安裝機台監控系統後，成長的不只是機台稼動率 2017/07/31

Source: Modern Machine Shop
來源: MA 工具機與零組件雜誌 2017.05 NO.90

LMI Aerospace 的公司名包含「航空」(aerospace)這個詞，是因為此供應商在航空業中提供近乎獨家的產品與服務。LMI Aerospace是供應航空界各種客戶結構組件、套件和零組件的全球製造商，還提供工程設計服務以支撐其製造能力（僅靠製造零件即可昌盛的加工公司已經為數不多了。）

該公司的其中一家加工廠位於密蘇里州華盛頓，靠近聖路易斯，距離位在聖查爾斯的總部也不遠。三年前，該華盛頓廠開始積極尋找可用於電腦數值控制(CNC)機台的監控系統，來檢查機台狀態與收集性能數據以進行分析。其中一個主要目標與期望就是看到稼動率能有所改善。

事實上，機台性能主要的測量數據一旦顯示在現場的大螢幕顯示器上，稼動率便會立即增加約10%，這主要是因為機台作業員能夠發現並避免掉容易更正的錯誤，這些起因原本會造成不必要的停機時間。但這只是一個開始。LMI在機台監控系統所擷取的數據中看到其他價值。

不只侷限於稼動率的想法使該工廠能夠顯著降低主要設備的加工成本，擁有更有效的加工參數：如最佳進給速率，並提供客戶更準確和更即時的報價與其他優點，其中包括監控系統持續使用後，稼動率將更大幅度地改善。然而，這些優點取決於監控系統是否能夠為製程提供新觀點，以及是否能有意義地解讀數據。對於LMI的華盛頓廠而言，機台監控是使其邁入數據導向製造重大變革中的關鍵一步。

全球化供應商
LMI Aerospace成立於1948年，其目前在美國與墨西哥的15個工廠的製造空間佔地超過100萬平方英尺，全球共有約2000名員工。該企業製造、加工、精加工並組裝元件，這些元件使用鋁、特殊合金或先進複合材料加工或形成至緊配合公差。LMI Aerospace生產四萬多種用於大型商用飛機、商務與噴射機，以及軍用飛機的產品。

LMI的整體加工能力範圍從簡單的雙軸車削到複雜的五軸同動銑削。不管是何種工具機，該公司表示他們專注於最新的工具準備技術、切削技術，以及加工製程；所有製造廠皆全面配備托板系統、機器人技術、精實製造技術與電腦化檢測的高速加工產線。

LMI相當了解可靠、精簡、準時的零件生產之重要性，因為這些對公司而言向客戶提供各式的航空配套服務至關重要。在工廠內部組裝套件可讓元件到客戶生產線的流程更順暢，使客戶能夠保持低庫存並節省現場的存放空間。

雖然公司所有的作業都反映出 LMI Aerospace的政策與理念，但其每間工廠對於公司使命最有貢獻的技術應用都有一定的自主權與責任。其中一個很好的例子是，LMI華盛頓廠在初期即採用其提供的機台監控與數據分析技術，而LMI的其他廠也開始測試與實施機台監控網絡。這些工廠預期將獲得類似的好優勢。

機台監控提供協助的機制
像現今的許多機械工廠一樣，華盛頓廠擁有各式新舊的CNC設備。儘管有些舊機台安裝之後互用性標準才被採用，且其控制系統的數據產生能力有限，但是大多數較新的機台都配有符合MTConnect的控制器通訊系統。

該工廠的機台監控計劃有四個主要目標：
● 擷取準確的稼動率指標。
● 藉由在現場展示稼動率度量數據，營造出能能促進效能的工作環境。
● 發送條件基準制的電子郵件警示，以確保快快速行動並避免延長停機時間。
● 藉由分析工具了解零件的生產趨勢與生產周周期。

為了達到這些目標，該廠連接了22個機台，利用System Insights（加州柏克萊）的Vimana軟體來進行數據報告與分析。Vimana是一種以標準為依據的軟體解決方案，設計來監控與管理製造生產力。這套系統吸引LMI華盛頓廠的其中一項優點，就是能夠使用精密的分類系統辨識生產損失的時期。軟體開發者表示，該系統提供使用者改善稼動率的必要資訊與精闢觀點。另一項重要的優點，就是該系統能夠與各式各樣的控制系統建立網絡連線，包括那些鎖定為專有數據格式的控制系統，或是只能產生有限可用數據的系統。

隨著此系統就定位，安裝在加工區域的大型顯示器則能呈現連線機台的即時狀態，包括機台各方面的性能與稼動率，這可幫助作業員找到提高生產率的方法。尼可拉斯˙穆勒(Nicholas Mueller) 是LMI華盛頓廠當時的系統分析師暨機台監控系統執行的專案主管，他表示，這些功能是稼動率首次攀升的功臣，並補充道：「我們的稼動率增加10%，就只是靠在現場顯示Vimana而已。」

以前，生產團隊仰賴每台機台上的紅黃綠柱式燈來評估其狀態。現在，該監控軟體使他們能夠一眼看出機台的狀態，或是利用行動裝置遠端查看。該系統還會透過電子郵件提醒他們停機時間過長，這是紅黃綠柱式燈所欠缺的洞察力。

自從首次啟動且持續一段時間後，稼動率一直不斷改善。該公司表示，所有連線機台的稼動率都增加超過15%，性能最佳的機台平均稼動率也提升了20％以上。LMI表示，托板化產線的稼動率也增加了約20%，這特別重要，因為這些產線代表的是加工能力的主要資本投資。

穆勒透露促成這些結果的一個原因：該軟體的停機分類能力能準確地捕捉設備的狀態。這些分類包括了生產、待機、計劃性停機、非計畫性停機。待機狀態的引進有助於LMI分辨「當機的機台」與「準備就緒但因上游滯留而沒有在作業的機台」之間的差別。穆勒表示，清楚地了解機台的狀態有助於管理人排出優先順序並做出有效決策，以提高機台稼動率。

其他優點也很重要。例如，作業員遵循工廠中該系統的主要儀表板在現場顯示的資訊作業，進而促成良性競爭。同樣地，根據刀具路徑進給率調整與快速調整值所客製化的生產規則與警示，也提高了生產週期的辨識度。

此外，機台的實際資產生產稼動率數值的可示畫性讓LMI能為客戶提供更具競爭力的價格。

運用零件度量數據來增加產能
Vimana的「零件度量數據」報告提供零件製作方法的詳細資訊，包括生產與整備次數的相關資訊。LMI華盛頓廠已能夠使用該報告獲得準確的零件生產周期並計算工作成本。該廠的工作訂單通常為期一周。製作一零件所需的總時間會在三個範籌中做比較：預估時間、CAM分析、實際運作時間。該監控軟體提供了實際的運作時間，這樣的數字有助於改善接下來工

管理人使用一個名為「產能圖表」的內部工具來評估機台製作一個零件實際所需的時間。「零件度量數據」報告中的數據會匯入「產能圖表」中。Vimana會在機台運行時分析G碼，自動辨別哪一零件正在機台上執行，Vimana並提供生產每一零件所需的實際時間。該報告也可辨別與零件相關的計畫性停機時期與非計畫性停機時期，以及在各種機台上設置每個零件所需的時間。對於製造一個零件所需的實際時間有了詳細的認知，已經讓該公司能更精準確定零件的成本，並清楚了解每加工一小時的真正成本為何。

穆勒在工廠最有價值的五軸機台上看到這點，他表示：「我們能夠確定每加工一小時的實際成本，與以前的計算結果有所不同；這幫助我們重新評估公司在市場上的競爭力。」該軟體還幫助了LMI了解每個工作中心能多帶來多少價值，以及經營這些工作中心的成本為何。這些精確的資訊協助了成本的評估，並讓規劃更精準。

一直不斷前進
航空業不斷地變化和演進。為因應趨勢，LMI的營運必須求新求變，才能及早掌握客戶的需求。在華盛頓廠，機台監控系統也必須靈活、有彈性。事實上，這系統已經開闢了一條成長之路，可讓該公司更深入、廣泛地了解現場發生的所有事件，它還能提供能讓該工廠針對這些事件作出更好決策的事實與數字。

這當然反映在稼動率的提升上，但是生產過程與機器性能上若有新的見解，會促進其他方面不斷地改善。對LMI而言，這項持續的工作自然就涉及Vimana的客戶服務團隊，該團隊幫助調整控制警示的規則、報告的配置方式，以及採用何種分析例行程序等。這些只是監控系統能與整個工廠一起成長、改變的其中幾種方式而已。