通过改进工厂数据收集，制造商可以更准确地了解制造过程
过程改进包括广泛的工具、技术和策略。如果部署得当，车间数据收集和监控系统可以帮助工厂车间经理利用关键数据指标，包括衡量机器正常运行时间和查明瓶颈或其他问题的整体设备效率 (OEE) 和总体有效设备性能 (TEEP)提高加工性能。
OEE 指标量化因素，包括机器可用性和运行时间、零件生产性能和质量。借助 OEE，制造商可以获得有关机器可用性与计划正常运行时间、性能与目标值的最新信息以及用于比较好零件与报废零件的质量数据的最新信息。
监控车间
Okuma 技术人员展示了该公司的 LOC 650 CNC 机床，其配备支持最新 MTConnect 协议的 THINC-OSP 控制。 MTConnect Institute（弗吉尼亚州麦克莱恩）总裁兼主席 Dave Edstrom 说，如果没有车间监控系统，制造商就无法有效地采用 OEE 指标和精益制造。在去年 4 月的 MTConnect 会议上，提出了新的 MTConnect 挑战赛，旨在促进使用 MTConnect 标准开发先进制造智能应用程序。Edstrom 说车间监控对于 OEE 和精益来说都是必须的。“我认为很多人都是在自欺欺人，因为如果你没有数据，你不能做 OEE 或精益，”Edstrom 说。
MTConnect 是一种开源、免版税的协议，用于使用 XML 和 HTTP 标准共享机器数据，Edstrom 说允许制造商轻松地通过 MTConnect 代理和适配器从机器获取数据，包括较旧的遗留设备。只读协议已获得许多转换，主要机器制造商、控件开发人员和制造软件公司支持它更无缝地共享制造设备数据。该协议现在支持工具数据规范的 ISO 13999 标准，这简化了制造公司之间标准化工具信息的共享。
“机床制造商之间的神话是，这对他们没有好处，但当你与他们交谈，他们通过开放来区分自己，这为这些机床制造商节省了直接资金，”埃德斯特罗姆说。他补充说，大多数支持 MTConnect 的建筑商都免费为较新的机器提供代理和适配器协议，或者对较旧的遗留设备的适配器收取象征性的费用。
所有带有 MAPPS 控制的新 DMG / Mori Seiki 机器都配备了 MTConnect符合 V1.1 标准的适配器，可通过 Web 远程监控机器。迄今为止，车间监控在机床行业并未真正起步，据估计只有 4% 的车间监控机器，尽管这个数字可能会低得多。
“了解您的机器在做什么是第一步，”Okuma America Corp.（北卡罗来纳州夏洛特）技术总监 Brian Sides 说。“这意味着它们是运行还是不运行？
“多年来，我们一直是机器监控的支持者，”Sides 补充道。 MTConnect 的成熟部分是机器监控，一些大客户正在将其放入他们的投标规范中。”
OEE、TEEP 是精益流程优化的关键
OEE 和 TEEP 是相似的机器性能指标，但 TEEP 是根据总日历时间来衡量的。每个都提供有关制造过程如何执行的关键视图，并为制造商提供关键数据以改善运营。 “在我看来，任何制造商总是有两种方法来改进他们的流程。一种是通过实施精益制造，另一种是创新现有的制造工艺，”山特维克可乐满（新泽西州费尔劳恩）工艺集成高级制造工程师 Sri Atluru 说。
精益与创新之间的界限——精益管理主要关注消除流程中浪费的内容或资源，并提高车间的现有生产力，”Atluru 指出。 “创新是不同的，因为它有能力重新设计你的整个制造商
“OEE 和 TEEP 等指标非常关键，因为管理层总是想要一种方法来量化整个制造过程，”Atluru 补充道。 “OEE 和 TEEP 提供了一个量化车间整个生产流程的指标。不仅仅是 OEE 或 TEEP，您还可以使用 SPC 之类的东西来监控您的工艺流程并查看工艺流程中的可变性。”
OEE 提供了一种追溯整个流程的方法他指出，流程并找出流程的哪一部分实际上导致了这种浪费的内容。 “当你这么说时，有一个很好的平衡，因为 OEE 取决于你收集数据的方式。如果您收集的数据非常准确，则可以追溯到您的问题或将您的不良 OEE 追溯到这个特定来源。但是如果你没有准确的数据，如果你没有进行实时数据收集，就很难追溯为什么你的 OEE 或你的 TEEP 是非常低。这就像‘垃圾输入和垃圾输出’。”
另一个问题是，大多数制造商倾向于不实时收集数据，或者不自动化他们的数据收集过程，Atluru 说。 “当您手动收集数据时，总是有可能在数据中引入更多可变性或更多错误。”
使用与制造商精益工作相关的财务 OEE 也很重要，顾问罗伯特指出R.C. 的老板汉森Hansen Consulting LLC（柯林斯堡，科罗拉多州）和“整体设备效率：增加利润的强大生产/维护工具”一书的作者。
“精益是更大的保护伞，但在我看来 OEE 是引擎”汉森说。 “在流动流中，我把它想象成发动机中的活塞。我认为学习 OEE 价值流分析非常重要，它可以协调该引擎。”
他的方法的关键是所有库存在伊士曼柯达公司工作了 29 年的资深人士汉森说，尽管这是一种损失，但这是一种损失。 “它拥有的是库存的所有运营成本。有些人做得很好，有些人库存太多。财务 OEE 只是从收入/盈利能力的角度来看您当前的结果。问题是如果您采用最佳实践，您能做多少？”
一个组织的财务 OEE 实际上是一个问题，即它目前的表现如何，而不是如果公司在运营时它能做多好他补充说，处于世界一流的质量水平。 “如果你及时利用所有这些改进，你会惊讶地发现每个车间工作站 60-70% 的操作可能会好得多，”汉森说。 “你已经拥有的资产中有一个完整的隐藏工厂五。大多数人不会问这样的问题，'我在桌面上留下了多少？'但他们应该问。“
把握工厂的脉搏
加强流程改进，制造商可以利用 MTConnect 更轻松地查看运营绩效，DMG / Mori Seiki USA Qualified Products (DMGMSQP) 软件业务开发经理 Surya Kommareddy 指出，DMG / Mori Seiki（伊利诺伊州霍夫曼庄园）。 “如果你不衡量，你就无法管理，”Kommareddy 说。 “OEE 很有帮助，但就目前而言，它可能正在采取更广泛的观点，更关注质量、可用性和性能。这还不够。您需要更深入地了解正在发生的事情以改进流程。”
MTConnect 让制造商能够实时访问大量信息，他补充道。 DMG / Mori Seiki 最近宣布将为配备该公司的所有新机床提供符合 MTConnect Standard V1.1 标准的适配器y 的 MAPPS 控件。 MTConnect 适配器解决方案包括适配器、代理和 Web 服务，可让客户监控机器状态。
OEE 和图表的有效性取决于查看指标的人员以及数据的使用方式，Kommareddy 说。 “车间经理可能主要对 OEE 数据感兴趣，”他说，“但其他人则对详细时间表上的数据感兴趣。生产了多少零件？有多少被废弃了，为什么？”
借助 TechSolve 的 MTConnect 兼容、基于 Web 的 ShopViz 应用程序，中小型商店可以使用简单的浏览器在任何地方轻松监控机床资产.车间的生产工人可能对零件生产数据更感兴趣，例如，如果工具快用完而他们需要他补充说，及时从工具箱里拿出一个新的。 “这些也是流程改进的重要组成部分。您可以查看这些数据以找出流程中的瓶颈——任何绿色的都是生产时间，除此之外的任何东西，无论是黄色还是红色，都是停机时间，都是浪费。”
OEE 为制造商提供Mazak Corp.（肯塔基州佛罗伦萨）的应用工程师/开发人员 Neil Desrosiers 指出，有关质量、显示好零件和坏零件等因素的大量数据，他也是 MTConnect Institute 机床工作组的主席。 Desrosiers 说：“今天，任何不衡量他们工厂的人，他们都会实现唾手可得的成果。” “你通常会看到 10% 的改进，然后你就会开始看到有针对性的改进。令我惊讶的是，有多少人没有使用机床监控。”
作为 MTConnect 的长期支持者，Mazak 已将 MTConnect 合规性纳入其 m机床和 Mazatrol CNC 控制器，支持当前第三版 MTConnect v1.2，包括制造过程中可与生命周期中的多个设备相关联的移动资产。他说，Mazak 以每台机器 500 美元的成本提供 MTConnect 适配器。
Viz 项目经理 Ron Pieper 指出，采用车间监控解决方案可以让制造商可视化他们的流程中出现的问题产品，TechSolve Inc.（辛辛那提）。借助 TechSolve 兼容 MTConnect 的基于 Web 的 ShopViz 监控应用程序，用户可以轻松查看工厂车间的流程问题。
Pieper 将 MTConnect 与使用汽车车载诊断 (OBD) 标准的机械师进行比较维护。 “当我们将 ShopViz 连接到一台机器时，我们真的不在乎它是什么类型的机器。对于相同的现实，你会得到相同的数据，”Pieper 说。 “假设我开一辆旧土星，你可能开一辆新的雷克萨斯或福特，当我连接 OBD 代码扫描仪时，它具有通信所需的语言。如果我们可以将这种 OBD 概念应用于机床，我们就可以真正了解过程中的问题所在，并且我们可以寻找损失——我称之为 OEE 破坏者。”
即使有可用的工具，一个主要优化流程的障碍是很少有商店使用监控。 “AMT 估计大约有 4% 的机床受到监控，”Pieper 说。 “我认为这是高估了！小商店里有大量机器没有受到监控。”
Pieper 估计，受到监控的机床数量不到 1%，这个数字倾向于更可能拥有的大型制造商内部开发的系统。 “因为他们负担得起，所以他们倾向于创建自己的监控系统，”他谈到包括福特、克莱斯勒和通用电气在内的公司时说。
许多机床Mazak、Mori-Seiki 和 Okuma 等制造商在支持 MTConnect 方面做得很好，Makino Inc.（俄亥俄州梅森）正在使用由 TechSolve 共同编写的适配器，该适配器将与 Makino 的 Pro3 和 Pro5 控件配合使用，他说. “MTConnect 可以轻松地与更新的控件配合使用，”Pieper 说。 “其中一个大趋势是让 CNC 前端由 PC 驱动。这是一个简单的平台。例如，Mazak 的 Fusions、Matrix 和 Matrix II 控件都可以与 MTConnect 兼容，甚至可以追溯到 Win95 时代的控件。”
借助 ShopViz，客户可以获得一个相对简单的解决方案， Pieper 说，它是基于 Web 的，驻留在云端或本地，这取决于客户的偏好。 “像 OEE 或 TEEP 这样的指标的重要性取决于谁在使用它以及他们用它做什么，”他补充道。 “真正最重要的指标归结为利用率，就这么简单。机器是否正在运行或不是吗？”
调整流程
实施流程改进可能需要采取简单的步骤，例如确保机器在交付给客户之前正确调整伺服系统，战略营销经理 Mark Brownhill 说， FANUC FA America（伊利诺伊州霍夫曼庄园）。
“这实际上取决于他们在工艺过程中所处的位置，”Brownhill 说。 “如果他们甚至还没有实施 5S，他们就需要实施。在流程改进方面，您必须从一些基本的事情开始。很多人仍处于我所说的救火模式。”
MTConnect 是一种仍在努力取得进展的协议，Brownhill 说，并指出 FANUC 有自己的原生协议 FOCAS（ FANUC 开放式 CNC API 规范），在其 CNC 上运行。 FANUC 和 FANUC Robotics（密歇根州罗切斯特山）是 MTConnect 成员和该联盟的技术咨询小组参与者。 “归根结底，MTConnect 是一种通信设备”
数据驱动的流程改进会有所帮助，制造商应该解决影响最大的问题，他建议道。 “专注于采用最佳实践，”布朗希尔说。 “除非你解决根本原因，否则问题会重演。很少有制造商将人员直接用于流程改进。需要领导力才能使流程改进发挥作用。”
制造商可以通过调整机器伺服系统来实现巨大的流程改进。 “您交付给最终用户的典型机床从未经过优化，”Brownhill 说。 “即使你不添加任何东西，如果你要调整伺服系统，它也会对优化机器性能大有帮助。提高速度的大部分是提高路径精度。它可以是伺服系统的任何部分。钟形加减速，敲出直线加速弯道以减少振动。带有 AI 轮廓控制的经过适当调整的机器可以爬上路径，您可以将循环时间缩短一半——我们称之为提高动态精度。这是一件大事。”
制造系统的几个要素——更好的 CAM 系统、工件夹具和工具系统——可以极大地影响性能，但部署高压冷却系统可能会带来最大的投资回报， Okuma America 的 THINC 和 Okuma 技术中心合伙人总监 Jeff Estes 指出。 “我们看到的是实际上有八组技术。其中之一是 CAM 系统，”Estes 指出。 “CAM 系统已经取得了长足的进步，使车间能够优化切割时间，并模拟何时会发生诸如碰撞之类的不良事件。
“如果我只有 15,000 美元可以花在机器上的东西上，而我有为了将切割的生产率提高 20 或 30%，我首先要看的是高h-压力冷却液，”Estes 补充道。 “最划算的是投入高压冷却剂。它将使您获得更快的切削速度、更长的刀具寿命和更好的表面光洁度。” ME
本文首次发表于 2013 年 7 月版的《制造工程》杂志。
