Mashine za CNC za Kupiga Mzigo Moja kwa Uzalishaji wa Kikubwa wa Kiotomatiki katika Vituo vya Kufanya Kazi

Kufikiria upya Mashine ya Kukandamiza zenye Shafu Moja kwa Kazi ya Kiasi Kikubwa

Kuna dhahari ya kudumu katika majengo ya uzalishaji kwamba mabaini ya CNC ya spindle moja ni kwa ajili ya vikundi vidogo au kazi za kwanza ya mfano tu. Niliona meneja wa uzalishaji amekwenda kucheka kwa fikra ya kutumia mabaini ya kujitenga katika seli ya kiotomatiki, akisikia tu kwamba mabaini ya kielelezo cha spindle nyingi pekee inaweza kufikia gharama ya kitu kilichotarajiwa. Alikuwa amekosea. Mabaini ya sasa ya spindle moja, imetengenezwa kwa maana ya kiotomatiki, inaweza kuwa mnyama wa uzalishaji kamili. Ushirika si idadi ya spindle; bali uwezo wa mabaini kushirikiana kwa urahisi na kipengele cha kuzisindika kwa bar ya magazini, kipengele cha kuzisindika kwa gantry, au roboti ya kushirikiana inayotunza vitu vinavyowekwa na kuvutwa nje. Mabaini lazima iwe na uwezo wa kuingiliana kwa kifaa cha I/O, ufunguzi wa protokoli ya udhibiti, na utaratibu wa kusimamia chips ili kufanya kazi saa baada ya saa bila mshirika wa binadamu yeyote. Thibitisha idadi ya vitu unayotarajia kuzalishwa kwa saa, kisha rudia nyuma kwa mchakato wa spindle moja ambao unaweza kufikia hilo kupitia muda wa mchakato usio na mtu, si kwa kasi ya spindle pekee.

Dansi ya Kuendelea Bila Kusimama ya Kusindikiza Vitu

Tofauti kati ya mashine yenye kazi nyingi na seli ya kiotomatiki yenye faida mara nyingi ni sehemu moja tu ya uhandisi wa kusonga vitu: jinsi ya kuingiza vitu vya msingi katika kichakichi. Kifaa cha kufanya kazi kwa kutumia mchakato wa kuzunguka (lathe) bila kufanya kazi kwa kutumia mfumo wa kiotomatiki ni kifaa tu kinachosubiri makini. Nilitembelea mtengenezaji wa vifaa vya hidrolikali ambaye alikuwa akifanya kazi kwa miaka mitatu ya wafanyikazi tu kuingiza vitu vya msingi (blanks) kwenye vifaa vya CNC vya kuzunguka (CNC lathes) vinavyoweza kufanya kazi vizuri sana. Alipofanya kujumuisha kwa upatanisho mfumo wa kutoa bar ya hidrodinamiki (hydrodynamic bar feeder) pamoja na mfumo wa kusonga kwa kiotomatiki sehemu zilizobaki (automatic remnant handling), kiwango cha kutumika kwa vifaa vyake kilipanda kutoka kwa takriban sitini na tano kwa asilimia hadi kwa hivi karibuni tisini na mbili kwa asilimia kwa usoni. Badiliko hilo pekee lilirejesha gharama ya kutoa bar (feeder) kwa miezi michache tu. Uchaguzi huu hauna umuhimu mdogo. Kitoa bar ya hidrodinamiki (hydrodynamic feeder) kinaunga mkono kwa urahisi bar ya kuzunguka (rotating bar stock) kwa RPM za juu, ikidhibiti kuvuta (whip) na vibarua (vibration) kwenye sehemu zenye ukuu mdogo. Kiongozi wa kifaa cha kuzunguka (gantry loader) kina maana kwa vitu vya kuzunguka vilivyopaswa kuchukuliwa (pre-cut billets) au vitu vya kufanywa kwa nguvu (forgings). Kifaa cha kuzunguka (machine tool) lazima kizungumzie mfumo huo wa nje kwa lugha yake ya asili, ikifanya usimbamizi wa ishara ya kufungua kichakichi (chuck open signal), uthibitisho wa kushika sehemu (part catch confirmation), na kutoa mwisho wa bar (bar end exit) bila kosa moja. Usimbamizi huu ndio unachotumia kifaa cha kuzunguka (standalone lathe) kuwa moyo wa seli ya uzalishaji.

Ustawi wa Jimbo la Joto Wakati ya Kishipu ambacho Hakikukaa

Kifaa cha kuchukua kipande cha kujenga (lathe) kinachofanya kazi kwa muda wa shati moja, kwa joto na baridi, kinaweza kuficha makosa yake ya joto katika mzunguko wa kujazwa kwa joto na kupungua kwa joto. Lakini unapobadilisha kuwa katika uzalishaji wa kiasi kikubwa na kiotomatiki, na kifaa hicho kinachofanya kazi kwa muda mrefu wa saa ishirini bila kupumzika, kila moja ya uharibifu wa joto huonyeshwa wazi sana na kuzidishwa kwenye sehemu zilizosawazisha elfu za kifaa hicho. Nina kumbukumbu mbaya ya duka lililoanza uzalishaji bila watu (lights-out production) jumamosi usiku. Sehemu za kwanza za mia moja zilikuwa bora kabisa. Mnamo saa 3 usiku, wakati kifaa kilifika kwenye ukomavu kamili wa joto, kichwa cha kifaa (headstock) kilikuwa kimeongezeka kidogo tu kiasi cha kusababisha kipenyo cha mafuriko kushuka nje ya kipimo cha juu cha uboreshaji. Walitupwa zaidi ya sehemu za mia nne kabla ya wafanyakazi wa asubuhi kufika. Sababu ya msingi ilikuwa mfumo wa kuchukua joto kutoka kwa kichwa cha kifaa (spindle cooling system) uliochaguliwa kwa uwezo mdogo kuliko unachohitajika kwa muda mrefu wa kufanya kazi bila kupumzika. Unapokisema muuzaji kwamba kifaa chake kimeandaliwa kwa ajili ya uotomatiki, lazima utaamini ripoti ya mtihani wa ustahilia wa joto uliofanywa kwa mzunguko unaofanana na shati zaidi ya kazi, pamoja na kurekodiwa kwa grafu ubadilishaji wa vipimo vya kifaa kuhusu muda. Watajengi wa kifaa ambao wanafanya uwekezaji katika mifumo ya kuchukua joto kwa mafuta (active oil chillers), mifumo ya kuvunja mizizi ya kifaa yenye uwezo wa kurekebisha joto (temperature-compensated ballscrews), na muundo wa kichwa cha kifaa (headstock) unaofanana na joto (thermally symmetrical) hawajiongeza gharama; bali wanakununua usalama wa uzalishaji.

Jukumu la Kuchuma na Kufinisha Kwa Uwezo wa Kubadilisha

Katika mazingira ya kazi ya mikono au ya kusimamiwa kwa nusu, wafanyikazi wanasisitiza kwa kisasa kwa sauti ya kuchomwa na kubadilisha kipengele cha kuvuta kwa kujifunza upungufu wa kifaa na maeneo ya nguvu zaidi ya matumizi katika kitu. Kikokoto cha kusimamiwa kwa kujitawala lazima kifanye hivyo kwa mwenyewe. Hapa ndipo udhibiti wa kuboresha unakuwa hitaji la kushindwa, si tu kifurushi. Jukwaa bora la kichombo cha kichwa mmoja kwa uzalishaji wa wingi litakupa uwezo wa kubadilisha kasi ya kuvuta kwa kutumia makro au vituo vya kisensori wakati mzigo wa kichwa unapopanda katika hatua ya kuchoma kwa nguvu, ikidhibitisha kuharibika kwa kifaa cha kuchoma kinachoweza kusababisha mgandamizo wa kikokoto. Nilisaidia mara moja kuweka mtiririko wa uzalishaji wa mishale ya chuma iliyochomwa, ambapo tulianza strategia rahisi ya makro. Mzunguko wa kuchoma uliendelea kufuatilia mzigo wa kichwa kwa wakati wa sasa. Wakati mzigo ulipungua chini ya kipimo kilichowekwa, mfumo ulidhania kwamba kifaa cha kuchoma kilikuwa limechoka na kutoa otomatiki kifaa kipya au kuita kubadilisha kifaa kutoka kwenye kituo cha kifaa kingine. Gharama ya kifaa kwa kila sehemu ilipungua kwa thelathini taslumi kwa sababu tulimaliza kuzitupa kifaa vilivyotumika kwa sehemu fulani baada ya kuzingatia idadi ya sehemu zilizotengenezwa. Hii ni uzalishaji wa akili kwa bajeti ya kichombo cha kichwa mmoja, na inafanya kazi tu wakati mfumo wa udhibiti unafunguliwa kwa kiasi cha kukuza uboreshaji huu.

Data kama Msimamizi Mpya wa Enzi ya Kufanya Kazi

Wakati kambi ya kazi inaautomatishwa, mkuu wa kimwili anapotea, lakini hitaji la usimamizi unazidi. Huwezi kuudhibiti chochote ulichokipima, na CNC lathe inayotumika bila mtu akisimamia hunzisha mafuriko ya data yenye thamani kubwa. Kifaa kilichochaguliwa kwa usahihi hutoa wakati halisi mzigo wa spindle, joto la coolant, sasa ya axis, na kadi za maisha ya zana kupitia protokoli za OPC UA au MTConnect moja kwa moja kwenye mtandao wako wa uzalishaji. Hii si teori ya Industry 4.0; ni udhibiti wa faida kila siku, unaofanya kazi kwa njia ya moja kwa moja. Nina kumbuka mtoaji wa sehemu za vihakiki vya magari ambaye alitumia uchambuzi rahisi wa miongozo ya vibarua vya spindle, vilivyopitishwa kutoka kwenye seli zake za lathe, na aligundua tabia isiyo ya kawaida mbili wiki kamili kabla ya uvunjaji mkubwa wa vibarua ungalisimama mstari wa uzalishaji. Walibadilisha spindle wakati wa mlango wa usimamizi wa mpangilio na hakukosa usafirisho wowote. Kiungo cha data kiliruhusu usimamizi wa mapambano badala ya kushindwa kwa kufanya vitendo vyenye shauku. Wakati mfanyabiashara wa kifaa anajua hitaji hili la uunganishaji na anakujenga katika utawala wa msingi wa mhimili, mwenye kambi ya kazi huupata dira ya wazi kwenye kila kilowatt ya nishati inayotumika na kila mikroni ya kubadilika kabla ya kuwa kosa.

Kutoka kwa Mchine ya Peke Yake hadi Mgongo wa Selula ya Uzalishaji

Kwa miaka mingi ya kufuatilia joto la uzalishaji kuendelea, majengo ya kiotomatiki yanayotarajiwa kwa uwezo wa kubaki ni yale ambayo hawana mistari ya kutumia mchakato wa kipekee yenye uangalizi mkubwa, bali ni yale ambayo yamejifunza sana kunjua sana jinsi ya kuunganisha kwa urahisi vituo vya kuchakata kwa kichwa moja vilivyopatikana kwa uaminifu na vifaa vya nje vya akili. Hapa ndipo mfumo wa uzalishaji wa mtengenezaji wa mashine unavyoonekana kweli. Kampuni kama ya Hengxing, ambayo inasimamia mchakato wote wa thamani kutoka kufanya chuma cha chuma hadi kujenga kwa usahihi na kujaribu kwa muda mrefu katika mishahara mingi, inaleta uwekezaji muhimu kwenye meza. Kila gari linalotoka kwenye kiwanda hulinda upatanisho wa pambano la kisasa, upatanisho wa kichwa cha spindle, na muda wa kuchakata uliofanikiwa. Ufanisi huu ni siri ya kushinda wakati unapojitahidi kukuza tofauti moja ya kiotomatiki hadi kumi, ukijua kwamba roboti anayetengeneza Seluli A anaweza pia kuhudumia Seluli B bila kurejista tena. Gari la kuchakata kwa kichwa moja linakuwa kituo cha kubadilika na kwa uaminifu katika mtandao wa uzalishaji unaoukuza, lililoundwa kwa kina katika asili ya uzalishaji wake wa kusimamia kila hatua.