За пределами швейцарской точности

Когда Джим и Джо Дэвис открыли свой магазин по трудоустройству в 1987 году, они думали, что у них есть хорошие шансы добиться успеха в медицинской отрасли. Они были уже на полпути. Вместо того, чтобы начинать с нуля, два брата выкупили отдел прецизионных швейцарских токарных станков у сокращающейся медицинской компании, в которой они оба работали. Так родилась компания Micro Med Machining, Inc. (Майами-Лейкс, Флорида).

У молодых людей было много чего для них. Они более или менее выросли в механической мастерской своего отца. Оба были дипломированными инженерами-технологами и прошли программу стажировки своего бывшего работодателя по управлению производством. Таким образом, эти двое были практически знакомы с процессами металлообработки в целом и со швейцарской токарной обработкой для медицинской промышленности в частности, хорошо разбираясь как в требованиях к качеству отрасли, так и в нормативно-правовой среде. Более того, они по собственному опыту знали, как трудно найти поставщиков механически обработанных деталей, которые могли бы постоянно соответствовать отраслевым стандартам. Наверняка была ниша, которую нужно было заполнить.

Первые пять месяцев Micro Med занималась только изготовлением деталей для катетеров и имплантируемых кардиостимуляторов их бывшего владельца. Но после этого перспективы магазина распахнулись настежь. Действительно, они начинали с 19 человек, а сегодня их больше сотни, а объем продаж вырос в большей степени.

Этот рост в немалой степени связан с их правильным предположением о потребности медицинской промышленности в надежных поставщиках. Не менее важно, однако, то, как магазин применил технологию. Они начали в основном с автоматических швейцарских токарных станков и патронов Hardinge, а также батареи вторичного оборудования. Сегодня они выполняют подавляющее большинство работ на многоосевых токарно-фрезерных центрах с ЧПУ. В магазине есть 30 таких сложных станков в различных конфигурациях.

Хотя эта технология, безусловно, дороже, чем старая автоматика, она позволяет полностью обрабатывать большинство очень сложных деталей цеха за один установ. По сути, они замещают затраты на несколько установок более производительным оборудованием, которое в целом является более дешевым решением, и обеспечивают уровни качества, требуемые их клиентами, партию за партией. Но техническая формула Micro Med требует гораздо большего, чем установка хороших машин в цехах. Они обладают огромным опытом работы с этими машинами, что действительно отличает этот магазин от заурядных конкурентов.

Хотя мы не можем раскрывать здесь наиболее важные элементы знаний о процессах магазина, мы можем дать представление о том, что заставляет этот замечательный магазин щелкать. Вот как это делают в Micro Med.

Запчасти и машины

Чтобы понять требования к процессам, полезно начать с рассмотрения некоторых частей. Они сложны, точны и малы. Действительно, демонстрация образцов деталей Micro Med больше похожа на что-то из ювелирного магазина, чем на механическую мастерскую. Типичный тариф включает костные винты; крошечные трубки, фитинги и клапаны; комплектующие для миниатюрных хирургических инструментов; и стоматологические посты. Например, прецизионные винты имеют длину всего 1 мм и диаметр 1 мм с губчатой ​​резьбой 1 мм. Косметика имеет решающее значение, и практически все детали обработаны и визуально проверены под микроскопом с 20-кратным увеличением. Любые заусенцы категорически недопустимы.

Сложность обработки этих мелких деталей усугубляется прочными материалами, из которых они сделаны. Около 65 процентов деталей изготовлены из титана, еще 30 процентов — из самых прочных нержавеющих сталей, а остальные — из драгоценных металлов, таких как золото и платина. Более 60 процентов деталей требуют какой-либо операции фрезерования или сверления. Просверленные поперечные отверстия являются обычным явлением, некоторые из них имеют диаметр всего 0,005 дюйма (меньшие отверстия подвергаются электроэрозионной обработке). Многие из этих маленьких отверстий должны быть точными и глубокими. Например, для одной трубчатой ​​детали необходимо просверлить центральное отверстие диаметром 0,04 дюйма и глубиной 1,5 дюйма. . . с толщиной стенки всего 0,007 дюйма. . . в титане. И детали не только круглые. На швейцарских станках с ЧПУ производится довольно много практически призматических деталей благодаря их возможностям фрезерования и присущим им преимуществам закрепления при производстве этих тонких деталей из прутка.

Все многоосевые станки — Citizens (Marubeni Citizen-Cincom, Allendale, New Jersey). Некоторые из станков представляют собой сравнительно простые трехосевые конструкции с характерной швейцарской скользящей передней бабкой и направляющей втулкой (Z), одноосевой револьверной головкой (X) и поворотным позиционированием главного шпинделя (C). На револьверную головку устанавливаются как стационарные, так и механические инструменты для выполнения токарных или центровых сверлильно-фрезерных операций.

Другие машины Micro Med значительно сложнее. Модели серии E представляют собой шестиосевые конструкции, в которые добавлена ​​вторая двухосевая револьверная головка и вспомогательный шпиндель для операций обратной обработки. Двойные револьверные головки позволяют выполнять точение с защемлением, то есть точение двумя инструментами одновременно, что является эффективным и, что не менее важно, противодействует наклону тонких заготовок к отклонению от одного инструмента. А вторая револьверная головка позволяет выполнять более широкий спектр операций с деталями, удерживаемыми либо в первичном, либо во вторичном шпинделе. Более того, токарные или фрезерные операции могут выполняться на обоих шпинделях одновременно.

Восьмиосные модели М-20, выпускаемые в магазине, идут еще дальше. Вместо второй револьверной головки машины имеют восьмипозиционную опорную плиту, способную удерживать до пяти стационарных и трех вращающихся инструментов. Групповой инструмент чрезвычайно эффективен при токарных операциях, потому что он устраняет время, необходимое револьверным головкам для смены инструмента на инструмент. Эти станки также имеют возможность оси Y для инструмента с групповыми пластинами, что означает, что операции фрезерования и сверления со смещением от центра могут выполняться с помощью механических станций. Восьмая поворотная ось предназначена для измерения обрабатываемых заготовок или инструментов, а также роботизированных манипуляций с заготовками.

Суть всех этих станков в том, что они позволяют Micro Med обрабатывать даже очень сложные детали за один установ. Преимуществ у этой возможности много. Возможно, наиболее очевидным является то, что это экономит время, труд и затраты на незавершенное производство, связанные с маршрутизацией заданий по ряду одноцелевых машин. Это также позволяет магазину гораздо быстрее реагировать на все более требовательные требования клиентов к доставке. Выполнить срочный заказ намного проще, когда задание нужно передать только на одну машину, а не на три или четыре.

Не менее важны и качественные преимущества. Каждый раз, когда деталь высвобождается из держателя, а затем повторно захватывается, в процесс добавляется новый элемент размерной изменчивости. В работе Micro Med типичными являются допуски в 0,001 дюйма, но им часто приходится придерживаться «десятых» — 0,0001 дюйма — и делать это последовательно. Учитывая, насколько сложно закрепить эти мелкие детали для второстепенных операций, не требуется очень большой набор допусков на заготовку, чтобы вывести весь процесс обработки за допустимые пределы. Гораздо лучше держать деталь в одном узле на протяжении всего процесса и полностью устранить эту проблему.

Поддержание постоянного физического контроля над заготовкой также обеспечивает научную достоверность управления процессами цеха, что является главной заботой клиентов Micro Med, заботящихся о качестве. Джо Дэвис говорит:«Сегодня люди смотрят на ваши значения Cpk. Они хотят знать, что вы контролируете свой процесс». А для своих самых искушенных клиентов Micro Med может предоставить статистически достоверные технико-экономические обоснования производства. Это имеет большое значение для привлечения новых клиентов в магазин.

Тем не менее, конкуренция возвращает стоимость на первое место, а для уровня качества, на который ориентируется магазин, устранение настроек имеет огромное положительное влияние. Хорошим примером является медицинский коннектор, который другой поставщик производил шестью установками на последовательных специализированных патронах и фрезерных станках. При объемах 4500 в месяц клиент платил 8 долларов за штуку. Компания Micro Med посмотрела деталь, предложила несколько простых изменений ради обрабатываемости и поставила ее на один из шестиосевых станков. «Мы снизили стоимость до четырех долларов плюс сдача», — говорит г-н Дэвис. Взимал ли бывший поставщик завышенную ставку? «Не совсем, — говорит он, — это, вероятно, в значительной степени соответствовало его расходам. Просто у него не было лучшего процесса для выполнения работы».

Улучшенные процессы

Любой может пойти и купить оборудование, но использовать его наилучшим образом — совсем другое дело, и именно в этом преуспевает Micro Med. Креативность процесса чрезвычайно важна — ради эффективности и качества — и это может прийти только с людьми, хорошо знакомыми с машинами. Также важно знать, что можно и что нельзя сделать с помощью стандартных инструментов, и как инструменты можно модифицировать или создать специально. Этот опыт позволяет цеху делать со своими машинами вещи, которые поражают даже разработчиков машин. «Неиспользование этих машин в полной мере похоже на вождение гоночного автомобиля со скоростью 50 миль в час», — говорит г-н Дэвис. В Micro Med любят быструю езду.

Но это только образно, так как достижение высоких скоростей съема металла явно не то, чем занимается этот цех. Серьезной проблемой для медицинской промышленности является то, как обрабатывается деталь — без заусенцев и без косметических дефектов, — но эффективность и качество этой окончательной операции во многом зависят от того, как в первую очередь удалялся металл. Финишная обработка — это ручная операция, и, как и в любом другом цехе точной металлообработки, они стараются свести к минимуму. «Мы с радостью обменяем первичное машинное время на время чистовой обработки», — говорит г-н Дэвис, но они могут получить отдачу от этой сделки только за счет тщательного построения процедуры обработки.

Заусенцы, вероятно, являются самой большой проблемой. Лучший способ справиться с заусенцами — предотвратить их появление, а если они неизбежны, управлять процессом таким образом, чтобы их можно было легко удалить в достаточно эффективном вторичном процессе. Это означает, что они должны быть обеспокоены направлением заусенца, его размером и тем, что потребуется, чтобы его сломать. Эти соображения могут иметь большое влияние на время цикла. Однако в этом случае важна не столько скорость, сколько состояние детали, когда она выходит из станка.

Управление прогибом детали — еще один фактор, который может существенно увеличить время цикла обработки и, возможно, относится к лучшим коммерческим секретам цеха. Примите во внимание, что Micro Med поддерживает точную размерную целостность ряда очень тонких деталей, изготовленных из чрезвычайно жестких для обработки материалов и часто вырезаемых с помощью тонких инструментов, которые склонны к деформации еще больше, чем заготовка. Они должны очень хорошо разбираться в скорости, подаче и глубине резания, подходящих для этих условий. Например, нить, которая, как кажется, должна выполняться восемь раз, на самом деле может потребовать 18. Они также обнаружили способы нарезки секций и безупречного смешивания их всех вместе. Часто это медленный и кропотливый процесс, но он того стоит, поскольку предсказуемость процесса является главной заботой магазина.

Стойкость инструмента — еще один важный фактор, не столько для стоимости самого инструмента, сколько, опять же, для обеспечения качественного контроля процесса. Операторы должны постоянно следить за тем, чтобы удалить изнашиваемые инструменты из процесса, прежде чем они выведут его из-под контроля. И они должны полностью исключить из процесса некачественные инструменты. Качество инструмента имеет решающее значение даже при работе с некоторыми, казалось бы, мягкими материалами, такими как платина, особенно с платиной, которая является высокоабразивным материалом и, очевидно, имеет такую ​​ценность, что лом обходится дорого. Или, как выразился г-н Дэвис более лаконично:«Когда вы сверлите отверстие диаметром 0,012 дюйма, качество инструмента чертовски важно, и вы не можете предположить, что какой-либо готовый инструмент справится с этой задачей». /Р>

Поскольку средний тираж составляет от 1500 до 2000 штук, а многокоординатные токарно-фрезерные центры являются довольно дорогими активами, чтобы простаивать без дела, операторы должны очень хорошо справляться с заданиями на станках и вне их. Один из способов сделать это — предварительно настроить инструменты. На некоторых машинах, например, докупили турели. Таким образом, инструменты настраиваются и квалифицируются в автономном режиме «в пределах пары `десятых'». Затем, как только эти револьверные головки установлены, требуется всего несколько шагов настройки, чтобы запустить процесс. Это не означает, что они приближаются к однозначным временам переналадки; эти машины слишком сложны. Но они выполняют задания за час, а не за шесть, которые потребовались бы для индивидуальной загрузки и настройки всех инструментов на машине.

И есть много других вещей, которые нужно знать. Программирование важно, но средства управления машиной могут в этом помочь. Отдельные токарные или фрезерные операции могут быть запрограммированы независимо, а затем ЧПУ автоматически объединяет их в единую эффективную процедуру. Зажим также имеет решающее значение, особенно для захвата обработанных деталей контршпинделем, и иногда изготавливаются специальные цанги. Нужно много знать. Но, по их собственному мнению, умение мастерской обращаться с этой важной информацией о процессах было решающим отличием Micro Med от конкурентов.

Расширение границ

Компания Micro Med получила некоторые из этих знаний, ежедневно выполняя ожидаемые действия и уделяя пристальное внимание результатам. Например, они используют SPC для квалификации каждого нового процесса, а затем составляют схему процесса для контроля производства. Но в большей степени самое мощное конкурентное преимущество магазина связано с их постоянным стремлением расширять границы процесса, постоянным поиском новых способов повышения эффективности, которые не подрывают их стандарты качества.

Несомненно, братья Дэвис очень гордятся своей «авантюрностью в процессе» — своей склонностью пробовать новые идеи и решать сложные проблемы. Но ими движет не просто бравурность; они считают, что продолжающееся экспериментирование с процессами обеспечивает опыт обучения, необходимый магазину для поддержания своего конкурентного преимущества. Это большая часть причины, по которой этот производственный цех готов делать прототипы — одновременную разработку деталей и процессов на производственном оборудовании — за знания, которые он предоставляет. В буквальном смысле они стремятся соединить самые передовые возможности своего очень мощного производственного оборудования с необычными требованиями отрасли, которую они обслуживают. Поскольку ключевые сотрудники магазина работают в медицинской отрасли, в этом отношении у них есть значительное преимущество. Они владеют обширными знаниями о соответствующих процессах в рамках ограничений отрасли, и они могут даже оказать помощь клиентам в разработке проектов, улучшая производственные возможности без ущерба для функциональности и не сталкиваясь с общими нормативными ограничениями. По этим причинам менеджеры магазина полны решимости держать бизнес в фокусе. Micro Med лучше всего подходит для многоосевой токарной обработки швейцарского типа в соответствии с очень высокими стандартами качества, и это то, что они будут продолжать делать. Интересно, что это сильное и постоянное чувство сосредоточенности помогает сотрудникам магазина приспосабливать свои личные стандарты качества к соответствующему уровню для типов клиентов, которых обслуживает Micro Med, что, в свою очередь, помогает магазину достичь правильного баланса качества и эффективности. Это деликатный вопрос в медицинской промышленности, которая становится все более и более бережливой, но где детали все еще должны выглядеть безупречно. «Вы хотите привить стремление к совершенству, — говорит г-н Дэвис, — но в то же время вы не хотите, чтобы они тратили время на достижение уровня, выходящего за рамки практических требований работы». Это тонкий баланс, который, по его мнению, не позволит добавить в смесь больше механической обработки товарного типа. Либо у магазина возникнут чрезмерные затраты на такие детали, либо, что еще хуже, они привнесут в магазин деструктивную двусмысленность в отношении того, что означает «достаточно хороший».

Так что Micro Med продолжит фокусироваться на сложных частях. Г-н Дэвис полагает, что их гораздо больше, и он более чем готов рискнуть способностью их магазина продолжать успешно конкурировать за эту работу. ММС

Примечание редактора:через две недели после нашего визита в Micro Med компания объявила, что она продана компании Uniform Tubes, производителю нестандартных трубчатых компонентов. Компания Uniform Tubes предоставит Micro Med расширенную техническую поддержку и поддержку продаж. По словам Джо Дэвиса, руководство и миссия компании останутся прежними.