El fabricante de tubos adopta la tecnología digital para perseguir la Industria 4.0

Aunque los tiempos de ciclo cortos no son el elemento más crítico en el repertorio de Tectonics, son útiles. Una máquina de corte por láser con un cargador/descargador automático minimiza los tiempos de ciclo.

A pesar de la gran dependencia de un fabricante típico de máquinas, herramientas manuales, computadoras y software, la fabricación tiende a estar orientada a las personas. Los muchos procesos que convierten las materias primas en productos semielaborados o terminados dependen en gran medida de las habilidades, la educación y la experiencia de las personas involucradas.

Un agente de compras ordena material; cuando llega, los inspectores verifican que el material recibido es efectivamente el material que se ordenó; los ingenieros de fabricación programan una serie de máquinas para cortar, perforar, perforar, entallar y doblar las piezas; los operadores de máquinas realizan esas operaciones, junto con el manejo de materiales necesario; soldadores y otro personal calificado unen las partes para crear un ensamblaje; los inspectores de control de calidad miden las dimensiones clave y realizan una verificación visual para verificar que el ensamblaje se ajuste al pedido del cliente. Finalmente, el personal de empaque lo empaca y lo envía. Para un pedido de 500 piezas, el personal repite este proceso 499 veces.

Tectonics, Warren, Michigan, una subsidiaria de Quantum Digital Group (QDG), solía trabajar de esa manera. Sin embargo, al utilizar la última tecnología digital disponible, la empresa se sometió a una transformación que cambió la forma en que hacía prácticamente todo. Ya no era un fabricante artesanal, la empresa se convirtió en una empresa de ingeniería y fabricación digital. Utiliza tecnología digital para coordinar todas las facetas de adquisición, ingeniería, fabricación y ensamblaje. También ha digitalizado las interfaces que facilitan las interacciones con los clientes.

En el corazón de los procesos de Tectonics se encuentra un hilo digital, una arquitectura de datos en vivo única que permite la integración de sistemas de ingeniería avanzados; fabricación automatizada; software personalizado; sensores en vivo; y una plataforma en la que se pueden mejorar, integrar y desplegar algoritmos y aprendizaje.

El personal de la planta todavía realiza bastantes tareas clave, pero en general, Tectonics depende mucho más del hilo digital que de las personas. ¿Qué pasó con el agente de compras, los inspectores de control de calidad, el programador, el supervisor de planta y todo el trabajo que realizan? Les pasó la Industria 4.0. Y todo el trabajo que hacen.

La tienda Tectonics es una tienda digital.

Los datos medibles y cuantificables se pueden representar de dos maneras: analógica o digital. Como su nombre lo indica, lo analógico es análogo a la información original, mientras que la tecnología digital usa un esquema numérico y funciones matemáticas para crear una réplica de la información original.

La fotografía es un buen ejemplo de las dos tecnologías. Hacer una imagen analógica consiste en transferir una escena a una película (exponer la película a la luz), revelar la película y transferir la escena a papel fotográfico.

En fotografía digital, un sensor en la cámara que se subdivide en millones de rectángulos o cuadrados (píxeles) captura la escena. Cada píxel captura un color; una cámara de 14 megapíxeles captura y registra 14 millones de píxeles de luz. El software de la cámara crea un mapa digital de las 14 millones de ubicaciones de píxeles y almacena el color relevante en cada una. Los colores se representan mediante dígitos, por ejemplo, 000-000-000 (que es negro en el esquema de color rojo-verde-azul [RGB]) o 255-255-255, que es blanco RGB. El archivo creado por el software de la cámara, un mapa de 14 millones de píxeles y el color almacenado en cada ubicación de píxel, puede descargarse a una computadora, transferirse a una dirección de correo electrónico o enviarse a una impresora.

Una diferencia clave es la capacidad de hacer cambios. Después de imprimir una foto, está terminada. Es imposible editar la escena. Para bien o para mal, los archivos digitales pueden ser manipulados.

El vicepresidente ejecutivo de Tectonics, Mike Toribio (al frente, a la izquierda) y el director ejecutivo, Lee Skandalaris (al frente, a la derecha) han liderado al equipo a través de una transición de la fabricación convencional a la digital. Los desafíos iban mucho más allá del hardware y el software. "Tuvimos que reconstruir toda nuestra infraestructura, comenzando con nuestra mentalidad", dijo Toribio.

En los viejos tiempos, los dibujantes usaban lápiz y papel para crear impresiones, lo cual es analógico. En estos días utilizan software para crear archivos digitales. Un archivo digital completo de un componente de metal, que hace que toda la información relevante esté disponible y extraíble, en el caso del tubo: material, grado, DE, espesor de pared, longitud de la pieza, ángulos de curvatura, ubicaciones de curvatura, tolerancias dimensionales, etc. on—es como un archivo digital de una fotografía en el sentido de que es un mapa. Sin embargo, tiene un poco más de información que solo un mapa metafórico. Tiene instrucciones para llevar al conductor desde el origen hasta su destino. El software correcto puede extraer suficiente información para verificar que haya suficiente materia prima disponible (o pedir suficiente materia prima para cumplir con la orden de compra); trabajar la orden en el programa de producción; programar las máquinas para fabricar las piezas individuales; suministrar datos a un sistema de medición para que pueda verificar que las dimensiones de la pieza son correctas; recibir datos en vivo de manera continua y tomar informes y decisiones; y realice un seguimiento de las piezas a medida que se desplazan por el taller.

En las empresas de fabricación convencionales, la fabricación es una combinación de analógico y digital. Las órdenes de compra llegan a través de internet en forma de archivos 2D o 3D, y las máquinas que realizan los procesos de fabricación, en gran medida, utilizan comandos digitales. Sus acciones son pasos programados escritos por programadores, guardados en el sistema de control de la máquina y disponibles para uso inmediato (o futuro). Muchas empresas utilizan un sistema de planificación de recursos empresariales (ERP), que une las numerosas funciones que tienen lugar en el taller.

¿Los pasos entre recibir la orden de compra y fabricar la orden del cliente? Esos son típicamente pasos analógicos que dependen de la capacidad intelectual. Leer la impresión, pensarla desde el concepto hasta el componente terminado, convertir cada paso en un proceso de fabricación y desarrollar los programas de la máquina sucede detrás de escena (o, más exactamente, entre las orejas). Un pedido de compra incompleto o impreciso a menudo inicia una ronda de etiquetas telefónicas o una pequeña avalancha de correos electrónicos entre el vendedor que tomó el pedido y el cliente que lo hizo hasta que se determinan todos los detalles.

¿Pueden ejecutarse los pasos intermedios mediante software y hardware, en lugar de la capacidad intelectual? Al adoptar una mentalidad transformadora centrada en las tecnologías digitales, Tectonics ha demostrado que es posible.

La fabricación de piezas complejas a menudo se considera un arte, y la fabricación de tubos a menudo se considera un arte negro. El desarrollo de los procesos necesarios para fabricar componentes con las tolerancias adecuadas y la planificación de los procesos para que se ejecuten de manera eficiente generalmente se basan en la creatividad y la habilidad para resolver problemas de los ingenieros que han estado en la industria durante años, si no décadas. ¿Se pueden automatizar estos procesos, muchos de los cuales se basan en la intuición y la experiencia? En dos palabras, el vicepresidente ejecutivo de Tectonics, Mike Toribio, lo resumió afirmativamente.

"Son matemáticas", dijo.

"Nuestros clientes tienen visiones únicas para sus productos", dijo Toribio. "Ya sea un gráfico, una plataforma, un stand o un evento, nuestro objetivo es comprender completamente esa visión y transformarla en una realidad asombrosa". En otras palabras, los clientes de Tectonics necesitan cosas diseñadas y construidas. En muchos casos, un proyecto consta de un elemento visual y un marco que lo soporta. Puede ser una exhibición de ventas minoristas de tamaño moderado, un stand de 20,000 pies cuadrados para una feria comercial o algo intermedio.

"Nuestros productos son una síntesis de varios componentes de ingeniería de diseño, que incluyen tubos de aluminio y perfiles extruidos, textiles sublimados digitalmente y subcomponentes de polímeros", dijo Toribio. "Imaginamos un mundo donde todos estos componentes de varios materiales, creados por varias técnicas de procesamiento, se unen en un ecosistema digital", dijo. La cohesión es un elemento clave, agregó, enfatizando la interconexión de los procesos, lo que conduce a un resultado uniforme.

"Creamos un nuevo enfoque para la ingeniería y la fabricación y teníamos que asegurarnos de capturar cada detalle", dijo. "El equipo y el software son fundamentales, pero la clave de la transformación fue el cambio de mentalidad".

El cambio de mentalidad vino con un cambio en la propiedad. El cambio de propiedad fue la compra de Tectonics por parte de QDG, que fue fundada por el director ejecutivo Lee Skandalaris. Skandalaris, un veterano de la industria automotriz, dedicó la primera parte de su carrera a fusiones y adquisiciones, ayudando a mejorar las empresas en dificultades en la cadena de suministro automotriz. Al buscar otra empresa, tomó la ruta empresarial típica y comenzó una empresa en un garaje. En su caso, se trataba de una empresa de impresión, que aplicaba patrones impresos a productos de consumo y fue una de las primeras en adoptar métodos de fabricación digital.

La dobladora de tubos de Tectonics, un producto de BLM, tiene casi todas las capacidades imaginables: doblado a mano derecha e izquierda, doblado con mandril, doblado con radio fijo y variable y herramientas apiladas.

Confiando únicamente en la tecnología digital, su empresa de impresión se convirtió en un modelo para QDG. Las órdenes de compra eran digitales, el proceso de impresión era digital y, por lo tanto, la empresa era digital. Era básico e implicaba un solo proceso, pero era un comienzo. Después de crear QDG, buscó adquisiciones y llevó el modelo digital a cada una de ellas. El grupo ha invertido en muchas industrias (fabricación, distribución, productos de consumo, automotriz, impresión y productos químicos especiales) utilizando modelos de ventas de empresa a empresa y de empresa a consumidor. A pesar de la variedad de inversiones, una cosa es constante: el compromiso de QDG de realizar una transformación digital. El concepto es sencillo, pero la implementación es difícil, dijo Skandalaris.

"He visto los datos de las empresas que intentan completar las transformaciones digitales o las transiciones a la Industria 4.0. Los estudios indican que la tasa de éxito para completar las transformaciones digitales es tan baja como el 10 por ciento. Tiene que comenzar y mantenerse dentro de una mentalidad de transformación progresiva. , dijo Skandalaris. "Las empresas lean exitosas tienen una mentalidad lean; las empresas exitosas de la Industria 4.0 deben tener una mentalidad de la Industria 4.0".

En opinión de Toribio, la empresa era una constructora de exhibiciones derivadas de dibujos en 2D, mientras que ahora es una empresa de ingeniería que ha desarrollado y perfeccionado procesos digitales, que utiliza para sus dos áreas principales de especialización, la impresión y la fabricación de textiles.

El énfasis está en la tecnología más que en los secretos comerciales.

En 1965 Chevrolet vendió más de 1 millón de unidades de un solo modelo, el venerable Impala. Eso no es solo una tirada larga; en ese momento, ese modelo representaba aproximadamente la mitad de la producción de Chevrolet y el 11 por ciento de todos los automóviles producidos en los EE. UU. Una vez que Chevrolet tuvo el proceso marcado, era cuestión de hacerlos lo más rápido posible.

La tectónica está en el extremo opuesto del espectro. Muchos de sus proyectos están hechos a la medida, por lo que podría repetir una parte varias docenas de veces para hacer un ensamblaje, pero eso sería una parte larga en Tectonics. Por supuesto que quiere fabricar piezas rápidamente, pero la velocidad de producción no es tan importante como la versatilidad de producción. Durante los últimos 10 años, Skandalaris ha observado cómo la fabricación digital ha transformado las industrias. Más recientemente, ha sido testigo de este efecto en la impresión textil, y su familiaridad con la industria más grande asociada con este campo, la moda, brinda una perspectiva sobre la rotación de inventario que es casi incomprensible en la fabricación.

"El cambio normal en el inventario de una tienda de ropa puede llevar años", dijo, citando un ciclo de vida típico de la moda. "Las empresas de moda rápida que adoptan los métodos de la Industria 4.0 están acelerando los procesos de comercialización para llevar los productos desde el diseño hasta las tiendas en tan solo tres semanas. Lograr el tipo de producción a pedido y ultrarrápida transforma no solo a las empresas, sino a industrias enteras", dijo. .

Llegar a ese punto es una cuestión de comprender la tecnología e integrarla, que es la fortaleza de QDG.

Tectonics desconfía de cualquier cosa que sugiera órdenes repetidas y hacer lo mismo continuamente. Gran parte de su trabajo es único, por lo que en este entorno dinámico necesita equipos programables que puedan realizar nuevos diseños con facilidad.

Nada de esto sería posible sin un plan bien pensado de cómo se llevaría a cabo cada paso de cada proceso e invirtiendo en la combinación de máquinas y software que lo llevarían a cabo. En otras palabras, el plan se basa en una visión; el resto es un conjunto de herramientas que ve la visión hasta su finalización. La herramienta más grande en el conjunto de herramientas de Tectonics es el software. Parte de ella fue comprada e implementada; el proveedor modificó parte de él para adaptarlo a las necesidades de Tectonics antes de que se implementara; y parte de ella es patentada. Toribio describe las funciones de los diversos software como escalones en un ecosistema bien engrasado.

Además de usar procesos de corte y formación, Tectonics usa fresado para proporcionar características adicionales e impartir texturas en tubos de metal.

"Todo comienza con la visión de un cliente traducida en un modelo sólido 3D diseñado", dijo. "Un modelo puede contener cientos de piezas individuales, con muchas docenas de modelos en juego en un momento dado". En otras palabras, la empresa procesa las piezas en un orden sistemático, pero no agrupa las piezas por orden; las piezas de varios pedidos se mezclan en el proceso de producción.

"Nuestros sistemas de software separan automáticamente cada modelo en partes discretas, de modo que partes similares de diferentes proyectos fluyen a través de autopistas digitales comunes en la red", dijo Toribio. "En lugar de rastrear o agrupar en lotes un trabajo o proyecto a la vez, rastreamos cada parte discreta desde el día en que se diseña. Hacemos un seguimiento de las métricas de trabajo individuales, pero ahora tenemos los datos, los sensores y la fidelidad para optimizar el material, reducir el desperdicio movimiento e informar datos de ubicación a nuestros clientes en tiempo real. No confiamos en conjeturas y a nuestros clientes les encanta esa transparencia", dijo.

No se trata solo de desarrollar un sistema completamente integrado, sino también uno que sea robusto.

"Construimos nuestro sistema de información de gestión personalizada precisamente para manejar la amplia gama y complejidad de nuestros sistemas de software de logística, ingeniería y fabricación, y para que sea fácil ofrecer vistas nítidas de lo que sucede en tiempo real", continuó Toribio.

El hardware es la siguiente herramienta más crítica en el conjunto de herramientas de Tectonics. Al buscar el equipo adecuado, el personal buscó la capacidad, la versatilidad y la capacidad de integrarse con sistemas dispares. Sin embargo, el hardware no fue el aspecto más crítico. Su principal interés era encontrar proveedores que se convirtieran en socios confiables. Debido a que Tectonics usa tecnologías que provienen de una variedad de industrias, el equipo ejecutivo busca proveedores que compartan la visión de Tectonics. La asociación es el criterio más importante en la búsqueda de un proveedor de equipos por parte de la empresa.

"La mayoría de las personas, cuando ven el tipo de equipo que empleamos, piensan que estamos locos. Eso cambia cuando pueden ver y comprender que la tecnología es, en muchos sentidos, independiente de la industria. Nos asociamos con Emmegi, un fabricante de equipos automatizados de clase mundial. máquinas de trabajo de extrusión utilizadas en la industria de fenestración. Asimismo, nos asociamos con BLM, un fabricante de láseres de tubos y máquinas dobladoras de clase mundial que atienden a la industria de fabricación de metales. Nuestro BLM LT7, un láser de tubos de 3 kilovatios, nuestro BLM E-Turn52 dobladora y la Emmegi Quadra L2 no son máquinas que se usen normalmente en nuestra industria", dijo Toribio.

"Curiosamente, aunque estos activos son reconocidos mundialmente por ser los mejores en su clase, no los seleccionamos por esta razón", dijo Toribio. "Más bien, los elegimos principalmente porque BLM y Emmegi dieron el salto con nosotros y compartieron nuestra visión".

Toribio no niega que todavía encontraron algunos obstáculos que parecían bloquear el camino y tuvieron que cruzar algunos baches que los ralentizaron, pero sostiene que la fuerza de las alianzas fue el elemento clave para superar tales desafíos.

"Con un verdadero socio, todas las barreras se pueden conquistar", dijo. Eso puede sonar como una opinión, o peor, un lugar común, pero no lo es.

"Eso es lo que creo", dijo Toribio. También es lo que él y QDG han estado logrando.

El proyecto de un cliente toma forma. Parecidos a los picos de una cadena montañosa, los ángulos agudos fueron fáciles de cortar y dieron como resultado un ajuste excelente porque se hicieron con un láser de tubo.

"Nuestra iniciativa de fabricación aditiva [AM] con Carbon® Inc. es otro ejemplo sólido", dijo. "Todo el mundo sabe que la AM existe desde hace décadas, pero ¿por qué no ha causado realmente el impacto que promete?" Su potencial es mucho más que reemplazar una pieza convencional con una pieza mejorada fabricada por AM, dijo.

"Estudiamos esta tecnología y nunca pensamos en pequeño, sobre el precio por pieza, por ejemplo. El precio por pieza es importante, pero ¿es más importante que la capacidad de innovar más rápido que cualquier competidor en el mundo?" Dijo Toribio. "Permitió repensar por completo lo que hacemos desde el punto de vista de la tecnología, mirar hacia adelante desde ahora en lugar de mirar hacia el pasado. Para nosotros, esta perspectiva de AM ha desbloqueado conceptos que nunca hubiéramos imaginado antes".

Desde el punto de vista de Toribio, Tectonics se ha lanzado de lleno a la AM, y está razonablemente seguro de que pocos, si es que alguno, otros fabricantes de productos han hecho esto.

"Muchos hacen prototipos o fabrican piezas únicas, mientras que Tectonics usa AM para piezas de producción justo a tiempo y de tasa completa", dijo.

Al igual que ocurre con la fabricación de tubos y la impresión de textiles, la base es su trabajo con un socio de confianza.

Una de las citas más famosas sobre el origen de la innovación se atribuye a otro empresario que se abrió camino en el área de Detroit, Henry Ford: "Si le hubiera preguntado a la gente qué querían, me habrían dicho: 'Caballos más rápidos'". Ford realmente dice esto? No es probable. No inventó el motor de combustión interna, no construyó el primer automóvil y, por lo tanto, no creó un reemplazo para el caballo.

Independientemente de quién haya ideado esta cita, ilustra el valor de dar a los clientes lo que realmente quieren. Pueden pensar que quieren una cosa cuando realmente quieren otra. Por ejemplo, cuando las transmisiones manuales eran la norma, algunos conductores podrían haber querido menos molestias en el uso casi continuo del embrague y la palanca. Lo que realmente querían era eliminar la molestia, pero si la transmisión automática no existía en ese momento, ¿a quién se le ocurriría pedirla?

El objetivo de Tectonics es dar a los clientes lo que quieren, incluso si los clientes no saben que existe. En el camino, los clientes quieren calidad. Calidad en cada proceso, calidad en cada componente y calidad en cada montaje.

"Las longitudes de corte, los ángulos de doblado y otras características tienen tolerancias", dijo Toribio. "Estos son hechos, no opiniones. Podemos mirar a un cliente a los ojos y prometer calidad, y sabemos que podemos cumplir".

Antes de que la empresa implementara algunas de las últimas tecnologías, fabricaba algunas piezas y ensamblajes que eran candidatos para mejorar la calidad. Por ejemplo, un conjunto típico era un marco tubular que constaba de varias secciones combinadas para formar una curva larga y amplia. Estos marcos se veían bien, pero no eran geniales. En lugar de constituir un arco largo e ininterrumpido, una mirada cercana reveló que un marco típico en realidad era una serie de arcos, lo que dificultaba el montaje. Los clientes querían sujetadores que fueran más fáciles de usar, y eso es todo, dijo Skandalaris. Tectonics busca una solución más integral: obtuvo un mejor control sobre el proceso de flexión, por lo que la unidad parecía ser un arco único y continuo, lo que facilitaba el ensamblaje. En ese momento la pregunta era esta: ¿Podemos eliminar los sujetadores?

Diseñado y producido por MC2, fabricado por Tectonics, la experiencia de estos 2 pulgadas. tube Infinity Rings creados no se olvidarán en el corto plazo.

Es posible que Tectonics no esté del todo listo para eliminar los sujetadores, pero está en una buena posición para reevaluar los sujetadores que tiene y por qué los usa. La empresa está en proceso de implementar un sistema AM, que proporciona una libertad de diseño sustancial.

"En lugar de reemplazar un componente, la fabricación aditiva permite que un diseñador actualice un componente", dijo Skandalaris. Una actualización no significa necesariamente hacer una revisión menor, sino más bien una revisión. En el caso de un sujetador, es cuestión de revisar la función del sujetador y eliminar lo innecesario. AM facilita nuevos diseños audaces, lo que permite características que no están restringidas por las limitaciones impuestas por las máquinas y herramientas convencionales. En opinión de Skandalaris, muchos no aprovechan las capacidades de la tecnología.

"Aquí es donde mucha gente pierde el tren", dijo.

Cuando el cliente quiere sujetadores que sean más duraderos y fáciles de instalar, una empresa como Tectonics no busca un sujetador diferente que funcione para la aplicación; en cambio, se esfuerza por rediseñar los componentes para que puedan ensamblarse sin sujetadores.

“Nosotros no pensamos en cortar y fabricar metal”, dijo Toribio. "Pensamos en la innovación en tiempo real".

Entre los componentes clave de la construcción de ensambles de calidad se encuentran la versatilidad, la precisión y la tolerancia. Tectonics se basa en equipos modernos para estos aspectos, utilizando corte por láser para fabricar componentes tubulares. Sin embargo, desde el punto de vista de Tectonics, encontrar un socio de confianza en un proveedor de equipos es más crítico que el propio equipo.