图1  来自Climax公司的一种便携式车铣复合加工机床，被安装在一座风力发电机的涡轮机塔架上，因此其法兰面可按照紧密的平直度公差尺寸进行加工，该工件是在现场完成加工的

对于这家公司而言，一次安装4台新机床（其中包括两台车铣复合加工机床）是一个大胆的举措，这也是其踏上精益生产的必然进程，进一步提高生产水平的唯一方法。

公司推行精益生产原则常常被描述成一个踏上征途的过程，这是一个具有明确方向，但没有明确终点的旅程。俄勒冈州Newberg市Climax Portable Machine Tools公司的所有人也许都会同意这种说法。自2006年以来，他们一直在“精益生产的旅程”中前进。他们明白，目标不是要到达某一个目的地，而是希望能够越来越自如地应对客户。然而，无论从数字还是文字意义上来说，旅程往往会碰到十字路口或是岔路。选择正确的岔口则是决定其成败的关键。

大约一年前，Climax公司在精益生产的旅程上抵达了这样的十字路口。该公司在生产工艺的逐步改善中却再也无法逾越某一点，只有超越这一点才能使其提高到一个新的水平。在加工生产资源方面，该公司需要更高的生产能力、更快的生产速度和更大的生产灵活性，再结合其新产品线的推出，这样就能满足对其产品日益增长的需求了。同时，还需要调试设置较少和工件转换更快的加工设备，以便使小批量生产的零件可以自由转移，不用在操作之间排队等候。

Climax公司负责精益生产的副总裁Scott Simmons先生认为，他们的方向是明确的。从原则上来说，该公司的生产方法必须进行一次根本性的转变，大家一致赞同Simmons先生的观点。为了取得实质性的进展，该公司决定投资购置4台新的机床，包括两台先进的车铣复合加工机床，这两台车铣复合加工机床将成为其重新调整后的核心加工设备。而几乎车间的每个区域都会受到过渡时期的影响。

在一次展览会上，Climax公司谈成了一笔4台机床的交易，所有4台机床都由Mori Seiki美国公司提供。该订单中包括一台NT4300S型5轴车铣复合加工机床、一台配有副轴和Y轴的NL2500SY型车削加工中心、一台NH5000/50型HMC卧式加工中心和一台Duravertical 3轴立式加工中心（图1）。所有这些机床都必须在三个月内安装就位，并投入运行。一年后，随着这些机床的到货，Climax公司便开始了这一不断变革的征程。

图2  Wes Beecroft先生正在检查一个在森精机NT4300型机床上加工的青铜中心轴承，这台车铣复合加工机床将全尺寸规模的车削加工中心和铣削加工中心的功能组合在同一台机床上

“我们仍然处于学习阶段，仍在继续向新技术的极限推近。”Simmons先生说。新机床已经使该公司有能力完成一切所预期的目标，现在尽管标准的产品项目与专用产品混合在一起，在很大程度上不可预测，但生产工作已经在车间内能够更加顺畅的进行了，交货时间也有所缩短。“我们非常自信能够及时的提供零件，并符合所有要求。”Simmons先生说。最重要的是，该公司已经推出了几条新产品线，满足预定的交货目标，在生产上没有遇到在旧生产条件下所发生的瓶颈问题。

Climax公司总裁兼首席执行官Geoff Gilmor先生在反思这段过渡期时曾经说：“这么大的进步和成功，绝大部分应归功于公司的文化和能力，这些因素十分关键。这种文化上的力量及突破性的工作重点是我们的优势。每个人都在共享公司变革中的愿景。”如果重新设想加工工艺对实现这个愿景是非常重要的话，那么该公司已经有能力随时做到这一点了。

踏上征程的机床产品

Climax公司的加工车间有能力在其生产设施范围内来重新设想加工生产。该公司的市场营销口号是——“重新设想加工生产！”，这一口号恰如其分地描述了其产品的含义。Cilmax公司开始生产便携式机床是在1966年初次产生的想法。当时，在西北地区的伐木业正在寻找一种加工系统，以便使重型伐木设备可以就地维修。今天，该公司为多种行业提供服务，包括航空航天工业、风力发电行业等。该公司在俄勒冈州的工厂约有雇员130人，在德国的Düren镇还另有一家小型生产厂，并在世界各地设立了10个租赁站。

图3  Scott Simmons先生正在解释说明该公司看板系统上的一个零件。看板系统实际上是一个可视化的生产控制系统，采用卡片发出信号，确切地指示需要生产的数量，在Climax公司的各生产区域都可以看到这种类似的工作站

其生产的标准产品约占销售量的75%，这些产品包括法兰端面加工机械、镗床、便携式车铣复合加工机床和车床、能够移动和现场调试的阀门维修机械等，可进行复杂精密的加工操作。Climax公司也提供专用机械的专业化设计，可以满足客户的特殊需求。这项业务约占其25%的销售量。该公司所提供的机械都具有现场加工的能力。其目的是：当工件太大而无法搬运到加工车间时，将加工车间“搬到”现场进行加工。

“无法搬运的工件”包括远洋航船、海军舰艇、核电厂组件、风力发电机涡轮部件、大型机械基地、桥梁工程和其他结构件。最近该公司正在开发一种新概念便携式机床，用于加工新型的螺旋机。目前，其大部分产品已在现场使用，以便对现有的组件进行维修和升级改造。Climax公司设想，如果许多大型部件制造商采用便携式机床来装备他们的工厂，那么他们将发现这些设备能够发挥更加有效的作用，今后大型工件就可以整体的留在原地进行加工了。采用这种方式，机床变成了可移动的元素，这是一项本质上不同的生产工艺，与普通的加工方式形成了鲜明的对比。

创建这种新型的市场，意味着可以激发潜在的客户重新设想他们加工大型部件的方式。同时，Climax公司正处在重新设想的过程中，考虑了如何重新配置其现有的产品，以适应这个应用领域；或为了达到这个目的，如何发展其全新的加工方法。能否应对这种机遇取决于是否具有所要求的制造能力，确切地说，其所提供的正是自己重新设想的加工工艺。

图4  正如Beecroft先生所演示的那样，NL2500SY型机床上使用的工具储存架可以在机床的工作区向内或向外旋转，在调试装卡新工件时，这种装置允许操作员更快更轻松地准备刀具转塔

通向未来的地图

如果一个旅程是具有目标并希望能够迅速抵达目标的话，那就应该事先为它准备一张地图，并制订行程计划。在精益生产管理中，价值流程图就具有这种功能。在Climax公司，价值流程图一直是精益生产必备的工具之一。从某一层面上来说，这张价值流程图实际上就是一张如何让加工的零件在车间中流动的路线图。从理论上来说，它跟踪工件加工时的运行路径，从其处于原材料一直到准备组装和发货时的成品。

正如Simmons先生所解释的那样，价值流程图帮助Climax公司确定了它行进的方向。“我们不必去猜测机床需要什么，或是应该将它们放在哪里。”Simmons先生说。原来，该公司将重点放在车铣复合加工机床的生产能力上，其原来使用类似机床的经验，使得该机床的潜力能够非常全面地发挥。具有车铣加工能力，意味着很多零件可以在一台机床上完成全部加工，而不需要从一种类型的机床上再转移到另一类型的机床上进行多次加工。在精益生产管理中，采用一次性加工的方法，可以使许多零件更加接近地按照流程图进行连续的加工。

许多机床制造商按照所建议的价值流程图提供具有一定尺寸和加工能力的车铣复合加工机床，并在这期间进行调整。“我们希望购置一种应用领域广泛的品牌产品。”Climax公司涉及机加工操作最多的生产工程师Wes Beecroft先生说。Climax公司需要采用交叉培训的方式培训其工作人员，使其能够操作不同类型的机床，这样人员的调配就可以更加灵活了，而且对个人而言也可以从事更有兴趣和更具挑战性的工作了。

在交叉培训时，该公司使用了一种品牌与一种控制系统类型以及具有类似操作特点的机床。同样，该公司还必须评估供货商的能力，看他们是否能满足明确的成本、质量和交货期的要求。“我们特别关注技术支持和维护保养的问题。如果其中的一台关键机床停产，可能会对导致客户的重大损失。”Wes Beecroft先生说。

图5  为NH5000/50型卧式加工中心准备的额外备用托盘，可以储存安放在这台机床附近的小推车上

最后，Climax公司选择了森精机制作所作为其供货商合作伙伴。其机床除了具有高度的适应性、加工能力和加工性能之外，该制造商在当地还拥有一个经销商——Ellison Technologies公司帮助其完成工作。该公司Wilsonville地区办事处拥有经验丰富的工作人员，负责当地的技术支持和维修服务工作，由Steve Witmer先生和应用工程师Ryan Green先生负责机床的配置、提出机床的型号和工程要求，并且在操作运行部副总裁John Goes先生的协调下，由Ellison公司的技术支持人员牵头，与Climax公司共同合作，为其选购新的机床，包括确定机床的大小，以及新机床的最后安装。

在帮助Climax公司分析零件的特点、数量以及如何能够以最少的调试装卡次数和交换时间来完成零件的全部加工方面，经销商的工作人员起到了关键性的作用。通过这项具体的操作，使该公司能够了解哪种型号的机床最能体现出在价值流程图中所捕捉到的具体图形。Witmer先生和Green先生也帮助该公司考虑了一些重要的细节，例如对快速更换的刀具、托盘交换装置、活动刀具的选择等问题。随着这些机床的购置和安装，以及加工设备的快速上马，来自Ellison公司的经验，对指导有关设备、机床、刀具、工装夹具和后处理器等方面的准备工作是相当宝贵的。此外，该经销商还会帮助确保操作人员和维修人员能够按计划安排他们的培训课程。

调整精益生产的设置

由于计划周详，工作人员安排得当，因此所有的4台新机床都按计划迁入车间、安装并投入使用。不过，这只是旅程中的第一个里程碑。这些机床的调试和成套联机运行仍在持续，特别是NT4300型和NL2500SY型车铣复合加工机床。

这些机床被安装在该车间车削加工区过道的对面。该车间将尽可能多的把工件安排在这些机床上加工生产。如果这两台机床的工作安排已达到满负荷，其余的工件就会分配到保留的老式机床上进行加工，或安排到附近合作供货商的车间内加工。

NT4300型机床具有较大的车铣加工能力，而NL2500SY型机床则适用于较小的棱形工件和棒材的加工，这些机床具有完全不同的配置。NT4300型机床的设计相当于一台全功能5轴加工中心或一台全功能车削加工中心。相比之下，NL2500SY型机床基本上是属于配有Y轴和副轴的车削加工中心，其转塔上提供的活动刀具主要具有铣削和钻削加工的能力。

NT4300型机床是一台通用性更强的车铣复合加工机床，这主要是因为其具有一个较大的工作范围和5轴加工能力（图2）。除了日常的生产外，它还可加工处理许多用于专用机床上的一次性零件。这些零件往往采用控制系统上配置的CAM软件在机床上进行编程。由于这台车铣复合加工机床上装有一个全关节连接的铣削加工头，因此它具有在任何角度上都可以加工的特点。

实践证明，NL2500SY型机床具有非常高的生产效率。“它的产出性能非常突出。”Beecroft先生说，“其中一个原因是，在这台机床上采用了以试验项目为基础的平准化（生产平衡）系统。在通常情况下，工作订单已经在计划开始之日的前三周被安排到车间内的看板系统上了（图3）。额外的时间允许零件按照路线发送到NL2500SY型机床上，根据所需要的刀具顺序，进行编组处理。每一组零件按照其从一组到另一组加工所必需的最少刀具数量和顺序排队。因此，只要坚持这一顺序，就可以使零件的交换时间（一般为10~15min）缩减到最少。每个系列的零件数量是平衡的，每一组零件保持在一个平衡的加工运行时间之内。每一系列的成组零件也需要根据其所要求的刀具，按顺序排队等候。即使在该系列零件组中只有一个零件时，加工车间仍然需要找到其最有效的方法，以保持平准化顺序水平。在按照计划安排的零件系列之间，应预留一些开口，允许对一些“特殊的”零件或不在看板上的零件进行及时加工处理。

图6  操作员Cong Voong先生正在该车间铣削加工区的Duravertical立式加工中心上工作，除了作为一种关键的生产加工资源之外，这台立式加工中心还作为技术培训之用

Climax公司已创建了一套可以使这些机床生产效率达到最大化的“精益设置”系统。例如，该车间已经设计和制造了用于储存刀夹和刀具的专用储存架，以减少刀具的调试装卡时间。同样，每台机床配有一个专门制造的刀具和附件专用储存箱。

用于储存NL2500SY机床刀具转塔上使用的活动刀具，采用一种多层储存架的形式存放，在这类储存架的制造生产中，充分体现出了创造性思维。这个装置的外形如图4所示。该储存架安装在机床密封门的附近，可向外旋转，因此操作员在转换刀具转塔时，可以很方便地拿到其所需要的刀具。其中有一个储存架的主支座可以在底部释放，让整个刀具装置落到另一个支座的支点上，然后向外旋转，以使其能接近机床的冷却液托盘。

卧式和立式重型加工设备

虽然这两台车铣复合加工机床能够代表补充Climax公司加工方法的最突出的加工设备，但与其同时安装的两台新型卧式和立式加工中心，对该车间各自区域内的加工生产也具有重大的“突破”性意义。

NH5000/50型机床已成为该车间卧式加工设备的主力军。这台50号锥度的4轴加工机床具有比老式40号锥度的卧式加工中心更大的工作范围，后者已成为该加工区域的备用机床。这台新的机床可在ATC中处理500mm长的刀具，工件采用托盘化的装卸方式。此外，还与机床一起订购了额外的备用托盘，这样便于在附近的轮式手推车上将专用的夹具安装存放到这一备用托盘上（图5）。正如Beecroft先生所说的那样，这台机床与其所替代的那台机床相比，体积更大、功能更强，刚性更高。作为一台4轴加工机床而言，它可以近距离加工所有的零件，只需一次或两次装卡调试，从而零件的加工速度大大提高。

安装在该车间铣削加工区的Duravertical立式加工中心，对该车间的积极作用十分明显。这台机床进厂后使原来的老式手工机械和CNC数控立式机床处于待命服务的状态。由于该新型3轴立式加工中心是一台商用机型，可以直接从制造厂的仓库发货，这是4台新机床中第一台被安装在该车间中使用的机床。因此，它的使用有助于操作员熟悉其他机床控制系统的布局和功能（图6）。

按照Simmons先生的说法，立式加工中心仍然被作为操作员的一种入门级培训资源，使操作员可以随时准备着调到更先进的其他森精机4轴或5轴机床上操作。然而，在日常的工作基础上，这台机床对加工生产较为简单的零件来说是一种十分有效的加工设备。

在过渡范围内过渡

Simmons先生表示：“虽然Climax公司在加工能力方面的过渡已经获得成功，但离完成目标的距离尚远。该加工车间还没有采用完全的无纸化办公，例如看板系统仍需要进一步优化。”而最令他感到欣慰的是，该公司的突破性文化经受住了考验，并得到了认可。

作为首席执行官，Gilmore先生看到了其所完成工作的巨大意义。他的任务是领导该公司过渡到一个新的业务模式中，其中加工生产用的创新型便携式机床只是Climax公司为客户提供的几种业务之一。“新模式强调了用户的培训、教育、工程咨询和专业化现场服务，并在服务全球的基础上，提供生产制造的系列解决方案。”Gilmore先生说。

Climax公司能够顺利地度过这个时期吗？考虑到该公司最近在生产方面所取得的进展，Gilmore先生确信该公司一定能够达到这个目标！