Robotiikka ja automaatio

Miten karsia konepajan hukka-aikaa?

Epävarmuuden aikoja elävässä konepajateollisuudessa ollaan juuri nyt odottavalla kannalla ja pidetään investointeja jäissä, ja monessa alan yrityksessä on otettu tuotannon mittarit suurennuslasin alle. Kuinka saada konepaja pyörimään nopeammin, laadukkaammin, virheettömämmin, turvallisemmin ja joustavammin? Tavoitteena on olla iskussa sitten, kun lihavammat ajat taas koittavat.

”Esimerkiksi tuotteen läpimenoaika on tietenkin aivan oleellinen konepajan toiminnan mittari, mutta mielestäni tärkein tavoite tuotannon kehittämisessä tulisi olla hukka-ajan vähentäminen. Siis tuottamattoman työajan karsiminen, ja sitä kautta konepajan parempikatteinen toiminta”, sanoo vuonna 1985 perustetun FMS Tools Oy:n osaomistaja ja toimitusjohtaja Harri Sariola.

Sariolan mukaan konepajan toiminnan petraamisessa tärkeintä ei niinkään ole pyrkiä työtahdin nopeuttamiseen, vaan sen ajan vähentämiseen, joka ei tuota asiakkaalle lisäarvoa. Ja kääntäen: sen varmistamista, että työajasta suurin osa nimenomaan tuottaa arvoa.

”Käytännössä toiminnan kehittämisen tavoitteena pitäisi olla se, että kalliit koneet saadaan käymään niin monta tuntia päivässä kuin suinkin mahdollista. Aikaa kuluu helposti tavaroiden siirtelyyn, työkalujen valintaan tai sen oikean kuusiokoloavaimen etsiskelyyn. Toisin sanoen tuotannon tehokkuuden näkökulmasta monenlaiseen turhan tekemiseen”, Sariola sanoo.

Suomessa on tyypillistä, että konepajoissa tehdään paljon pieniä sarjoja, tai jopa yksittäiskappaleita. Vaikka pienerätuotannossa läpimenoajat ovat lyhyitä, koneistuksen asetuksiin, siis muun muassa terien ja työkappaleiden asennuksiin, kuluu helposti paljon aikaa. Tuotannon ”tehokas peliaika” laskee, kun asetusajat ovat suoraan pois koneen käyttökapasiteetista.

”Jos jokaisessa uuden työvaiheen käynnistyksessä erilaisten asetusten tekemisiin kuluu vaikkapa puoli tuntia, tai muutama tunti, kuten usein, se tarkoittaa sitä, että koneiden käyttökapasiteetista häviää viikkotasolla helposti päivä tai parikin joutavaan hukka-aikaan.”

”Tuotteen läpimenoaika on oleellinen konepajan toiminnan mittari.

Työkappaleen kiinnitys on konepajan heikoin lenkki

Monet yritykset ovat onnistuneet hukka-ajan tunnistamisessa ja vähentämisessä kehittämällä joustavaa automaatiota sekä ottamalla käyttöön modulaarisia työkalujen ja työkappaleiden kiinnitysjärjestelmiä.

Konepajassa itse työstökone, työkalut, työkappale ja kiinnitin muodostavat yhdessä kokonaisuuden, jonka tehokkuuden määrää sen heikoin lenkki. Heikoin lenkki tässä kokonaisuudessa on usein työkappaleen kiinnitin.

Modulaariset työkalu- ja työkappaleen kiinnitysjärjestelmät toimivat kuin legopalikat konsanaan. Koneen ja terän väliin asennettavan kiinnittimen avulla pienestäkin vakiotyökalujen valikoimasta voidaan rakentaa lukemattomia työkaluyhdistelmiä, jolloin kussakin työstövaiheessa säästetään aikaa terien ja kappaleiden vaihdossa ja aina uusien asetusten tekemisessä.

Eri työvaiheissa voidaan käyttää samoja työkaluja ja kiinnittimiä, jolloin koneistamon työvälineet voidaan yhtenäistää. Nollapistekiinnitin mahdollistaa työkappaleen ja kiinnittimen nopean vaihtamisen koneeseen. Tarvittavat asetukset voidaan tehdä valmiiksi työstökoneiden ulkopuolella, joten niiden käyttöaste pysyy korkeana.

Legopalikkamenetelmällä hukka-aika kuriin

Modulaarinen rakennesarjakiinnitys tuo tuotantoon paitsi tehokkuutta, myös joustavuutta, ja mahdollistaa asiakaspalvelun parantamisen. Työn alla oleva, ei niin aikataulukriittinen asiakastilaus voidaan keskeyttää, jos kiireisempi tilaus sitä vaatii. Kun kiiretilaus on saatu valmiiksi, kesken jäänyttä työtä voidaan jatkaa siitä, mihin jäätiin. Asetusten vaihto voidaan tehdä minuuteissa. Kaikki hyötyvät – konetta voidaan käyttää tehokkaasti korkealla kapasiteetilla, ja tyytyväiset asiakkaat kiittävät.

Jotta työkappaleen kiinnittämiseen kuluva hukka-aika ja sitä kautta kustannukset saataisiin minimoitua, työkappale tulisi voida koneistaa yhdellä kiinnityksellä – riippumatta koneistettavan kappaleen muodosta, painosta tai tuotantomäärästä.

Itsestään selvä vaatimus työkappaleen kiinnitykselle on se, että kappale asemoituu tarkasti ja pysyy paikallaan työstön aikana, oli kiinnitys sitten mekaaninen, hydraulinen tai paineilmatoiminen. Yhdistämällä nämä kiinnitysmekanismit nollapistekiinnitysratkaisuun, vastataan näihin kappaleen kiinnityshaasteisiin kattavasti.

Menetelmässä kappaleen paikoituksen tarkkuus on jopa 0,005 mm kiinnityskertojen välillä, ja tarkkuus pysyy yhtenäisenä kaikissa koneistuksen vaiheissa. Tärkein nollapistekiinnityksen etu on kuitenkin koneen ja kappaleen asetusaikojen lyheneminen dramaattisesti – parhaimmillaan jopa 90 prosentilla muihin kiinnitysmenetelmiin verrattuna.

”Modulaarinen rakennesarjakiinnitys tuo tuotantoon tehokkuutta ja joustavuutta.

Työkappaleen kiinnitys on kiinteä osa lopputuotteen valmistusprosessia

Modulaariset kiinnitinjärjestelmät ovat eräänlainen rakennussarja paletteja, rasterilevyjä, torneja ja muita kiinnitinelementtejä, joista legopalikoiden tavoin kootaan koneelle sopiva, mahdollisimman vakioitu kokonaisuus.

Tuotannon ja valmistettavuuden suunnittelussa työkappaleen kiinnitys on osa lopputuotteen valmistusprosessia. Kun itse tuotteen suunnittelun ohella myös tuotteen valmistuksen vaiheet on käyty huolella läpi, päästään kustannustehokkaimpaan lopputulokseen, kun kappaleen kiinnityksen vaihtoja ja uudelleenpaikoituksia tulee mahdollisimman vähän.

Kiinnittimeltä vaadittavia ominaisuuksia ovat paitsi nopea asetusaika, myös muun muassa muunneltavuus eri muotoisille kappaleille, soveltuvuus mahdollisimman monelle kappaleelle sekä esteettömän työskentelyn mahdollistaminen. Kun modulaarisessa järjestelmässä kappaleiden kiinnitys tehdään koneistuskeskuksen ja työstökoneiden ulkopuolella, asetusten tekeminen käy vaivattomasti, eikä koneen käyttäjän tarvitse ahtautua hankaliin asentoihin asennusvaiheessa.

Modulaariset kiinnitysjärjestelmät, nollapistekiinnitys ja työkappaleen vaihdon automatisointi ovat keskeisiä tekijöitä, kun konepajoissa pohditaan työn tuottavuuden mittareita ja toiminnan kehittämistä. Nämä ovat ratkaisuja, joissa hukkaaikaan voidaan vaikuttaa helposti ja pienillä kustannuksilla.

”Mutta oleellista on päättää se, mikä on konepajan mittareista tärkein. Kysymys on lopulta sen oivaltamisessa, mistä tekijöistä tuotannon kustannukset kulloinkin muodostuvat. Konepajan palveluntarjoajan oma suunnitteluosaaminen ja pitkän kokemuksen tuoma näköala koko arvoketjusta ja sen osasista auttavat kokonaisuuden hahmottamisessa ja niiden tärkeimpien tavoitteiden saavuttamisessa”, FMS-Toolsin Sariola sanoo.

Teksti: Pekka Lehtonen
Kuvat: FMS Tools Oy