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盡管每一家加工廠(chǎng)所有者都想要獲得重復(fù)性的業(yè)務(wù)，但是每次收訂生產(chǎn)同一部件時(shí)重復(fù)裝卡托盤(pán)都會(huì)耗費(fèi)令人吃驚的時(shí)間，蠶食掉原本可以用于執(zhí)行更有生產(chǎn)力工作的時(shí)間，例如清除切屑。而Dane Madsen在2年前決定購(gòu)買(mǎi)一套40站自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)時(shí)的主要?jiǎng)訖C(jī)就是尋求這樣的一種解決方案(圖1)。

圖1 這3個(gè)不同的夾具都裝在West Valley Precision公司40托盤(pán)自動(dòng)系統(tǒng)上的同一個(gè)托盤(pán)之上，可以完成一個(gè)部件從坯料到成品的加工

擔(dān)任位于加利福尼亞州圣何塞的West Valley Precision公司總裁的他這樣說(shuō)：“裝卡耗費(fèi)的時(shí)間越少越好。現(xiàn)在我們可以將用于加工某個(gè)特定部件的托盤(pán)裝卡設(shè)好，然后保留它原樣不動(dòng)，這樣，當(dāng)我們?cè)偈盏竭@個(gè)部件的訂單時(shí)，就可以節(jié)省大量原先用于重復(fù)裝卡托盤(pán)的時(shí)間。”

尋求效率

自1987年起，West Valley Precision公司就一直在同時(shí)承接原型制作以及各行業(yè)生產(chǎn)工作，包括航空業(yè)、光學(xué)行業(yè)、國(guó)防和交通業(yè)，而且為客戶(hù)提供了工程設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)支持。這家公司的工作涉及到各種金屬材料，如不銹鋼、鋁、高鎳合鑫和鈦，同時(shí)也涉及到塑料材料，包括聚碳酸酯、聚四氟乙烯和Vespel材料。多年以來(lái)，公司已經(jīng)漸漸有所成就，完成了一些復(fù)雜項(xiàng)目，例如電子顯微鏡當(dāng)中同時(shí)要求精確度和可重復(fù)精度的精巧復(fù)雜的部件。當(dāng)原型產(chǎn)品發(fā)展成為生產(chǎn)訂單時(shí)，就需要公司具備另一項(xiàng)素質(zhì)，就是能夠在一收到重復(fù)訂單時(shí)就立刻迅速開(kāi)始工作的能力。

Madsen先生一直以來(lái)都很注意簡(jiǎn)化公司的運(yùn)營(yíng)流程，長(zhǎng)期以來(lái)總是在尋找能夠達(dá)成這個(gè)目標(biāo)的方法，特別是對(duì)于托盤(pán)的裝卡以及生產(chǎn)期間的部件輸送方面。他特別喜愛(ài)Kitamura出品的機(jī)床設(shè)備，因其剛性良好，他目前擁有由這家原始設(shè)備制造商出品的6臺(tái)5軸CNC銑床，他在提高效率方面的早期經(jīng)驗(yàn)包括在一臺(tái)Mytrunnion5機(jī)床上學(xué)習(xí)到采用3+2加工方式的好處(圖2)。

圖2 Madsen先生最開(kāi)始時(shí)在其Mytrunnion5機(jī)床上嘗試過(guò)3+2加工方法，減少了耗時(shí)較長(zhǎng)的裝卡次數(shù)

“基上就是利用耳軸的左右和前后傾斜動(dòng)作，讓兩項(xiàng)裝卡可以自動(dòng)執(zhí)行，而不需要手工裝卡，”Madsen先生解釋說(shuō)。“這種方法可以使用較短的刀具以避免發(fā)生碰撞，編程也更為容易，還提供了出色的表面光潔度。”

他采用這種方法所體驗(yàn)到的成功致使他開(kāi)始考慮其他方法，即使不能盡可能地消除裝卡工序，也可以通過(guò)盡量減少裝卡來(lái)提升生產(chǎn)能力。考慮到按照每月一次這樣頻繁地訂購(gòu)復(fù)雜部件時(shí)專(zhuān)門(mén)用于托盤(pán)裝卡所耗費(fèi)的大量時(shí)間，他決定投資購(gòu)入一臺(tái)Mycenter HX500i機(jī)床，一款由Kitamura出品的8托盤(pán)臥式銑床。

當(dāng)這臺(tái)銑床安裝之后，挑戰(zhàn)就變成了如何找到將此銑床加入他現(xiàn)有生產(chǎn)計(jì)劃的最佳方式，讓過(guò)渡可以相對(duì)流暢，并且不會(huì)干擾到正在執(zhí)行的作業(yè)以及交貨截止日期。他想要盡快開(kāi)始收回資本投入。

圖3 這個(gè)配備40站托盤(pán)系統(tǒng)的Supercell 400機(jī)床可以將一些托盤(pán)上的夾具保持原位不動(dòng)，同時(shí)又可釋放其他一些托盤(pán)用于執(zhí)行新的作業(yè)

成長(zhǎng)空間

既然主要目標(biāo)是減少在加工復(fù)雜部件時(shí)花費(fèi)在裝卡上的時(shí)間，那么Madsen先生就自然而然地決定首先開(kāi)始將這類(lèi)作業(yè)轉(zhuǎn)移到自己新購(gòu)入的8托盤(pán)系統(tǒng)上。正如他的希望，這種新方法立刻產(chǎn)生了影響，只要完成了第一次裝卡，重復(fù)部件訂單所需要的重復(fù)裝卡就不會(huì)再發(fā)生了。而第一次的裝卡就原樣保留在托盤(pán)上，并且這個(gè)托盤(pán)在這個(gè)特定部件的訂單期間“專(zhuān)門(mén)”用于這個(gè)部件。仍然有一些其他考慮事項(xiàng)需要在此得到解決。

“當(dāng)您配備一套自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)時(shí)，有兩件事情需要仔細(xì)考慮，”Madsen先生說(shuō)。“其中一件需要確認(rèn)的是，訂單重復(fù)的頻率要求專(zhuān)門(mén)為此項(xiàng)作業(yè)保留一個(gè)托盤(pán)，因?yàn)槟悴粫?huì)想要撤銷(xiāo)這項(xiàng)保留。”這個(gè)事項(xiàng)有一部分要素與客戶(hù)的訂單歷史有關(guān)，或與可以在一段時(shí)間之后識(shí)別出來(lái)訂購(gòu)趨勢(shì)有關(guān)。“我們能夠加工非常復(fù)雜的部件，所以我們一次有可能只會(huì)接到10或15件批量的訂單，”他說(shuō)。“但是，如果我們將這些訂單視為每1個(gè)月或2個(gè)月會(huì)下的訂單，那么我們就很愿意為這個(gè)保留一個(gè)托盤(pán)，讓托盤(pán)上的夾具保留不變。”

另一個(gè)事項(xiàng)涉及到“主軸運(yùn)行時(shí)間”。簡(jiǎn)而言之，在專(zhuān)門(mén)保留托盤(pán)之前，要考慮部件加工所需要的周期，如果周期過(guò)長(zhǎng)，那么就有可能要蒙受自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)主要好處縮水的風(fēng)險(xiǎn)。“我們需要確認(rèn)加工周期足夠短，可以在合理的時(shí)間內(nèi)安排下一個(gè)部件接受主軸加工，”他說(shuō)。“否則無(wú)論擁有多少個(gè)預(yù)先加載好的托盤(pán)，都只能坐在那兒干等主軸空出時(shí)間來(lái)。”

當(dāng)所有這些因素都考慮清楚，Madsen先生發(fā)現(xiàn)，新加工作業(yè)會(huì)執(zhí)行得相當(dāng)流暢，HX500i機(jī)床上的所有8個(gè)托盤(pán)很快就占滿(mǎn)了。在確信自己面臨的作業(yè)能夠合理地采用自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)之下，他決定再加強(qiáng)公司的加工能力，購(gòu)入一臺(tái)擁有40站托盤(pán)轉(zhuǎn)換器的Mycenter Supercell 400 CNC五軸加工中心(圖3)。

“我想，既然事實(shí)已經(jīng)表明我們可以充分利用一套8托盤(pán)系統(tǒng)，”他說(shuō)，“那么更大型的系統(tǒng)將會(huì)允許我們把更多的復(fù)雜作業(yè)轉(zhuǎn)移至專(zhuān)用托盤(pán)上，并且有可能留出一些托盤(pán)，可為后續(xù)成長(zhǎng)服務(wù)。”

圖4 用3種不同夾具加載到托盤(pán)上的坯料，讓這個(gè)部件能夠在同一個(gè)托盤(pán)上完成全部加工作業(yè)

豐厚的回報(bào)

遵循他所形成的在生產(chǎn)線(xiàn)內(nèi)引入8托盤(pán)系統(tǒng)的相同思路，Madsen先生很快就看到了前面見(jiàn)到過(guò)的改進(jìn)效果，只是這次得到了新增的40個(gè)托盤(pán)的放大。當(dāng)他開(kāi)始將最為復(fù)雜和最耗時(shí)的項(xiàng)目分配給新托盤(pán)后，相關(guān)效益變得越加明顯了。

他相信Supercell系統(tǒng)將迅速收回自身成本，以多種方式實(shí)驗(yàn)如何用這套系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)充和加強(qiáng)自己現(xiàn)有的生產(chǎn)流程。例如，他發(fā)現(xiàn)可以在單個(gè)托盤(pán)上，針對(duì)一個(gè)小部件的加工，設(shè)立3個(gè)階段的裝卡。他首先會(huì)將一塊坯料加裝到這個(gè)托盤(pán)上的一個(gè)部分，在這個(gè)部分對(duì)坯料進(jìn)行粗加工，然后將此工件移裝到第二個(gè)位置進(jìn)行其他加工，最終將工件轉(zhuǎn)移至這個(gè)托盤(pán)上的第三個(gè)區(qū)域，在此加工出成品部件(圖4)。盡管在這些位置之間轉(zhuǎn)移工件仍然以手工方式完成，但是，當(dāng)接到重復(fù)訂單時(shí)，在手邊備好這種裝卡配置方式所節(jié)約的時(shí)間就是相當(dāng)可觀(guān)的。

此外，Madsen先生說(shuō)，這種機(jī)床由其堅(jiān)固的孕育鑄鐵箱型滑槽所帶來(lái)的剛性，能夠延長(zhǎng)刀具壽命，實(shí)現(xiàn)快速原料去除，并只需這臺(tái)機(jī)床就能達(dá)到優(yōu)異的表面光潔度。他回想了之前完成的一項(xiàng)作業(yè)，其中需要加工鈦金屬部件。“我們將所有夾具裝好，安了一塊鋁坯件進(jìn)行試加工，完全只是為了看看我們是否需求做出調(diào)整或擰緊什么部分，但是這些調(diào)整都不需要了，因?yàn)榈谝粋�(gè)機(jī)床加工出來(lái)的試驗(yàn)工件就達(dá)到了完美的條件。”

而自這臺(tái)Supercell 400加工中心安裝2年以來(lái)，已經(jīng)為正在進(jìn)行中的作業(yè)專(zhuān)門(mén)分配了30個(gè)托盤(pán)，另有10個(gè)留給未來(lái)使用。無(wú)論是否涉及到從原型工件轉(zhuǎn)入生產(chǎn)，或者West Valley Precision公司是否進(jìn)入了新市場(chǎng)或拓展了現(xiàn)有客戶(hù)的工作范圍，這些都有待觀(guān)察。但是，Madsen先生相信這其間出現(xiàn)的任何挑戰(zhàn)都可以通過(guò)這樣的成長(zhǎng)裕量來(lái)滿(mǎn)足。

“我們?cè)?軸加工中心上配備的自動(dòng)多托盤(pán)系統(tǒng)發(fā)揮的越來(lái)越好。”他說(shuō)，“令人非常感興趣的是，我們可以看到，新技術(shù)的發(fā)展將在其后幾年引領(lǐng)我們，就目前而言，我相信我們可以與任何人就必須提供的能力方面展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。(圖5)”

圖5 自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)讓W(xué)est Valley Precision公司的員工能夠投入更多時(shí)間和注意力在其他機(jī)床上認(rèn)真執(zhí)行手工加工作業(yè)

精益和環(huán)保

在過(guò)去幾年精簡(jiǎn)加工作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)教會(huì)Madsen先生幾個(gè)重要教訓(xùn)，其中一個(gè)就是如何最好利用投入新技術(shù)所產(chǎn)生的更多營(yíng)業(yè)收入。

“現(xiàn)在，公司會(huì)將利潤(rùn)再投資到公司，而不自動(dòng)降低價(jià)格，因?yàn)檫@樣才能有力量幫助客戶(hù)繼續(xù)成長(zhǎng)。”

另一個(gè)學(xué)到的教訓(xùn)涉及到持續(xù)追求更高效率的好處。“通過(guò)做出這些投資，我們的績(jī)效比以往任何時(shí)候都好，”Madsen說(shuō)。“現(xiàn)在，我們所使用的機(jī)床數(shù)量比過(guò)去還少，保持這些機(jī)床運(yùn)行所需要的操作人員數(shù)量也更少，而我們的銷(xiāo)售額卻完全持續(xù)攀升。所以我會(huì)將自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)視為一項(xiàng)不僅能夠迅速自我回收的投資，而且要對(duì)我們的后續(xù)利潤(rùn)成長(zhǎng)能產(chǎn)生重要影響。”