Der Reaktionsroboter

Energy Dynamics hätte eine neue Drehbank kaufen können. Stattdessen kaufte es einen Roboter.

Die Vertragswerkstatt in Machesney Park, Illinois, betreibt eine Familie von Teilen für eine hydraulische Kraftanwendung auf einer Drehmaschine, die hauptsächlich dieser Arbeit gewidmet ist. Eine schnellere Drehmaschine könnte die Effizienz dieses Vorgangs verbessert haben. Das Geschäft hat dies in Erwägung gezogen, sich aber dafür entschieden, die vorhandene Drehmaschine beizubehalten und einen Roboter hinzuzufügen. Obwohl dieser Roboter billiger war als die neue Werkzeugmaschine, war der Preis nicht der Grund. Die Wahl fiel vielmehr auf die Art und Weise, wie dieser Shop „Effizienz“ betrachtet.

Pat Bye, der Präsident des Geschäfts, weist darauf hin, dass eine schnellere Drehmaschine lediglich die Bearbeitungszykluszeit verkürzen würde. Eine Multitasking-Drehmaschine, die in der Lage wäre, Operationen auszuführen, die über das Drehen hinausgehen, hätte dasselbe getan. Dieser Parameter, die Zykluszeit, ist in vielen Betrieben ein offensichtliches und wichtiges Maß für die Produktivität.

Aber Energy Dynamics ist schlank. Der Lohnfertiger widmet sich Kanban-Lieferbeziehungen mit Kunden. Ein typischer Kunde hat nicht mehr als 5 Tage Teile auf Lager in den Regalen von Energy Dynamics.

„Wir wollen die Notwendigkeit großer Lagerbestände eliminieren. Wir wollen sogar die Notwendigkeit von Produktionsprognosen eliminieren“, sagt Mr. Bye. „Wir wollen auf die unmittelbare Nachfrage des Kunden eingehen, was auch immer diese Nachfrage sein mag.“

Daher ist das Maß für die Effizienz für diesen Shop nicht die Zykluszeit, sondern die Reaktionsfähigkeit —ein Parameter, bei dem es um mehr als nur die Zeit innerhalb der Werkzeugmaschine geht.

Tatsächlich ist die Sorge, die dieser Shop der Zykluszeit entgegenbringt, eher gering. Die Zeit innerhalb der Maschine ist nicht der größte Engpass, da die Werkstatt nicht groß genug Aufträge bearbeitet, um kleine Zykluszeitunterschiede von Bedeutung zu machen. Entscheidend ist vielmehr, wie viele Rüstvorgänge die Mitarbeiter pro Tag durchführen können. Der Roboter hilft bei dieser Leistungsmessung – und das trotz der Tatsache, dass Roboter normalerweise nicht als vereinbar mit Lean angesehen werden.

Roboter hingegen werden als harte und schwere Automatisierung angesehen. Die klassischen Lean-Lösungen hingegen sind leicht, einfach, unkompliziert und günstig. Das ist jedenfalls die Wahrnehmung.

Aber Lean hat damit zu tun, künstliche Barrieren für die Herstellung der Teile abzubauen, was auch immer diese Barrieren sind. Der Roboter tut dies bei Energy Dynamics, indem er einen Menschen befreit. Insbesondere wird ein Bediener vom Be- und Entladen von Teilen befreit, um woanders einen anderen Job einzurichten. Ohne den Roboter hätte die Werkstatt diesen nächsten Auftrag nicht so schnell ausführen können.

Lean werden

Der Name „Energy Dynamics“ geht auf die Gründung des Shops zurück. Obwohl es heute ein Zerspanungsunternehmen ist und fast immer war, begann das Unternehmen in den 1980er Jahren mit einer Geschäftsidee, die nie zustande kam. Stattdessen gelang es, Zerspanungsdienstleistungen anzubieten. Mr. Bye bekam die Chance, auf diesem Erfolg aufzubauen, als er das Unternehmen 2007 kaufte.

Er glaubte, dass er den Betrieb weiter voranbringen könnte, indem er das Wissen über die schlanke Fertigung anwendete, das er sich durch eine Karriere im Produktionsmanagement von Unternehmen angeeignet hatte. Die Werkstatt war, als er sie fand, nach Gerätetypen organisiert, mit einer Fräsabteilung, einer Drehabteilung und so weiter. Mr. Bye leitete die Neuordnung der Ausrüstung in teilespezifische Zellen, sodass ein Bediener problemlos alle für ein Teil erforderlichen Bearbeitungen durchführen konnte, ohne den unfertigen Job in verschiedenen Bereichen der Werkstatt aufteilen zu müssen. Diese Änderung ermöglichte eine Änderung der Lagerbestände. Wo der Shop früher 3 Monate Bestand für jede Teilenummer hatte, beträgt die Kanban-Menge für die meisten Teile jetzt eine Woche oder weniger.

Verschiedene andere langjährige Aspekte des Shop-Prozesses mussten sich ebenfalls ändern. Um als unabhängiger Lieferant mit solch niedrigen Lagerbeständen zu agieren, muss das Geschäft in der Lage sein, neue Aufträge ohne unvorhersehbare Verzögerungen einzurichten und auszuführen, sagt Mr. Bye. Das bedeutete, dass zum Beispiel Materialtransporte auch von Kanban-Bedarfen gesteuert werden mussten. Der Materiallieferant ist jetzt genauso reaktionsschnell wie der Laden und arbeitet an ähnlich kleinen Bestellungen.

Die größten Veränderungen waren jedoch kultureller Natur. Gewohnheiten und Erwartungen mussten sich ändern. Ein Mitarbeiter könnte immer noch logischerweise fragen:„Warum kann ich nicht einfach einen großen Satz von Teilen ausführen ... da ich bereits die Einrichtung habe?“

Die Antwort hat natürlich mit der Investition zu tun, die verloren gehen würde, wenn sich der Bedarf des Kunden an diesem Teil plötzlich ändert oder wenn ein Fehler im ersten Arbeitsgang erst entdeckt wird, wenn die gesamte Charge in den zweiten Arbeitsgang übergegangen ist. Mr. Bye sagt, dass der einzig effektive Weg, diese Art von Unterricht zu vermitteln, darin besteht, auf lehrreiche Momente zu achten. Wenn der Shop aufgrund der geringen Stückzahlen ein unerwartetes Kundenbedürfnis erfüllen kann, versucht er, die beteiligten Mitarbeiter auf diesen Erfolg aufmerksam zu machen. Mit der Zeit summieren sich die Impressionen.

Auch die Kunden müssen belehrt werden. Einige sind selbst schlank und verlangen die Kanban-Lieferung. Aber andere sind nicht an die Freiheiten gewöhnt, die Lean Manufacturing bieten kann. Unmittelbar nachdem eines der HMCs der Werkstatt in Kanban aufgenommen wurde, änderte ein Kunde das Design eines Teils, das auf dieser Maschine hergestellt wurde. Dieser Kunde erwartete, dass er bis zum nächsten Lauf (möglicherweise in 3 Monaten) warten musste, um die Änderung zu implementieren. Aber Energy Dynamics war in der Lage, den Kanban-Satz der nächsten Woche gemäß dem neuen Design zu erstellen und zu versenden, bevor der Kunde die alten Teile zurücksenden konnte, um sie zu modifizieren.

Roboterlogik

An der Drehmaschine ist der Roboter, der die Maschine jetzt mit Arbeit versorgt, ein Fanuc Robotics LR Mate Modell 200iB mit 5 Kilogramm Tragfähigkeit, installiert von Gosiger Automation. Wie die Fotos in diesem Artikel zeigen, sitzt er kompakt an der Drehbank. Mr. Bye sagt, dass die Werkstatt den Roboter routinemäßig aus dem Weg räumt, um Jobs auszuführen, die für die Teilehandhabung keinen Nutzen haben.

Der Roboter ist eigentlich nur ein Beispiel für die Betonung der Mitarbeiterverfügbarkeit, die jetzt tendenziell den Kauf von Ausrüstung vorantreibt. Der Shop wird den Kauf von Ausrüstung immer dann bevorzugen, wenn dieser Kauf die Mitarbeiter für weitere Einstellungen freisetzen kann. Ein weiteres Beispiel:Wenn ein Bediener mehr als dreimal pro Jahr ein bestimmtes eingesetztes Werkzeug einrichten muss, kauft die Werkstatt einen speziellen Werkzeughalter, damit dieser Werkzeugkörper an Ort und Stelle bleiben kann.

Mr. Bye sagt, dass die Roboter auch eine andere wichtige Priorität haben – die Vorbereitung auf den Ruhestand der Babyboomer. Da Fachkräfte weniger werden, kann er sich einen Tag vorstellen, an dem der Betrieb deutlich mehr weniger qualifizierte Mitarbeiter einsetzen wird. Roboter werden einer der Schlüssel dazu sein. Dementsprechend sieht er Wert darauf, dass sich der Shop heute an Roboter gewöhnt.

Angesichts dieser Ziele lag die Wahl des Roboters auf der Hand. Dennoch zeigt die Untersuchung einiger Alternativen, die die Werkstatt möglicherweise gewählt hat, wie sich die Mittel zur Effizienz ändern, wenn die Teilemengen gering sind.

Wie wäre es zum Beispiel mit einem Stangenvorschub? Der Shop hätte sich für dieses Accessoire entscheiden können. Mit einem Stangenvorschub könnte das Werkstück als Stangenmaterial geladen werden, und die Drehmaschine könnte einzelne Teile abschneiden, während sie sie bearbeitet.

Mr. Bye sagt, dass der Laden bereits zwei Stangenlader hat, die er selten benutzt. Ein Stangenvorschub fixiert den Produktionslauf auf eine bestimmte Menge – die Stückzahl, die erforderlich ist, um die Stange zu verbrauchen.

Was ist dann mit einer Multitasking-Maschine? Die Teile kommen derzeit noch nicht komplett von der Drehbank – sie müssen an ein Bearbeitungszentrum übergeben werden. Wäre es nicht besser, die Teile komplett in einer Aufspannung zu bearbeiten?

In gewisser Weise ja, sagt Mr. Bye. Ohne Roboter würde die Maschine jedoch immer noch vom Bediener beim Be- und Entladen von Teilen angetrieben. Der Bediener müsste immer noch dort stehen.

Im Gegensatz dazu lässt der Roboter den Bediener nur Rohmaterial in die Warteschlange stellen und weggehen, um später zurückzukehren, um fertige Teile in der Entladewarteschlange abzuholen, die für das VMC bereit sind. Und da Dreh- und Bearbeitungszentrumsarbeiten gleichzeitig stattfinden können, ist der Gesamtdurchsatz besser als das, was ein Prozess mit nur einer Einrichtung erreichen könnte.

Ein letztes Plus der Verwendung eines Roboters ist ein Vorteil, den Mr. Bye nicht einmal zu erwarten geglaubt hätte – die Steigerung der Moral.

Roboter sind in Vertragswerkstätten nicht üblich, daher kommen die Mitarbeiter der Vertragswerkstätten normalerweise nicht dazu, sie zu programmieren und zu bedienen. Aber die Mitarbeiter von Energy Dynamics tun es jetzt, und die Mitarbeiter waren begeistert, diese Fähigkeit hinzuzufügen und zu entwickeln. Das Ergebnis sind nicht nur verbesserte Fähigkeiten für den Shop, sondern auch ein größerer Stolz der Mitarbeiter auf ihre eigenen Fähigkeiten.

Was ist der richtige Weg, um nach einem Schleppmotor zu fragen?

Setup ist eine Disziplin bei Energy Dynamics, da die Häufigkeit von Setups bedeutet, dass sie konsistent und schnell durchgeführt werden müssen. Eine Möglichkeit, wie der Shop seine Setups rationalisiert und systematisiert, sind Countdown-Blätter. Diese sind an fast jeder CNC-Maschine angebracht.

Der Countdown für eine bestimmte Maschine kann bereits 2 Stunden, bevor der beabsichtigte Job ausgeführt werden muss, „tee minus“ beginnen. Das Einrichtungsblatt zeigt minutengenau an, welche Schritte wann durchgeführt werden sollten.

Laut Mr. Bye bezieht sich ein Vorteil der Zeiterfassung auf diese Weise auf den Wettbewerb um gemeinsam genutzte Ressourcen im Geschäft. Schleppmotoren zum Beispiel. Wenn zwei Mitarbeiter zwei dringende Jobs einrichten, stößt derjenige, der sagt:„Ich brauche jetzt den Schleppmotor“, auf Widerstand. Warum sollte ein Mitarbeiter die Arbeit des anderen so wichtig finden?

Die Einrichtungsblätter ermöglichen es den Bedienern, die Anforderung auf andere Weise zu formulieren. Konkret kann der Bediener sagen:„Ich brauche den Schleppmotor in einer Stunde. Ist das in Ordnung?“

Der Unterschied mag klein erscheinen, aber er vermeidet widersprüchliche Egos. Ein schlanker Prozess erkennt an, dass jede Reibung Mühe und Zeit verschwendet – einschließlich zwischenmenschlicher Reibung.

Türen stehen offen

Im August 2007 las Mr. Bye diesen Artikel, der dazu beitrug, sein Bild davon zu vertiefen, wie man Lean Manufacturing in einer Vertragswerkstattumgebung anwendet. Er flog nach Kalifornien, um den in diesem Artikel beschriebenen Laden Roberts Tool zu besuchen. Der Laden war so freundlich, seine Türen zu öffnen. Der Besuch war für Mr. Bye so hilfreich, dass er die gleiche Einladung an Ladenbesitzer richtet, die gerne von ihm lernen möchten. Jeder, der bereit ist, die Reise anzutreten, kann sich mit ihm in Verbindung setzen, um einen persönlichen Blick darauf zu arrangieren, wie Energy Dynamics Lean macht.