Come aumentare la produzione giornaliera della macchina per la fabbricazione di grucce?

Titolo: Abbiamo ridotto del 22% il tempo di ciclo della nostra macchina per grucce in sole tre settimane – ecco esattamente cosa abbiamo modificato

A cura del nostro team di ingegneria della produzione

Nell’ultimo trimestre, il nostro reparto di formatura fili stava affrontando difficoltà. Tre macchine per la produzione di grucce, progettate per 42 pezzi al minuto, registravano in media appena 31 pezzi al minuto. I supervisori di turno additavano continuamente le macchine. Io ho percorso la linea con un cronometro e un taccuino – e in sole tre settimane abbiamo raggiunto i 39 pezzi al minuto, senza acquistare alcuna nuova macchina.

Ecco cosa abbiamo riscontrato e quali interventi si sono effettivamente rivelati efficaci.

Il problema da 0,3 secondi che nessuno stava monitorando.

Il tempo di ciclo non è un singolo valore, ma una serie di micro-movimenti: avanzamento del filo, chiusura dello stampo, piegatura, espulsione, ritorno. Sulle nostre macchine abbiamo rilevato un ritardo di 0,3 secondi tra il ritiro dell’espulsore e l’avvio dell’avanzamento del filo. Questo ritardo si ripeteva 42 volte al minuto, ovvero 2.520 volte all’ora. Alla fine di un turno, avevamo perso quasi 20 minuti di produzione soltanto per attesa.

Abbiamo individuato la causa nel punto di attivazione di un sensore, che nel tempo si era spostato. La taratura di quel singolo sensore – un intervento di 20 minuti – ci ha restituito 18 minuti di produzione per turno. Un guadagno di produttività del 6% con un semplice cacciavite.

La sincronizzazione è il vero segreto, non la velocità assoluta.

Le nostre macchine erano certificate per 42 pezzi al minuto, ma i profili delle camme, le risposte delle valvole pneumatiche e i punti di attivazione dei sensori non erano coordinati tra loro. La pressa dello stampo completava la sua corsa, ma l’espulsore esitava per qualche millisecondo perché il segnale proveniente dal sensore di pressione arrivava in ritardo.

Abbiamo impiegato due giorni per mappare la sequenza temporale sul nostro PLC. Ecco cosa abbiamo scoperto: le impostazioni nominali erano adeguate per macchine appena uscite dalla fabbrica, ma dopo due anni di usura i tempi di risposta meccanica erano cambiati. Abbiamo regolato i timer di ritardo e le velocità di corsa per adattarli al comportamento reale della macchina – non al valore predefinito di fabbrica. Il risultato? Il tempo di ciclo è sceso da 1,93 secondi a 1,58 secondi. Questo equivale alla differenza tra 31 e 38 pezzi al minuto.

Calibrazione servo – la soluzione che ha salvato il nostro contenitore per gli scarti.

Una delle nostre macchine produceva pezzi conformi durante la prima ora, poi usciva dalle tolleranze man mano che i motori servo si riscaldavano. L’operatore compensava manualmente, quindi sovracompensava, e i tassi di scarto salivano fino al 5-6% verso metà pomeriggio.

Abbiamo installato un protocollo di taratura servo a circuito chiuso che regola in tempo reale coppia e velocità sulla base del feedback dei sensori di carico. Man mano che l'avanzamento del filo cambia – e ciò accade, perché la durezza del filo varia tra le bobine – il sistema si adatta durante il ciclo. Entro una settimana, il tasso di scarto è sceso dal 6% all'1,8%. La produzione giornaliera su quella macchina è aumentata del 12%. Lo studio di caso del 2024 che ho letto riguardo a uno stabilimento ad alta produttività che aveva ottenuto risultati simili? L'abbiamo sostanzialmente replicato direttamente sul nostro pavimento.

I componenti usurati costano di più in termini di fermo macchina che di sostituzione.

Sulla Macchina n. 3 avevamo una barra di torsione che mostrava segni leggeri di affaticamento – microfessure visibili individuate durante un'ispezione settimanale. L'abbiamo sostituita preventivamente, benché fosse ancora "funzionante." La vecchia barra causava angoli di piegatura non uniformi su circa il 3% dei pezzi, rilevati successivamente dall'ispettore qualità.

Quel 3% di ritravagli stava impegnando 45 minuti di manodopera per ogni turno. Una barra di torsione da 120 dollari e 40 minuti di tempo di installazione hanno eliminato del tutto quel ritravaglio. La nostra regola ora è: sostituire i componenti in base alle ore di utilizzo, non in base ai guasti. Teniamo traccia dei cicli di ciascuna macchina e programmiamo le sostituzioni dei componenti prima che diventino un problema. Da quando abbiamo avviato questa pratica, gli arresti non programmati su quella linea sono diminuiti del 18%.

Il collo di bottiglia nel flusso di lavoro che quasi ci eravamo persi.

Abbiamo migliorato il tempo ciclo della macchina, festeggiato i risultati ottenuti e poi ci siamo resi conto che il nastro trasportatore in uscita stava andando in sovraccarico. Le grucce finite si accumulavano alla bocca di scarico, attivando un sensore fotoelettrico che fermava la macchina ogni pochi minuti.

La soluzione era imbarazzantemente semplice: abbiamo aumentato la velocità del nastro trasportatore per adeguarla al nuovo tasso di produzione. Tutto qui. Ma ci ha insegnato una lezione fondamentale: il bilanciamento della linea è importante quanto la taratura delle macchine. Ora monitoriamo l'intero flusso di lavoro: velocità di raddrizzamento del filo, regolarità dell'alimentazione e capacità di imballaggio a valle. Se un qualsiasi passaggio risulta più lento del ciclo di 1,58 secondi della macchina, lo correggiamo prima di intervenire sulla macchina stessa.

Ciò che facciamo ora in modo diverso:

• Audit settimanale dei tempi: ogni lunedì mattina eseguiamo un controllo del tempo di ciclo, misurando l'intervallo tra ogni movimento. Qualsiasi scostamento di 0,1 secondi viene indagato.

• Registri di calibrazione servo: registriamo quotidianamente i parametri servo e li confrontiamo con i valori di riferimento. Se la coppia si discosta di oltre il 5%, indaghiamo sul materiale o sul meccanismo.

• Calendario sostituzione componenti: gli stampi vengono misurati ogni 5.000 cicli. Le barre di torsione vengono sottoposte a test di coppia mensilmente. Il gioco del baffle viene controllato settimanalmente. Non aspettiamo il guasto visibile.

• Sincronizzazione del flusso di lavoro: impostiamo la velocità del motore di alimentazione e la velocità del nastro trasportatore in modo che corrispondano al ciclo principale della macchina, non viceversa.

Il risultato? Non abbiamo acquistato nuove macchine. Non abbiamo aggiunto turni. Abbiamo semplicemente cominciato a prestare attenzione alle cose giuste – e l’ingegneria della produzione è molto meno stressante rispetto a tre mesi fa.