Kepemimpinan dalam DTM yang ditunjukkan oleh produsen alat besar dan pelanggan mereka, serta filosofi operasional dan fitur yang berbeda, mengangkat pertanyaan tentang skalabilitas. Sejauh mana sistem yang lebih komprehensif dapat diedit ke konfigurasi yang lebih kompak, atau dimodul, sangat bergantung pada tujuan inherent dan pengembangan aslinya.

Böpple mencatat tingkat differensiasi yang tinggi. "Sistem DTM yang paling efektif menurut definisi komprehensif, dan sebagai akibatnya, kurang tersedia untuk perusahaan kecil. Ini akan terus menjadi kasus karena perusahaan besar ingin sistem yang mampu diimplementasikan segera dan yang memerlukan tidak hanya cetak biru yang luas tetapi mungkin modifikasi kunci. Perusahaan kecil dapat mengimplementasikan modul secara bertahap, tetapi jujur itu bukan sistem holistik."

Martin meramalkan bahwa "seiring dengan semakin banyak protokol menjadi standar, lebih banyak aspek DTM akan tersedia untuk operasi yang lebih kecil." Fakta bahwa sistem Seco Tools berasal sebagai kombinasi dari beberapa komponen yang berasal dari perpustakaan alat yang luas dan beragam membuat sistem, dalam kata Buerer, "sangat skalabel."

Kebutuhan akan Rencana Jangka Panjang

Bigleman menyebutkan pentingnya rencana jangka panjang dalam pengembangan sistem apa pun. "Setiap proposal kami dikembangkan secara khusus untuk pelanggan individu berdasarkan kebutuhan mereka. Ini dapat dimulai sederhana dan memiliki rencana implementasi bertahap atau menggabungkan pendekatan keseluruhan dari awal."

Rizzie mengambil pendekatan yang berbeda dan memvisualisasikan jalur fleksibel, multi-tingkat, di mana paket DTM kecil hingga menengah yang mengintegrasikan komponen standar akan tersedia untuk memenuhi kebutuhan operasi yang lebih kecil.

Ragam sistem, modul, dan pendekatan yang bertumbuh juga mengangkat pertanyaan tentang implementasi, yang dapat menjadi faktor penentu ketika berkaitan dengan keputusan pembelian pelanggan. Böpple menyebutkan pentingnya perencanaan komprehensif untuk keberhasilan DTM. "Kami menasihati pelanggan kami untuk membayangkan di mana mereka ingin berada—dan itu jauh melampaui manajemen alat. Dari rencana keseluruhan, kami menyederhanakan strategi, lalu memilih dan mengintegrasikan mitra terbaik dan mengimplementasikan solusi. Kami memperingatkan pelanggan kami untuk tidak takut untuk melakukan perubahan atau kewalahan oleh data berlebihan. Hasil sangat lebih diutamakan dibandingkan kebingungan."

Martin merekomendasikan untuk menggabungkan seluruh sistem sekaligus: "Ini masuk akal tidak hanya dari sudut pandang operasional tetapi juga dari sudut pandang keuangan. Dengan memilih biaya sekali, pelanggan menghindari add-on dan ekstra yang tidak terduga."

"Pendekatan hati-hati mengenai keterlibatan internal yang besar dari pihak pelanggan adalah wajib," kata Zoller. "Penting untuk menempatkan sebuah tim. Ini tidak hanya menghemat waktu tetapi memungkinkan orang yang paling familiar dengan proses untuk mengambil pandangan internal. Kemudian, prioritaskan area kunci dan implementasikan secara bertahap."

Buerer mendorong paradigma shift untuk perusahaan besar dan strategi "mulai dan kemudian perluas" untuk yang lebih kecil. "Keberhasilan sistem besar sangat bergantung pada persiapan dan pelatihan, dan orang menemukan lebih logis untuk memahami seluruh konsep sekaligus. Di tempat ini tidak mungkin secara keuangan atau operasional, kami merekomendasikan memulai dengan departemen atau seperangkat mesin tertentu, mempelajari tentang sistem dan menentukan hasil akhir yang diinginkan, dan kemudian perluas dari sana."

Pengaruh Industry 4.0

Jelas bahwa inisiatif Industry 4.0 adalah kekuatan utama di balik adopsi DTM. Kecepatan dan seberapa jauh implementasinya bervariasi tergantung pada urgensi pengguna untuk mengikuti protokol.

Ketika berkaitan dengan perluasan, Buerer melihat kebutuhan akan sistem yang melampaui hanya alat. "Jika perusahaan ingin meningkatkan kemampuan otomatisasi, mereka harus berlangganan kebutuhan akan DTM. Selain itu, sistem digital tidak boleh berhenti pada alat tetapi harus juga mencakup manajemen fixture dan gauge."

Zoller melihat DTM sebagai "tepatnya cocok dengan inisiatif 4.0. Cara yang efektif untuk memanfaatkan semua sumber daya adalah melalui sistem bersama. Ini mempromosikan efisiensi yang berdampak positif pada neraca—biaya adalah yang mendorong tool room hari ini dan kami bergerak menuju tool room robotik sepenuhnya otomatis." Menurut Martin, "Sistem manufaktur sepenuhnya digital harus secara esensial holistik dalam sifatnya. DTM adalah bagian kritis dari campuran. Pelanggan serius tentang Industry 4.0."

Kata Rizzie, "Di jantung Industry 4.0 adalah konsep konektivitas. Manajemen alat harus saling terhubung untuk menyediakan data dinamis yang mencatat dan pada akhirnya akan mempengaruhi dari siklus yang dioptimalkan hingga umur alat."

Sementara ada persetujuan umum pada kebutuhan akan DTM, interpretasi yang berbeda tentang bagaimana sistem seperti itu harus dibangun dan diimplementasikan dan apa yang harus dimasukkan secara alami mengarah pada visualisasi di mana protokol tersebut akan berada di masa depan dekat hingga menengah. Faktor lainnya melibatkan cara sistem akan mencakup atau menyesuaikan dengan metode, bahan, dan teknologi baru dan non-tradisional.

Bigleman meramalkan revolusi dalam komunikasi: "Di masa dekat, tidak boleh ada lagi 'silos'. Komunikasi harus jelas dan industri harus mempraktikkan ide komunikasi transparan dalam semua proses, sistem, dan departemen. Seiring dengan munculnya teknologi baru, penyedia akan mengembangkan perangkat lunak dan perangkat keras yang menghubungkan semuanya."

Zoller meramalkan "pengembangan berlanjut dari sistem DTM yang secara alami akan mempraktikkan bahan dan teknologi baru, terutama sehubungan dengan kemampuan pelanggan untuk memproduksi alat mereka sendiri."

Böpple percaya bahwa kepemimpinan masa dekat dalam Industry 4.0 di industri pemotongan logam akan disediakan oleh OEM besar dan perusahaan alat dan bertujuan untuk optimasi alat sebagai tujuan utama. "Produsen alat harus membantu dalam alur proses, dari CAM, perencanaan, pengadaan dan aplikasi. Ini akan memudahkan untuk menemukan alat terbaik secara lebih efisien—bahkan jika itu melibatkan pencarian produk global seperti yang kami sediakan melalui penggunaan GPS."

Sehubungan dengan teknologi baru, dia meramalkan lebih banyak cetak benda kerja, terutama di industri otomotif dan penerbangan, dengan penekanan pada bobot lebih ringan dan struktur logam yang ditingkatkan. Namun, alat konvensional akan terus diperlukan.

"Saat beberapa pelanggan mengembangkan kemampuan untuk membuat benda kerja setengah jendir mereka sendiri, mereka harus pada saat yang sama menentukan metode dan alat apa yang akan digunakan dalam proses finishing," kata Böpple. "Untuk sebagian besar pelanggan, itu akan tetap berlaku juga untuk proses kasar, terutama karena kompleksitas pengolahan terus meningkat karena bahan dan legasi baru. Tugas seperti itu memerlukan pengalaman dan pengetahuan yang luas, dan dengan banyak ahli yang mencapai usia pensiun, akan krusial untuk melatih orang baru."

Menurut Buerer, "Di masa dekat, sistem DTM akan diminta untuk menyediakan lebih banyak data 3D, serta kemampuan simulasi. Sebagian besar data 3D harus datang dari produsen alat yang akan bekerja sama dengan pelanggan untuk mengoptimalkan feed dan kecepatan, meminimalkan inventori dan membuka pintu untuk umpan balik yang lebih besar dari alat dan proses pengolahan."

Penekanan yang meningkat pada pembuatan dan/atau pengambilan data yang cepat adalah kunci, menurut Martin. Sehubungan dengan teknologi baru, dia percaya bahwa "karena biaya masuk sangat tinggi, memasukkan manufaktur aditif canggih tidak akan ekonomis bagi sebagian besar pelanggan. Dengan input yang diperlukan dalam hal perangkat keras, perangkat lunak dan orang, pengembangan alat yang sangat spesialisasi sebaiknya dilakukan dalam kemitraan dengan produsen alat."

Rizzie mengamati bahwa konektivitas di semua tingkat akan menjadi dorongan utama DTM di masa dekat hingga menengah. "Konektivitas yang dipercepat akan, dalam sejumlah kasus, menentukan kebutuhan akan alat khusus, yang dalam beberapa kasus memerlukan pencetakan. Faktor krusial di sini melibatkan pengembangan bahan yang dapat memberikan hasil terbaik."

Banyak arah yang berbeda dalam DTM menunjukkan bahwa protokol yang kaku tidak sesuai. Dalam lingkungan manufaktur yang dinamis yang ditandai oleh desain revolusioner, bahan baru dan dalam beberapa kasus kustom, dan metode serta mesin yang belum pernah didengar beberapa waktu lalu, definisi tradisional "alat" telah meluas. Sama seperti itu, penggunaan yang dioptimalkan dari semua input dan aset dalam manufaktur memerlukan sistem yang dapat menampung fungsi interaktif dan diskrit. Seperti yang diamati Rizzie, "Dengan digital, kami beralih dari pengetahuan suku ke pengetahuan sistem."

Meskipun segmen yang meningkat dari komunitas manufaktur mengakui kebutuhan dan kepastian dari sistem DTM, pemahaman tentang bagaimana protokol tersebut akan didefinisikan, diimplementasikan, dan pada akhirnya digunakan bervariasi secara luas. Meskipun standar termasuk ISO 13399, Industry 4.0, dan MTConnect telah menyumbang derajat struktur, banyak perdebatan terus berlanjut tentang apa yang harus dimasukkan sistem (hanya alat atau alat, fixture, dan peralatan pendukung), siapa yang harus bertanggung jawab atas manajemen berkelanjutan sistem (personel fasilitas vs. produsen/pemasok alat), sejauh mana DTM harus secara fungsional meluas dan departemen apa yang harus dimasukkan (operasi manufaktur, keuangan, manajemen), dan bagaimana sistem harus berevolusi dari implementasi ke masa depan.

Apa yang sebelumnya dapat dibayangkan sebagai versi yang lebih canggih dari tool room lebih ditingkatkan oleh percepatan cepat dalam pengembangan teknologi manufaktur dan tantangan yang ditawarkan oleh alternatif sepenuhnya baru, termasuk manufaktur aditif dan nanoteknologi, yang memburamkan definisi apa yang merupakan alat.

Dari banyak benang dari teknologi disruptif ini, sepertinya sistem DTM akan secara esensial sangat disesuaikan dan terus berevolusi berdasarkan faktor termasuk sifat bagian dan bahan, tingkat otomatisasi, dan hasil yang diinginkan. Jelas, modularisasi akan terus memainkan peran utama.