Hirsh Precision: Vertrouwen op Geavanceerde Systemen voor Productie-excellentie

Bij Hirsh Precision Products is de cultuur gebaseerd op het voeren van zaken met integriteit en kernwaarden van vertrouwen, zelfvertrouwen en toewijding

Van een simpele positioneringspen tot een complex vloeistofverdelersysteem, elk geproduceerd onderdeel begint als een idee. Een Colorado-winkel brengt de concepten van haar klanten tot realiteit door geavanceerde productietechnologie en zorgvuldig proces- en databeheer te combineren met een teamgerichte bedrijfscultuur en bijna 40 jaar ervaring.

Machinist Steve Hirsh richtte Hirsh Precision Products Inc. in 1979 op in Boulder, CO. Met een enkele Bridgeport-freesmachine produceerde Hirsh kleine productieseries en tooling- en spanningcomponenten voor diverse klanten. Zijn broer Mike trad het bedrijf toe, en de winkel voegde een LC-10 Okuma draaibank en een CNC Wells Index verticale freesmachine met handmatige gereedschapswisseling toe.

Naarmate het bedrijf groeide, verhuisde de winkel naar het faciliteit van een van haar klanten, een specialist in automobiele gereedschappen die na 38 jaar nog steeds klant is. In 1993 bouwde Hirsh Precision Products een eigen gebouw van 24.000 ft² (2230 m²). Vandaag heeft het bedrijf ongeveer 70 werknemers die in twee shifts, vijf dagen per week werken. Ongeveer twee derde van de productie van de winkel is gerelateerd aan de medische industrie, meestal betreffende componenten voor bloedverwerkingsapparatuur.

Productkwaliteit, Teamkarakter

Doorheen zijn geschiedenis is de leidende maxim van Hirsh Precision Products "Kwaliteitswerk Op Tijd Geleverd." Nu directeur engineering voor het bedrijf, zei Steve Hirsh: "Hoogwaardig werk is het resultaat van het voeren van zaken met integriteit en de fundament van onze bedrijfscultuur."

Volgens Hirsh richt het zich op continu verbetering, leren en vertrouwen onder zijn teamleden. De relatie van Hirsh Precision Products met zijn teamleden kan uniek genoemd worden.

De wervingsfilosofie van het bedrijf is erop gericht te verzekeren dat er een goede match is voor zowel het bedrijf als het teamlid. De nadruk ligt op persoonlijkheid, integriteit en aanleg boven initiële vaardigheidsniveau. "Je kunt basis karakter niet leren of hoe je op tijd verschijnt of fouten erkent," zei Hirsh. Als een werknemer gepassioneerd, geïnteresseerd en nieuwsgierig is, kunnen technische vaardigheden geleerd worden, voegde hij toe.

Bewijs van de positieve cultuur van het bedrijf is het aantal families dat meerdere leden op de werkvloer heeft. Hirsh zei: "Ik tel ruwweg 13 verschillende families met meer dan één lid dat hier werkt. In sommige gevallen zijn er drie of vier uit dezelfde familie." Feitelijk omvat het team drie leden van de familie Hirsh: Steve, CEO Mike, en CFO Kent.

Trainingsacademie

De nadruk van het bedrijf op continu leren is in de loop van de tijd gegroeid. In de vroege jaren bestond training uit real-time coaching aan de machine. Documentatie van processtappen en opstellingen werden toegevoegd om insteltijden te verminderen en herhaalbaarheid te garanderen. Andere trainingsinitiatieven werden in de loop der jaren ondernomen, waaronder het inhuren van een lokale machinevakkeninstructeur om werknemers op locatie te trainen. In het afgelopen jaar huurde het bedrijf een training- en ontwikkelingsmanager in om training formeel te documenteren en bij te houden.

Alle trainingsinspanningen staan nu onder één paraplu genaamd de Hirsh Training Academy. Het programma biedt een gestandaardiseerde, schaalbare curriculum waar werknemers op het werk of thuis op kunnen inloggen. Basiselementen omvatten orientatiemateriaal, veiligheid en meetvaardigheden.

Nieuwe cursussen worden continu toegevoegd en het systeem helpt ook bij het bijhouden van externe trainingscursussen, zoals die geleverd door de NTMA (National Tooling and Machining Association). Elk teamlid is lid van de Hirsh Training Academy en kan een leerrichting bepalen die afgestemd is op zijn of haar carrièrepad. Teamleden ontmoeten jaarlooks supervisors om hun eigen interessegebieden te verkennen, trainingsonderwerpen te identificeren, doelen te stellen en de vooruitgang van het vorige jaar te evalueren.

Investeren in Technologie

Sinds de oprichting heeft Hirsh Precision Products continu geïnvesteerd in geavanceerde productietechnologie. "We proberen te begrijpen wat de opbrengst is op bepaalde nieuwe functies of kenmerken en er zeker van te zijn dat we die innovaties op een slimme manier benutten," zei COO Peter Doyle.

Vandaag heeft het bedrijf 22 CNC-werktuigmachines, verdeeld vrijwel gelijkmatig tussen freesmachines en draaibanken. Er zijn zes productiecellen met drie of vier machines per cel. Vijf-as machines zijn prominent, gebruikt voor positionering die one-and-done bewerking mogelijk maakt.

Positioneringsnauwkeurigheid is cruciaal in medische productie voor het behoud van onderdeelregistratie, toleransen en onderlinge relaties van kenmerken. De winkel maakt onderdelen variërend in grootte van 1-mm gedraaide componenten tot items zo groot als 3 inch, maar "80% van ons werk past in de palm van je hand," zei Hirsh. Secundaire operaties, met uitzondering van verchromen, worden in-house uitgevoerd. Werkstukmaterialen strekken zich van medische kunststoffen tot verharde roestvrije stalen.

Productievolumes zijn doorgaans niet groot. "Jaarlijks maken we misschien 100 van iets of tot 10.000 van iets anders. Een typische lotgrootte kan rond de 200 stukken liggen," zei Hirsh.

Evolutie van Automatisering

Hirsh Precision Products heeft altijd manieren gezocht om zijn processen te automatiseren. Zo investeerde het bedrijf zelfs in de eerste vijf jaar in pneumatische robots voor het laden van chucker draaibanken. Na de verwerving van de eerste pallet-wisselende freesmachine, erkende het management de flexibiliteit en productiviteit die geboden werd door het wisselen van pallets en besliste dat elke toekomstige freesmachine daarvoor uitgerust zou worden.

De eerste indringing van de winkel in FMS (flexibele productiesystemen) technologie was met een vier-as, 12-pallet Tsugami FMA, en de eerste vijf-as machine die FMS-concepten gebruikte was een DMG Mori met een tien-stations palletwisselaar.

Op zoek naar uitbreiding van FMS-toepassingen, onderzocht het bedrijf opties beschikbaar in multi-machine FMS-systemen. "We gaan elke twee jaar als team naar IMTS om op de hoogte te blijven van technologie relevant voor onze klanten en hun onderdelen," zei Hirsh. Na grondig pre-show onderzoek, kocht het bedrijf op IMTS 2016 een FMS-systeem bestaande uit een Okuma MU-4000 trunnion-stijl vijf-as CNC verticale 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-leverancier Fastems LLC.

De winkel heeft sindsdien een tweede MU-4000 freesmachine op het Fastems-systeem verworven en geïnstalleerd, dat 36 pallets van 400 mm diameter heeft, drie niveaus palletopslag en één LSC laadstation. Het systeem is uitbreidbaar om vijf werktuigmachines en 120 pallets binnen de huidige faciliteit te hanteren.

Fastems' Manufacturing Management Software (MMS) is de operationele basis van het systeem. MMS neemt productieprioriteitsbeslissingen op basis van de beschikbaarheid van personeel, gereedschappen, machinetime en grondstof. Het bedenkt een schema, verplaatst pallets naar en van de palletrekken, en stuurt de bewerking van onderdelen autonoom.

"We communiceren de leverdatum en de benodigde hoeveelheid," zei Doyle, "dan kan MMS 'schaken spelen', kijken naar het werk dat gepland is en een plan bedenken dat de leverdatums haalt, gebruikmaakt van de beschikbare middelen, en de spindeltijd maximaliseert. Dat heeft geleid tot uitstekende spindelbenutting."

De winkel voert zijn personeelsschema's in en het systeem haalt afgeronde onderdelen op wanneer teamleden beschikbaar zijn om ze te lossen. "Het bedienen van het Fastems-systeem benadrukte voor ons team het belang van het draaiende houden van de spindels. Onze taak is het organiseren van eventuele vereiste voorvereisten, zoals spannen," zei Doyle.

Het meervoudige palletsysteem past goed bij de herhalende aard van de meeste Hirsh-onderdelen. "Opstellingen zijn een van de grootste variabelen voor ons," zei Hirsh. De winkel kan de opstellingstijden praktisch elimineren door spanningen intact te laten op de pallets. "Met 36 pallets kunnen we taken opgezet laten. Het wisselen van pallets stelt ons in staat levertijden te minimaliseren terwijl benutting wordt gemaximaliseerd," zei Hirsh. In een studie die de winkel uitvoerde op drie typische onderdeelproductieprocessen, werden opstellinguren met 72, 54 en 92% verminderd, met een gemiddelde reductie van 73%.

Hirsh benadrukte het belang van het volledig begrijpen van de mogelijkheden van het systeem. "Fastems vertelde ons dat het systeem niet simpelweg een grote, fancy palletwisselaar is. Ze uren ons om het systeem te vertrouwen, onze taken in te voeren en het systeem het werk te laten plannen en te bepalen wanneer onderdelen gaan draaien."

Meest Knal voor je Cent

Zei Doyle: "Als we de moeite nemen om de technologie te kopen, willen we er het meest uit halen!" Daarom organiseerde Hirsh Precision Products een toegewijde Fastems-team en gaf het de uitdaging om alles te ontdekken wat het FMS-systeem kan.

Misschien het meest belangrijk voor de winkel, stelt het FMS-systeem lights-out operatie in de nacht, weekends en feestdagen in. "Het doel is de spindels 24 uur per dag te laten draaien," zei Hirsh.

Gepallettiseerde werkspanning stelt ook verhoogde onderdeeldichtheid in. "Dat helpt ons bij lights-out productie," zei Doyle. "Werken met een vijf-minuten cyclus, 36 pallets zouden niet lang duren. Maar als je een-uurs of twee-uurs cycli hebt, dan kun je door nacht en weekend heen produceren. Het Fastems-systeem stelt volledige benutting van onbezochte tijd in. In plaats van iemand er elke 15 minuten te hebben, kunnen we het systeem 's nachts laten draaien en de onderdelen de volgende dag wisselen."

Hij vervolgde: "We kunnen productie sequencen voor veel klantenorders parallel, in plaats van ze serieel te produceren. Voor een onderdeel dat 100 stukken per maand vereist, kunnen we 25 per week draaien, wat uitkomt op ongeveer vijf per dag. We kunnen een taak een keer per dag op het laadstation laten verschijnen, in plaats van 100 stukken van alleen dat item te draaien voordat we naar het volgende onderdeel gaan." Integratie van palletbeheer over meerdere machines stelt ook een onderdeel in staat om op meer dan één machine te draaien.

Een onderdeel dat vijf-as positionering vereiste om al zijn kenmerken te bewerken, werd eerder één-op-één verwerkt op een Brother vijf-as freesmachine. De werkomtrek was alleen groot genoeg om één onderdeel tegelijk te verwerken. "Met het Fastems-systeem frezen we het onderdeel op grotere werktuigmachines en we kunnen 18 van de onderdelen op één pallet tegelijk in proces hebben," zei Hirsh.

Het onderdeel, ongeveer 60 mm vierkant, wordt in drie sequenties gemachineerd, met zes onderdelen in elke sequentie op dezelfde pallet. De eerste sequentie betreft het frezen van een duifstaart op een rouwstuk. Sequenta twee dekt bewerking van vijf zijden van het onderdeel. In sequentie drie wordt de duifstaart afgemachineerd en het onderdeel afgewerkt. Elke cyclus levert zes afgeronde onderdelen op. Hirsh zei: "In plaats van de taak in batches te verwerken, zijn we in staat om de onderdelen te laten ruiselen volgens ons bouwschema."

Twee grote uitdagingen in de toepassing van Fastems FMS-technologie door Hirsh Precision Products betreffen gereedschapsbeheer en ERP (Enterprise Resource Planning) systeemcompatibiliteit.

De lage-volume, hoge-mix, strakke tolerantie kenmerken van het werk van de winkel vereisen het gebruik van een grote verscheidenheid aan snijgereedschappen. Toen Hirsh Precision Products het Fastems-systeem initieel installeerde met de twee Okuma VMCs, was het niet financieel haalbaar voor de winkel om de toolbeheerfunctie van het systeem te includeren. Op dit moment slaat elke Okuma-machine 166 gereedschappen op en is gereedschapscapaciteit nog geen beperking.

Echter, omdat de winkel van plan is het systeem uit te breiden tot in totaal vijf bewerkingscentra, ontwikkelt het een eigen systeem om gereedschappen in en uit de machines te verplaatsen wanneer 166 gereedschappen niet genoeg is voor de mix van onderdelen die op elke machine geproduceerd worden. "Wanneer de FMS meer taken heeft dan door beschikbare toolpotten kunnen worden geaccommodeerd, zullen we gereedschappen op een geautomatiseerde manier in en uit de toolmatrix verplaatsen. Foutloos maken van die gereedschapsverplaatsing ligt op ons horizon," zei Doyle.

Een ander kwestie is ERP-integratie. Hirsh beheert al zijn klantcommitmentinformatie via zijn langbestaande ERP-systeem, dat niet ontworpen was om multi-pallet planning te ondersteunen. De reden is dat het ERP-systeem de gehele onderdeelroute beoordeelt van ontvangst van grondstof tot verzending, inclusief buitenoperaties zoals verchromen of warmtebehandeling. Het is geïnjineerd om knelpunten te identificeren die niet duidelijk zijn voor een FMS-systeem dat zich richt op werkcelactiviteiten. Het ERP-systeem prioriteert just-in-time productie terwijl een FMS spindelbenutting prioriteert.

Gevolgd, zei Doyle, "komen we met een manier om de eisen van beide systemen te verenigen, bijvoorbeeld door grote onderdeelorders in segmenten vrij te geven en selectiever te zijn over de informatie die we het Fastems-systeem laten zien."

Het is geen makkelijke taak. "ERP-systemen zijn als trouwen," zei Hirsh, "Er is een toewijding en investering. Je wilt je ERP-systeem niet veranderen als je dat niet hoeft."

Zei Doyle: "Wat ik leuk vind aan Fastems' FMS is dat het ons team in staat stelt om zich te focussen op het oplossen van problemen die technologie niet kan oplossen, terwijl het het team vrijmaakt van taken waar de technologie zich in uitstekend bewijst. Bijvoorbeeld, het Fastems-systeem is geweldig in herhalende acties en zijn vermogen om werk te prioriteren en de spindle draaiende te houden is fantastisch. Maar het zal ons niet vertellen hoe een spanning te ontwerpen, hoe na te denken over materiaaleigenschappen of hoe een productieproces het best te ontwerpen. Dus het stelt ons in staat om ons te richten op de gebieden die een zoete plek voor ons bedrijf zijn."

Productie Scorecards

Hirsh wil dat elk individu in het bedrijf zich bewust is van hoe hij of zij helpt het bedrijf haar leidende maxim "Kwaliteitswerk Op Tijd Geleverd" uit te voeren. Echter, Hirsh zei: "We ontdekten dat we dat niet elke dag konden monitoren. Dus we ontwikkelden een scorecard, ontworpen door werkers voor werkers. Het neemt onze prioriteiten van veiligheid, kwaliteit en productiviteit en biedt op elk gegeven moment tijdens de dag een update door heel ons bedrijf heen over hoe we presteren in elk van die prioriteitsgebieden."

Elke productiecel heeft een computerscherm met een aangepaste scorecard ontwikkeld met input van de teamleden. Dat stelt snelle diagnose en reactie op productie-afwijkingen in.

Bijvoorbeeld, een supervisor kan een cel's scorecard controleren en de juiste persoon erbij halen om te helpen als opstellingen te lang duren. De één-pagina snapshot weerspiegelt elke klantcommitment door het hele bedrijf heen en toont welke teamleden betrokken zijn bij het vervullen van de commitment. Om tijdige informatie te bieden, worden scorecards elke twee minuten bijgewerkt.

Bij het onderzoeken van verschillende FMS-systemen, keek Hirsh naar duurzaamheid en betrouwbare prestaties in plaats van leading-edge, early-adopter technologie. "We wilden investering in de nieuwste technologie balanceren met het willen van iets dat goed getest is en geen aansprakelijkheid," zei Hirsh. "Fastems is de juiste keuze voor ons. Het is een strategische investering voor ons die we verwachten dat ons bedrijf voor veel jaren zal passen."

Big Data Begrijpen

Hirsh Precision Products' Peter Doyle erkent: "Ik hou van data. We kijken er elke dag naar. We hebben rapporten die naar elk enkel aspect van ons productieproces kijken. Cyclus tijden, onderdeelnummers, insteltijden, materiaalkosten, inspectiedata ... alle data zijn beschikbaar. Mijn enige aarzeling ten aanzien van data-gedreven productie is ervoor te zorgen dat we het op de juiste manier gebruiken.

"Het probleem is dat bedrijven vaak verdrinken in hun data en ze niet weten wat ze ermee moeten doen," vervolgde Doyle. "De waarde van data is haar vermogen om besluitvorming te ondersteunen. Een probleem isoleren en bepalen welke informatie het meest nuttig is, zou gedaan moeten worden vóór het verzamelen ervan."

Doyle zei dat dit jaar het bedrijf analytics en informatiebeheer als sleutelcomponenten van het bereiken van zijn strategie toevoegde. "Analytics kan ons helpen ontdekken welke data voor ons het meest betekenisvol is. Informatiebeheer stelt ons in staat om de juiste informatie aan de juiste mensen op het juiste moment te communiceren."

De winkel ontwikkelt manieren om data te systematiseren om productiebeslissingen te helpen maken. Bijvoorbeeld, hoewel CMM-data elektronisch gemakkelijk vast te leggen is, implementeert de winkel momenteel een elektronische verzameling van gereedschaps- en onderdeelinspectiedata die eerder handmatig op de shopfloor werd gedaan en geregistreerd. Naarmate die en andere initiatieven vorderen, zei Doyle, is de winkel "aan het uitzoeken manieren om de proprietaire procesdocumentatiesoftware die we ontwikkeld hebben, ons ERP, en de Fastems MMS samen te brengen zodat onze data zelf een asset is. We weten dat we een kans hebben om ons gebruik van data te verbeteren, maar we zoeken nog uit hoe."

Een andere stap is het bepalen van de kwaliteit van de onderliggende data. Hogere kwaliteit data kan helpen betere beslissingen sneller te maken. Bijvoorbeeld, in plaats van een kenmerk op elk vijfde onderdeel te inspecteren en productie te vertragen, kan de winkel statistisch bepalen dat het maar één op 50 stukken hoeft te inspecteren, wat de efficiëntie verhoogt. Doyle vraagt zich ook af wat de ware waarde is van sommige data. Bepaalde data is ongetwijfeld waardevol, zoals machinebenutting en OEE-cijfers, maar sommige datasets zijn minder nuttig.

Als voorbeeld, betwijfelde hij de waarde van gedetailleerde data over individuele prestaties, zoals nationale benchmarkstudies van productiviteit per persoon. "Er zijn aspecten van hoe die data verzameld wordt die betekenen dat de benchmarks mogelijk niet vergelijkbaar of relevant zijn voor een beslissing, en ik geloof niet dat dat het voordeel is van data-gedreven 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, zelfverzekerd in onze vaardigheden en capaciteiten, loyal en toegewijd. Met die fundamenten op hun plaats, is ons doel om data te gebruiken om onze operaties te verbeteren en anderen te helpen, niet om te micromanagen."

Doyle ziet het Fastems-systeem als een praktische, toegepaste manier om de reis naar Industry 4.0 data-gedreven productie te beginnen. In de toekomst, zei hij, "Kunstmatige intelligentie gaat een game-changer zijn voor productie, waarschijnlijk meer dan alles anders. Het zal veranderen hoe we onze teams zullen structureren en trainen."

Bewerkt door Manufacturing Engineering Managing Editor Candace Roulo.