Produktionsmaschinenwerkstatt beweist ihren Wert

"Racks mit unfertigen Teilen ... die Hälfte der Maschinen in der Einrichtung ... ein In-Process-Inventar, das ein Pferd ersticken könnte."

Diese Szenerie begrüßte Wayne Wentworth 1997 an seinem ersten Tag als Leiter der Maschinenwerkstatt bei Thermo IEC (Needham Heights, Massachusetts). Die Werkstatt lagerte außerdem mehr als die Hälfte ihrer Teile aus. Das Management stellte Mr. Wentworth vor eine Herausforderung – entweder die Maschinenwerkstatt wirtschaftlich rentabel zu machen oder sie zu liquidieren.

Dieses 100 Jahre alte Unternehmen stellt hochpräzise Stand- und Tischzentrifugen her. „Bei den Materialien, die wir schneiden, gibt es nichts Schwieriges“, sagt Mr. Wentworth. "Sie bestehen im Grunde aus Aluminium, Polypropylen-Kunststoff und einer Vielzahl von Gussmetallen.

„Selbst unsere Toleranzen sind nicht besonders anspruchsvoll. Entscheidend ist die Gewichtsverteilung des Teils. Es muss perfekt ausbalanciert sein – wenn Sie mit Geschwindigkeiten von bis zu 30.000 U/min zentrifugieren und Kräfte von bis zu 50.000 g erzeugen, ist das eine Unwucht Teil macht viel Lärm und brennt durch viele Lager."

Als Herr Wentworth zu Thermo IEC kam, arbeiteten die Maschinen der Werkstatt mit zufriedenstellender Effizienz, aber jede hatte ihren eigenen Bediener. Dies führte zu hohen Kosten und geringer Produktivität.

Hohe In-Process-Lagerbestände waren das Ergebnis anderer Faktoren. Die Produktionspläne wurden durch Notrufe wegen vergriffener Teile unterbrochen. Dies bedeutete, dass halbfertige Teile aus den Maschinen entfernt und in den In-Prozess-Bestand gelegt wurden. Die Ausfallzeit erhöhte sich, da zusätzliche Einstellungen für Notläufe erforderlich waren.

„Wenn ein Teil gebohrt und dann gebohrt werden musste, bohrten sie zuerst alle Teile und bohrten sie später“, erklärt Mr. Wentworth. "Hierfür waren zwei statt einer Einrichtung erforderlich, wodurch die Produktionszeit verlängert und der In-Process-Bestand erweitert wurde."

Auch den Werkzeugmaschinen mangelte es an Vielseitigkeit. „Viele unserer Teile erfordern sowohl Drehen als auch Fräsen oder Plan- und Rückwärtsdrehen“, sagt Herr Wentworth. "Mit der Ausrüstung, die wir hatten, bedeutete dies mehrere Einspannungen oder das Einrichten von zwei oder mehr Maschinen, um ein einzelnes Teil zu produzieren."

Thermo IEC befasste sich zunächst mit den hohen Kosten für eine Person/eine Maschine. „Wir arbeiten in einem weitläufigen, 110.000 Quadratfuß großen Gebäude, von dem mehr als die Hälfte von der Teilefertigung, -montage und -verpackung genutzt wird“, sagt Herr Wentworth. Nach einer Teileanalyse wurden die Maschinen in Zellen umpositioniert, wodurch ein maximales Teilespektrum auf kleinstem Raum produziert werden konnte.

Die Bediener konnten dann mehrere Maschinen bedienen. Der Einsatz von Fertigungszellen führte zu einer 20-prozentigen Reduzierung des Personals ohne Erhöhung der Überstunden.

Als nächstes wurden die Rüstzeiten verkürzt. Die Maschinen näher beieinander und jede Zelle näher am Werkzeugraum zu platzieren, hatte einen bescheidenen Effekt. Werkzeuge wurden in Jobboxen sortiert; Jede Kiste enthielt alle Werkzeuge und Vorrichtungen, die für ein bestimmtes Teil benötigt wurden. Schließlich wurden Unterplatten und Befestigungsplatten für alle gefrästen Teile erstellt, wobei die Koordinaten als Referenz in jede Platte eingearbeitet wurden.

Drittens nahm die Produktionsgruppe eine engere Zusammenarbeit mit Verkauf und Marketing auf, um häufige Berichte über Verkaufstrends und überarbeitete Verkaufsprognosen zu erhalten. Damit wurden effizientere und reaktionsschnellere Produktionspläne erstellt und Notunterbrechungen konnten eliminiert werden.

Schließlich bewertete Herr Wentworth verschiedene Marken von Werkzeugmaschinen und entschied sich für Daewoo (West-Caldwell, New Jersey). Ein naher Verwandter, der an einem nahe gelegenen technischen Institut arbeitet, verkaufte Thermo IEC ein 18 Jahre altes Daewoo Puma 10 CNC-Drehzentrum zu einem günstigen Preis.

Zwei Drehzentren von Daewoo, die gebrauchte Puma 10 und eine neue Puma 250MS, trafen 1999 am selben Tag ein. Keith Winstanley, Fertigungsingenieur bei Thermo IEC, beschreibt den ersten Betriebstag. „Wir bearbeiteten Aluminiumbasen“, sagt er. „Wir haben den Puma 10 gestartet und das erste Teil kam gut innerhalb der Toleranz heraus. Tatsächlich liefen wir den gesamten Lauf, ohne dass ein einziges Teil außerhalb der Spezifikation lag.“ Das war vor 3 Jahren und das Unternehmen fährt den Puma 10 fast täglich mit ähnlichen Ergebnissen weiter.

Der Puma 250MS brachte ein neues Effizienzniveau in die Maschinenhalle von Thermo IEC. „Die Maschine nimmt Stangenmaterial mit einem Durchmesser von bis zu 3 Zoll auf“, erklärt Herr Winstanley, „und ihr 30-PS-Spindelmotor ermöglicht tiefe Schnitte bei hohen Vorschüben. Unsere Zykluszeiten wurden viel kürzer.“

Die Puma 250MS ist mit einer Gegenspindel ausgestattet und nimmt angetriebene Werkzeuge auf. Die Werkstatt war in der Lage, komplexe Teile auf einer Maschine mit einer einzigen Einrichtung herzustellen – Teile, die zuvor mehrere Einspannungen und die Einbeziehung von zwei oder mehr Maschinen erforderten.

Ein weiterer genannter Vorteil sind schnellere Setups. Der automatische Werkzeugeinsteller macht Schlichtschnitte und Messungen überflüssig und gibt die Werkzeugversätze automatisch in die Maschinensteuerung ein, wodurch das Risiko von Dateneingabefehlern eliminiert wird.

Bei einer Einschichtarbeit und Berechnung der Einsparungen durch verstärktes Insourcing betrug die Amortisation für den Puma 250MS weniger als 2 Jahre.

Im Oktober 2000 erwarb Thermo IEC ein Daewoo DMH-400 Horizontal-Bearbeitungszentrum zur Erweiterung des bestehenden Hitachi Seiki HC500. „Wir hatten begonnen, viel mehr Teile einzukaufen und brauchten die zusätzliche Kapazität“, sagt Mr. Winstanley. „Der DMH-400 gab uns 30 PS an der Spindel, wodurch wir tiefer und schneller schneiden konnten. Wir mochten auch das 60-Werkzeug-ATC, Kühlmittel durch die Spindel und seine starre Gewindeschneidfunktion. Die Multi-Block-Look-Ahead-Funktion der Steuerung war auch eine Zeitersparnis. Alles in allem hat es unsere Kapazität erheblich erweitert und hat sich als unser größter Beitrag zu niedrigeren Betriebskosten erwiesen."

Als zusätzlichen Vorteil verwenden sowohl die Daewoo-Drehzentren als auch die Daewoo-Bearbeitungszentren Fanuc-Steuerungen. Bediener wechseln von einer Maschine zur anderen, ohne sich mit verschiedenen Steuerungen und Betriebssystemen vertraut machen zu müssen.

Ein Puma 400M ist der jüngste Neuzugang in der Fertigungshalle von Thermo IEC. Dieses 19.500 Pfund schwere, 50 PS starke Drehzentrum mit angetriebenen Werkzeugen, das im Dezember 2001 auf den Markt kam, leistete in den ersten Betriebsmonaten einen größeren Beitrag zu Einsparungen als der Puma 250. Die vollständige Amortisation wird in etwa 18 Monaten erwartet.

Neue Geräte und Optimierungsbemühungen haben zu messbaren Vorteilen geführt. Seit Beginn des Programms wurde die Menge der ausgelagerten Produkte halbiert. Die Produktivität, die das Unternehmen als Verhältnis von Arbeitszeit und Maschinenauslastung errechnet, ist von 76,7 Prozent auf 101,1 Prozent gestiegen. Die Mitarbeiterzahl in der Maschinenwerkstatt bleibt 20 Prozent unter dem Niveau von 1998.

Am wichtigsten ist, dass die Unternehmensgewinne in dieser Zeit, in der die Produktverkäufe nur leicht gewachsen sind, um mehr als 160 Prozent gestiegen sind. Vieles davon wird der nachgewiesenen Rentabilität der hauseigenen Maschinenwerkstatt von Thermo IEC zugeschrieben.