Basin Precision Machining Mengurangi Waktu Pengaturan dengan Otomatisasi Canggih

Basin Precision Machining LLC meningkatkan kualitas dengan memanfaatkan sistem produksi aliran satu potong yang efisien di seluruh lantai bengkel.

Erik Anderson, presiden dan CEO Basin Precision Machining LLC, telah menentukan bahwa setup adalah akar dari semua kejahatan ketika berkaitan dengan produktivitas manufaktur. Mereka menyebabkan variasi bagian, waktu henti, dan tingkat scrap yang tinggi. Dan seperti banyak bengkel lainnya, Basin juga menghadapi tantangan setup pekerjaan yang panjang dan kompleks—sampai bengkel berbasis Jefferson, WI ini melawan dengan otomatisasi.

Basin menganggap diri sebagai bengkel yang cukup tidak konvensional karena obsesi ekstrimnya terhadap kualitas, manufaktur lean dan produksi aliran satu potong yang sangat efisien di seluruh lantai bengkel. Namun tidak ada tempat di mana ketidakkonvensionalan ini lebih terlihat daripada penggunaan otomatisasi dalam lingkungan produksi high-mix/low-volume yang berlawanan dengan skenario high-volume yang umum.

Untuk mencapai otomatisasi produksi high-mix/low-volume yang khusus, Basin bergantung pada sel manufaktur yang terdiri dari teknologi alat mesin terbaru dan paling canggih yang dilengkapi dengan kapasitas penyimpanan alat yang terbesar dan konektivitas digital—kombinasi yang pada dasarnya telah menghilangkan waktu setup.

Sebagai bengkel mesin kontrak presisi, Basin melayani pasar minyak dan gas, penerbangan, kendaraan rekreasi dan hidrolik. Pelanggannya termasuk perusahaan minyak dan gas FHE USA LLC, pembuat valve kartrid HydraForce Inc. dan OEM sepeda motor Harley-Davidson Inc.

Dalam beberapa kasus, bengkel akan memproduksi sekitar 250 versi bagian untuk satu pelanggan. Ukuran lot pekerjaan terkait bervariasi dari lima hingga 500 potong, yang menurut Anderson, sama dengan sekitar 80 setup per bulan untuk berganti dari satu versi ke versi berikutnya. Setup yang memakan waktu dan tenaga kerja ini membutuhkan individu yang terampil yang memahami lebih dari 100 setup alat, fixturing multi-sisi yang rumit dan cara menjalankan bagian yang kompleks.

Dengan salah satu sel manufaktur otomatisasi terbesarnya, Basin dapat memiliki sekitar 200 nomor bagian yang disiapkan setiap saat. Sel ini memungkinkan bengkel untuk menyiapkan pekerjaan sekali, membiarkannya di sel dan menjalankannya saat diperlukan. Terletak di tambahan baru 22.500 ft2 (2.090 m2) dan menghasilkan terutama manifold hidrolik, sel terdiri dari enam pusat pengolahan horizontal Mazak HCN-5000 dalam sistem Mazak Palletech yang memiliki tiga tingkat, 120 palet, dan tiga stasiun muat. Untuk kapasitas alat maksimum, setiap pusat pengolahan dipasangkan dengan Mazak Tool Hive yang menampung 348 alat masing-masing untuk total sel 2.088 alat.

Kapasitas alat yang besar, menurut Anderson, berkontribusi secara signifikan pada pengurangan setup karena mereka memungkinkan bengkel untuk membiarkan alat disiapkan saat sel beralih dari satu bagian ke bagian berikutnya. Dalam sebagian besar kasus, cukup alat untuk satu mesin untuk menjalankan selusin nomor bagian yang berbeda dari tiga ukuran bahan baku mentah.

Tahun lalu bengkel melakukan sekitar 11 juta dolar pekerjaan manifold hidrolik pada 15 mesin mandiri yang dioperasikan oleh 32 orang. Dengan satu sistem Mazak baru saja, Basin sekarang akan menangani sekitar 9,5 juta dolar pekerjaan dengan hanya enam mesin dan enam orang yang menghasilkan 90 persen dari apa yang dilakukan sebelumnya.

Semua HCN-5000 memiliki kontrol Mazatrol SmoothG Mazak, yang ramah pengguna dan memberikan pemesinan kecepatan tinggi, akurasi tinggi. Meja rotary direct-drive dan pengganti palet dua hadir sebagai standar pada mesin. Fitur otomatisasi yang sederhana dan efisien ini meningkatkan produktivitas dengan memungkinkan robot Palletech yang dipandu jejak untuk memuat atau memuat palet satu saat mesin terus bekerja pada bagian yang di-fixture pada palet lainnya.

Untuk optimasi proses lebih lanjut, setiap HCN-5000 di sel dilengkapi dengan Mazak SmartBox, platform peluncuran yang memberikan Basin masuk yang mudah dan aman ke Industrial Internet of Things (IIoT). Dengan teknologi MTConnect sebagai dasarnya, SmartBox protokol terbuka memfasilitasi konektivitas mesin dan perangkat bengkel sambil memungkinkan kemampuan pemantauan dan analisis yang ditingkatkan.

Menurut Anderson, Basin memasang SmartBoxes untuk memantau overall equipment effectiveness (OEE) dan akhirnya berinteraksi dengan sistem ERP bengkel. Saat ini Mazak SmartBoxes mentransfer data alat, melalui chip RFID, dari tool presetters Basin ke mesin. Namun, katanya bengkel akan pada akhirnya memasang sensor pada peralatan sehingga dapat menggunakan Mazak SmartBoxes untuk pemeliharaan pencegahan dan pemantauan sistem kritis pada mesin.

Sel manufaktur otomatisasi tambahan yang baru ditambahkan di Basin berpusat pada pusat pengolahan horizontal Mazak HCN-8800 dan Tool Hive 348-alat dalam sistem Palletech enam palet. Sel ini memproduksi komponen terutama untuk sistem minyak dan gas untuk mengamankan peralatan ke wellhead, FHE's RigLock.

Selain HCN-8800, Basin juga memproduksi komponen untuk sistem RigLock dengan mesin multitasking Mazak Integrex i-630V/6, solusi lima-sumbu dengan spindel turning dan milling yang kuat yang dirancang untuk pemesinan beban berat. Mesin memproses badan RigLock yang berukuran diameter 20 inci (508 mm), berat 1.200 lb dan terbuat dari baja dengan kekerasan Rc 32. Bagian-bagian ini dulu memakan waktu enam operasi pemesinan dan 55 hari total waktu proses oleh pemasok lain; Basin sekarang menyelesaikan mereka dalam waktu tujuh jam lebih sedikit dengan hanya satu operasi pemesinan pada Integrex i-630V/6.

Untuk bagian ini, menurut Anderson, proses jauh lebih mudah jika dapat dilakukan dalam satu operasi. "Ini memungkinkan Anda menghapus semua variabel seperti penanganan, pemuatan, kehilangan pendaftaran dan kebutuhan akan banyak peralatan," jelasnya. "Jika bengkel konvensional melakukan pekerjaan yang sama, mereka akan membutuhkan dua mesin turning dan satu vertical mill dengan indexer dan harus menangani bagian empat kali."

Di Basin, aliran satu potong dan kemampuan Done in One Mazak berarti bahan baku masuk ke proses dan keluar sebagai komponen jadi. Ini berarti nol WIP, masalah kualitas jauh lebih sedikit dan waktu turnaround pekerjaan yang lebih cepat. Semua ini telah menghasilkan kinerja kualitas cacat di bawah 50 bagian per juta (ppm) untuk Basin. Faktanya, bengkel telah rendah hingga 19 ppm, dan telah demikian selama 10 tahun terakhir.

Anderson mengatakan bahwa beberapa Mazak lainnya di bengkel, seperti Integrex i-630V/6-nya, bukan yang dapat dianggap otomatisasi tradisional—tidak ada robot yang memuat mesin. Alih-alih, otomatisasi adalah hasil dari kemampuan mesin multitasking untuk melakukan operasi turning serta pemesinan lima-sumbu penuh untuk memproses bagian dalam satu setup.

Contoh lain dari otomatisasi bawaan seperti ini termasuk empat mesin multitasking Mazak yang baru saja diperoleh. Ini adalah Integrex i-400S bengkel, yang memiliki spindel turning kedua; Integrex i-200ST, yang memiliki turret bawah selain spindel turning kedua; dan dua mesin multitasking Integrex e-500H-S, masing-masing memiliki dua spindel turning berseberangan yang sama kuat dengan kontrol sumbu C. Mesin-mesin ini juga memiliki spindel milling motor integral yang berputar di sumbu B untuk operasi milling lima-sumbu simultan dan laju makan tinggi.

Integrex e-500H-S membuat bagian besar untuk sistem RigLock. Integrex i-400S dan i-200ST juga memproses komponen RigLock dan bagian blow-out preventer yang di-bar feed ke dalam mesin Integrex i-200ST. Sementara mesin-mesin ini bekerja, operator juga memiliki waktu untuk menjalankan Integrex i-400S.

"Sistem pemesinan otomatis seperti Mazak kami," kata Anderson, "adalah solusi untuk masalah tenaga kerja seperti kurangnya tenaga kerja terampil. Orang kami adalah manajer otomatisasi karena sulit menemuk tukang mesin. Mereka konsien dengan rasa kepemilikan yang kuat untuk mengawasi sistem kami dan menjaga agar terus berproduksi. Mereka bukan penekan tombol, mereka adalah individu yang terlibat dalam proses—pengelola pabrik individu, dalam arti kata—dan bertanggung jawab atas bahan baku sel mereka, mesin di sel, alat, kualitas, bagaimana bagian dicatat dan bagaimana itu dikemas dan disajikan kepada pelanggan."

Sebagian besar bagian di Basin terbuat dari material yang mencakup 4140, 4340 dan beberapa baja prer-harden dalam bentuk bar stock, forgings, dan castings. Ia juga memproduksi beberapa bagian dari Invar 36, 6061-T6 aluminum dan 65-45-12 DuraBar ductile iron. Workpiece dapat bernah dari dua ons hingga 2.000 lb dan membutuhkan toleransi yang ketat dan finishing permukaan. Toleransi posisi berkisar dari 0,005 inci (0,12 mm) hingga sempit hingga 0,001 inci (0,0254 mm), dan dalam banyak kasus, bengkel harus memegang toleransi diameter ±0,00025 inci. Ukuran lot pekerjaan yang umum bervariasi dari produksi kontinu yang melibatkan ratusan ribu bagian per tahun hingga pekerjaan tunggal yang memproduksi paling sedikit dua bagian.

Asalnya dimulai oleh orang tua Anderson, bengkel ini memiliki 190 karyawan, dua fasilitas di Jefferson dan Whitewater, WI, dan ruang manufaktur gabungan 85.000 ft2 (7.897 m2). Bengkel memiliki sekitar 10 pelanggan, dan menurut Anderson, mereka tidak mencoba menjadi bengkel kerja untuk 100 pelanggan karena sangat sulit untuk memberikan layanan yang memadai kepada mereka semua pada saat yang sama.

"Kami berusaha untuk membangun hubungan yang kuat dengan pelanggan kunci yang ingin kami produksi jumlah pekerjaan yang signifikan," katanya. "Dengan demikian, kami mendapatkan komitmen yang solid dari pelanggan kami, dan kami bersedia melakukan investasi besar dalam teknologi manufaktur untuk memproduksi komponen mereka dengan sebaik mungkin dengan kualitas tertinggi dan biaya efektivitas. Banyak bengkel tidak bersedia melakukan itu."

Basin akan terus fokus pada pekerjaan high-mix/low-volume yang terdiri dari bagian kompleks karena mereka adalah yang sebagian besar bengkel hindari. Anderson mengatakan bahwa tujuannya adalah untuk mendapatkan pekerjaan dan peralatan yang tepat untuknya, seperti mesin Mazak fleksibel dan sistem otomatisasi yang digunakan perusahaan saat ini. Strategi ini telah bekerja baik untuknya dan terus membuka pasar baru untuk Basin.

"Kami melihat ke depan dan bersedia melakukan investasi," kata Anderson. "Ini bermakna bagi pelanggan potensial karena sulit bagi mereka untuk mencari sumber pekerjaan yang kami ajukan. Pelanggan ini ingin pemasok yang berkomitmen untuk mendapatkan teknologi state-of-the-art dan segala yang lain yang diperlukan untuk pekerjaan."

Diedit oleh Editor Yearbook Candace Roulo dari informasi yang disediakan oleh Mazak.