当位于威斯康星州米尔斯湖的Aztalan工程公司在缩短交货时间的同时,开始寻找使自身区分于其他竞争对手的方法,而它的目光仍然盯着自己的车间地面。正是公司将四台机床(曾用于长期生产,但已转入到专用短期快速样机研究单元模式)进行分组的做法,成为了快速响应制造(QRM)策略的关键。据担任总裁兼首席执行官的Dirk Maroske称,这一举措调动了全公司员工的思维模式,对于像公司这样的机械工厂,在客户要求不断精益化的背景下,这种调动起来的思维模式对公司的成功来讲至关重要。
随着生产率的提高,客户预期的交货期越来越短,在这种情况下,Maroske讲道:“正是这种诉求促使我们推出了QRM,并且努力实现最短交货期。”
图1 Aztalan工程公司在其短期运行电解槽模型中放置了四台机床(包括位于车间地面的机床),以便它们能够更方便地协作
Aztalan工程公司自1978年成立以来,一直作为传统的合同制造商开展业务,它所持的理念是周期长的业务对业务的贡献显著,比如公司在医疗器械行业的业务占据了90%左右的份额。70名员工在其两幢建筑物中工作,其中包括最初的30000ft2(1ft2=0.092903m2)机械工厂,以及建于2010年的46500ft2机械工厂,主要生产高精度的零部件,使用的加工材料包括:铝、黄铜、不锈钢和钛。
公司推出短期运转的单元式制造模式实际上标志着公司从标准制造(是指零件在机械工厂内部,从一站移动到下一站),转型为单元式制造模式。据Maroske先生称,采用单元式制造进行调整,以缩短零件交货期的做法给生产车间造成了许多压力。所谓的压力是指对零件的加工进行快速编程,然后上机床、投入生产。
主程序设计师Jeff Harland讲道:“以前,我们无法做到从电脑中获取零件的设计,投入材料,然后快速上机床加工,我们所有的机床都在生产零件,而在机床上适配新零件是一个挑战。”
图2 Aztalan工程公司在其短期运转的滚轧机中加工各种零件,零件的材料多为不锈钢和铝,但有时也有铜和钛材料
为了建造短期运转的单元式制造模式,Aztalan工程公司将原先在车间地面中对着放置的四台机床,改为呈U字型摆放在车间地面的中央。这些机床包括:Hardinge征服者超精密单塔单轴车床、Okuma LB3000EX、五轴Hermle铣削中心,以及Okuma Genos M460立式铣床各一台。现在,公司将机床作为一个机械化团队,尝试协调各种工作特性,以便使机床能够彼此互为补充。
最近,公司在大约一周半的时间内,完成了一位新客户委托加工的10个不同零件订单。这些零件所要求的公差高于机械工厂通常采用的0.0003in(1in=25.4mm)公差,但Aztalan工程公司仍能够将单元式制造策略用于加工任务,从这次以后,客户又下了这些零件的更多订单。
制造单元将Okuma M460作为其主力设备,能够快速生产各种零件特征。据Harland称,在最近一款涉及多孔不锈钢零件的加工任务中,针对穿孔模式的编程仅在15min内就被搞定,在M460机床进行加工则花费了1h。
单元式制造也采用了来自于DP技术的Esprit软件,它使公司几乎可以从任何软件包导入所有的设计文件,以证明零件实际上是合适的。据Maroske称,这样的技术使机械工厂显著地减少了“证明”次数,特别是当它们在多轴机床上运行非常复杂的零件时。幸运的是,Aztalan工程公司早在几年前就投资了此项技术,其中也包括聘用像Harland及其同事Jim Astell这样的人才,他们主要潜心研究Hermle机床,同时对运用短期运转的单元式制造模式富有经验。
图3 Aztalan工程公司的这位技术人员正在仔细地对零件进行质量控制。在机械工厂的这个区域采用短期运转的单元式制造模式,有助于在实施紧张生产计划的过程中提高工作效率
图3 Aztalan工程公司的这位技术人员正在仔细地对零件进行质量控制。在机械工厂的这个区域采用短期运转的单元式制造模式,有助于在实施紧张生产计划的过程中提高工作效率
Hermle五轴铣削加工中心能够在单元式制造模式中,提供其他三台机床无法提供的加工灵活性。例如,当机械工厂正在加工医疗设备用的铝配件时,Hermle的主轴转速可达到18000r,实现高速加工,并给单元式制造模式赋予快速能力。
机械师Dean Kassube在Hermle机床上进行过所有的加工作业,他指出:尽管Hermle机床已在Aztalan工程公司的车间地面上存在了3年多时间,但公司对其加工能力的掌握程度只能用皮毛来形容。当时,他和Astell密切合作,钻研如何从这款机床中获得最大的收益。最终的目标无非是使零件在机床中的投入/产出时间更快,同时实现尽可能高的质量水平。
单元式制造模式也帮助Aztalan工程公司的其他业务更为有效地实施了QRM措施。公司因更换刀具、新程序和各种夹具,以便为新客户生产5个零件而被迫长时间停产的历史已经一去不复返了。如今,这些更短周期时间的运转有一个专门的空间,公司的28个其他机床可以做得最好。例如,Aztalan工程公司最近需要加工24个相当复杂,而且需送去电镀的零件。公司在周五收到了相关设计,并于下周四向客户交付制成零件。零件是在水平铣床上被加工出来的,但及时交付制成零件的秘密在于公司基于QRM的举措,即减少批量大小。
QRM直接好处之一是减少库存。Patterson讲道:“落实小批量的头一年,我们就将成品库存压缩了超过100万美元,这对我们来说是一个相当大的胜利。”
这种思维模式直接转换为短期的单元式制造模式,相比于机械工厂以往曾用五轴Hermle机床加工50~200个工件,而如今机床所能够生产的数量通常不超过20件。
单元式制造模式提升了质量控制领域的工作效率,质量技术员Tom Flood必须保证公差为0.0005in,并标注开沟器的致密位置插图编号。在一个或两个零件的短周期中,Flood手工进行CMM工作,以节省时间。在生产计划吃紧的期间里,将短期运转的单元机床调动起来,加上玻璃封闭的三坐标测量机,会给生产带来很大的帮助。Flood讲道:“我们努力不使零件被废弃,所以程序员和机械师正试图使公差尽可能地接近合理范围,机械师、程序员和我之间需要进行很多次来回的反复检查和沟通。保持单元式制造模式紧凑绝对是一个优势,如果他们在六角车床(旋床)上车削某个零件,再放到Hermle机床或立式加工中心(VMC)中进行二次操作,然后相邻地放在一起,可以大大地节省时间。”
在公司快速交付高品质样机的能力,以及短期运转零件和QRM策略之间,Aztalan工程公司目前已经为自己的现在和未来做好了定位。Maroske指出:“如果你的生产非常快,便不会总是关心价格问题,在这个细分市场中,我们所从事的是精密机械加工,有非常苛刻的公差要求,这就是成本费用稍高一些。当买家购买定制设计的产品时,当他们请购时,实际上下手已经晚了。然后,他们基本都会伸手求助于他们的供应链。在这种情况下,要是你的话,你会去找谁呢?答案是:能迅速交货的供应方。
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