给机床带上穿戴设备,你见过吗

 

Richards工业阀门集团已从事精益生产多年。目前,它已经安装了一个机床监控系统,使机加工车间人员能够跟踪各项生产活动并记录其机床的性能。就像来自Fitbit或Jawbone穿戴设备的读数一样。...



你有没有注意到你认识的一些的人现在用像手表一样的穿戴设备来跟踪他们自己的活动?比如,走了多少步,燃烧了多少卡路里以及得到了几个小时的睡眠?掌控这些数据(或者确切地说是从手腕上获得)可以促使他们注意自己的各种习惯,并培养健康的生活方式,使自己变得更加精干、体格更加强壮。实际上,现在的制造企业的思路也是如此。美国Richards工业阀门集团采用机床监控系统来实施精益生产。



图1 机床监控为了解机床性能提供了一个窗口。负责营运的副总裁Bill Metz就托盘交换装置在大隈MA500 HMC中使用的改进情况,主持开展了一次讨论 

地处美国俄亥俄州辛辛那提,主要生产工业阀门的Richards工业阀门集团已从事精益生产多年。目前,它已经安装了一个机床监控系统,使机加工车间人员能够跟踪各项生产活动并记录其机床的性能。就像来自Fitbit或Jawbone的读数一样,从这款机床监控系统中采集并分析的数据使公司更加清楚机床运转时间与人力配备在有利于提高生产效率方面到底达到了何种程度。



虽然Richards工业阀门集团在实施机床监控系统方面仍处于初期阶段,但其结果是令人鼓舞的。据称,公司正在向更高层次的精益运行迈进。机床上线时间已得到显著增加,托盘交换装置系统正在得到更好的使用,数控程序更加高效地运行,设置过程得到进一步的简化。

保持机床有效运转,同时保持流程顺畅是至关重要的。设置时间是一个主要问题。数年前,该公司将降低设置时间作为其长期致力于精益生产的第一焦点。“真正的精益生产需要不断关注所有阻碍实现高生产效率层面中的改进,比如阻碍机床切削金属的任何活动。”负责营运的Bill Metz如是说。

大约三年前,Richards工业阀门集团的Metz和其他经理开始将机床监控系统视为监视机床运转状态(或是否在运转)的一种更好方法。当把机床联网后,可以自动采集以及将机床数据反馈给应用程序进行分析和报告时,他们看到了希望所在。生产经理Bob Linville解释称:“我们在更仔细观察之前不需要怀疑是否有问题,我们可以更快地发现问题,并采取纠正措施。”然而,Richards工业阀门集团的管理团队很快开始考虑将机床监控作为接通、网络化机加工车间环境的主要价值。另外两个广泛和长期的目标作为本举措的重要部分而被纳入进来。首先,经理们想实现订单数据管理流程的自动化,这样会能更少地依赖操作员输入以捕捉工时表条目、检验结果以及有关机床利用率的详情。其次,经理们想要实现零件图纸、工件及材料表、工装清单、检验单、设置指令的无纸化、网络化分发,以及数控零件程序的简化下载。

2015年初,Richards工业阀门集团正式推出机床监控措施计划,截至6月时已落实有10部机床参与的试点项目,这些机床被连接到监控系统,以便采集机床数据、实现网络数据可视化并自动报警。另外18部机床目前正处于连接过程中。当所有工作完成时,这个机床监控系统将构成远景规划的第一阶段;第二阶段将侧重于落实订单数据管理;第三阶段将是产品数据管理和增强型DNC(直接数字控制)。Linville自信地说:“目前有10部机床参与的试点项目已投入运转达10个月之久,付出的努力是值得的,其结果是有形和可衡量的,整体设备效率(OEE)是生产力、性能和输出质量中的构成因素之一,相较于机床监控未安装到位之前,提高了至少20%。



图2 在这个屏幕上可以看到所有机床的当前状态(如颜色框所示)。截至2016年3月, 仅有10台包含于试点项目中的机床配有可显示其状态的颜色代码
管理层的愿景和承诺
Richards工业阀门集团自1947年成立以来,一直在辛辛那提工厂生产和制造各种特种阀门。该公司的管理层向来有致力于寻找方法提高其制造业务,提升服务用户的水平,以及改善职场员工生活质量的历史。该公司在差不多15年前就积极实施精益生产,这就是其前瞻思维的一个典型例子。“精益生产很重要的原因之一出自公司当时所有人Gilbert Richards的认真实施承诺。” Metz如是说。尽管公司目前归许多高层管理人员共同所有,但他们都没有忘记这一训导。

当前的集体所有制真心落后于开展机床监控的举措。事实上,推动开展机床监控可以追溯到领导层中展开的讨论,当时(约8年前)因导入机加工车间互操作性标准而初现了当前的势头。 据Metz称,这个至关重要的、“高层管理购入”远胜过言语。与此同时,采取积极的行动也是必要的。“我们认为,按最保守的估计,来自机床监控的生产收益约为5%,我们采用这个数字来证明机床监控系统费用的合理性,现在已经获得了收益。”尽管如此,他注意到来自监控系统的收益回报并不来源于系统本身,而是来自于为帮助操作人员和机床变得更有效率所采取的各种措施。

图3 抑制机床运转的原因是什么? 这个黑名单报告中提供了一份条形图,列举了10周内导致非生产时间的主要原因
高调规划 低调起步
或许Richards工业阀门集团所做出的最重要决定就是超越机床监控。通过确定可以从监控网络中得到什么其他益处,公司意识到起初当第二阶段和第三阶段的概念还在头脑之中时,就可以把步子迈得更远、更快。出于这个原因,Richards工业阀门集团选择了Forcam(采用统一方法、专门从事零件制造系统,以实现涉及所有运作全面改进的软件公司)作为机床监控系统的供应商。做出这个决定在很大程度上取决于该供应商可为订单数据管理和产品数据管理提供额外的软件产品与各项功能。

作为当地汽车工业大型公司的系统集成商,Forcam公司曾经取得了相当的成功,软件公司选择了辛辛那提作为其美国基地,意在关注这个市场中面向中小制造企业的系统。Linville这样解释道:“一旦我们有Forcam公司的加盟,就让他们的系统工程师与我们合作共同设定目标,创建一个时间表,并确立数据采集与使用的标准。”

有10台机床参与的试点项目代表了Richards工业阀门集团初次安装Forcam公司用于机床数据采集、可视化(饼状图显示、性能条形图和趋势线)、报告生成和发布警报的机加工车间管理软件工具套件。第一步是对机加工车间内的所有机床进行连通性检查,然后选择10个使用负载最重或最有可能会成为瓶颈的最临界操作。

Metz先生还强调称,重要的是需要IT部门从流程一开始就参与进来。他讲道:“我们IT部门的Jeff Howard和Beth Mogg的作用一直很突出,他们的努力对我们的成功至关重要,我们将依赖于他们的参与,直至项目完成。”就其本身而言, IT部门负责将电力线路(用于备份)和网络电缆连接到所有的10部机床。网络安全措施,如防火墙、密码保护和加密也归于IT部门的职责范围。

图4 Bob Luthy每周召集各主要机加工车间经理和主管开1h的会,旨在解决因对监控系统中数据进行审查所引发的各种问题和关注,他可以调出机床的状态日志和其他报告,以便在集体讨论中查看细节
沟通、沟通、再沟通
意识到机床监控系统需要得到机加工车间管理、操作人员的认可和赞同,Richards工业阀门集团的经理们在系统的规划和安装期间,始终把进行良好的沟通放在第一位。

公司每季度召集会议,研究商讨实施系统各项计划事宜,并且在安装开始之前坚持了一年多时间。继续实施计划的决定一经做出,公司便在Forcam人员的支持下,召集所有操作人单独开会,以审核系统的各种好处和功能。在计划实施期间,公司与少数操作人员展开碰头会,以审核机加工车间终端接口,并传达操作人员的预期的任务。

公司尽可能地通过这些非正式委员会共同做出决定。例如,与大多数监控系统已落实到位的机加工车间不一样,Richards工业阀门集团在生产地区并没有设置用于显示仪表盘报告和机加工车间报告的大屏幕。机床操作人员之间的共识是:准备仅供工作站台式电脑或笔记本电脑使用的报告和仪表盘报告更为有用且打扰更少。

监控系统在采集完数据并呈现报告之后,强调沟通仍是同样重要的。Linville坚持将生产数据作为与各负责人和机床操作人员进行日常讨论的基础。他是这样解释的:“我可以扫描一份报告和热点问题,我会刨根究底地问一些问题,同时,我也可会询问有什么可以通过合作使问题得到解决并做出改进的事项,我们只需5~10min。”Metz总结道:“监控应该有助于加强凝聚力,而不是起到分裂作用,所有这一切都取决于良好的沟通。”
评选优胜者
毫无疑问,实施机床监控系统需要每一个级别都付出团队努力,但Richards工业阀门集团将持续改进,安全经理Bob Luthy被评选为机加工车间落实机床监控措施的总冠军。Luthy作为公司持续改进项目的领导人,当试点项目于2015年付诸实施时,自然有能力去承担这个角色。他是与Forcam公司联络的关键联系人,也是机加工车间和系统供应商之间不可或缺的“关键人物”。他负责协调,以实现Richards工业阀门集团机床监控目标与Forcam系统的数据采集和报告能力之间的完美匹配。Luthy解释道:“主要涉及到确定我们想要的数据,与Forcam如何能够最好地组织这些数据并生成报告,以便向我们提供所需的深刻见解。”

在全面接受Forcam公司的培训之后,Luthy担任了机加工车间系统用户的总培训师。对于操作人员来说,培训要求达到全员熟知Forcam为每部机床安装的机加工车间终端接口。对于管理人和经理们来讲,培训要求熟知Forcam的Force接口。Luthy还兼任首席聆听者,主要负责收集各种建议和问题,并向系统供应商提供反馈,以求得响应。他还帮助管理团队了解一些方式,以解释监控系统所展示的机加工车间执行情况。

对于Luthy以平静、积极的工作方式,帮助大多数人改变Richards工业阀门集团机加工车间文化的做法,Linville表示了赞赏,他讲道:“我们不希望操作人员把机床监控当成是间谍软件而产生抵触情绪,而是让大家把它作为一种能够帮助每个人的工具而加以接受,Luthy始终坚持机床监控做到公开和透明,他带领的团队不仅使机床监控变得可以接受,而且使它在操作人员、工长、各级管理人和经理们中间也备受推崇。”
未来展望
在Metz看来,Richards工业阀门集团第二阶段(订单数据管理)将在第三季度末时落实到位,第三阶段(无纸化机加工车间通信)则将在今年年底时完工。回顾往事,他说最大的惊喜是发现了机加工车间生产效率的“实型数据”,机床利用率并没有经理们想象的那么高。“我们认为,两个班次的机床切割金属约达到50%左右。但当首次启用监控时,发现更像是40%。”现在高于55%,而且在进一步攀升。

展望未来,当业务开始好转时,完成三个阶段的工作将对公司有利。Metz和Linville做出这种期望出于三个原因。其一,机床监控正在帮助机加工车间解锁因金属切削以外活动所隐藏的能力。“我们可以使用数据,促成更为精益的作业。” Metz如是说。

其二,扩大生产以满足销售激增将会变得更为顺利和有效。“我们可以在分配机加工车间资源、增加加班、招募新员工或购买设备方面做出更明智的决定。Linville如是说。

其三,保持员工队伍稳定和任务饱满会更加容易。Metz认为:在转向更彻底数字环境的过程中,决策与数据的联系更加密切,意味着机加工车间的压力更小,互动更为流畅。这也将帮助公司吸引并储备年轻一代的机床操作人员和程序员。Linville指出,目前相当数量的员工正接近退休年龄,他讲道:“我们可能无法取代他们的技能和经验,但我们可以创造一个机加工车间环境,实现知识共享,让协作精神发扬光大。”

改变和增长始终是Richards工业阀门集团文化和传统的重要组成部分,这种势头将延续下去,机床监控是在这个方向迈出的另一步,它的好处可能会包括:员工找到新的原因,投票并将公司评为最佳工作场所之一。
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1.提供安全的远程维护,这家公司的做法不一样

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