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06/05/2018

Análise global de deterioração da ferramenta 2

Evolução do processo de fabricação – Os métodos utilizados para analisar e prever a vida útil dependerá da forma em que as ferramentas são aplicadas. Ao longo dos séculos, as práticas de fabricação evoluíram, de produções artesanais de itens individuais para produções em massa de peças padronizadas. A melhoria dos métodos de fabricação originou uma segunda geração de produção em massa capaz de produzir volumes cada vez maiores de peças semelhantes – um cenário de alto volume e baixa mistura de produtos (HVLM). Mais recentemente, a tecnologia digital aplicada em programação, controles de máquinas e ferramentas e sistemas de manuseio de peças está facilitando uma produção em massa de terceira geração que permite a produção econômica, de alta mistura e baixo volume (HMLV)

Figura 5

Embora as principais questões de desempenho permaneçam as mesmas, nomeadamente a obtenção de eficiência de custo e tempo, uma certa qualidade mínima e um certo nível de produtividade, as técnicas de produção em massa de segunda e terceira geração requerem diferentes abordagens para a análise da vida útil da ferramenta. Em um cenário HVLM de segunda geração, peças idênticas são usinadas a partir do mesmo material em execuções de produção que podem durar dias, meses ou anos usando o mesmo equipamento e o mesmo tipo de ferramenta de corte. Nessa situação, o gerenciamento da vida útil das ferramentas é relativamente simples. Os funcionários da empresa usam prototipagem e testes para determinar a melhor vida média da ferramenta, em seguida, dividem o volume desejado de peças pela vida esperada de ferramentas individuais.

Os dados consistentes da expectativa de vida da ferramenta permitem que uma empresa planeje mudanças de ferramentas que maximizem a utilização da ferramenta e suporte a produção contínua. No entanto, os métodos de produção de HVLM estão em declínio em proeminência. Para equilibrar o inventário parcial com a demanda e acomodar mudanças de engenharia em andamento, os fabricantes estão usinando cada vez menos peças em execuções de produção longas e imutáveis.

Ao mesmo tempo, as estratégias de produção em massa HMLV de terceira geração estão crescendo em aceitação. Os processos HMLV rapidamente ajustáveis combinam bem com os objetivos atuais de inventário e engenharia, mas o processo de planejamento é muito mais complexo. Uma série de dez peças pode ser seguida por partes de dois, cinco ou mesmo um único lote de componente. Os materiais podem mudar de aço para alumínio para titânio e as geometrias das peças de simples para complexas. Não há tempo disponível para determinar a vida da ferramenta através de testes.

Nesses casos, uma empresa tipicamente faz um palpite conservador sobre a vida projetada de uma ferramenta e, para garantir, emprega uma nova ferramenta para cada execução, em seguida, descarta-a bem antes que a ferramenta atinja sua vida útil produtiva real. Uma abordagem mais global da análise e das previsões do desgaste das ferramentas pode ajudar a minimizar o desperdício da capabilidade da ferramenta de corte.

Possibilidades de rendimento binário – Os métodos de fabricação de HMLV que mudam rapidamente aumentam a dificuldade de obter altos percentuais de rendimento para operações de usinagem. No caso da produção HVLM de longo prazo, testes e ajustes podem produzir até 90% de rendimento. Por outro lado, o rendimento na situação HMLV pode ser binário. A execução bem sucedida de uma única peça representa 100 por cento de rendimento, mas quando a peça é inaceitável ou está arruinada, o rendimento é zero.

As exigências de qualidade e eficiência de custo e tempo permanecem as mesmas, mas o rendimento pela primeira vez se torna um requisito primordial. Nesse caso, evitar a quebra de ferramentas é talvez a consideração mais importante. Uma vantagem é que o desgaste da ferramenta é uma preocupação mínima em situações de curto prazo e uma empresa pode aplicar, razoavelmente, parâmetros de corte mais agressivos e produtivos.

A mão de obra e a contribuição humana – As operações de produção de HVLM longas e imutáveis tendem a minimizar a importância das contribuições humanas para o processo de fabricação. Após uma longa execução, as operações podem ser essencialmente automatizadas. Mesmo nos casos em que um operador participa de todas as mudanças de peças, a natureza repetitiva dessas situações marginaliza a influência de operadores e programadores. A flexibilidade não é necessária, e talvez até desencorajada.

Pelo contrário, os cenários HMLV em rápida mudança enfatizam o papel dos seres humanos no processo, ao ponto de as operações exigirem uma forma de artesanato tradicional envolvendo criatividade e flexibilidade para se adaptarem eficientemente às peças e condições de corte que mudam continuamente, características da usinagem HMLV.

Foco no processo antes dos resultados – Muitos esforços de análise de processo de fabricação se concentram em revisar os resultados finais em relação à vida da ferramenta e produção parcial sem examinar minuciosamente o próprio processo.

Problemas relacionados a ferramentas de corte, mas não diretamente à vida útil da ferramenta, podem ser perdidos e criam gargalos de produção. Por exemplo, as rebarbas geralmente não estão relacionadas à vida da ferramenta, mas sua ocorrência interrompe o processo de fabricação porque outra operação deve ser desenvolvida e implementada para remover as rebarbas.

A formação de rebarbas está, no entanto, relacionada à geometria da ferramenta e parâmetros de aplicação e, portanto, deve ser considerada na análise de deterioração da ferramenta. A quebra da ferramenta, outro problema que geralmente não está relacionado ao desgaste da ferramenta, envolve material, geometria, parâmetros de aplicação, bem como fatores da ferramenta da máquina.

Elementos de excelência operacional – Os componentes básicos da eficiência na fabricação são a eliminação de resíduos, inflexibilidade e variabilidade. A análise detalhada da deterioração da ferramenta leva em consideração cinco elementos de excelência operacional.

Em primeiro lugar, é essencial entender completamente o processo geral de usinagem e a relação da operação de usinagem com o material. Em segundo lugar, deve ser dada atenção à redução de resíduos, através de estratégias de fabricação enxuta e outras iniciativas. Em terceiro lugar, os conceitos de economia de produção precisam ser empregados para garantir a rentabilidade. Em quarto lugar, os objetivos percentuais de produção devem ser vistos de acordo com o volume de fabricação e variedade parcial; a maximização da flexibilidade deve ser vista como uma forma de minimizar os gargalos, mas a variabilidade deve ser controlada para garantir tolerâncias de peças consistentes. Por último, é necessário enfatizar o valor da equipe de fabricação para obter o máximo benefício do recurso único e insubstituível que representa.

Considerações além do desgaste da ferramenta – A análise global de ferramentas complementa a medida inicial do desgaste da aresta da pastilha com análise da função das ferramentas nos totais dos Custos de Mercadorias Vendidas (COGS), Análise da Troca de Matriz em Um Minuto (SMED), resultados do Gerenciamento de Fluxo de Valor (VSM) e as percentagens de Eficiência Geral do Equipamento (OEE).

A consideração econômica mais básica relacionada às ferramentas é clara: as ferramentas custam dinheiro. A Figura 4 apresenta o custo de vários elementos do processo de usinagem e os totalizam como COGS. Esses dados permitem que uma empresa compare e contraste os vários elementos dos custos de produção, com o objetivo de encontrar candidatos para redução de custos que irão aumentar a rentabilidade operacional.