Hirsh Precision fait confiance au système

Chez Hirsh Precision Products, la culture est basée sur la conduite des affaires avec intégrité et les valeurs fondamentales de confiance et d'engagement

D'une simple goupille de positionnement à un collecteur de fluide complexe, chaque pièce fabriquée commence par une idée. Un magasin du Colorado concrétise les concepts de ses clients en associant une technologie de fabrication avancée et une gestion minutieuse des processus et des données à une culture d'entreprise axée sur l'équipe et à près de 40 ans d'expérience.

Le machiniste Steve Hirsh a fondé Hirsh Precision Products Inc. à Boulder, CO, en 1979. Avec une seule usine de Bridgeport, Hirsh a usiné de petites séries de production et des composants d'outillage et de montage pour une variété de clients. Son frère Mike a rejoint l'entreprise et l'atelier a ajouté un tour Okuma LC-10 et une fraiseuse verticale CNC Wells Index avec changement d'outil manuel.

Au fur et à mesure de la croissance de l'entreprise, l'atelier a déménagé dans les locaux de l'un de ses clients, un outilleur spécialisé dans l'automobile qui reste client après 38 ans. En 1993, Hirsh Precision Products a construit son propre bâtiment de 24 000 pi2 (2 230 m2). Aujourd'hui, l'entreprise compte environ 70 employés qui travaillent en deux équipes, cinq jours par semaine. Environ les deux tiers de la production de l'atelier sont liés à l'industrie médicale, la plupart impliquant des dispositifs tels que des composants pour l'équipement de traitement du sang.

Qualité du produit, caractère d'équipe

Tout au long de son histoire, la maxime directrice de Hirsh Precision Products a été « Un travail de qualité livré à temps ». Aujourd'hui directeur de l'ingénierie de l'entreprise, Steve Hirsh a déclaré :"Un travail de haute qualité est le résultat d'une conduite des affaires avec intégrité et constitue le fondement de la culture de notre entreprise."

Selon Hirsh, l'entreprise se concentre sur l'amélioration continue, l'apprentissage et la confiance entre les membres de son équipe d'employés. La relation de Hirsh Precision Products avec les membres de son équipe pourrait être qualifiée d'unique.

La philosophie d'embauche de l'entreprise vise à assurer qu'il y a un bon ajustement à la fois pour l'entreprise et le membre de l'équipe. L'accent est mis sur la personnalité, l'intégrité et l'aptitude par rapport au niveau de compétence initial. "Vous ne pouvez pas enseigner le caractère de base ou comment se présenter à l'heure ou admettre des erreurs", a déclaré Hirsh. Si un employé est passionné, intéressé et curieux, des compétences techniques peuvent être enseignées, a-t-il ajouté.

La preuve de la culture positive de l'entreprise est le nombre de familles qui comptent plusieurs membres sur le lieu de travail. Hirsh a déclaré:«Je compte environ 13 familles différentes avec plus d'un membre travaillant ici. Dans certains cas, il y en a trois ou quatre de la même famille. En fait, l'équipe comprend trois membres de la famille Hirsh :Steve, le PDG Mike et le directeur financier Kent.

Académie de formation

L'accent mis par l'entreprise sur l'apprentissage continu s'est accru au fil du temps. Au début, la formation consistait en un coaching en temps réel sur la machine. Une documentation des étapes de processus et des configurations a été ajoutée pour réduire les temps de configuration et assurer la répétabilité. D'autres initiatives de formation ont été entreprises au fil des ans, notamment l'embauche d'un instructeur local des métiers de la machinerie pour former les employés sur place. Au cours de l'année écoulée, l'entreprise a embauché un responsable de la formation et du développement pour documenter et suivre officiellement la formation.

Tous les efforts de formation sont désormais regroupés sous un même parapluie appelé Hirsh Training Academy. Le programme propose un programme standardisé et évolutif auquel les employés peuvent se connecter au travail ou à la maison. Les éléments de base comprennent le matériel d'orientation, la sécurité et les compétences en matière de mesure.

De nouveaux cours sont continuellement ajoutés et le système permet également de suivre les cours de formation externes, tels que ceux dispensés par la NTMA (National Tooling and Machining Association). Chaque membre de l'équipe est membre de la Hirsh Training Academy et peut déterminer une direction d'apprentissage alignée sur son cheminement de carrière. Les membres de l'équipe rencontrent les superviseurs chaque année pour explorer leurs propres domaines d'intérêt, identifier les sujets de formation, fixer des objectifs et passer en revue les progrès de l'année précédente.

Investir dans la technologie

Depuis sa création, Hirsh Precision Products a continuellement investi dans la technologie de fabrication de pointe. "Nous essayons de comprendre quel est le retour sur certaines nouvelles fonctions ou fonctionnalités et veillons à tirer parti de ces innovations de manière intelligente", a déclaré le COO Peter Doyle.

Aujourd'hui, l'entreprise dispose de 22 machines-outils à commande numérique, réparties presque également entre les fraiseuses et les tours. Il y a six cellules de production avec trois ou quatre machines par cellule. Les machines à cinq axes sont prédominantes, utilisées pour le positionnement qui permet un usinage unique.

La précision du positionnement est essentielle dans la fabrication médicale pour maintenir l'enregistrement des pièces, les tolérances et les interrelations des caractéristiques. L'atelier fabrique des pièces dont la taille varie de composants tournés de 1 mm à des pièces aussi grandes que 3 ′, mais "80% de notre travail tiendra dans la paume de votre main", a déclaré Hirsh. Les opérations secondaires, à l'exception du placage, sont réalisées en interne. Les matériaux des pièces vont des plastiques de qualité médicale aux aciers inoxydables pouvant être traités thermiquement.

Les volumes de production ne sont généralement pas importants. "Annuellement, nous pouvons fabriquer 100 de quelque chose ou jusqu'à 10 000 d'autre chose. Une taille de lot typique peut être d'environ 200 pièces », a déclaré Hirsh.

Évolution de l'automatisation

Hirsh Precision Products a toujours cherché des moyens d'automatiser ses processus. Par exemple, même au cours de ses cinq premières années, l'entreprise a investi dans des robots pneumatiques pour le chargement de tours à mandrin. Après que l'atelier ait acquis sa première usine de changement de palettes, la direction a reconnu la flexibilité et la productivité fournies par le changement de palettes et a décidé que chaque usine future serait équipée de cette façon.

La première incursion de l'atelier dans la technologie FMS (systèmes de fabrication flexibles) a été avec une Tsugami FMA à quatre axes et 12 palettes, et sa première machine à cinq axes utilisant des concepts FMS était une DMG Mori avec un changeur de palettes à dix stations.

Cherchant à étendre ses applications FMS, la société a étudié les options disponibles dans les systèmes FMS multi-machines. "Nous allons tous les deux ans à IMTS en tant qu'équipe pour rester au courant des technologies pertinentes pour nos clients et leurs pièces", a déclaré Hirsh. Après des recherches approfondies avant le salon, à l'IMTS 2016, la société a acheté un système FMS composé d'un centre d'usinage vertical CNC à cinq axes de style tourillon Okuma MU-4000, doté d'une enveloppe de travail X-Y-Z de 740 mm x 460 mm x 460 mm, desservie par un système de fabrication modèle MDR-750 FMS ONE du fournisseur FMS Fastems LLC.

L'atelier a depuis acquis et installé un deuxième broyeur MU-4000 sur le système Fastems, qui dispose de 36 palettes de 400 mm de diamètre, de trois niveaux de stockage de palettes et d'une station de chargement LSC. Le système est extensible pour gérer cinq machines-outils et 120 palettes dans l'installation actuelle.

Le logiciel de gestion de la fabrication (MMS) de Fastems est la base opérationnelle du système. MMS prend des décisions de priorisation de la production en fonction de la disponibilité du personnel, des outils, du temps machine et des matières premières. Il conçoit un programme, déplace les palettes vers et depuis les rayonnages à palettes et dirige l'usinage des pièces de manière autonome.

"Nous communiquons la date d'échéance et la quantité requise", a déclaré Doyle, "alors MMS peut" jouer aux échecs ", examiner le travail prévu et proposer un plan qui respectera les dates de livraison, tirera parti des ressources disponibles, et maximiser le temps de broche. Cela a conduit à une excellente utilisation de la broche.”

L'atelier saisit ses horaires de personnel et le système récupère les pièces finies lorsque les membres de l'équipe sont disponibles pour les décharger. « L'utilisation du système Fastems a mis en évidence pour notre équipe l'importance de maintenir les broches en marche. Notre travail consiste à organiser toutes les conditions préalables requises, telles que le montage", a déclaré Doyle.

Le système à palettes multiples correspond bien à la nature répétitive de la plupart des pièces Hirsh. "Les configurations sont l'une des plus grandes variables pour nous", a déclaré Hirsh. L'atelier peut pratiquement éliminer les temps d'installation en laissant les fixations intactes sur les palettes. “Avec 36 palettes, nous pouvons laisser les travaux en place. Le changement de palettes nous permet de minimiser les délais tout en maximisant l'utilisation », a déclaré Hirsh. Dans une étude, l'atelier a effectué trois processus de fabrication de pièces typiques, les heures de configuration ont été réduites de 72, 54 et 92 % avec une réduction moyenne de 73 %.

Hirsh a souligné l'importance de bien comprendre les capacités du système. « Fastems nous a dit que le système n'est pas simplement un gros changeur de palettes fantaisiste. Ils nous ont exhortés à faire confiance au système, à saisir nos tâches et à laisser le système planifier le travail et déterminer quand les pièces vont fonctionner. »

Le meilleur rapport qualité-prix

Dit Doyle, "Si nous nous efforçons d'acheter la technologie, nous voulons en tirer le meilleur parti!" En conséquence, Hirsh Precision Products a organisé une équipe Fastems dédiée et lui a lancé le défi de découvrir tout ce que le système FMS peut faire.

Peut-être le plus important pour le magasin, le système FMS permet un fonctionnement sans éclairage les nuits, les week-ends et les jours fériés. "L'objectif est de faire fonctionner les broches 24 heures sur 24", a déclaré Hirsh.

La fixation de travail palettisée permet également d'augmenter la densité des pièces. "Cela nous aide dans la production sans éclairage", a déclaré Doyle. "En travaillant avec un cycle de cinq minutes, 36 palettes ne dureraient pas très longtemps. Mais si vous avez des cycles d'une heure ou de deux heures, vous pouvez passer les nuits et les week-ends. Le système Fastems permet une utilisation complète du temps sans surveillance. Au lieu d'avoir quelqu'un là toutes les 15 minutes, nous pouvons laisser le système s'éteindre et fonctionner pendant la nuit et nous changeons les pièces le lendemain."

Il a poursuivi :« Nous pouvons séquencer la production de nombreuses commandes de clients en parallèle, plutôt que de les produire en série. Pour une pièce nécessitant 100 pièces livrées chaque mois, nous pouvons en produire 25 par semaine, soit environ cinq par jour. Nous pouvons faire apparaître une tâche au poste de chargement une fois par jour, au lieu d'exécuter 100 pièces de cet article uniquement avant de passer à la pièce suivante. » L'intégration de la gestion des palettes sur plusieurs machines permet également à une pièce de fonctionner sur plusieurs machines.

Une pièce qui nécessitait un positionnement sur cinq axes pour usiner toutes ses caractéristiques était auparavant traitée une seule fois sur une fraiseuse cinq axes Brother. L'enveloppe de travail n'était assez grande que pour traiter une pièce à la fois. "Avec le système Fastems, nous usinons la pièce sur des machines-outils plus grandes et nous pouvons avoir 18 pièces sur une palette en cours de traitement en même temps", a déclaré Hirsh.

La pièce, d'environ 60 mm de côté, est usinée en trois séquences, avec six pièces dans chaque séquence sur la même palette. La première séquence consiste à usiner une queue d'aronde sur une ébauche. La deuxième séquence couvre l'usinage des cinq côtés de la pièce. Dans la troisième séquence, la queue d'aronde est usinée et la pièce est finie. Chaque cycle donne six pièces finies. Hirsh a déclaré :"Au lieu de grouper le travail, nous sommes en mesure de faire passer les pièces au fur et à mesure qu'elles respectent notre calendrier de construction."

Deux défis majeurs dans l'application de la technologie Fastems FMS par Hirsh Precision Products concernent la gestion des outils et la compatibilité du système ERP (Enterprise Resource Planning).

Les caractéristiques de faible volume, de mélange élevé et de tolérances serrées du travail de l'atelier nécessitent l'utilisation d'une grande variété d'outils de coupe. Lorsque Hirsh Precision Products a initialement installé le système Fastems avec les deux VMC Okuma, il n'était pas financièrement viable pour l'atelier d'inclure la fonction de gestion des outils du système. Actuellement, chaque machine Okuma stocke 166 outils et la capacité d'outils n'est pas encore une contrainte.

Cependant, comme l'atelier a l'intention d'étendre le système pour inclure un total de cinq centres d'usinage, il développe son propre système pour déplacer les outils dans et hors des machines lorsque 166 outils ne suffisent pas pour le mélange de pièces produites sur chaque machine. "Lorsque le FMS a plus de tâches que ne peuvent en gérer les boîtes à outils disponibles, nous déplacerons les outils dans et hors de la matrice d'outils de manière automatisée. Éviter les erreurs que le mouvement de l'outil est à notre horizon », a déclaré Doyle.

Un autre problème est l'intégration ERP. Hirsh gère toutes ses informations d'engagement client via son système ERP établi de longue date, qui n'a pas été conçu pour prendre en charge la planification multi-palettes. La raison en est que le système ERP évalue l'intégralité du parcours de la pièce, de la réception des matières premières à l'expédition, y compris les opérations externes telles que le placage ou le traitement thermique. Il est conçu pour être en mesure d'identifier les goulots d'étranglement qui ne sont pas apparents à un système FMS qui se concentre sur les activités des cellules de travail. Le système ERP donne la priorité à la fabrication juste à temps tandis qu'un FMS donne la priorité à l'utilisation des broches.

Par conséquent, a déclaré Doyle :"Nous proposons un moyen de combiner les exigences des deux systèmes, par exemple, en libérant les commandes de pièces importantes dans les segments et en étant plus sélectifs sur les informations que nous laissons voir au système Fastems."

Ce n'est pas une tâche facile. "Les systèmes ERP sont comme se marier", a déclaré Hirsh, "Il y a un engagement et un investissement. Vous ne voulez pas changer votre système ERP si vous n'y êtes pas obligé."

Dit Doyle, « Ce que j'aime dans le FMS de Fastems, c'est qu'il permet à notre équipe de se concentrer sur la résolution de problèmes que la technologie ne peut pas résoudre, tout en libérant l'équipe des tâches pour lesquelles la technologie s'avère très efficace. Par exemple, le système Fastems est excellent pour les actions répétitives et sa capacité à hiérarchiser le travail et à maintenir la broche en marche est fantastique. Mais il ne pourra pas nous dire comment concevoir un luminaire, comment penser aux propriétés des matériaux ou comment concevoir au mieux un processus de production. Cela nous permet donc de nous concentrer sur les domaines qui constituent un sweet spot pour notre entreprise. »

Cartes de pointage de production

Hirsh souhaite que chaque individu de l'entreprise sache comment il ou elle aide l'entreprise à mettre en œuvre sa maxime directrice de « Travail de qualité livré à temps ». Cependant, Hirsh a déclaré:«Nous avons découvert que nous n'étions pas en mesure de surveiller cela chaque jour. Nous avons donc développé une carte de pointage, conçue par des machinistes pour des machinistes. Il prend en compte nos priorités en matière de sécurité, de qualité et de productivité et, à tout moment de la journée, fournit une mise à jour dans l'ensemble de notre entreprise sur la façon dont nous nous débrouillons dans chacun de ces domaines prioritaires."

Chaque cellule de fabrication dispose d'un écran d'ordinateur avec une carte de pointage personnalisée développée avec la contribution des membres de son équipe. Cela permet un diagnostic rapide et une réponse aux anomalies de production.

Par exemple, un superviseur peut vérifier le tableau de bord d'une cellule et faire appel à la bonne personne pour l'aider si les configurations durent longtemps. L'instantané d'une page reflète chaque engagement client dans l'ensemble de l'entreprise et montre quels membres de l'équipe sont impliqués dans le respect de l'engagement. Pour fournir des informations en temps opportun, les tableaux de bord sont mis à jour toutes les deux minutes.

Lors de la recherche de différents systèmes FMS, Hirsh a recherché la durabilité et des performances fiables plutôt qu'une technologie de pointe et précoce. "Nous voulions équilibrer l'investissement dans les dernières technologies avec quelque chose qui a été bien testé et non une responsabilité", a déclaré Hirsh. Fastems est le bon choix pour nous. Il s'agit pour nous d'un investissement stratégique qui, nous l'espérons, s'adaptera à notre entreprise pendant de nombreuses années."

Comprendre le Big Data

Peter Doyle de Hirsh Precision Products admet :« J'adore les données. Nous le regardons tous les jours. Nous avons des rapports qui examinent chaque aspect de notre processus de production. Temps de cycle, numéros de pièces, temps de réglage, coûts des matériaux, données d'inspection… toutes les données sont disponibles. Ma seule hésitation concernant la fabrication basée sur les données est d'essayer de m'assurer que nous l'utilisons de la bonne manière.

"Le problème est que les entreprises se noient souvent dans leurs données et ne savent pas quoi en faire", a poursuivi Doyle. « La valeur des données réside dans leur capacité à aider à la prise de décision. Il faut isoler un problème et déterminer quelles informations sont les plus utiles avant de les collecter."

Doyle a déclaré que cette année, la société a ajouté l'analyse et la gestion de l'information comme éléments clés de la réalisation de sa stratégie. « Les analyses peuvent nous aider à découvrir quelles données sont les plus importantes pour nous. La gestion de l'information nous permet de communiquer la bonne information aux bonnes personnes au bon moment."

L'atelier développe des moyens de systématiser les données pour aider à prendre des décisions de production. Par exemple, alors que les données CMM sont faciles à saisir électroniquement, l'atelier met actuellement en œuvre une collecte électronique de données d'inspection d'outils et de pièces qui étaient auparavant effectuées et enregistrées à la main dans l'atelier. Au fur et à mesure que ces initiatives et d'autres progressent, a déclaré Doyle, l'atelier "cherche des moyens de rassembler le logiciel de documentation de processus propriétaire que nous avons développé, notre ERP et le MMS Fastems afin que nos données elles-mêmes soient un atout. Nous savons que nous avons la possibilité d'améliorer notre utilisation des données, mais nous cherchons toujours comment."

Une autre étape consiste à déterminer la qualité des données sous-jacentes. Des données de meilleure qualité peuvent aider à prendre de meilleures décisions plus rapidement. Par exemple, au lieu d'inspecter une caractéristique toutes les cinq pièces et de ralentir la production, l'atelier peut déterminer statistiquement qu'il n'a besoin d'inspecter qu'une pièce sur 50, augmentant ainsi l'efficacité. Doyle s'interroge également sur la véritable valeur de certaines données. Certaines données sont sans aucun doute précieuses, telles que l'utilisation des machines et les chiffres OEE, mais certains ensembles de données ne sont pas aussi utiles.

À titre d'exemple, il s'interroge sur la valeur des données détaillées sur les performances individuelles, telles que les études comparatives nationales sur la productivité par personne. "Il y a des aspects de la façon dont ces données sont collectées qui signifient que les références peuvent ne pas être comparables ou pertinentes pour une décision, et je ne pense pas que ce soit l'avantage de la fabrication basée sur les données. Le succès et la culture de Hirsh Precision Products reposent sur nos valeurs fondamentales :nous sommes honnêtes et dignes de confiance, passionnés par ce que nous faisons, confiants dans nos compétences et nos capacités, loyaux et engagés. Une fois ces principes fondamentaux en place, notre objectif est d'utiliser les données pour améliorer nos opérations et aider les autres, et non la microgestion."

Doyle considère le système Fastems comme un moyen pratique et appliqué de commencer le voyage vers la fabrication basée sur les données de l'Industrie 4.0. À l'avenir, a-t-il déclaré, "l'intelligence artificielle va changer la donne pour la fabrication, probablement plus que toute autre chose. Cela va changer la façon dont nous allons structurer et former nos équipes."

Édité par la rédactrice en chef de Manufacturing Engineering, Candace Roulo.