Analiza generală a deteriorării sculelor priveşte dincolo de procesul de prelucrare

Scule

de Seco Tools

Analiza generală a deteriorării sculelor priveşte dincolo de procesul de prelucrare

Sculele de așchiere sunt elemente fundamentale ale procesului de așchiere a metalelor. În funcție de modul de selectare și aplicare a sculelor, acestea au potențialul de a maximiza productivitatea de prelucrare sau, pe de altă parte, de a crea blocaje în producție. Depinde foarte mult de modul de gestionare a utilizării sculelor în raport cu procesul de prelucrare per total.

  • Figura 1

Sculele de așchiere sunt, prin natura lor, consumabile; pot fi utilizate până când nu mai sunt eficiente. O abordare tradițională asupra gestionării sculelor de așchiere a metalelor implică analiza uzurii, axată pe manipularea materialelor sculelor, geometrie și parametri de aplicare pentru îmbunătățirea duratei de utilizare a sculelor într-o anumită operațiune. În orice caz, maximizarea eficienței întregului proces de prelucrare al unei fabrici implică luarea în calcul a mai multor factori, pe lângă uzura sculelor. Examinarea uzurii sculelor de așchiere este esențială sau, în sens larg, deteriorarea sculelor, în lumina procesului global de prelucrare.

Analiza generală a deteriorării sculelor (GTDA) trece dincolo de măsurarea de bază a uzurii sculelor, pentru a lua în considerare detalii despre scule cum ar fi timpul petrecut pentru manipularea sculelor, alte probleme în afară de uzură, economia producției, organizarea magazinelor, atitudinile şi ipotezele personalului, gestionarea valorii în flux și costurile totale de fabricație. GTDA se bazează pe evaluarea regulară a unui număr mare de scule de așchiere utilizate într-o unitate de producție, selectate aleatoriu pentru a construi o imagine cuprinzătoare a contribuției la eforturile de producție generale ale fabricii.

Procesul global de producţie

Studiul asupra uzurii sculelor este, de obicei, limitat la o singură sculă, utilizată într-o anumită operație de prelucrare. Cu toate acestea, pentru a obține maximum de avantaje, este obligatoriu ca uzura sau deteriorarea sculelor să fie examinată în raport cu toate sculele utilizate în procesul de producţie dintr-o fabrică.

Procesul de fabricare începe cu achiziționarea materiilor prime și planificarea, care implică utilizarea intelectului uman, resursele tehnologice și investițiile de capital. Procesul avansează prin activități care adaugă și permit valoarea, dar poate fi restricționat de evenimentele care produc deșeuri ce duc la pierderea de bani, timp și resurse de intelect și reduc calitatea și randamentul pieselor.

Finalizarea piesei este măsurată în termini de calitate a piesei, cantitatea necesară și timpul și costul de producție dorite.

  • Figura 2

Evoluţia procesului de producţie

Metodele utilizate pentru a analiza și a prezice durata de viață a sculei depind de felul în care sunt utilizate sculele. De-a lungul timpului, metodele de producție au evoluat de la fabricarea articolelor individuale la producția în masă a pieselor standardizate. Îmbunătățirea metodelor de fabricație a adus o a doua generație a producției în masă, capabilă să producă din ce în ce mai multe piese similare, volum mare, varietate redusă de produse (HVLM). Cel mai recent, tehnologia digitală aplicată în programare, controlul sculelor și sistemele de manipulare a pieselor de prelucrat facilitează o a treia generație de producție în masă care permite o producție cu costuri eficiente, varietate mare de produse în volume mici (HMLV).

  • Figura 3

Deși problemele principale ale performanței rămân aceleași, și anume eficiența costurilor și a timpului, o anumită calitate minimă și un anumit nivel al randamentului, a doua și a treia generație de tehnici de producție în masă au nevoie de abordări diferite asupra analizei duratei de viață a sculelor. Într-un scenariu HVLM din generația a doua, piesele identice sunt fabricate din același material, în ture de producție care pot dura zile, luni sau ani utilizând același echipament și același tip de scule de așchiere. În această situație, gestionarea duratei de viață a sculelor este relativ simplă. Personalul din producție utilizează prototipuri și teste pentru a determina cea mai bună durată medie de viață a sculelor, apoi împarte cantitatea dorită de piese la durata de viață preconizată a sculelor.

Datele consecvente cu privire la durata de viață a sculelor permit unei unități de producție să planifice schimbări ale sculelor care maximi­zează utilizarea sculelor și susțin producția con­tinuă. Totuși, metodele de producție HVLM se află în scădere. Pentru a echilibra inventarul parțial cu cererea și a îngloba schimbările în inginerie, producătorii produc din ce în ce mai puține piese în serii de producție lungi și neschimbate.

În același timp, cea de-a treia generație de strategii ale producției în masă HMLV este tot mai acceptată. Procesele HMLV ajustabile rapid se potrivesc foarte bine cu scopurile de inven­tariere și inginerie contemporane, dar procesul de planificare este mult mai complex. O serie de zece piese poate fi urmată de serii parțiale de două, cinci sau chiar de o singură compo­nentă. Materialele pieselor de prelucrat ar putea fi schimbate din oțel în aluminiu sau titan, iar geometria piesei, din simplă în complexă. Nu avem destul de mult timp pentru a determina durata de viață a uneltelor prin intermediul testelor.În astfel de cazuri, în mod normal o unitate de producție încearcă să facă o estimare conservatoare privind durata de viață progno­zată a unei scule și, pentru a fi în siguranță, utilizează o nouă sculă pentru fiecare serie, apoi o înlătură cu mult înainte de a ajunge la sfâr­șitul duratei de productivitate din prezent. O abordare generală a analizei și prezicerii uzurii sculelor poate ajuta la minimizarea scăderii capabilității sculelor așchietoare.

Posibilităţi de randament binar

Schimbarea rapidă a metodelor de fabricare HMLV crește dificultatea atingerii procentelor mari ale randamentului operațiunilor de pre­lucrare. În cazul producției HVLM pe termen lung, testele și ajustările pot produce procente de randament de peste 90 %. Pe de altă parte, randamentul în situația HMLV poate fi binar. O serie reușită a unei singure piese reprezintă randament 100 %, dar când piesa este inac­ceptabilă sau o piesă de prelucrat este distrusă, randamentul este zero.

Cererile de calitate și eficiență a timpului și a costurilor rămân aceleași, dar randamentul primar devine o cerință imperativă. În acest caz, evitarea ruperii sculei este, poate, cel mai important lucru. Un avantaj este faptul că uzura sculei este o problemă mică în procesele pe termen scurt, iar unitatea de producție poate aplica, cu motiv, parametri de așchiere mai agresivi și productivi.

Măiestrie şi contribuţie umană

Seriile de producție HVLM îndelungate și invariabile tind să mini­mizeze importanța contribuției oamenilor în procesul de fabricare. După inițierea unei serii lungi, operațiunile pot fi automatizate. Chiar și în cazurile în care un operator participă la fiecare comutare dintre piese, natura repetitivă a acestor situații marginalizează influ­ența operatorilor și programatorilor. Flexibilitatea nu este necesară, ci poate chiar descurajată.

Elemente de excelenţă operaţională

Componentele de bază ale eficienței de fabricare sunt eliminarea deșeurilor, inflexibilitatea și variabilitatea. Analiza completă a deteri­orării sculelor ia în calcul cinci elemente ale excelenței operațio­nale:

În primul rând, înțelegerea totală a procesului general de prelu­crare și a relației dintre operațiunea de prelucrare și materialul piesei de prelucrat este obligatorie. În al doilea rând, reducerea deșeurilor trebuie tratată cu o atenție deosebită, prin strategii care susțin fabri­carea și prin alte inițiative. În al treilea rând, conceptele economiei producției trebuie utilizate pentru a asigura rentabilitatea. În al patrulea rând, scopurile procentajului randamentului ar trebui văzute din punctul de vedere al volumului de fabricare și al varietății piese­lor; maximizarea flexibilității trebuie văzută ca o cale de a minimiza blocajele, dar variabilitatea trebuie să fie controlată pentru a asigura toleranța consecventă a pieselor. În cele din urmă, este necesară sub­linierea valorii personalului din producție pentru a obține maximum de beneficii din resursele unice și de neînlocuit pe care le reprezintă.

Dimpotrivă, seriile HMLV care se schimbă rapid acordă importan­ță din nou rolului oamenilor în proces, până la punctul în care opera­țiunile cer o formă tradițională de măiestrie, care implică creativitate și flexibilitate pentru adaptarea eficientă la piesele aflate în continuă schimbare și la caracteristicile condițiilor de așchiere ale prelucrării HMLV.

Concentrare pe proces, înainte de rezultate

Multe eforturi de analiză a procesului de fabricație se axează pe revizuirea rezultatelor finale în raport cu durata de viață a sculei și cu finalizarea piesei fără a examina în detaliu procesul în sine. Probleme legate de sculele de așchiere, dar nu direct de durata de viață a sculei, pot fi ratate și pot crea blocaje în producție. De exemplu, de obicei bavurile nu au legătură cu durata de viață a uneltei, dar apariția lor întrerupe procesul de fabricație deoarece o altă operațiune trebuie să fie dezvoltată și implementată pentru a îndepărta bavuri.

Formarea bavurilor are legătură, totuși, cu geometria sculei și cu parametrii aplicației și, prin urmare, trebuie să fie luate în considerare în analiza deteriorării sculelor. Ruperea sculei, o altă problemă care nu are de obicei legătură cu uzura sculei, implică materialul sculei, geo­metria, parametrii aplicației, dar și factorii mașinii-unelte.

Consideraţii dincolo de uzura sculei

Analiza generală a sculelor suplimentează măsurările inițiale ale uzurii muchiei plăcuței de așchiere prin analiza rolului sculelor în totalul Costurilor Bunurilor Vândute (COGS), ana­liza Schimbării Matriței într-un Singur Minut (SMED), rezultatele Gestionării Valorii În Flux (VSM) și procentajele Efectivității Totale a Echipamentului (OEE).

Considerația economică de bază cu privire la scule este clară: sculele costă. Figura 4 pre­zintă costul diferitelor elemente ale procesului de prelucrare și le totalizează ca COGS. Aceste date permit unei unități de producție să com­pare și să pună în contrast elementele variate ale costurilor de producție, cu un focus pe găsirea candidaților pentru reducerile de cost care vor spori profitabilitatea operațională.

  • Figura 4

Un alt factor economic care are legătură cu sculele este faptul că sculele necesită timp – timpul necesar pentru manipularea sculelor în afara operațiunilor de prelucrare. Timpul petrecut în schimbarea și reglarea sculelor este analizat prin tehnicile analitice SMED care oferă, de asemenea, o vizualizare a costurilor dincolo de cele generate de uzura sculei și înlocuire. O parte a cheltuielii apare în achiziționarea și organizarea sculelor și montarea acestora și încărcarea programelor în mașina-unealtă.

OEE determină cât de mult din timpul de fabricație disponibil este utilizat eficient.

Analiza OEE punctează pierderile, înregistrează progresul și îmbunătățește productivitatea prin eliminarea pierderilor. Durata totală disponibilă pentru producție este identificată, apoi analiza scade perioadele de inactivitate planificate, defecțiunile neplanificate, schimbările, opririle minore și viteza scăzută, precum și rebuturile și reprelucrările pentru a atinge un timp eficient de prelucrare exprimat în procente din timpul disponibil. Un OEE 100 %, un obiectiv nobil, dar practic de neatins, înseamnă că o piesă este produsă la calitatea specificată, cât de repede posibil, fără timp pierdut.

Analiza VSM ilustrează nevoia de a echilibra îmbunătățirile performanței printre toate elementele procesului de fabricație. Figura 5 este o reprezentare grafică a efectelor îmbunătățirii performanței unui element al unui sistem fără îmbunătățirea altora. Gândiți-vă la câteva persoane canotoare, într-o barcă. Performanțele ridicate ale unui individ ar dăuna, de fapt, performanței generale a bărcii.

  • Figura 5

Îmbunătățirile aduse pieselor procesului trebuie să fie în legătură cu volumul și varietatea producției, caracteristicile materialului piesei, geometria piesei, mașina de diagnosticare și cerințele accesoriilor, precum și cu alte considerații pentru a obține și a menține o operațiune de fabricare, care este, în general, în echilibru.

Analiza generală a deteriorării sculelor

GTDA este, în principiu, un proces simplu. Muchiile de așchiere ale unui număr mare de scule alese aleatoriu dintr-o unitate de producție sunt examinate pe rând pentru a determina care muchii sunt uzate. Uzura este clasificată în funcție de cantitate și de tipul său. Analiza tradițională a uzurii sculei se concentrează pe o singură sculă, într-o singură operațiune; GTDA culege informații despre uzura sculei și despre alte probleme ale sculei de la întreaga unitate de producție, apoi aplică COGS, SMED, VSM, OEE și alte instrumente analitice pentru a compila date suplimentare ce vor ghida planificarea și implementarea programelor de îmbunătățire.

Pentru a avea succes, o unitate de producție trebuie să aibă disciplina pentru a începe un program GTDA și, la fel de important, pentru a continua examinarea sculei și analizarea datelor în mod regulat. O altă formă a disciplinei - sinceritatea - este, de asemenea, necesară. O unitate de producție trebuie să accepte sincer și obiectiv rezultatele analizei și să fie dispusă să acționeze pe baza rezultatelor, fără a lua în considerare tradițiile și politica unității de producție sau opiniile neacceptate cu privire la parametrii de aplicare ai sculei.

Concluzie

Uzura sculei este inevitabilă și gestionarea acesteia este esențială pentru realizarea cu succes a operațiunilor de prelucrare. Cu toate acestea, uzura sculei este doar un exemplu dintre mai multe influențe ale sculelor de așchiere asupra eficienței procesului general de fabricație al unei fabrici. Analiza GTDA trece dincolo de analiza uzurii unei singure scule pentru a include toate instrumentele dintr-o fabrică, precum și o gamă largă de influențe importante cu privire la sculă în afara procesului de așchiere.

GTDA, de ce şi cum

În punctul culminant al erei producției în masă de volum mare al pieselor individuale, uzura sculei a fost pur și simplu măsurată, manipulate și echilibrată pentru a maximiza durata de viață și numărul de piese executate. După cum au progresat strategiile de fabricație într-o producție exact-la-timp a componentelor aproape la comandă, uzura sculei a devenit în sine un element mai puțin central al procesului general de fabricație.

Serviciile Seco de Consultanță analizează continuu evoluția în desfășurare a procesului de fabricație și a dezvoltat modelul său de producție «NEXT STEP» pentru a se ocupa de schimbările continue în industria de fabricare. Modelul NEXT STEP este bazat pe cele patru standarde importante ale prelucrării, și anume: eficiența costurilor, eficiența timpului, calitatea și randamentul. NEXT STEP le permite producătorilor să seteze și să îndeplinească standarde de prelucrare pentru ei înșiși prin intermediul analizei producerii deșeurilor, al tehnologiei procesului de prelucrare, al științei despre materialele sculelor și pieselor de prelucrat, al economiei și randamentului producției, precum și al rolului critic al oamenilor și al conducerii în operațiunile lor.

Analiza generală a deteriorării sculelor este o componentă principal a procesului general de evaluare și îmbunătățire. Prin examinarea unei selecții aleatorii de instrumente care acoperă toate zonele de prelucrare ale unei fabrici, apoi prin aplicarea unei varietăți de măsurători a producției, un producător câștigă un spectru larg de înțelegere a rolului pe care îl au uneltele în întregul proces de prelucrare. Analiza GTDA ajută unitățile de producție să descopere unde poate fi îmbunătățită performanța sculei, pentru a spori productivitatea, și unde problemele legate de scule pot crea blocaje de timp - și de bani – în fluxul de fabricare.

Serviciile Seco de Consultanță au publicat o carte despre analiza GTDA, denumită «Tool Deterioration: Best Practices». Cartea prezintă deteriorarea sculelor ca un punct de echilibrare pentru modelele de prelucrabilitate, observând că majoritatea problemelor din procesele de prelucrare pot fi clasificate ca evenimente legate de deteriorarea sculei. Ghidul discută diferite aplicații de așchiere a metalelor și are ca scop furnizarea unei introspecții în fenomenele care duc la deteriorarea sculei, furnizând în același timp o prezentare generală a «celor mai bune metode» despre cum pot fi identificate, manipulate și controlate procesele de deteriorare a sculelor.


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord