Революция в ортопедических имплантатах:автоматизированные рабочие процессы изготовления отдельных деталей сокращают затраты

Компании, производящие ортопедические имплантаты, сталкиваются со многими проблемами, но одной из крупнейших является управление запасами. Эти компании (и компании, производящие продукцию, которую они продают) должны найти способы экономически эффективного производства широкого спектра типов, вариантов и размеров имплантатов, а затем управлять этими запасами, пока они перемещаются между складами и больницами. Это соответствует высоким требованиям к запасам, которые могут истощить ресурсы компании.

Mach Medical — контрактный производитель ортопедических имплантатов, который был основан для решения некоторых проблем, стоящих перед OEM-производителями ортопедических имплантатов, включая инвентаризацию, с использованием передового производства и автоматизации.

Рекомендуемый контент

Управление запасами

По характеру своей работы компании, производящие ортопедические имплантаты, обычно имеют запасы на 12 месяцев для обслуживания клиентов, объясняет Дэйв Андерсон, соучредитель и руководитель по развитию бизнеса в Mach Medical. «Продукт используется в хирургии, и больница сразу же нуждается в пополнении, или им может понадобиться шесть одинаковых размеров на полке на случай, если в этот день у них скопятся два, три или четыре пациента, которым всем понадобится колено для левой стороны в размере 5».

Еще больше усложняет ситуацию то, что инвентарь всегда в движении. По словам соучредителя и генерального директора Mach Medical Стива Розова, ортопедические имплантаты похожи на обувь — они бывают разных типов и размеров. Когда людям нужна новая пара обуви, они могут пойти в обувной магазин, где каждый стиль обуви представлен в разных размерах, чтобы покупатели могли их примерить. Но пациенты, которым нужны ортопедические имплантаты, не могут пойти в магазин и попробовать разные имплантаты. Магазин (или заранее определенная его часть) должен прийти к пациенту в операционную больницы. Хирурги имеют представление о том, какой размер имплантата понадобится пациенту до операции, но у них часто есть несколько вариантов, доступных в операционной, поэтому они могут выбрать наиболее подходящий во время операции или дублировать в случае загрязнения имплантата. Затем неиспользованные запасы отправляются обратно, а использованные запасы пополняются. «Этот инвентарь постоянно перемещается и поддерживает операции или, может быть, разбивается в больнице, если больница является больницей с большим потоком пациентов», — говорит он. По крайней мере 50% запасов производителя в любой момент времени находится либо в больнице, либо в пути. «Чтобы производителям ортопедических товаров привлекать новых клиентов, им часто приходится увеличивать складские запасы, чтобы обслуживать этих клиентов», — продолжает он.

Проблемы производства семейств деталей еще больше усложняют управление запасами. «Существуют минимальные объемы заказа, связанные с производством, которые в основном зависят от времени наладки оборудования», — говорит Андерсон. "Предположим, вам требуется восемь часов, чтобы настроить машину для работы с одной артикулом. Вы хотите запустить как можно больше таких деталей, чтобы получить приличную стоимость за единицу, прежде чем разбирать машину". Но некоторые SKU используются чаще других. Для размеров, которые находятся на большем и меньшем концах колоколообразной кривой человеческих размеров, если производитель «производит 20 или 50 отдельных SKU, этого может быть запас на пять-десять лет», объясняет он. «Это сядет».

Начнем со стандартизации

Одним из способов решения этих проблем Mach Medical является максимальная стандартизация производственных процессов. Например, вместо того, чтобы закупать разные отливки для разных имплантатов и размеров, компания начинает с более общей отливки для каждого типа имплантата. «Инструменты практически не разрабатываются, и они просто готовы», — говорит Розов. Хотя это может означать, что имплантаты проводят больше времени на станке и требуют удаления большего количества материала, чем более индивидуальная отливка, гибкость стоит компромисса. «Если происходит изменение конструкции или клиент хочет что-то подправить здесь и там, обычно это довольно простое изменение программы», — продолжает он. «Чтобы обеспечить это, нам не нужно менять инструменты, а это приводит к увеличению затрат». Он добавляет, что по мере того, как клиенты расширяют производство имплантатов, Mach Medical может перейти на изготовление индивидуальных отливок, которые более эффективны в машинной обработке и более экономичны.

Точно так же, как компания Mach Medical хочет сократить запасы готовой продукции для своих клиентов, она также стремится сохранить свои собственные запасы отливок и другого сырья. «Мы склонны поддерживать довольно низкие запасы этих товаров и договариваемся с этими компаниями о том, чтобы они поставлялись нам на довольно жесткой основе, по принципу «точно в срок», — говорит Розов. Ее предприятие в Колумбия-Сити, штат Индиана, находится достаточно близко к поставщикам сырья и отливок, поэтому они могут дважды в неделю осуществлять «доение» для доставки материалов, необходимых Mach Medical, на несколько дней.

Сырье проходит первоначальный производственный процесс. Розов говорит, что обычно это включает в себя два процесса обработки:проверку, очистку и нанесение покрытия (что происходит в Sites Medical, дочерней компании Mach Medical). На этом этапе ортопедический имплантат начинает обретать форму, но еще не завершен. С этого момента компания может превращать детали в несколько артикулов, например разных размеров или правую и левую версии. Затем, когда клиенты размещают заказы, Mach Medical завершает имплантаты посредством окончательной механической обработки, во время которой они обрезаются до нужного размера и формы, процесса очистки, проверки, процессов окончательной обработки, а затем окончательной очистки.

Эта система «гибкого определения размера партии» дает Mach Medical лучшее из обоих миров:объемы, которые могут сделать литье и термообработку более рентабельными, а также гибкость для обработки объемов заказов всего лишь одной детали. Это также значительно сокращает время выполнения заказов для клиентов — с 20 недель до трех. Розов говорит, что гибкий размер партий и более короткие сроки выполнения заказов позволяют клиентам Mach Medical сократить складские запасы. «Они могут пополнять запасы за более короткий цикл, и им не нужно так часто заказывать эти выбросы», — объясняет он.

Автоматизация рабочего процесса отдельных частей

Поскольку стратегия Mach Medical основана на быстрой доставке деталей клиентам, автоматизация и автоматизация обработки являются ключевыми моментами. Однако любая система автоматизации, которую внедряет компания, должна быть в состоянии обрабатывать производство небольших партий деталей, чтобы не перегружать клиентов (или себя) запасами. "Мы можем организовать экономичный заказ на 20 или 50 бедренных костей, имеющих один и тот же артикул, и автоматизировать его в течение всего дня. Это довольно просто", - говорит Розов. «Но когда вы загружаете один SKU X, пять SKU Y и три SKU Z, именно здесь вступает в игру скрытое программное преимущество Flexxbotics, поскольку оно обеспечивает поток единичных изделий».

Ячейка Flexxbotics компании Mach Medical автоматизирует первоначальную обработку частично готовых имплантатов в конечные продукты — окончательную обработку, проверку и процесс очистки. Учитывая различные и потенциально небольшие размеры партий Mach Medical, компании требовалась уверенность в том, что ячейка захватывает правильную деталь и загружает соответствующие программы для этой детали. «Мы должны защитить нашу машину и КИМ от сбоев», — говорит Розов. Flexxbotics предоставляет платформу, которая позволяет всем компонентам клетки взаимодействовать друг с другом, включая систему машинного зрения. Кобот Universal Robots захватывает деталь со стойки и переносит ее в систему технического зрения, которая с помощью кода на детали подтверждает, что станок оснащен правильными инструментами и программой. После обработки на пятиосном станке Okuma робот доставляет деталь на станцию ​​ультразвуковой очистки для очистки в процессе. Затем робот возвращает деталь обратно в систему технического зрения, которая использует оправку для проверки детали перед перемещением ее на КИМ для проверки. Если КИМ обнаруживает несоответствие, он перемещает эту деталь в одно из шести мест на промежуточной стойке, предназначенной для несоответствующих деталей. Если эта область заполняется, ячейка отключается и уведомляет об этом оператора. Шесть слотов для несоответствующих деталей могут показаться не таким уж большим количеством, но Розов на самом деле считает это излишним, учитывая, что уровень несоответствия в компании составляет менее 1%.

Несмотря на большое разнообразие SKU, используемых в ячейке, Mach Medical стандартизировала другие компоненты ячейки. «Робот практически не зависит от всего, что мы туда приносим, ​​из-за стандартизированных инструментов», — говорит Розов. Детали удерживаются на приспособлениях с общим интерфейсом, который робот использует для перемещения их по ячейке.

Стандартизация также распространяется на режущие инструменты, хотя Розов говорит, что здесь сложнее. Компания начинает со стандартизированного набора инструментов для станков, но иногда ей приходится добавлять специализированные инструменты для выполнения сложных функций. Поскольку инструменты являются важным фактором затрат, Mach Medical постоянно работает над оптимизацией срока службы инструментов. Он использует анализ Парето на основе данных о сроке службы инструмента, собранных вручную, чтобы определить следующий приоритет оптимизации. Flexxbotics также увеличивает срок службы инструмента, обеспечивает постоянное качество деталей и снижает количество брака, обеспечивая регулировку параметров резания с обратной связью на основе данных контроля, поступающих с КИМ. «Если у нас происходит износ инструмента или что-то в этом роде, это корректируется в реальном времени», — говорит он.

Mach Medical все еще работает над проверкой и стабилизацией своего процесса, прежде чем расширять автоматическую обработку. На данный момент ячейка рассчитана на работу в течение 36 часов, но компания планирует установить более крупную систему стеллажей, которая позволит ей работать на более длинные отрезки времени. «Другое, что мы сделаем, — это добавим еще одну машину», — говорит Розов. «Как только у нас появится такая уверенность, мы перенесем машину». В будущем к ячейке также может быть добавлена ​​третья машина. Компания также планирует внедрить автоматизацию в более сложных процессах, таких как производство частично готовых имплантатов.

Эта ячейка не только позволяет гибко определять размеры партии, но также помогает Mach Medical стабильно выдерживать жесткие допуски. По словам Розова, клиенты обычно допускают допуск в 1 мм, но компания использует его менее 25%. Однако он считает, что компания, скорее всего, просто опережает конкурентов в плане таких допусков, и поскольку хирурги переходят от ручного к более точному и последовательному роботизированному препарированию кости, допуски для имплантатов придется ужесточить.

Плечи, колени и пальцы ног

Mach Medical изначально фокусируется на имплантатах коленного и голеностопного суставов, но планирует распространить эту производственную модель на другие типы имплантатов, таких как бедра, компоненты позвоночника или даже большеберцовые кости, которые, по словам Розова, имеют даже больше вариантов, чем другие типы имплантатов, и, вероятно, потребуют чрезвычайно малого количества или единичных заказов.

Ячейка Flexxbotics — это шаг к конечной цели Mach Medical — созданию модели производства ортопедических имплантатов «точно в срок». "Мы можем принять заказ и доставить его в течение трех недель. Ну, обычно это входит в период планирования операции для пациента", - отмечает Андерсон. Дальнейшие достижения в области программного обеспечения для предоперационного планирования позволят врачам или их помощникам определять, имплантаты какого размера, скорее всего, потребуются пациенту, чтобы Mach Medical могла изготовить эти детали и отправить их в больницу к моменту операции. Даже если производитель поставляет несколько имплантатов (например, несколько вариантов размера или дубликаты на случай загрязнения), Андерсон считает, что это может позволить компаниям, производящим имплантаты, сократить свои запасы на 85%. «Это экономия в сотни миллионов долларов в год», — говорит он.