Casser l'écrou (de la soudure) de l'excellence opérationnelle automatisée

Figure 2 Les capteurs peuvent subir des dommages mécaniques pour diverses raisons. Même de petits impacts répétés peuvent endommager la face sensible au fil du temps. Images fournies

Maintenir une ligne de soudage d'écrous saillants fonctionnant à haut rendement peut être difficile. La livraison de pièces défectueuses aux clients peut dévaster la rentabilité et la réputation d'un fabricant, et l'un des problèmes de qualité les plus frustrants provient du soudage des écrous sur les pièces.

Une panne d'appareil nuit-elle à la productivité de vos cellules de soudage ? Les appareils endommagés et les câbles brûlés entraînent des temps d'arrêt imprévus et une réduction de la production, ce qui augmente les coûts salariaux des heures supplémentaires et crée un resserrement des délais de livraison. Une mauvaise application d'un écrou à souder sur une pièce est l'une des erreurs de qualité les plus difficiles et les plus dommageables en production, peut coûter des milliers de dollars et peut nécessiter des mesures correctives herculéennes en aval ou, pire encore, dans les usines des clients.

Le soudage projette des débris, des éclaboussures et du métal en fusion. Un tel environnement rend difficile la survie des produits d'automatisation standard. Les opérateurs chargeant des pièces heure après heure peuvent affecter les capteurs et endommager physiquement les composants.

Les capteurs et les composants associés figurent souvent en tête de la plupart des listes de résultats dans une chaîne de production de soudage. Même ainsi, dans les environnements d'automatisation de soudage difficiles, rien n'est épargné. Tout peut malheureusement échouer.

Éclaboussures de soudure. Le métal en fusion chauffé au rouge peut brûler même les défenses les plus robustes, avec suffisamment de temps et des abus répétés. Détruisant tout, des vérins pneumatiques aux blocs d'E/S de capteur, les projections de soudure peuvent entraîner plus de temps d'arrêt que toute autre chose sur le sol.

Les capteurs d'automatisation traditionnels avec des faces de détection en plastique et des boîtiers de base sont détruits quotidiennement par les fabricants du monde entier. Les éclaboussures brûlent ces faces en plastique, court-circuitant l'électronique et endommageant la bobine du capteur (voirFigure 1 ). La chaleur provenant de l'accumulation sur le corps d'un capteur peut cuire les composants et accélérer la défaillance du capteur. Dans de nombreuses installations, les projections de soudure détruisent au moins un capteur par quart de travail. Cela représente facilement un millier de capteurs par an jetés, dans une seule usine.

Impact de la charge. Des impacts violents peuvent détruire un capteur. Les opérateurs peuvent heurter les capteurs lorsqu'ils chargent des pièces, un problème aggravé si le capteur a été mal monté en premier lieu. Lorsque les capteurs tombent en panne, des temps d'arrêt importants s'ensuivent au fur et à mesure que la maintenance intervient. Même de petits impacts répétés peuvent endommager la face de détection au fil du temps et entraîner une panne (voirFigure 2).

Détection des écrous à souder défectueux. L'une des applications les plus courantes et les plus frustrantes du soudage automatisé est la détection fiable de la présence d'écrous à souder (voirfigure 3 ). Les défauts de production ont de nombreuses causes possibles : écrous manquants ou erreurs d'emplacement, filetages ou taille ou forme d'écrou incorrects, éclaboussures de soudure dans les filets (il y a encore des éclaboussures !) et problèmes d'orientation (est-ce à l'envers ?).

De quoi un système de soudage a-t-il besoin pour s'assurer qu'il a le bon écrou au bon endroit au bon moment ? Cela dépend de l'application, de l'endroit où le capteur peut être placé et du moment exact où les capteurs doivent détecter un écrou. Les problèmes sont généralement difficiles à corriger avec une technologie standard.

Dommages au câble. Un simple câble peut être l'une des choses les plus difficiles à protéger (voirFigure 4 ). Les cellules de soudage exigent les connexions les plus résistantes. Les débris de soudure peuvent raccourcir la durée de vie d'un câble de plusieurs façons. Des éclaboussures peuvent s'accumuler sur la gaine, tirant le câble hors du connecteur. Les étincelles de soudure peuvent brûler le câble, provoquant des courts-circuits dans la connexion, et des températures extrêmes peuvent cuire les composants. Des problèmes de communication et de signal intermittents peuvent être causés par la plus petite baie de soudure sur deux conducteurs dans une partie cachée du luminaire.

Figure 1Les éclaboussures de soudure peuvent brûler les faces en plastique, court-circuiter l'électronique et endommager la bobine du capteur.

De nombreux fabricants sont confrontés à ces défis d'automatisation du soudage. Les meilleures entreprises, cependant, suivent quelques étapes de base pour mettre de l'ordre dans leur maison. Notez que toutes ces étapes nécessitent une collaboration entre les responsables de l'ingénierie, de la maintenance et des achats, qui s'engagent tous à améliorer les applications dans les cellules de travail et les opérations à forte consommation.

1. Commencez… maintenant. C'est plus facile que vous ne le pensez. Quelques petits efforts initiaux peuvent conduire à une amélioration significative et aider à créer une dynamique. Tout d'abord, identifiez les cellules de travail et les opérations qui posent le plus de problèmes. Si vous n'êtes pas sûr, demandez aux opérateurs et aux équipes de maintenance ; ils savent certainement.

Examinez systématiquement les temps d'arrêt pour déterminer ce qui les cause (voir Figure 5). Commencez par documenter pourquoi, où et à quelle fréquence les composants échouent. Après avoir suivi ces informations pendant quelques semaines, vous pouvez déterminer où se trouvent les problèmes et lesquels vous devez traiter en premier.

Auditez les cellules à temps d'arrêt élevé pour déterminer quelles applications nécessitent le plus d'attention. De nombreux fabricants constatent que seul un faible pourcentage de leurs applications entraîne les coûts de remplacement des matériaux les plus importants.

2. Attaquez les applications de détection individuelles. Attaquez les applications individuelles une par une. Pour chaque application, documentez le retour sur investissement (ROI) possible des nouvelles technologies. Bien que la mise en œuvre d'une technologie plus robuste semble être un plan évident, vous devrez parfois justifier que payer plus à l'avance permettra en fait d'économiser de l'argent à long terme. Testez différentes technologies et comparez-les en calculant les économies d'un système par rapport à un autre.

Les capteurs d'automatisation se présentent sous de nombreuses formes, tailles et fonctionnalités. Déterminez ce qui est nécessaire en regardant à quoi le capteur est exposé et pourquoi l'installation échoue. Une cellule automatisée pourrait bénéficier de capteurs avec des revêtements, des capteurs à face en acier, des supports de protection ou une détection multimétal pour prolonger la durée de vie de l'application. Demande toi:

Vérifiez également la connexion entre la commande et le capteur lui-même. Est-il protégé ? Les pannes sont souvent imputées à un capteur, mais en réalité elles sont causées par la défaillance du câble. Les câbles fabriqués à partir de matériaux spéciaux comme le silicone et certains polymères (tels que le FEP, le PTFE, le PUR ou le TPE) sont conçus pour résister aux débris de soudure. Avec le bon matériau de câble, ce qui devait être remplacé tous les jours pourrait l'être tous les quelques mois.

Les problèmes d'application des écrous à souder peuvent être extrêmement coûteux. Différentes solutions - systèmes de vision, capteurs de détection d'écrous, capteurs de proximité, sondes tactiles et capteurs photoélectriques - ont toutes leur place. L'application d'écrous à souder est une application difficile, donc malheureusement, aucune technologie ne peut résoudre tous les problèmes.

3. Améliorer les achats et le coffre à outils. Au fil du temps et à travers de multiples projets, la plupart des fabricants accumulent une collection diversifiée et dispersée de pièces dans le coffre à outils. Une telle situation ingérable et lourde peut sérieusement frustrer les services d'achat MRO.

L'excellence opérationnelle exige que vous plongez dans l'obscurité de la crèche pour normaliser l'inventaire, contrôler la consommation, réduire les déchets, éliminer les ruptures de stock et réduire l'inventaire global. Trouvez des pièces communes pouvant être utilisées dans toutes les applications et réduisez le nombre de pièces que vous détenez en stock. Faire les deux simplifie les achats et réduit les ruptures de stock.

figure 3Les problèmes courants en automatisation proviennent de l'incapacité à détecter la présence d'écrous à souder.

Simplifier le berceau peut nécessiter l'achat de composants plus coûteux qui (idéalement, au moins) durent plus longtemps. Calculez le retour sur investissement et prenez des décisions basées non pas sur les coûts des composants individuels, mais sur le coût total de possession à long terme. En faisant le travail initial, vous pouvez simplifier les achats et respecter le budget alloué.

4. Fixez l'avenir. Le processus d'investissement doit aller au-delà de l'état d'esprit "continuer à fonctionner". Il doit prendre en compte les technologies nouvelles ou perturbatrices (traçabilité, vision, réalité augmentée) et prendre en compte le temps d'ingénierie nécessaire pour les mettre en œuvre.

Faites également attention à la façon dont vous spécifiez les projets d'investissement. Définissez des attentes claires, documentez ce que vous devez accomplir, spécifiez l'équipement exact dont vous avez besoin et assurez-vous de recevoir des devis égaux qui vous permettent de comparer des pommes avec des pommes. Après tout cela, lorsque l'équipement arrive dans l'usine, il doit être prêt à soutenir l'excellence opérationnelle.

5. Créez un état d'esprit de responsabilité. Certaines choses valent la peine d'être répétées, mais remplacer un capteur de proximité à chaque quart de travail n'en fait pas partie. Pour créer un état d'esprit de responsabilité, vous devez amener tout le monde au-delà d'une mentalité de "faire fonctionner" pour examiner le coût total de possession du problème.

Engagez-vous à réexaminer le problème, vérifiez pourquoi l'échec s'est produit et discutez ouvertement des améliorations. Documenter les améliorations des applications et surveiller leur valeur donnera aux employés moins d'incendies à combattre à l'avenir et les incitera à s'approprier les problèmes. Les responsables, les ingénieurs, les techniciens de maintenance et les opérateurs doivent tous être à l'aise pour parler des taux d'échec d'une application, rechercher des solutions et calculer leur retour sur investissement.

Définissez des attentes claires. Formez les employés aux nouvelles philosophies, technologies et stratégies pour réduire les coûts et augmenter la productivité. Lorsque tout le monde travaille ensemble et s'engage à changer, ils établissent un état d'esprit de responsabilité, un ingrédient clé de l'excellence opérationnelle.