商店分享熄灯经验教训

下午3点左右每个工作日，定制工具车间的工作人员都会开始设置车削中心，以便在晚上熄灯运行。

对于 Young 兄弟而言，车间自动化从在现有 CNC 车削中心添加棒料进给器开始。

这发生在 Gillen 和 Bob Young 于 2008 年购买了田纳西州库克维尔的 Custom Tool 之后不久。（Gillen 是总裁；Bob 是副总裁。）棒料进给机，它使两轴 CNC 车削中心能够在无人看管的情况下长时间运行与公司以前的管理方式相比，员工工作期间的时间代表了商店文化的重大转变。也就是说，从未考虑过将手动任务自动化，以至于在业务收购之前，甚至工资单检查仍然是手写的。

今天，已经实施了各种自动化示例，商店以各种方式从中受益。例如，可以设置两个带有副主轴、动力刀具和零件收集器的新型棒材进给 Y 轴车削中心，使其在夜间运行，目标是完成零件加工，同时在车间可用的 15.5 小时内获得尽可能多的生产时间没有人员。许多车间员工现在从简单的装卸机器中解放出来，他们能够更好地考虑和提出改进流程的方法。通常，这些有用的建议与自动化现有的手动任务（例如将零件去毛刺集成到加工循环中）有关。此外，新的检测技术已经实现了对一夜之间加工的多个零件的一些测量程序的自动化。

Custom Tool 最近还为其大约 10 年前建立的“生产日志”规划策略自动收集数据。生产日志已成为其运营的支柱，它揭示了车间机器在一天中的效率相对于预期的日产量，并显示了车间占用了多少“被偷走的时间”。 （这是兄弟俩对每晚 15.5 小时无人值守的昵称。）它还有助于确定对夜间生产有意义的工作，因为该车间希望将年度熄灯加工时间的百分比增加到其 50% 或更多总产量。正如 Bob 所说，无人值守的加工时间相当于以低得多的成本进行第二次人工轮班。

送料机后

Bob Young 负责管理站点运营，而 Gillen（同时也是 AT&T 咨询公司物联网解决方案的首席架构师）位于佐治亚州亚特兰大（尽管他在时间允许的情况下经常光顾这家商店）。在之前为机床经销商工作的 Bob 被接近退休并正在寻找退出的前任老板接洽后，两人决定购买 Custom Tool。

这个燃料配件是该商店在一夜之间无人看管的第一项工作。它在两次螺纹加工中使用了冗余刀具来补偿刀具磨损，并将可以在熄灯状态下加工的零件数量增加了一倍。此外，自从拍摄了这张照片，该车间开始使用一种特殊工具进行循环去毛刺，以消除二次手动去毛刺操作。

兄弟俩立即明白，改变公司文化至关重要。两人开始努力灌输持续改进的心态，着眼于尽可能地实施自动化。考虑到一些自然减员，他们聘请了一些新人，其中许多人相对年轻且缺乏经验，他们更愿意接受先进技术，更倾向于提出简化流程的方法。

在看到第一台棒材进给车削中心的无人值守加工优势并设想了熄灯加工将成为现实的时代之后，Custom Tool 在 2012 年进行了更大的投资，增加了 Y 轴 Okuma LB3000 EX Spaceturn工具、副主轴和 Edge Technologies 棒料进给器，以实现某些零件的完整加工。该店在 2016 年又增加了一台这样的机器，在 2019 年 1 月又增加了第三台。

也就是说，需要时间才能获得熄灯加工的好处。车间必须适应新设备并努力验证潜在的夜间加工操作。然后，它开始运行越来越长的工作，直到晚上，直到商店完全确信他们可以成功地运行到晚上。在建立可靠的无人值守流程时考虑了几个要素，并且该车间在此过程中吸取了许多教训。其中一些与：

• 冷却系统。 冷却液压力意外下降或冷却液输送中断可能导致工具损坏。夜间运行的机器比只运行一班的机器需要更多的维护。因此，如果一台运行一个班次的机器通常每隔几天检查一次增压泵过滤器，那么现在必须每天检查该过滤器。此外，Custom Tool 的第二个 Y 轴车削中心配备一个控制器，如果检测到冷却液系统存在问题，该控制器会发送信号停止机床。
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  正如 Bob Young 向高级编辑 Lori Beckman 解释的那样，在开发熄灯加工工艺时考虑切屑管理非常重要。该装置具有传送齿，可在车削中心夜间无人看管时更好地处理长而细的铝屑。

  排屑器。 并非所有的排屑器都是一样的。 Custom Tool 的第一个 Y 轴车削中心有一个传统单元，但第二个采用 Hennig 单元，传送带上有齿。 Young 兄弟说，这种输送机更有效地去除了加工铝时通常产生的长而细的切屑，因此与另一台机器相比，他们更有可能在这台机器上一夜之间进行铝加工。这消除了可能干扰零件收集系统的芯片“鸟巢”。
• 零件集合。 最初，芯片料斗还用作零件收集器。现在，每个车削中心都有一个集成的零件收集器。收集器的大小必须能够容纳隔夜的生产量。如果产能太小，那么一夜之间可以生产的大型零件数量是有限的。此外，冷却液会随着收集的每个零件一起流出，因此需要采取一些方法将冷却液从零件收集器中排出并返回到机器的油槽。
• 送料机。 如果一项工作的零件相当大，那么棒材送料机的容量可能会限制一夜之间可以加工多少个零件。另一方面，如果循环时间非常快，则可能会消耗所有装载的棒料，这意味着必须有人到车间补充材料，这样一夜之间的零件产量就不会减少。
• 冗余工具。 具有两种类型螺纹的燃料配件部件是 Custom Tool 设置为使用冗余工具过夜运行的第一项工作。当该作业在操作员待命的情况下运行时，该操作员可以判断何时可能由于工具磨损而需要更改偏移量。然而，该车间发现它最初只能在熄灯状态下运行该作业四个小时，因为此时需要对两个螺纹工具进行偏移调整。意识到这一点后，该车间开始使用多余的螺纹刀具，要求在刀具磨损成为问题之前，在一定数量的零件上更换刀具。尽管该车间并未充分利用其螺纹刀具刀片的所有潜在使用寿命，但机器可以在无人看管的情况下运行的额外时间证明了这一点。
• 负载监控。 具有主轴负载监控功能，当负载变为零时，这意味着刀具已损坏。编写零件程序时，机器会在该点停止，而不是继续运行作业并冒损坏后续工具的风险。
• 测量能力。 可以在一夜之间加工数百个零件是一件好事，但是无人值守的生产已经改变了一些定制工具车间员工每天开始的工作。必须留出时间进行零件分离、检查、机器评估和下一项工作的设置。事实上，当车间首次实施熄灯生产时，零件检验成为瓶颈。为了加快检查程序，Custom Tool 添加了 Keyence IM 系列图像尺寸测量系统，该系统可以自动测量和记录设备上设置的一个或多个部件的大量外部部件特征。

自动化生产记录

Bob 在 2011 年实施的生产日志通过将每台机器的每日计划工作量与实际实现的生产量进行比较，揭示了车间的 9 台 CNC 机器和一个机器人焊接单元每天的生产效率。它还揭示了商店如何有效地利用可用的通宵时间。

自动化数据收集系统从机器每 20 分钟一次。它还从商店的 ERP 软件中提取工作数据。然后可以创建报告以更图形化地显示生产日志信息。图片来源：自定义工具

直到最近，所有这些数据都是手动收集的。员工每小时记录每台机器的零件生产数量，并将这些值以及机器状态代码输入到生产日志电子表格中。车间力求最大化代码 10 和 15 的值，分别代表车间单日班的生产时间和夜间无人值守的生产时间。 Bob 说，将这些值与预期的每日产量进行比较，可以发现真实的机器利用率。其他代码，例如设置、返工和等待材料、工具或操作员注意的时间，准确地阐明了除了实际加工时间之外完成一项工作需要多长时间。

已设置公共变量来跟踪每个作业的状态。零件计数由 G 代码处理，每完成一个零件循环就增加一。其他变量需要操作员输入。这些包括运行目标（当零件计数达到该值时机器将暂停）、作业编号（这在作业旅行者上列出）和生产日志代码（这表明生产状态何时发生变化）。

生产日志有助于识别适合熄灯操作的流程。如果设置为整夜运行的机器没有接近 15.5 小时的可用时间，则可能是该作业不适合整夜运行。或者，如果一台机器整夜运行而另一台机器运行半夜，那么将只运行半夜的工作推送到另一台机器并用另一台运行时间更长的机器的工作替换它以实现更高的利用率可能是有意义的。生产日志还可以用作各种日记，因为它用于记录导致机器达不到目标生产值的工具破损或送料机故障等问题。

车间继续朝着这样一种情况努力，在这种情况下，没有人需要每小时访问机器来收集和输入生产日志的数据。这要归功于 Gillen 正在开发的自动数据收集和报告系统，该系统使用基于 Web 的工业物联网 (IIoT) 平台从具有开源 MTConnect 通信协议代理的机器以及公司的Jobboss 企业资源规划 (ERP) 软件。该平台是来自 Telit 的 Devicewise for Factory，该公司提供 IIoT 模块、软件和连接服务及软件。

熄灯加工意味着许多零件在早上到达时等待车间人员。对于自定义工具，这造成了检测瓶颈，促使车间增加了图像尺寸测量设备，以加快质量控制人员的零件测量速度。

Gillen 说，这个系统的好处是它可以与各种控制器连接，并且不需要自定义编程来收集数据。它被配置为自动提取以前从机器中手动收集的所有数据（零件计数、机器代码等）以及 ERP 数据（作业编号、作业描述、订单日期、订单数量、交货日期等）并存储它在云端。数据可通过网络仪表板访问。然后可以创建报告以更形象地显示生产日志电子表格中以前可用的内容。

自 2018 年 6 月上旬以来，该系统每 20 分钟收集一次数据，而不会丢失正在运行的机器的条目。 Gillen 说有很多好的机器监控产品可供选择。然而，他的技术背景为探索内部解决方案提供了机会，该解决方案解决了商店最有兴趣了解的业务信息。他还认为，这种数据收集能力还可能带来更高级的分析，例如将切割时间与特定类型的切割工具或刀片联系起来。