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Jun 22, 2023

Vous voulez réduire les temps d'installation et devenir plus compétitif ? Avant d'investir dans un outillage à changement rapide ou une nouvelle machine-outil, regardez-vous dans le miroir : le barrage routier pourrait bien être vous.

Si vous recherchez des recommandations sur les préréglages d'outils hors ligne, les systèmes de serrage à point zéro et les porte-outils et mandrins à changement rapide, arrêtez de lire et reprenez le travail. Nous aurions pu (encore) interroger ces fournisseurs, mais avouons-le : tout cela existe depuis des décennies.

Oui, ça s'est amélioré au fil des ans. Il devient plus connecté, plus précis et même un peu moins cher. Mais si votre boutique n'en utilise pas encore au moins une partie, il y a de fortes chances qu'aucune lecture d'articles de magazines ne change cela.

Jim Van Buskirk est le directeur principal de l'ingénierie d'application chez Methods Machine Tools Inc. à Sudbury, Mass. Il a beaucoup à dire sur la valeur des nouvelles machines CNC, dont nous parlerons bientôt. Mais comme les autres dans cet article, il a expliqué qu'aucune quantité d'outillage avancé ou de technologie de machine n'aidera les ateliers désorganisés ou non axés sur l'élimination des déchets à réduire leurs temps d'installation.

Pour le contexte, Van Buskirk a noté : « La dernière fois que vous êtes allé chez un dentiste, est-ce qu'elle s'est levée de la chaise chaque fois qu'elle avait besoin d'un instrument ? Ou tous ces outils livrés dans la zone de travail étaient-ils nettoyés, équipés et prêts pour la procédure du jour ? Les ateliers d'usinage devraient adopter une approche similaire lors de la configuration de leur équipement CNC.

Van Buskirk assimile ce type de préparation au SMED, ou échange de matrice en une minute, un concept que le gourou de la fabrication au plus juste Shigeo Shingo a présenté à Toyota Motor Corp. il y a plus de six décennies. Les méthodes mettent l'accent sur ce concept lors de la conception des flux de travail d'usinage, des configurations de serrage et de maintien d'outils et d'autres solutions spécifiques aux clients, a-t-il déclaré. "Notre département est chargé de découvrir des moyens de réduire le temps d'inactivité des machines et de s'assurer que les clients obtiennent le plus de temps possible dans la coupe, donc SMED est un état d'esprit, un point de départ. C'est une solution du monde réel et l'un des premiers endroits que nous regardons lorsque nous abordons un projet."

Cependant, SMED n'a pas encore été largement adopté dans les ateliers d'usinage à faible volume et à forte diversité d'Amérique du Nord.

Certains dans l'industrie pourraient contester ce point, arguant qu'il faut plus de temps pour déballer votre boîte à lunch, mais "une minute" dans le cas de SMED signifie en fait une minute à un chiffre, c'est-à-dire moins de dix minutes. Il s'agit d'un objectif valable, a déclaré Van Buskirk, un objectif que les magasins peuvent viser en analysant leurs opérations de configuration. " Enregistrez le changement sur vidéo. Chaque fois que cette personne quitte la zone, découvrez pourquoi, puis corrigez-la. Documentez le nombre d'étapes nécessaires pour configurer une machine. Séparez celles que vous pouvez effectuer pendant que la machine fonctionne de celles qui doivent être effectuées pendant qu'elle est inactive, puis trouvez des moyens d'éliminer celles qui n'ajoutent pas de valeur, même si cela signifie modifier des procédures bien établies. Dans certains cas, en particulier ceux-ci. "

Les gens sous-estiment la quantité de planification nécessaire pour effectuer des changements rapides, a-t-il ajouté. Il est essentiel de tout préparer à l'avance pour que la personne chargée de l'installation puisse être comme le dentiste et ne pas quitter la zone de travail. Si ce n'est pas possible, adoptez une approche d'équipage au stand IndyCar - une personne pour changer les pneus, une pour nettoyer le pare-brise et une pour remplir le réservoir d'essence.

"Comme pour une course Indy, chaque minute compte dans la fabrication", a déclaré Van Buskirk. "Adoptez un état d'esprit axé sur l'élimination de tout gaspillage du processus. Faites une liste de contrôle de tout ce qui est nécessaire pour l'installation et préparez tout ce que vous pouvez à l'avance. Sachez à l'avance quand la machine sera terminée avec un travail afin que vous puissiez immédiatement commencer le suivant. En règle générale, les clients ne paient pas pour le temps d'installation, il est donc essentiel que vous fassiez tout ce qui est en votre pouvoir pour le réduire."

Methods importe des machines-outils, conçoit des processus d'usinage et des systèmes d'automatisation personnalisés et assemble des kits d'options. Il est donc compréhensible que Van Buskirk recommande aux ateliers d'investir dans les équipements CNC les plus récents et les plus performants. Il a raison : à mesure que la taille des lots diminue, les magasins ont besoin de machines à la fois rapides et flexibles, et celles qui restent à jour ont les meilleures chances de succès sur un marché qui devient de plus en plus concurrentiel. Pour Van Buskirk, cela signifie de nombreuses palettes, de généreux magasins d'outils, des systèmes de palpage intégrés et, ce qui est assez surprenant, l'automatisation.

Automatisation dans un environnement à forte mixité et faible volume ? Par tous les moyens, dit-il. « Nous avons un grand nombre de clients qui ont configuré leurs centres d'usinage verticaux avec un serrage point zéro et des carrousels de stockage intégrés. Ici, il n'y a pas de reprogrammation et le robot peut utiliser le même effecteur final pour chaque travail, quelles que soient les pièces qui se trouvent sur la palette.

Dave Fischer a des vues similaires. Spécialiste des produits de tour pour Okuma America Corp., Charlotte, Caroline du Nord, il est un grand fan des machines multitâches, notant qu'elles sont idéales pour les ateliers qui veulent le changement le plus rapide possible. Selon le modèle et les fabricants, les multitâches disposent de grands magasins d'outils avec des changeurs d'outils automatiques, des broches secondaires, des tourelles auxiliaires et suffisamment d'axes pour usiner la plupart des pièces en une seule opération. Lorsqu'il est équipé de mandrins à changement rapide, cela permet aux ateliers de configurer un nombre illimité de travaux à l'avance et de basculer en quelques minutes, réduisant simultanément leur travail en cours et les coûts d'outillage associés aux opérations secondaires.

"Les multitâches éliminent également les perturbations qui surviennent lorsque votre meilleur client appelle avec un travail à chaud", a déclaré Fischer. "Il n'y a pas de démontage du travail existant, pas de pièces à moitié finies ou orphelines qui traînent, pas d'heures et d'heures d'arrêt. Il vous suffit d'échanger les mâchoires du mandrin, d'appeler le programme et de commencer à fabriquer des pièces."

Pour ceux qui ne sont pas encore prêts à investir dans une machine multitâche, Fischer a énuméré quelques-unes des petites mesures que les magasins peuvent prendre pour réduire les temps d'installation. Pour les tours CNC, il s'agit notamment des mandrins à changement rapide mentionnés ci-dessus, ainsi que de l'outillage de tourelle à changement rapide, des ravitailleurs de barres intégrés et, comme Van Buskirk y a fait allusion, de la manipulation robotisée des pièces avec préhension standardisée.

Comme indiqué au début de l'article, cependant, bon nombre de ces gain de temps existent depuis des décennies. La question devient alors : pourquoi n'y a-t-il pas plus d'entreprises qui les utilisent ? Fischer n'en a aucune idée. "Pour être honnête, j'ai du mal avec ça. Avant de commencer avec Okuma, je travaillais pour un atelier où nous avons mis en place des outils à changement rapide. C'était il y a bien plus de trente ans, et c'était à peine à la pointe de la technologie à l'époque. Je sais qu'il y a beaucoup d'habitudes bien ancrées, l'aversion pour le risque et le fait d'être coincé dans une ornière, mais je ne comprends pas pourquoi tant de fabricants hésitent à faire même de petits investissements ou à changer leurs façons de faire. Les avantages sont évidents."

Fischer a ajouté aux conseils précédents de Van Buskirk, notant que les magasins devraient commencer par une référence honnête de leurs temps de configuration actuels et des niveaux OEE (efficacité globale de l'équipement). Trop de gens les regardent à travers des lunettes roses plutôt que d'adopter une approche scientifique de la réduction des déchets. Arrêtez de marcher sur le même vieux chemin de vache et cherchez des moyens de le redresser, a-t-il dit, et si votre magasin n'a pas les moyens financiers d'investir dans les articles coûteux, commencez petit.

"Assez souvent, les magasins disposent déjà de certains des outils nécessaires pour résoudre les problèmes de configuration et de processus, mais ils ne savent pas comment les utiliser ou n'ont pas pris le temps de les mettre en œuvre", a déclaré Fischer. « Par exemple, j'ai déjà travaillé avec un client qui cassait des perceuses lors d'un travail répétitif. Non seulement cela leur coûtait beaucoup d'argent, mais cela les empêchait d'éteindre les lumières. Je leur ai montré comment utiliser la fonction de surveillance de la charge, une capacité avec laquelle la machine était livrée en standard, pour résoudre le problème. Cela s'est avéré être la première de nombreuses petites étapes, entraînant une croissance qui leur a récemment permis d'acheter une autre machine.

Fischer a conclu en faisant référence à une table ronde de 2017 qui comprenait des représentants d'Okuma, Mastercam, GE Power et d'autres leaders de l'industrie. Dans ce document, le président de Sandvik Coromant, Sean Holt, a fait une déclaration qui reste fidèle à Fischer à ce jour. "Il a dit: 'Pensez grand, commencez petit, avancez rapidement.' Holt faisait référence à l'adoption de l'Industrie 4.0, mais ses propos s'appliquent également à toute activité d'amélioration continue, y compris la réduction du temps de configuration."

Mike Ferguson, directeur de l'ingénierie chez Gosiger, basé à Dayton, dans l'Ohio, a suggéré que le chemin vers la réduction du temps d'installation commence par l'organisation. "L'un de nos clients a prouvé à quel point les fabricants à faible volume et à mixité élevée peuvent réussir aux États-Unis. Chaque partie du processus d'usinage est bien documentée. Leurs chariots à outils sont étiquetés avec des emplacements pour chaque porte-outil, fixation ou mâchoire de mandrin. Il y a des téléviseurs à grand écran partout sur le sol montrant des données en temps réel sur ce qui se passe et ce qui se passe ensuite, et tout ce dont les opérateurs ont besoin pour faire leur travail est à portée de main. C'est impressionnant."

C'est aussi facile, du moins pour l'opérateur. Ferguson et son équipe passent une grande partie de leur temps à chercher des moyens de simplifier le processus de configuration, transformant ce qui serait autrement une procédure complexe en une procédure que même les travailleurs les moins qualifiés peuvent exécuter. Dans un projet, ils ont rendu le changement sur une famille de pièces pas plus difficile que la lecture d'une série de codes-barres sur un chariot de travail. Cela signalait à un programme macro dans la commande de la machine quelle pièce exécuter et combien en fabriquer. Un autre projet impliquait le développement d'un système de métrologie en boucle fermée qui permet à l'opérateur de placer une pièce sur une machine de mesure de coordonnées d'atelier et de la faire mettre à jour automatiquement les longueurs et diamètres d'outil en fonction des résultats.

"Pour que les temps d'installation soient courts, tout doit être aussi simple que possible du point de vue de l'opérateur", a déclaré Ferguson. « Cela peut signifier un palpage dans la machine pour réduire tout risque d'erreur humaine, ou des systèmes de préréglage hors ligne qui utilisent des étiquettes RFID pour télécharger l'état de la durée de vie de l'outil et les valeurs dimensionnelles sur la commande. Les emplacements des fixations doivent également être prédéfinis, de sorte que la seule chose que l'opérateur ait à faire est de retirer l'ancienne et d'en coller une nouvelle. Dans de nombreux cas, ces étapes peuvent également être automatisées, de sorte qu'un robot puisse effectuer le changement.

Ferguson a ajouté que tout ce gâteau dans le ciel de l'OEE ne se limite pas aux grandes entreprises - les efforts d'ingénierie au contraire, même les soi-disant magasins Mom-and-Pop se lancent dans l'action de rotation rapide. "Nous recevons de nombreuses demandes d'ateliers de travail qui souhaitent exécuter des lots plus petits la nuit et le week-end, et le faire avec une intervention minimale ou même nulle de l'opérateur. Avec le bon équipement et l'outillage, c'est tout à fait faisable."

Pour des magasins comme ceux-ci, il est facile d'atteindre l'objectif de Van Buskirk de moins de dix minutes. Pourtant, comme l'a expliqué Jason Lutch, il y a plus dans l'équation mélange élevé et faible volume que des outils et des machines avancés. Il y a aussi la programmation. "J'ai passé de nombreuses années dans le secteur des outils et des matrices, et pour moi, être efficace dans la production de petites séries et de pièces uniques se résumait à avoir votre logiciel de FAO composé pour le travail que vous faites."

C'était il y a 20 ans. Aujourd'hui, Lutch est ingénieur d'applications pour Absolute Machine Tools Inc. à Lorain, Ohio. Il a déclaré que l'optimisation des bibliothèques d'outils et des paramètres de fonctionnement de votre atelier pouvait nécessiter un effort considérable. Mais pour lui, au moins, cela rendait la programmation à la fois plus rapide et plus précise. Et une fois le travail sur le sol, la configuration ne demandait guère plus que d'établir les coordonnées de travail. "Il était vraiment essentiel de nous aider à pomper autant de travail que possible", a déclaré Lutch.

Heureusement, ces efforts sont beaucoup plus faciles que lorsque Lutch ramassait encore des copeaux dans ses bottes à embout d'acier. Pour commencer, les clients peuvent s'appuyer sur des bibliothèques d'outils basées sur le cloud telles que MachiningCloud et Kennametal Novo pour obtenir des informations sur les applications plutôt que de parcourir des catalogues papier ou de choisir les cerveaux des représentants de l'outillage comme il le faisait autrefois.

Lutch a noté que la simulation de trajectoire d'outil est également essentielle pour réduire les efforts de programmation et les temps de configuration. Tester un programme avant de l'envoyer à la machine-outil élimine les erreurs, augmente la confiance de l'opérateur et, surtout, évite les pannes qui pourraient coûter des dizaines de milliers de dollars. Lutch a également passé du temps à établir des routines prédéfinies pour les opérations répétées telles que les trous taraudés et l'ébauche de poche, rendant de nombreux travaux aussi simples que l'importation du fichier, la sélection de sa géométrie et la génération du code.

Dans le même ordre d'idées, il pointe une autre technologie indisponible à l'époque où il était outil et matrice : les commandes conversationnelles. "Surtout avec les ateliers qui effectuent des travaux de prototypes directs, nous avons constaté une augmentation des demandes de systèmes de programmation sur machine", a déclaré Lutch. "Le manuel Guide I de FANUC, par exemple, est un joli package conversationnel qui est très convivial et peut être ajouté à de nombreuses commandes."

Avec ces nouvelles méthodes de programmation et ces machines modernes vient le besoin de se former. Dit Lutch, "Je déteste le signaler, mais beaucoup trop d'ateliers sont coincés avec des méthodes d'usinage archaïques. Ici, ils ont investi dans un beau tour ou une fraiseuse CNC et l'opérateur veut utiliser un coupeur d'épis de maïs en acier à grande vitesse, ou vous devez leur expliquer pourquoi ils devraient couper en montée au lieu du fraisage conventionnel. Certes, cela n'a rien à voir avec la réduction du temps de configuration, mais il y a un besoin certain de formation continue et d'ouverture aux nouvelles idées. quantités de travail. »

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