El futuro del software en la fabricación de chapa de precisión

Apr 09, 2024

Traitov/iStock/Getty Images Plus

Los fabricantes de chapa de precisión fabrican su propio producto, ofrecen servicios de subcontratación para otros o hacen un poco de ambas cosas. Algunas operaciones se especializan en mercados específicos, como el aeroespacial, el médico o el automotriz, y ofrecen la trazabilidad y cumplen con los estándares de calidad que esos mercados requieren. Otras operaciones pueden tener múltiples plantas e incluso operaciones internacionales, que en conjunto ofrecen una experiencia perfecta para el cliente.

Dicho todo esto, cuando se llega a los servicios principales que ofrecen las empresas de chapa, la diferenciación comienza a desvanecerse y comienza con la operación de corte principal. La realidad del corte por láser es que se ha convertido en gran medida en un servicio básico. Claro, algunas máquinas pueden tener una plataforma grande para piezas extremadamente grandes y algunas máquinas especiales pueden producir piezas extremadamente pequeñas. Algunas operaciones ofrecen otros procesos como el corte de tubos o la capacidad de procesar materiales difíciles con corte por chorro de agua u otros métodos.

Pero cuando se trata de la mayoría de las operaciones de corte, los clientes simplemente asumen que un fabricante las realizará con un estándar de calidad aceptable. Las verdaderas diferencias están en la seguridad y trazabilidad del suministro, la calidad del servicio, la entrega y, por supuesto, el coste.

La subcontratación avanza rápidamente por naturaleza. Los plazos de entrega son cortos. Uno o dos días no es inusual para algunas operaciones, especialmente aquellas que producen prototipos o envían lotes muy pequeños. Y aquí radica el desafío fundamental de la moderna operación de chapa de precisión: la gran variedad de trabajos que fluyen en la empresa en cada momento. Una planta puede tener algunos pedidos de gran cantidad combinados con una “larga cola” de trabajos de baja cantidad, cada uno con características de demanda únicas. Algunos clientes pueden realizar pedidos de forma predecible, otros de forma esporádica. Algunos podrían necesitar asistencia en el diseño. Otros envían dibujos que pueden tener distintos niveles de problemas de fabricación. Algunas empresas están abiertas a cambios de diseño y otras no.

Manejar toda esta variedad de manera eficiente y rentable es extraordinariamente difícil. Algunas citas quedan sin respuesta. Algunas oportunidades son ignoradas o pasadas por alto, simplemente porque la operación está enterrada en el día a día. Todo el mundo simplemente intenta mantener la cabeza a flote. Luego, cuando los trabajos se entregan al piso, es posible que falte información.

Ya sea un inventario de trabajo en proceso (WIP) en el taller o un correo electrónico sin respuesta enterrado en la bandeja de entrada de alguien, los trabajos pasan la mayor parte de su recorrido a través de una operación de precisión de chapa metálica esperando la atención de alguien, y es aquí donde el software está teniendo su mayor impacto. .

Teniendo en cuenta los cientos de trabajos que realiza un fabricante de precisión típico, generar suficientes cotizaciones para mantener la carga de trabajo deseada puede ser un gran dolor de cabeza. En este caso, los sistemas de cotización automatizados pueden ayudar a reducir las habilidades y las horas normalmente requeridas. Este tipo de software no sólo reduce el tiempo de respuesta, sino que también libera a personas capacitadas para abordar otras tareas de producción y gestión.

La mayoría de las consultas actuales se presentan en forma de archivos CAD y la capacidad de importar y, lo que es más importante, analizar automáticamente los procesos necesarios es esencial. También lo es la capacidad de ofrecer fechas de entrega confiables. Esto requiere conocimiento de los recursos humanos y mecánicos de la fábrica y de la carga en cualquier punto. La planificación puede llegar hasta los camiones que envían las piezas al cliente.

Una vez más, se trata de conocimiento: saber qué está produciendo una operación ahora y (especialmente importante al citar) qué podría producir en el futuro. Considere el conocimiento adquirido con un sistema de ejecución de fabricación (MES) y el seguimiento en vivo de lo que sucede en el taller. La operación tiene una visión completa de los stocks de materias primas, sus costos y tiempos de entrega, así como el costo y tiempos de entrega para operaciones subcontratadas como el recubrimiento en polvo. El MES rastrea las operaciones manuales como la soldadura y los procesos automatizados como el corte por láser, así como todas las excepciones y problemas, como averías de las máquinas y chatarra excesiva.

El software también puede monitorear la efectividad de la programación y el anidamiento. ¿Cómo gestiona y utiliza la operación los remanentes? ¿Qué tal combinar trabajos de varios clientes en la misma hoja de material? ¿Cómo afecta la colocación de piezas a la estabilidad laboral y la facilidad de extracción de piezas?

La automatización se ha convertido en una parte esencial de cualquier taller. La tecnología puede mantener las máquinas funcionando y cambiando automáticamente. La fabricación flexible es una realidad, y aquí el software juega un papel central, controlando los dispositivos de automatización, monitorizando su eficacia y destacando áreas de mejora.

La maquinaria moderna puede enviar datos automáticamente al software y, para las operaciones manuales, los operadores pueden enviar datos con tabletas o dispositivos similares. En cualquier caso, dicha retroalimentación brinda información en vivo a los gerentes que monitorean la producción, así como a los ingenieros de ventas que prometen fechas de entrega. Los equipos disponibles en el mercado también pueden actualizar máquinas más antiguas para la recopilación de datos.

Por supuesto, los datos que se recopilan automáticamente deben ser relevantes. Cantidades excesivas de datos pueden provocar problemas de gestión de datos. Además, los datos deben respaldar los requisitos de capacidad posterior, como doblado y soldadura. Los datos de uso también pueden ser inmensamente valiosos para calcular el retorno de la inversión para compras futuras.

La mayoría de las plantas de chapa metálica son operaciones con una alta combinación de productos y, como tales, requieren métricas que tomen en cuenta dichas combinaciones de productos. Por ejemplo, cuando se trata de capacidad y utilización, los indicadores de efectividad general del equipo (OEE) pueden ser valiosos, pero deben analizarse de manera que no se malinterprete ningún factor oculto.

Por ejemplo, el indicador de calidad OEE no debe analizarse como un simple porcentaje de toda la mezcla de productos. Esto tiene que ver con costes de materiales muy variables. Unas pocas piezas desechadas de material muy caro podrían tener un gran impacto en la rentabilidad.

Cuando se trata de la métrica de disponibilidad en OEE, una cierta cantidad de tiempo de inactividad en las operaciones de chapa no siempre es malo. Depende de las necesidades de la mezcla de clientes. Un subcontratista podría estar reservando cierta capacidad para garantizar que pueda reaccionar ante pedidos urgentes (y altamente rentables), lo cual es bueno para el negocio.

Por otro lado, una máquina podría dejar de funcionar debido a una limitación en la fase anterior derivada de un cambio inesperadamente desafiante. Ese tiempo de inactividad no es bueno, pero los datos deben interpretarse correctamente. A la espera de ese trabajo retrasado, el centro de trabajo no necesariamente debe abordar otros trabajos que están listos pero que no necesitan ejecutarse. En otras palabras, la máquina no debería producir más sólo porque puede, especialmente si agregará WIP innecesario o empeorará un cuello de botella posterior.

La forma de avanzar es lograr la eficiencia y el equilibrio de todos los procesos a partir de datos recopilados con precisión. Esto considera el costo de WIP, el costo de funcionamiento de las máquinas y operaciones, cómo los cambios afectan el costo de producción, los tiempos de entrega logrados y la rentabilidad de cada trabajo. Recuperar y analizar datos es un trabajo complejo que requiere un análisis multifuncional. Una sola máquina con un tiempo de actividad estelar no hace que un negocio sea más exitoso. Los datos de corte afectan los datos de flexión, lo que afecta el recubrimiento en polvo, la soldadura y el ensamblaje. Toda esta complejidad hace que la recopilación y el análisis automatizados de datos sean aún más importantes; de ahí, nuevamente, la importancia del software.

Los subcontratistas tienen cuatro objetivos principales: mantener un flujo de trabajo nuevo, optimizar la utilización del equipo para la combinación de trabajos en la planta, garantizar que cada trabajo alcance el nivel de rentabilidad deseado y entregar los trabajos a tiempo. Los cambios en un área afectan a las otras tres. Los talleres pequeños podrían analizar dichos datos manualmente, pero para las empresas con múltiples máquinas y sitios, el análisis y la utilización eficaz de toda esta información es prácticamente imposible.

En cuanto a la rentabilidad, la utilización de materiales sí juega un papel. Aún así, los talleres de chapa de precisión realizan un acto de equilibrio extraordinariamente complejo todos los días, sopesando los beneficios del alto rendimiento del material (al liberar trabajos de piezas de relleno, así como más trabajos más adelante en el cronograma) frente a los desafíos del exceso de WIP. Aquí no existe una estrategia mágica ya que cada negocio y situación requiere un enfoque diferente. En términos generales, las operaciones pueden utilizar uno de dos enfoques: (1) anidar kits de piezas para trabajos específicos o (2) llenar una hoja con una mezcla de piezas. Cuando las operaciones anidan kits de piezas, crean menos WIP y requieren menos espacio para almacenar piezas para la siguiente etapa de producción. Esta estrategia puede funcionar bien cuando las piezas son muy grandes o no son fáciles de almacenar. También funciona cuando las fechas de entrega del cliente son predecibles, de modo que los planificadores pueden liberar pedidos en el momento óptimo para que los trabajos fluyan rápidamente desde el corte hasta el ensamblaje y el envío.

Dicho todo esto, rellenar láminas con una mezcla de piezas de diversos trabajos también tiene sus ventajas. Esta estrategia deja menos restos de hojas que gestionar y normalmente produce una mayor utilización de la máquina y del material. Las operaciones pueden fabricar piezas en stock para llenar una hoja, lo que puede facilitar una respuesta rápida para trabajos pedidos repetidamente. También permite que una operación cambie rápidamente de marcha en la producción para satisfacer los cambios en la demanda de los clientes.

Sin embargo, toda esta agilidad tiene un precio, que en su mayoría se paga en WIP. Los talleres necesitarán más espacio de almacenamiento para las piezas y deberán dedicar recursos al seguimiento e identificación de todas las piezas en el taller y en el inventario.

Tener las herramientas de software adecuadas brinda flexibilidad operativa; es decir, no está obligado a utilizar sólo un enfoque u otro. Estas herramientas también ofrecen visibilidad y trazabilidad en todo el negocio. El almacenamiento de existencias en bruto y WIP aún requiere espacio, pero con el software adecuado, es posible que no se requieran muchos recursos para administrar dicho inventario.

De hecho, si el software brinda a las empresas buena visibilidad sobre ciertos materiales (incluido exactamente qué y cuánto está disponible y con qué rapidez y rentabilidad se puede adquirir más), una planta puede lograr la mejor eficiencia de anidamiento y al mismo tiempo cumplir con los plazos de entrega. El software de seguimiento de remanentes evita que los operadores pierdan tiempo tratando de administrarlos y brinda a los programadores la flexibilidad de usar esos remanentes para futuros nidos.

Una buena estrategia de piezas de relleno requiere cierta visibilidad de la previsión de la demanda. Pero con un software que rastrea esas piezas y dónde se almacenan, se pueden vincular a los pedidos de ventas entrantes. Un cliente que aprieta un gatillo en un pedido activa inmediatamente la extracción del inventario de piezas de relleno de una ubicación específica, sin necesidad de volver a cortar piezas después de una búsqueda fallida en un inventario de piezas desorganizado.

Muchos desafíos en el negocio de la chapa de precisión surgen de todas las incógnitas que quedan justo después de ganar una licitación. Hemos ganado el pedido. Genial. ¿Ahora que?

Los desafíos surgen desde el principio con el tipo y la calidad del archivo digital recibido del cliente. A veces, las tiendas necesitan trabajar con archivos PDF de impresiones escaneadas; otras veces reciben DXF de mala calidad. Incluso las instrucciones escritas que proporciona el cliente pueden ser inexactas o engañosas. Aquí es donde la falta de personas capacitadas para cotizar y estimar puede provocar retrasos importantes. Un taller de chapa puede carecer de la experiencia y las habilidades de ingeniería, generalmente adquiridas después de años en la industria, para extraer información relevante para la producción.

Un flujo de trabajo de cotización de chapa digitalizada tiene como objetivo abordar estos problemas. La comunicación precisa con los clientes sigue siendo más importante que nunca. Aún así, los sistemas CAD actuales se centran en el diseño para la capacidad de fabricación, y el CAD 3D rico en información se ha convertido gradualmente en el nuevo estándar.

Además, los sistemas de cotización se han vuelto más avanzados al incorporar características tradicionalmente restringidas al mundo de la ingeniería. Estas funciones avanzadas pueden simular un entorno de producción real.

Impulsado por motores de optimización del diseño con la ayuda de IA, el software de cotizaciones actual puede realizar comprobaciones automáticas de viabilidad. Esto puede incluir implementar una lógica de limitación para que un cliente simplemente no pueda pedir una pieza que es imposible de fabricar, así como detectar problemas o problemas potenciales con una pieza: orificios demasiado cerca de un borde, pliegues a lo largo de los orificios (que causan distorsión) y dimensiones en conflicto. .

Otras características pueden incluir motores de despliegue 3D que incorporan herramientas que realmente se utilizan en el taller, a partir de una base de datos que tiene en cuenta las diferentes características de conformado de diferentes materiales y espesores. Esto, a su vez, determina el tamaño de pieza en bruto correcto, que se introduce en motores de anidamiento avanzados.

Las mejoras futuras podrían incluir la trazabilidad del diseño para identificar dónde ocurrió un error y, a través de la optimización de la IA, desarrollar formas de evitar que ese error vuelva a ocurrir.

Mirando hacia el futuro, la industria podría ver avances de software que (una vez más, utilizando inteligencia artificial e información obtenida del aprendizaje automático) puedan simular toda la fábrica. El software podría señalar qué operaciones necesitarán intervención humana e incluso integrarse con sistemas de proveedores y proveedores de servicios externos. ¿Hay suficiente material disponible? ¿Tendrá problemas un proveedor externo de recubrimiento en polvo para enmascarar una determinada característica? En el futuro, una plataforma de cotizaciones integrada podría responder estas preguntas y más. Todo esto podría reducir la posibilidad de error antes de comenzar a cortar, doblar o soldar.

El objetivo es mitigar la brecha de habilidades permitiendo que el software, impulsado por inteligencia artificial y aprendizaje automático, complete las tareas mundanas. Todo esto minimiza la posibilidad de sorpresas durante la ejecución de pedidos y la fabricación, liberando a personas capacitadas para trabajar en el flujo de trabajo general, el servicio al cliente, la gestión de proyectos, el desarrollo del personal, así como en el crecimiento de los ingresos y los resultados.

Dicho de otra manera, las futuras innovaciones en software de chapa de precisión deberían permitir que más personas trabajen en el negocio, no en el negocio.