Wiederbelebung einer hundertjährigen Maschinenwerkstatt: Thermo IECs Weg zur Rentabilität

"Regale voller unfertiger Teile ... die Hälfte der Maschinen in Einrichtung ... ein In-Prozess-Lagerbestand, der ein Pferd ersticken könnte."

Diese Szenerie begrüßte Wayne Wentworth an seinem ersten Tag als Werkstattleiter bei Thermo IEC (Needham Heights, Massachusetts) 1997. Der Betrieb outsourcte auch mehr als die Hälfte seiner Teile. Das Management stellte Mr. Wentworth vor eine Herausforderung – entweder die Maschinenwerkstatt wirtschaftlich tragfähig machen oder liquidieren.

Dieses 100 Jahre alte Unternehmen fertigt hochpräzise Stand- und Tischzentrifugen. "Es gibt nichts Schwieriges an den Materialien, die wir schneiden," sagt Mr. Wentworth. "Es sind im Grunde Aluminium, Polypropylen-Kunststoff und eine Vielzahl von Gussmetallen.

"Selbst unsere Toleranzen sind nicht besonders anspruchsvoll. Was kritisch ist, ist die Gewichtsverteilung des Teils. Sie muss perfekt ausbalanciert sein – wenn Sie bei Geschwindigkeiten bis 30.000 U/min und Kräften bis 50.000 g zentrifugieren, macht ein unausgewogenes Teil viel Lärm und verbrennt viele Lager."

Als Mr. Wentworth zu Thermo IEC kam, liefen die Werkzeugmaschinen auf einem zufriedenstellenden Effizienzniveau, aber jede hatte ihren eigenen Bediener. Dies führte zu hohen Kosten und niedriger Produktivität.

Hohe In-Prozess-Bestände waren das Ergebnis anderer Faktoren. Produktionspläne wurden durch Notrufe für ausverkaufte Teile unterbrochen. Das bedeutete, halbfertige Stücke wurden von den Maschinen genommen und in den In-Prozess-Bestand gelegt. Stillstandszeiten nahmen zu, da zusätzliche Aufspannungen für Notläufe nötig waren.

"Wenn ein Teil gebohrt und dann ausgebucht werden musste, würden sie zuerst alle Teile bohren und später ausbuchen," erklärt Mr. Wentworth. "Das erforderte zwei Aufspannungen statt einer, was die Produktionszeit verlängerte und den In-Prozess-Bestand erhöhte."

Die Werkzeugmaschinen mangelte es auch an Vielseitigkeit. "Viele unserer Teile erfordern sowohl Drehen als auch Fräsen oder Vorder- und Rückseiten-Drehen," sagt Mr. Wentworth. "Mit der Ausrüstung, die wir hatten, bedeutete das mehrfaches Spannen oder das Einrichten von zwei oder mehr Maschinen, um ein einzelnes Teil zu produzieren."

Thermo IEC adressierte zuerst die hohen Kosten des Ein-Mann/Ein-Maschine-Prinzips. "Wir operieren in einem geräumigen 110.000 Quadratfuß (10.219 m²) Gebäude, mehr als die Hälfte davon wird von Teilefertigung, Montage und Verpackung belegt," sagt Mr. Wentworth. Nach einer Teanalyse wurden die Maschinen in Zellen umpositioniert, was einen maximalen Teileumfang in minimalem Raum ermöglichte.

Bediener konnten dann mehrere Maschinen betreuen. Die Nutzung von Fertigungszellen resultierte in einer 20-prozentigen Personalreduzierung ohne Überstundensteigerung.

Als Nächstes wurden Rüstzeiten verkürzt. Das Näherbringen der Maschinen zueinander und jeder Zelle zum Werkzeugraum hatte einen bescheidenen Effekt. Werkzeuge wurden in Auftragskisten sortiert; jede Kiste enthielt alle Werkzeuge und Vorrichtungen, die für ein bestimmtes Teil nötig waren. Schließlich wurden Unterplatten und Vorrichtungsplatten für alle gefrästen Teile erstellt, mit den Koordinaten, die in jede Platte eingearbeitet waren, für schnellen Zugriff.

Drittens öffnete die Produktionsgruppe eine engere Verbindung zu Vertrieb und Marketing, um häufige Berichte über Verkaufstrends und überarbeitete Verkaufsprognosen zu erhalten. Damit wurden effizientere und reaktionsschnellere Produktionspläne erstellt und Notunterbrechungen konnten eliminiert.

Schließlich evaluierte Mr. Wentworth verschiedene Werkzeugmaschinenmarken und entschied sich für Daewoo (West Caldwell, New Jersey). Ein naher Verwandter, der an einem nahegelegenen technischen Institut arbeitete, verkaufte Thermo IEC einen 18 Jahre alten Daewoo Puma 10 CNC-Drehzentrum zu einem günstigen Preis.

Zwei Daewoo-Drehzentren, der gebrauchte Puma 10 und ein neuer Puma 250MS, trafen am selben Tag 1999 ein. Keith Winstanley, Thermo IECs Fertigungsingenieur, beschreibt den ersten Betriebstag. "Wir bearbeiteten Aluminiumbasen," sagt er. "Wir starteten den Puma 10, und das erste Stück kam gut innerhalb der Toleranz. Tatsächlich liefen wir den gesamten Lauf ohne ein einziges Teil außerhalb der Spezifikation." Das war vor 3 Jahren, und das Unternehmen betreibt den Puma 10 fast täglich mit ähnlichen Ergebnissen.

Der Puma 250MS brachte ein neues Effizienzniveau in Thermo IECs Maschinenwerkstatt. "Die Maschine nimmt Stangenmaterial bis 3 Zoll (76,2 mm) Durchmesser auf," erklärt Mr. Winstanley, "und sein 30 PS Spindelmotor lässt ihn tiefe Schnitte bei hohen Vorschüben nehmen. Unsere Zykluszeiten wurden viel kürzer."

Der Puma 250MS ist mit einer Gegenspindel ausgestattet und nimmt angetriebenes Werkzeug an. Der Betrieb wurde fähig, komplexe Teile auf einer Maschine mit einer einzigen Aufspannung herzustellen – Teile, die zuvor mehrfaches Spannen und die Beteiligung von zwei oder mehr Maschinen erforderten.

Ein weiterer Vorteil sind schnellere Rüstungen. Der automatische Werkzeugeinsteller eliminiert die Notwendigkeit für Schlichtschnitte und Messungen und trägt die Werkzeugversätze automatisch in den Maschinencontroller ein, wodurch das Risiko von Dateneingabefehlern eliminiert wird.

Bei Einzelschichtbetrieb und Berechnung der Einsparungen durch erhöhte Inhouse-Fertigung betrug die Amortisation für den Puma 250MS weniger als 2 Jahre.

Im Oktober 2000 kaufte Thermo IEC ein Daewoo DMH-400 Horizontalbearbeitungszentrum, um das bestehende Hitachi Seiki HC500 zu ergänzen. "Wir hatten begonnen, viel mehr Teile ins Haus zu holen und brauchten die zusätzliche Kapazität," sagt Mr. Winstanley. "Der DMH-400 gab uns 30 PS an der Spindel, was uns tiefer und schneller schneiden ließ. Wir mochten auch den 60-Werkzeug-Werkzeugwechsler, Durch-Spindel-Kühlmittel und seine starre Gewindefunktion. Die Mehrblock-Vorschau-Funktion des Controllers war auch ein Zeitretter. Alles in allem fügte es viel zu unserer Kapazität hinzu und hat sich als unser größter Beitrag zu niedrigeren Werkstattkosten erwiesen."

Als zusätzlicher Vorteil nutzen sowohl die Daewoo-Drehzentren als auch die Daewoo-Bearbeitungszentren Fanuc-Steuerungen. Bediener wechseln von einer Maschine zur anderen, ohne verschiedene Steuerungen und Betriebssysteme lernen zu müssen.

Ein Puma 400M ist die neueste Ergänzung zu Thermo IECs Werkstattboden. Angekommen im Dezember 2001, trug dieser 19.500-Pfund (8.845 kg), 50 PS Drehzentrum mit angetriebenem Werkzeug in seinen ersten Betriebsmonaten mehr zu Einsparungen bei als der Puma 250. Volle Amortisation wird in etwa 18 Monaten erwartet.

Neue Ausrüstung und Straffungsbemühungen haben messbare Vorteile erbracht. Seit Programmstart wurde die Menge outsourcter Produkte halbiert. Produktivität, die das Unternehmen als Verhältnis zwischen Arbeitszeit und Maschinenauslastung berechnet, ist von 76,7 Prozent auf 101,1 Prozent gestiegen. Personalstand in der Maschinenwerkstatt bleibt 20 Prozent unter dem 1998er Niveau.

Am wichtigsten: Während dieser Periode, bei nur leicht wachsenden Produktverkäufen, sind die Unternehmensgewinne um mehr als 160 Prozent gewachsen. Ein Großteil davon wird der bewiesenen Tragfähigkeit von Thermo IECs interner Maschinenwerkstatt zugeschrieben.