Eficiente e dinâmico

Conforme a BMW Hams Hall faz melhorias na sua fabricação de motores de última geração, a AMS foi a primeira a dar uma olhada em suas novas linhas de produção – instalada como parte de um investimento de £750m do OEM nas instalações no Reino Unido

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"Nossa nova família de motores altamente eficientes de três, quatro e seis cilindros têm um design padrão, um elevado número de peças semelhantes e um processo uniforme de produção", explicou Ilka Horstmeier, chefe da rede global de produção da BMW Group para motores e motor e transmissão, em outubro. "Isso nos dá uma grande flexibilidade e significa que nós podemos otimizar a produção em cada um dos nossos locais de fabricação e responder rapidamente às mudanças na demanda dos clientes ou à evolução do mercado."

Horstmeier falava sobre a conclusão dos preparativos do BMW Hams Hall, North Warwickshire, desempenhando um papel-chave nesta rede de produção transnacional para a próxima geração de motores Efficient Dynamics, após beneficiamento de uma participação no investimento do OEM de £750m ($1.1 bilhão) no Reino Unido entre 2012 e 2015. "A transformação em nossa fábrica foi enorme", disse Markus Fallboehmer, diretor da fábrica. "Ao longo dos últimos anos, re-desenvolvemos completamente nossas duas principais áreas de produção e instalamos mais de 600 peças completamente novas para equipamento e usinagem."

A AMS visitou a fábrica no mesmo mês para ver as três novas linhas de produção no hall de usinagem de 30.000 metros quadrados, além do prédio de montagem renovado. Ralf Congrave, gerente geral de Operações de Fabricação, explicou que a nova linha de virabrequim foi a primeira a entrar em operação, no final de 2013, seguindo as linhas de blocos de cabeça de cilindros em 2014. Há também uma linha mais antiga fazendo cabeças de cilindro para os motores Prince ainda montados dentro da rede de produção da BMW internacional, embora isso continuará por menos de 12 meses antes do espaço ser reconstruído para a produção que ainda não foi anunciada.

Com o recente investimento, a fábrica está em transição de produção de motores de quatro cilindros para o BMW Série 1, Série 3 e X1, além de Minis, para focar na próxima geração de motores de três e quatro cilindros e novos modelos Mini como o novo Clubman, bem como o esporte i8 híbrido – para o qual ele é o fornecedor exclusivo. Pela primeira vez, Hams Hall, também está fornecendo componentes fabricados para outras fábricas de motores da BMW na rede de produção: Munich, Alemanha e Steyr, na Áustria. O número de variantes de cabeça de cilindro que pode ser feito na mesma linha irá expandir-se de um para nove, enquanto que a linha bloco será capaz de processar oito e a linha cinco de virabrequim.

A reformulação envolve, assim, não só um aumento no volume, mas um salto em termos de complexidade do produto – e fabricação flexível que permitirá que a BMW responda mais eficazmente às demandas do mercado.

As novas linhas usinadas

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Human operators in the machining hall are mostly occupied with maintaining throughput, measurement and quality control

Cabeça do cilindro
Tamanho: 7.600 metros quadrados
Produção: cabeças de três, quatro e seis cilindros
Variantes: Até nove
Abastecimento: Castings de BMW Landshut, Alemanha
Saída atual: 9.000 por semana

Bloco de cilindros
Tamanho: 7.600 metros quadrados
Produção: Blocos para motores de três e quatro cilindros (versões de seis cilindros são feitas pela BMW Steyr, na Áustria)
Variantes: Oito
Abastecimento: Castings de BMW Landshut, Alemanha
Saída atual: 9.000 por semana

Virabrequins
Tamanho: 8.800 metros quadrados
Produção: virabrequins para motores de três e quatro cilindros (versões de seis cilindros da BMW Steyr, na Áustria)
Variantes: Cinco
Abastecimento: Castings de Thyssen-Krupp, na Alemanha, e Forge de Corncelles, França
Saída atual: 12.000 por semana

 

 

 

Automatizando para maior eficiência
O hall de fabricação é altamente automatizado, com apenas 19 trabalhadores para cada linha por turno. Os operadores humanos estão principalmente envolvidos na manutenção da taxa de transferência, medição e controle de qualidade; máquinas de auto-correção cuidam da perfuração, trituração e moagem. Apesar do número relativamente baixo de trabalhadores, Congrave diz que o aspecto de recursos humanos da nova operação foi "um grande desafio" e exigiu uma abordagem em três vertentes: a reciclagem de pessoal de fabricação; o aperfeiçoamento profissional de trabalhadores da montagem que já tinham experiência de sistemas de fabricação convencionais (em vez de flexível); e a contratação de novos indivíduos com um mínimo de cinco anos de experiência.

O hall ainda está aumentando, mas as linhas de blocos e virabrequim já estão operando em quatro turnos, enquanto a linha da cabeça do cilindro está em três turnos. A linha de virabrequim está fazendo 12.000 peças por semana, perto de sua capacidade máxima, enquanto que as linhas de cabeça e bloco estão fazendo 9000, com espaço para um novo aumento de volume. Ao todo, eles produzirão mais de 1 milhão de componentes em 2015.

Além disso a fabricação processa a maior parte do componente de transporte dentro do corredor por veículos automaticamente guiados (AGVs), que são capazes de descarregar componentes acabados automaticamente no depósito central. Cerca de metade das peças em última análise, vão para sala de montagem no local, enquanto o restante vai para áreas de exportação para a Europa. No entanto, todos os componentes para os motores a gasolina de três cilindros, 1.5 litros para o i8 são enviados para montagem em grande parte manual.

A "espinha dorsal" da sala de fabricação, explica Congrave, é o sistema de logística central inteligente Felsomat, que pode transportar peças sobre a parte superior das células de usinagem. Ao contrário da configuração anterior, isso permite que tecnologias sejam agrupadas em vez de posicionadas de acordo com onde elas ocorrem no processo de produção; por exemplo, desbaste e acabamento de moagem estão agora co-localizadas. Esta estratégia abrange as 11 principais tecnologias para os virabrequins, para as quais existem 71 máquinas, e cinco para cada um dos blocos e cabeças (83 e 74 máquinas, respectivamente). O conceito de logística inteligente foi introduzido pela primeira vez na fábrica de motores da BMW em Steyr, na Áustria, e agora está sendo implementado na BMW Brilliance Shenyang, na China.

"A variabilidade [em conjunto] é gerida pela automação"
– Brendan McCarthy, BMW

Trocas de ferramentas são automatizadas e as máquinas são intercambiáveis; se uma máquina ou até mesmo uma célula inteira parar de funcionar, explica Congrave, outra pode substituir. Todas as peças produzidas nas salas de usinagem são inspecionadas e elas também são codificadas com dados de matrizes (DMC) para a rastreabilidade completa de até mesmo o número da ferramenta, de modo que cada uma pode ser rastreada", basicamente, no segundo em que foi feita", diz o Diretor Geral.

Gerenciando variabilidade na montagem
De acordo com Brendan McCarthy, chefe de montagem, um período de orientação de dois dias foi o suficiente para familiarizar sua equipe com a nova linha de produtos – "não precisamos dizer a eles como fazer um motor". Enquanto o pessoal é altamente qualificado, uma proporção significativa do trabalho é feita por sistemas automatizados, de modo que cada operador é em grande parte livre de tarefas, tais como a seleção de ferramentas e coletagem de peças, e pode se concentrar nas tarefas de montagem específicas a serem executadas na estação de trabalho. Isto é importante para a produção eficiente de motores múltiplos na mesma operação. "A variabilidade é gerida pela automação", diz McCarthy. Os prestadores de robótica principais em Hams Hall são Kuka e, especialmente, a ABB.

Atualmente, a fábrica opera de acordo com um tempo médio de ciclo de 60 segundos, embora as estações automatizadas possam atingir 45-50 segundos. Tendo iniciado a sua nova produção em julho de 2015, o corredor de montagem está atualmente em fase de melhoria, produzindo 50 postos de trabalho por hora no momento, a AMS visitou o local em outubro e está programada para chegar a 60 até o final de dezembro, embora McCarthy esteja ansioso para "chegar neste número mais cedo". Ele diz que os "grandes passos já foram tomados" e que agora é um caso de implementação de ajustes marginais. De acordo com McCarthy, a unidade se moverá para três turnos, em meados de 2016.

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In the assembly hall, production is divided into the high-volume run and the largely hand-built i8 engines

Há cinco correntes de processo em conjunto: cabeça do cilindro; montagem principal; motor parcial; montagem completa; e motor de teste final. O fluxo de trabalho é "impulsionado pela cabeça", diz McCarthy, explicando que o processo de montagem do motor nunca é iniciado antes da cabeça ser verificada para a liberação de armazenamento no teto (que tem 280 unidades). O bloco se junta à montagem principal do outro lado do corredor, construído em um processo automatizado na maior parte facilitada pelo grande tamanho de suas peças. A codificação DMC possibilita uma partida impecável entre a cabeça e o bloco designado para um motor particular.

A maioria dos funcionários por turno (cerca de 100 em todas as funções de trabalho) trabalham em conjunto completo, onde a destreza humana vem à tona e a automação é relativamente limitada. No entanto, os motores para o i8 são montados principalmente à mão em uma linha separada da produção em massa, devido à complexidade técnica do processo e o pequeno volume necessário no momento. Os 20 funcionários aqui foram especialmente selecionados por seus conhecimentos do produto e podem utilizar um tempo de ciclo de 11 minutos – muito mais tempo do que a produção de alto volume.

As peças do motor i8 são recolhidas e manobradas de ônibus de uma área de montagem de kits, que é organizada por um sistema de gerenciamento visual de bandeiras nacionais suspensas. No final do processo de montagem, cada motor é reduzido de forma completamente manual (com um elevador auxiliar) num palete antes de ser levado por AGV. Atualmente, cinco motores estão sendo produzidos por hora, mas McCarthy confirma que há "potencial para expansão".