Mecanizado horizontal de alta velocidad: ahorro de horas en producción

La mejora continua es un acto de cambio continuo. La empresa Blair-HSM South ha aprendido esta lección de primera mano, ya que las ambiciosas revisiones de las estrategias del taller de Wilmington (Carolina del Norte), tanto para el personal como para las máquinas, han dado sus frutos en términos de productividad, retención y beneficios.

Jim Flock, director general de Blair-HSM South, afirma que el F-35 se presenta en múltiples variantes, cada una de las cuales tiene especificaciones ligeramente distintas y utiliza materiales diferentes. Si a esto añadimos las piezas izquierdas y derechas, la gama de piezas de Blair-HSM South es mucho más amplia de lo que puede parecer a simple vista.

Taller en transición

Blair-HSM South se fundó a principios de los noventa como taller satélite de un taller de manufactura aeroespacial de Long Island.

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La dirección pretendía que este taller fuera de bajo costo y así lo gestionó. Jim Flock, director general de la planta, afirma que en aquella época el planteamiento era “simplemente conseguir personas que apretaran botones” y enviar a la planta de Long Island los trabajos que requerían más destreza.

La retención era pésima, y la mayoría de los empleados se marchaban a otros trabajos en cuanto tenían suficiente experiencia.

Flock fue contratado en 2015 para sustituir al director original de la planta, que se jubilaba. La alta dirección de Nueva York empezaba a cambiar su perspectiva en ese momento y quería desarrollar su centro satélite.

Flock lideró este esfuerzo y presionó para conseguir más capacitación, una remuneración superior y beneficios adicionales. Con el aumento de la satisfacción de los empleados mejoró la retención, y los operarios de Blair-HSM South estuvieron en una posición superior para optimizar su proceso.

Este cambio se aceleró cuando el MagnaghiGrupo (MA Group), una empresa con sede en las afueras de Nápoles (Italia), compró Blair-HSM, que tenía un largo historial de trabajo en los mercados de defensa, a los que MA Group quería empezar a prestar servicio.

Desde entonces, el taller ha aprovechado este impulso para mejorar las normas de inspección y calidad, optimizar las condiciones de trabajo, hacer hincapié en la repetibilidad y la eficacia, y avanzar en las mismas áreas que Flock y la dirección de Blair-HSM habían apuntado.

En la actualidad, Blair-HSM South tiene 16 empleados: ocho maquinistas, dos expertos en desbarbado, cuatro inspectores, un aprendiz de tiempo parcial y Flock. Con una plantilla tan reducida, la formación cruzada es la norma en las instalaciones, lo que, según Flock, ha ayudado a suplir las bajas por enfermedad y las vacaciones de los empleados.

El alcance de lo que manejan estos empleados también ha aumentado en los últimos años. Blair-HSM South lleva mucho tiempo utilizando tornos, fresadoras verticales y máquinas manuales, pero los esfuerzos recientes se han centrado en sus tres máquinas horizontales Niigata: una HN63D con dos pallets, una HN80D-II con ocho pallets y otra HN63D con 10 pallets.

Aunque el pequeño tamaño de los lotes del taller (20 piezas podría ser un lote grande) impide la robotización en este momento, estos pallets le han dado al taller la oportunidad de realizar algunos trabajos desatendidos. Los controles de las máquinas han permitido un cambio igualmente importante para el taller: el mecanizado de alta velocidad.

Flock calcula que equipar una fresa con insertos puede costar unos 32 dólares, cifra inferior al costo básico de una fresa tipo hog, que ronda los 42 dólares, y desde luego inferior al costo del reafilado que necesitaría la fresa hog para igualar la productividad de los insertos.

Proceso completo con fresado de alta velocidad

El mecanizado de alta velocidad empezó a sustituir las operaciones de fresado de componentes el año pasado en ocho piezas diferentes.

La más importante fue el mecanizado de la forja de un brazo de torsión del F-35, una pieza habitual en el taller. El fresado realizaba grandes cortes alrededor de la pieza, pero resultaba ser una solución lenta, mientras que el mecanizado de alta velocidad permitía realizar cortes en cascada más pequeños y mucho más rápidos.

Cuando Flock se incorporó a Blair-HSM South, el fresado de estos brazos de torsión requería 20 horas de trabajo. Desde entonces, las optimizaciones han reducido los tiempos de ciclo de fresado a unas seis horas. A pesar de la mejora, el taller seguía experimentando retrasos durante los periodos de mayor demanda de producción.

Finalmente, el jefe de taller, John Lent, y el jefe de producción, Josh Garrett, empezaron a investigar técnicas de mecanizado de alta velocidad como alternativa. Una vez que Lent seleccionó el herramental adecuado, Garrett realizó estudios de tiempo y descubrió que el mecanizado de alta velocidad podía reducir los tiempos de ciclo a entre 30 y 40 minutos.

En una versión del brazo de torsión, la adopción del mecanizado de alta velocidad ahorró 824 horas al año. En otra, el cambio de una costosa fresa tipo hog —y las operaciones de reafilado necesarias para mantenerla— a fresas de insertos ahorró 11,500 dólares en herramental al año. Para toda la familia de piezas, se ahorraron unos 101 días laborables.

Aunque no todas las piezas de la familia original experimentaron una mejora tan espectacular en el tiempo de ciclo y el costo de herramental, todas las piezas experimentaron algunas mejoras. Como resultado, uno de los objetivos del taller en 2023 es ampliar el uso del mecanizado de alta velocidad a otras familias de piezas.

Trabajo manual, luces apagadas y la necesidad de centros verticales

Blair-HSM South no podrá sustituir todas sus operaciones actuales de fresado por mecanizado horizontal de alta velocidad. Para empezar, algunas de las piezas con las que trabaja el taller son demasiado pesadas para los pallets. Otras simplemente necesitan alojamientos de herramientas para que los operadores puedan sujetar los diámetros exteriores e interiores en ambos lados de la pieza.

Los centros de mecanizado vertical del taller realizan estas operaciones, además de otras. Por ejemplo, aunque utilizan una máquina OKK HM-600 para agujeros, los operarios del taller pueden utilizar la mesa giratoria de su Yama Seiki VP 2012 HD para mecanizar superficies planas en piezas redondas o simplemente para mecanizar varias caras de piezas en una sola sujeción.

Dado que las piezas de Blair-HSM South solo se someten a tratamiento térmico cuando llegan a Long Island, las tolerancias son un poco más holgadas de lo que deberían ser. Sin embargo, “holgado” es un término relativo, ya que los puntos de pivote y los diámetros de los orificios deben cumplir tolerancias de ± 0.001 pulgadas.

El taller también cuida el mantenimiento de sus máquinas manuales. En su mayor parte, estas se encargan de los trabajos de reparación, pero Blair-HSM South además utiliza máquinas manuales para operaciones poco habituales, difíciles de cargar en una horizontal y que necesitan una excelente facilidad de acceso.

Flock afirma que estas operaciones podrían realizarse, en su mayor parte, en una CNC, pero que dado el pequeño tamaño de los lotes de la empresa es más eficaz realizarlas en una máquina manual.

Todas estas operaciones manuales y verticales tienen lugar durante el día en un único turno con personal. Una vez que el último lote de piezas del día está listo para un cambio de sujeción de su primera a su segunda operación, los operarios fijan todas las piezas que pueden a las lápidas de las máquinas Niigata, comprueban que los carruseles de herramientas están correctamente configurados y dejan que las máquinas funcionen durante la noche.

Entre el trabajo nocturno y la eficacia del mecanizado de alta velocidad, Flock afirma que Blair-HSM South ha ahorrado tanto tiempo de ciclo que el taller ha pensado abordar trabajos adicionales. En la actualidad, el taller trabaja 4 × 10 semanas y solo llama a los operarios para media jornada el viernes cuando es necesario (contabilizado como horas extra).

Dicho esto, la dirección trabaja cinco días a la semana, ocupándose de los proyectos necesarios en función de las necesidades. En el caso de Flock, este tiempo también le da la oportunidad de dedicarse a la fabricación de piezas, en lugar de consagrar todo su tiempo a la gestión.

Sin miedo al cambio

Flock forma parte central de la Cape Fear Manufacturing Partnership, una organización compuesta por miembros de 52 empresas de manufactura de tres condados, desde una gran empresa, como GE, hasta un fabricante de guitarras, pasando por un productor de parrillas para asados y Blair-HSM South.

Al igual que muchos consejos de fabricantes locales, uno de los principales objetivos de la asociación es cambiar la imagen de la manufactura. El propio cambio de Blair-HSM South, de lo que Flock denomina las sucias condiciones del “taller metalmecánico de tu abuelo”, a un funcionamiento más tecnológico ayuda a la causa, al igual que la demostración de las tolerancias de ± 0.001 pulgadas que produce el taller.

Gran parte de los esfuerzos de Flock consisten en llegar a las escuelas y trabajar con ellas para crear programas de formación. Dado que Wilmington es, en gran medida, una ciudad para pasar vacaciones, Flock afirma que las dos opciones profesionales más comunes en la zona son la hotelería y el cuidado de ancianos, ninguna de las cuales ofrece grandes posibilidades de ascenso y aumento de sueldo. La manufactura, en cambio, puede brindar una propuesta más prometedora, sobre todo con la cercana planta de fabricantes de GE.

Incluso la máquina horizontal Niigata más pequeña ahorra tiempo en el mecanizado de alta velocidad en comparación con métodos de mecanizado más antiguos. Flock espera añadir la supervisión a las máquinas de Blair-HSM South para mejorar aún más su utilización, un cambio que ya marca diferencias en las instalaciones de la empresa en Long Island.

Incluso para talleres más pequeños, como Blair-HSM South, la manufactura puede ser una carrera con más proyección. Apenas unas semanas antes de mi visita en abril de 2023, Flock volvía de una reunión cuando paró en una gasolinera.

El dependiente de turno se fijó en el traje de Flock y supuso que era un hombre de negocios; al enterarse de que Flock trabajaba en el sector de la manufactura, el joven le hizo varias preguntas y le pidió una entrevista para un puesto.

Ahora, este encuentro fortuito ha dado lugar a un nuevo empleado de tiempo parcial. Flock dice que rotan al joven por los distintos puestos, y que tras asignarle una hora al día en el departamento de inspección y metrología, lo envían a seguir a los operadores en el taller.

Esto, que dista mucho de los métodos de capacitación habituales del taller, en los que los nuevos empleados se incorporan de tiempo completo y trabajan supervisados en máquinas menos complicadas, para pasar a máquinas y trabajos más complejos a medida que mejoran sus habilidades, refleja la voluntad de ampliar la cantera de talentos del taller.

Irónicamente, Blair-HSM South no cuenta con un programa de aprendizaje formalizado. Sin embargo, Flock ha aprovechado los conocimientos adquiridos en la Asociación de Fabricantes de Cape Fear para atraer a trabajadores mediante becas de prácticas para contratar a personas durante dos meses, a modo de prueba, para verificar si la manufactura es la opción adecuada.

En caso afirmativo, Flock ha podido utilizar becas para capacitación en el puesto de trabajo que pagan el 80 % del salario del primer año del nuevo empleado, una solución moderna a un problema moderno, ya que el taller sigue en transición de un taller de antaño a un taller del mañana.