Hirsh Precision vertrouwt op het systeem

Bij Hirsh Precision Products is de cultuur gebaseerd op zakendoen met integriteit en kernwaarden van vertrouwen, vertrouwen en toewijding

Van een eenvoudige paspen tot een complex vloeistofspruitstuk, elk gefabriceerd onderdeel begint als een idee. Een winkel in Colorado brengt de concepten van haar klanten tot werkelijkheid door geavanceerde productietechnologie en zorgvuldig proces- en gegevensbeheer te combineren met een teamgerichte bedrijfscultuur en bijna 40 jaar ervaring.

Machinist Steve Hirsh richtte in 1979 Hirsh Precision Products Inc. op in Boulder, CO. Met een enkele Bridgeport-frees bewerkte Hirsh kleine productieruns en gereedschaps- en opspancomponenten voor een verscheidenheid aan klanten. Zijn broer Mike kwam bij het bedrijf en de winkel voegde een LC-10 Okuma-draaibank en een CNC Wells Index verticale frees toe met handmatige gereedschapswisseling.

Naarmate het bedrijf groeide, verhuisde de winkel naar de faciliteit van een van zijn klanten, een fabrikant van speciaal gereedschap voor auto's die na 38 jaar klant blijft. In 1993 bouwde Hirsh Precision Products zijn eigen gebouw van 2230 m2. Vandaag telt het bedrijf ongeveer 70 medewerkers die vijf dagen per week in twee ploegen werken. Ongeveer tweederde van de output van de winkel is gerelateerd aan de medische industrie, het meeste betreft apparaten zoals componenten voor bloedverwerkingsapparatuur.

Productkwaliteit, teamkarakter

Doorheen zijn geschiedenis is de leidende stelregel van Hirsh Precision Products "Kwaliteitswerk op tijd geleverd". Steve Hirsh, nu technisch directeur van het bedrijf, zei:"Werk van hoge kwaliteit is het resultaat van integer zakendoen en vormt de basis van de bedrijfscultuur."

Volgens Hirsh richt het bedrijf zich op continue verbetering, leren en vertrouwen onder de medewerkers van het team. De relatie van Hirsh Precision Products met zijn teamleden is uniek te noemen.

De wervingsfilosofie van het bedrijf is bedoeld om ervoor te zorgen dat er een goede match is voor zowel het bedrijf als het teamlid. De nadruk ligt op persoonlijkheid, integriteit en aanleg boven het initiële vaardigheidsniveau. "Je kunt geen basiskarakter leren of op tijd opdagen of fouten toegeven", zei Hirsh. Als een medewerker gepassioneerd, geïnteresseerd en nieuwsgierig is, kunnen technische vaardigheden worden aangeleerd, voegde hij eraan toe.

Het bewijs van de positieve cultuur van het bedrijf is het aantal gezinnen met meerdere leden op de werkplek. Hirsh zei:"Ik tel ongeveer 13 verschillende families met meer dan één lid dat hier werkt. In sommige gevallen zijn het er drie of vier uit dezelfde familie.” In feite bestaat het team uit drie leden van de Hirsh-familie:Steve, CEO Mike en CFO Kent.

Trainingsacademie

De nadruk van het bedrijf op continu leren is in de loop van de tijd gegroeid. In het begin bestond de training uit realtime coaching aan de machine. Documentatie van processtappen en setups is toegevoegd om setuptijden te verkorten en herhaalbaarheid te garanderen. In de loop der jaren zijn er andere opleidingsinitiatieven genomen, waaronder het inhuren van een lokale instructeur voor machinehandel om medewerkers ter plaatse op te leiden. In het afgelopen jaar heeft het bedrijf een trainings- en ontwikkelingsmanager ingehuurd om de training formeel te documenteren en bij te houden.

Alle trainingsinspanningen zijn nu gegroepeerd onder één paraplu, de Hirsh Training Academy. Het programma biedt een gestandaardiseerd, schaalbaar curriculum waar medewerkers op het werk of thuis op kunnen inloggen. Basiselementen zijn onder meer oriëntatiematerialen, veiligheid en meetvaardigheden.

Er worden voortdurend nieuwe cursussen toegevoegd en het systeem helpt ook bij het volgen van externe trainingen, zoals die van de NTMA (National Tooling and Machining Association). Elk teamlid is lid van de Hirsh Training Academy en kan een leerrichting bepalen die past bij zijn of haar carrièrepad. Teamleden komen jaarlijks samen met supervisors om hun eigen interessegebieden te verkennen, trainingsonderwerpen te identificeren, doelen te stellen en de voortgang van het voorgaande jaar te beoordelen.

Investeren in technologie

Sinds de oprichting heeft Hirsh Precision Products voortdurend geïnvesteerd in geavanceerde productietechnologie. "We proberen te begrijpen wat het rendement is van bepaalde nieuwe functies of features en zorgen ervoor dat we op een slimme manier profiteren van die innovaties", zegt COO Peter Doyle.

Tegenwoordig heeft het bedrijf 22 CNC-bewerkingsmachines, bijna gelijkmatig verdeeld over molens en draaibanken. Er zijn zes productiecellen met drie of vier machines per cel. Vijfassige machines zijn prominent aanwezig en worden gebruikt voor positionering die eenmalige bewerking mogelijk maakt.

Positioneringsnauwkeurigheid is van cruciaal belang in medische productie voor het handhaven van onderdeelregistratie, toleranties en onderlinge relaties van functies. De winkel maakt onderdelen variërend in grootte van 1 mm gedraaide componenten tot items zo groot als 3 ", maar "80% van ons werk past in de palm van je hand", zei Hirsh. Secundaire bewerkingen, met uitzondering van plating, worden in eigen beheer uitgevoerd. Werkstukmaterialen strekken zich uit van kunststoffen van medische kwaliteit tot hittebehandelbaar roestvrij staal.

De productievolumes zijn over het algemeen niet groot. “Jaarlijks maken we misschien 100 van iets of tot 10.000 van iets anders. Een typische partijgrootte kan rond de 200 stuks zijn, "zei Hirsh.

Evolutie van automatisering

Hirsh Precision Products heeft altijd gezocht naar manieren om haar processen te automatiseren. Zo investeerde het bedrijf al in de eerste vijf jaar in pneumatische robots voor het beladen van chucker-draaibanken. Nadat de winkel zijn eerste palletwisselmolen had gekocht, erkende het management de flexibiliteit en productiviteit die werd geboden door het verwisselen van pallets en besloot dat elke toekomstige molen op die manier zou worden uitgerust.

De eerste kennismaking van de winkel met FMS-technologie (flexibele productiesystemen) was met een vierassige, 12-pallet Tsugami FMA, en de eerste vijfassige machine die gebruikmaakte van FMS-concepten was een DMG Mori met een palletwisselaar met tien stations.

Om zijn FMS-toepassingen uit te breiden, onderzocht het bedrijf de beschikbare opties in FMS-systemen met meerdere machines. "We gaan als een team om de twee jaar naar IMTS om op de hoogte te blijven van technologie die relevant is voor onze klanten en hun onderdelen", zei Hirsh. Na grondig onderzoek voorafgaand aan de show, kocht het bedrijf op IMTS 2016 een FMS-systeem bestaande uit een Okuma MU-4000 tap-stijl vijfassig CNC verticaal bewerkingscentrum, met een 740 mm x 460 mm x 460 mm X-Y-Z werkbereik, bediend door een model MDR-750 FMS ONE-productiesysteem van FMS-provider Fastems LLC.

De winkel heeft sindsdien een tweede MU-4000-molen op het Fastems-systeem aangeschaft en geïnstalleerd, met 36 pallets met een diameter van 400 mm, drie niveaus voor palletopslag en één LSC-laadstation. Het systeem is uitbreidbaar tot vijf werktuigmachines en 120 pallets binnen de huidige faciliteit.

Fastems' Manufacturing Management Software (MMS) is de operationele basis van het systeem. MMS neemt beslissingen over productieprioriteit op basis van de beschikbaarheid van personeel, gereedschappen, machinetijd en grondstof. Het stelt een planning op, verplaatst pallets van en naar de palletstellingen en stuurt de bewerking van onderdelen autonoom aan.

"We communiceren de vervaldatum en de benodigde hoeveelheid," zei Doyle, "dan kan MMS 'schaken', kijken naar het werk dat is gepland en een plan bedenken dat voldoet aan de leveringsdatums, profiteren van de beschikbare middelen, en maximaliseer de spindeltijd. Dat heeft geleid tot een uitstekende spindelbenutting.”

De winkel voert zijn personeelsschema's in en het systeem haalt afgewerkte onderdelen op wanneer teamleden beschikbaar zijn om ze te lossen. “De bediening van het Fastems-systeem maakte voor ons team duidelijk hoe belangrijk het is om de spindels draaiende te houden. Het is onze taak om alle vereiste vereisten te organiseren, zoals ophangen, "zei Doyle.

Het meervoudige palletsysteem sluit goed aan bij het repetitieve karakter van de meeste Hirsh onderdelen. "Setups zijn een van de grotere variabelen voor ons," zei Hirsh. De winkel kan de insteltijden praktisch elimineren door het ophangen op de pallets intact te laten. “Met 36 pallets kunnen we klussen laten staan. Door van pallet te wisselen, kunnen we de doorlooptijden tot een minimum beperken en tegelijkertijd het gebruik maximaliseren”, aldus Hirsh. In een onderzoek waarin de winkel drie typische processen voor het maken van onderdelen uitvoerde, werden de insteluren met 72, 54 en 92% verminderd, met een gemiddelde reductie van 73%.

Hirsh benadrukte het belang van een volledig begrip van de mogelijkheden van het systeem. “Fastems vertelde ons dat het systeem niet zomaar een grote, luxe palletwisselaar is. Ze drongen er bij ons op aan om het systeem te vertrouwen, onze taken in te voeren en het systeem het werk te laten plannen en te bepalen wanneer onderdelen worden uitgevoerd.”

De meeste waar voor je geld

Doyle zei:"Als we ons inspannen om de technologie te kopen, willen we er het maximale uit halen!" Daarom organiseerde Hirsh Precision Products een toegewijd Fastems-team en gaf het de uitdaging om te ontdekken wat het FMS-systeem allemaal kan.

Misschien wel het belangrijkste voor de winkel:het FMS-systeem maakt het mogelijk om 's nachts, in het weekend en op feestdagen de lichten uit te doen. "Het doel is om de spindels 24 uur per dag te laten draaien," zei Hirsh.

Gepalletiseerde werkopspanning maakt ook een grotere onderdeeldichtheid mogelijk. "Dat helpt ons bij de productie zonder lichten," zei Doyle. “Met een cyclus van vijf minuten zouden 36 pallets niet lang meegaan. Maar als je cycli van een uur of twee uur hebt, kun je nachten en weekenden doorkomen. Het Fastems-systeem maakt volledig gebruik van onbeheerde tijd mogelijk. In plaats van dat er elke 15 minuten iemand aanwezig is, kunnen we het systeem 's nachts laten werken en de volgende dag de onderdelen vervangen."

Hij vervolgde:"We kunnen de productie voor de bestellingen van veel klanten parallel laten verlopen, in plaats van ze op een seriematige manier te produceren. Voor een onderdeel waarvoor elke maand 100 stuks worden geleverd, kunnen we er 25 per week draaien, wat neerkomt op ongeveer vijf per dag. We kunnen een taak één keer per dag bij het laadstation laten verschijnen, in plaats van 100 stuks van alleen dat artikel te laten lopen voordat we naar het volgende onderdeel gaan. Door integratie van palletbeheer over meerdere machines kan een onderdeel ook op meer dan één machine worden uitgevoerd.

Een onderdeel dat vijfassige positionering nodig had om al zijn functies te bewerken, werd eerder één op één bewerkt op een Brother vijfassige frees. De werkomhulling was maar groot genoeg om één onderdeel tegelijk te verwerken. "Met het Fastems-systeem bewerken we het onderdeel op grotere gereedschapsmachines en kunnen we 18 onderdelen tegelijkertijd op één pallet in bewerking hebben," zei Hirsh.

Het onderdeel, ongeveer 60 mm in het vierkant, wordt in drie reeksen bewerkt, met zes onderdelen in elke reeks op dezelfde pallet. De eerste reeks omvat het machinaal bewerken van een zwaluwstaart op een plano. Sequentie twee omvat de bewerking van vijf zijden van het onderdeel. In volgorde drie wordt de zwaluwstaart afgefreesd en is het onderdeel klaar. Elke cyclus resulteert in zes voltooide delen. Hirsh zei:"In plaats van de klus in batches te verdelen, zijn we in staat om de onderdelen door te laten druppelen als ze voldoen aan ons bouwschema."

Twee grote uitdagingen bij de toepassing van Fastems FMS-technologie door Hirsh Precision Products hebben betrekking op gereedschapsbeheer en compatibiliteit met ERP-systemen (Enterprise Resource Planning).

De kenmerken van het werk in de winkel met een laag volume, een hoge mix en een nauwe tolerantie vereisen het gebruik van een grote verscheidenheid aan snijgereedschappen. Toen Hirsh Precision Products het Fastems-systeem voor het eerst installeerde met de twee Okuma VMC's, was het financieel niet haalbaar voor de winkel om de toolbeheerfunctie van het systeem op te nemen. Momenteel kan elke Okuma-machine 166 gereedschappen opslaan en de gereedschapscapaciteit is nog geen beperking.

Omdat de winkel echter van plan is het systeem uit te breiden tot in totaal vijf bewerkingscentra, ontwikkelt het zijn eigen systeem om gereedschappen in en uit de machines te verplaatsen wanneer 166 gereedschappen niet genoeg zijn voor de mix van onderdelen die op elke machine worden geproduceerd. "Als de FMS meer taken heeft dan de beschikbare gereedschapspotten kunnen bevatten, verplaatsen we gereedschappen op een geautomatiseerde manier in en uit de gereedschapsmatrix. Foutbestendig maken dat gereedschapsbeweging aan onze horizon is, "zei Doyle.

Een ander probleem is de ERP-integratie. Hirsh beheert alle informatie over klantbetrokkenheid via zijn al lang bestaande ERP-systeem, dat niet is ontworpen om planning van meerdere pallets te ondersteunen. De reden hiervoor is dat het ERP-systeem het gehele traject van het onderdeel beoordeelt, van de ontvangst van de grondstof tot de verzending, inclusief externe bewerkingen zoals plateren of warmtebehandeling. Het is ontworpen om knelpunten te identificeren die niet duidelijk zijn voor een FMS-systeem dat zich richt op werkcelactiviteiten. Het ERP-systeem geeft prioriteit aan just-in-time productie, terwijl een FMS prioriteit geeft aan spindelgebruik.

Dientengevolge, zei Doyle:"We bedenken een manier om de vereisten van beide systemen te combineren, bijvoorbeeld door grote deelorders in segmenten vrij te geven en selectiever te zijn in de informatie die we het Fastems-systeem laten zien."

Het is geen gemakkelijke taak. "ERP-systemen zijn als trouwen," zei Hirsh, "Er is een verplichting en investering. Je wilt je ERP-systeem niet veranderen als dat niet nodig is.”

Doyle zei:"Wat ik leuk vind aan Fastems' FMS is dat het ons team in staat stelt zich te concentreren op het oplossen van problemen die technologie niet kan oplossen, terwijl het het team bevrijdt van taken waar de technologie erg goed in blijkt te zijn. Het Fastems-systeem is bijvoorbeeld geweldig in repetitieve acties en het vermogen om prioriteiten te stellen aan het werk en de spindel draaiende te houden is fantastisch. Maar het zal ons niet kunnen vertellen hoe we een armatuur moeten ontwerpen, hoe we moeten nadenken over materiaaleigenschappen of hoe we een productieproces het beste kunnen ontwerpen. Het stelt ons dus in staat om ons te concentreren op de gebieden die een goede plek zijn voor ons bedrijf.”

Productiescorekaarten

Hirsh wil dat elk individu in het bedrijf zich bewust is van hoe hij of zij het bedrijf helpt om zijn leidende stelregel van "Kwaliteitswerk op tijd geleverd" uit te voeren. Hirsh zei echter:"We ontdekten dat we dat niet elke dag konden controleren. Daarom ontwikkelden we een scorecard, ontworpen door machinisten voor machinisten. Het vereist onze prioriteiten op het gebied van veiligheid, kwaliteit en productiviteit en geeft op elk willekeurig moment van de dag een update over ons hele bedrijf over hoe we het doen op elk van die prioriteitsgebieden."

Elke productiecel heeft een computerscherm met een aangepaste scorekaart die is ontwikkeld met de input van de teamleden. Dat maakt een snelle diagnose en reactie op productieafwijkingen mogelijk.

Een supervisor kan bijvoorbeeld de scorekaart van een cel controleren en de juiste persoon inschakelen om te helpen als de instellingen lang duren. De momentopname van één pagina geeft elke klantbetrokkenheid in het hele bedrijf weer en laat zien welke teamleden betrokken zijn bij het nakomen van de verbintenis. Om tijdige informatie te verstrekken, worden de scorekaarten elke twee minuten bijgewerkt.

Bij het onderzoeken van verschillende FMS-systemen zocht Hirsh naar duurzaamheid en betrouwbare prestaties in plaats van geavanceerde, early-adopter-technologie. "We wilden een evenwicht vinden tussen investeringen in de nieuwste technologie en iets willen dat goed is getest en geen verplichting", zei Hirsh. Fastems is voor ons de juiste keuze. Het is voor ons een strategische investering waarvan we verwachten dat deze nog vele jaren bij ons bedrijf zal passen.”

Big data begrijpen

Peter Doyle van Hirsh Precision Products geeft toe:"Ik hou van data. We kijken er elke dag naar. We hebben rapporten die elk aspect van ons productieproces bekijken. Cyclustijden, onderdeelnummers, insteltijden, materiaalkosten, inspectiegegevens … alle gegevens zijn beschikbaar. Mijn enige aarzeling met betrekking tot datagestuurde productie is proberen ervoor te zorgen dat we het op de juiste manier gebruiken.

"Het probleem is dat bedrijven vaak verdrinken in hun gegevens en niet weten wat ze ermee moeten doen", vervolgt Doyle. “De waarde van data is het vermogen om de besluitvorming te ondersteunen. Een probleem isoleren en bepalen welke informatie het nuttigst is, moet worden gedaan voordat het wordt verzameld."

Doyle zei dat het bedrijf dit jaar analyse en informatiebeheer heeft toegevoegd als belangrijke componenten voor het bereiken van zijn strategie. “Analytics kan ons helpen ontdekken welke data voor ons het meest betekenisvol zijn. Informatiemanagement stelt ons in staat om de juiste informatie op het juiste moment aan de juiste mensen te communiceren.”

De winkel ontwikkelt manieren om gegevens te systematiseren om productiebeslissingen te helpen nemen. Terwijl CMM-gegevens bijvoorbeeld eenvoudig elektronisch kunnen worden vastgelegd, implementeert de winkel momenteel een elektronische verzameling van gereedschaps- en onderdeelinspectiegegevens die eerder met de hand op de werkvloer werden gedaan en vastgelegd. Naarmate die en andere initiatieven vorderen, zei Doyle, is de winkel "manieren aan het uitzoeken om de gepatenteerde procesdocumentatiesoftware die we hebben ontwikkeld, onze ERP en de Fastems MMS samen te brengen, zodat onze gegevens zelf een aanwinst zijn. We weten dat we een kans hebben om ons gebruik van gegevens te verbeteren, maar we zijn nog aan het uitzoeken hoe.”

Een andere stap is het bepalen van de kwaliteit van de onderliggende data. Gegevens van hogere kwaliteit kunnen helpen om sneller betere beslissingen te nemen. In plaats van bijvoorbeeld een kenmerk op elk vijfde onderdeel te inspecteren en de productie te vertragen, kan de winkel statistisch vaststellen dat er slechts één op de 50 stuks hoeft te worden geïnspecteerd, waardoor de efficiëntie toeneemt. Doyle zet ook vraagtekens bij de werkelijke waarde van sommige gegevens. Bepaalde gegevens zijn zonder twijfel waardevol, zoals machinegebruik en OEE-nummers, maar sommige gegevenssets zijn niet zo nuttig.

Zo zette hij vraagtekens bij de waarde van gedetailleerde gegevens over individuele prestaties, zoals nationale benchmarkonderzoeken naar productiviteit per persoon. "Er zijn aspecten van hoe die gegevens worden verzameld, waardoor de benchmarks mogelijk niet vergelijkbaar of relevant zijn voor een beslissing, en ik geloof niet dat dat het voordeel is van datagestuurde productie. Het succes en de cultuur van Hirsh Precision Products zijn gebaseerd op onze kernwaarden:we zijn eerlijk en betrouwbaar, gepassioneerd over wat we doen, vertrouwen in onze vaardigheden en capaciteiten, loyaal en toegewijd. Met deze basisprincipes is het ons doel om gegevens te gebruiken om onze activiteiten te verbeteren en anderen te helpen, niet om micromanagen."

Doyle ziet het Fastems-systeem als een praktische, toegepaste manier om de reis naar Industrie 4.0 datagestuurde productie te beginnen. In de toekomst, zei hij:"Kunstmatige intelligentie zal een game changer zijn voor productie, waarschijnlijk meer dan wat dan ook. Het zal de manier veranderen waarop we onze teams zullen structureren en trainen.”

Bewerkt door Candace Roulo, hoofdredacteur van Manufacturing Engineering.