Révolutionner les implants orthopédiques : flux automatisés mono-pièce réduisent les coûts

Les entreprises d'implants orthopédiques font face à de nombreux défis, mais l'un des plus grands est la gestion des stocks. Ces entreprises (et celles qui fabriquent les produits qu'elles vendent) doivent naviguer comment produire une large gamme de types, variantes et tailles d'implants de façon rentable, puis gérer ce stock qui va et vient entre entrepôts et hôpitaux. Cela équivaut à des exigences de stock élevées qui drainent les ressources.

Mach Medical est un fabricant sous contrat d'implants orthopédiques fondé pour adresser certains défis des OEM, dont l'inventaire, via fabrication avancée et automatisation.

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Contrôle des stocks

Par nature, les entreprises d'implants portent généralement 12 mois de stock pour servir les clients, explique Dave Anderson, co-fondateur et leader développement chez Mach Medical. « Un produit utilisé en chirurgie, l'hôpital a besoin de réapprovisionnement immédiat, ou peut avoir besoin de six de la même taille sur l'étagère si plusieurs patients ce jour-là ont besoin d'un genou gauche taille 5. »

Compliquant les choses : le stock est toujours en mouvement. Selon Steve Rozow, co-fondateur et DG, les implants sont comme des chaussures – types et tailles multiples. Les patients ne peuvent pas aller en magasin essayer. Le magasin (ou sous-ensemble) doit venir au patient au bloc. Les chirurgiens ont une idée de la taille avant chirurgie, mais gardent souvent plusieurs options au bloc pour choisir le meilleur ajustement, ou doublons en cas de contamination. Le stock inutilisé revient, le stock utilisé est réapprovisionné. « Au moins 50 % du stock du fabricant est soit à l'hôpital, soit en transit. » Pour ajouter des clients, il faut souvent ajouter cette empreinte de stock.

Les défis de fabrication de familles de pièces complexifient la gestion. « Il y a des quantités minimales de commande dues au temps de mise en machine », dit Anderson. « Si ça prend 8h pour régler une machine pour un SKU, vous voulez en faire le plus possible pour un coût unitaire décent avant de tout démonter. » Mais certains SKUs sont plus utilisés. Pour tailles aux extrémités de la courbe de Gauss, faire « 20 ou 50 d'un SKU = 5-10 ans de stock. Ça va dormir. »

Commencer par la standardisation

Une façon dont Mach Medical relève ces défis : standardiser les processus de production au maximum. Au lieu de sourcer différents brut de fonderie pour différents implants/tailles, l'entreprise part d'un brut plus générique par type. « Virtuellement pas de développement outillage, c'est du standard », dit Rozow. Bien que cela signifie plus de temps machine et plus de matière à enlever qu'un brut personnalisé, la flexibilité vaut le compromis. « Si changement de design ou client veut ajuster, c'est généralement un simple changement de programme. Pas de changement outillage, où les gros coûts s'ajoutent. » À mesure que les clients montent en volume, Mach Medical peut passer à un brut personnalisé plus efficace à usiner et rentable.

Comme Mach Medical veut réduire le stock de produits finis pour ses clients, elle garde aussi son propre stock de bruts et matières premières lean. « On garde des stocks bas et a des arrangements pour flux JIT serré », dit Rozow. Son usine à Columbia City, Indiana, est assez proche des fournisseurs pour des « tournées de lait » bihebdomadaires livrant le matériel pour quelques jours.

La matière passe par un processus initial : typiquement deux usinages, inspection, nettoyage, revêtement (chez Sites Medical, société sœur co-localisée). À ce stade, l'implant prend forme mais est incomplet. Dès ce point, l'entreprise peut transformer en multiples SKUs : tailles différentes, versions droite/gauche. Puis, à la commande, Mach Medical finalise : usinage final à taille/forme, nettoyage, inspection, finition, nettoyage final.

Ce système de « lots flexibles » donne le meilleur des deux mondes : volumes rendant fonderie/traitement thermique rentables, flexibilité pour volumes de commande aussi bas qu'une pièce. Réduit drastiquement les délais : 20 semaines à 3. Rozow dit que cela permet aux clients de réduire leur stock d'entrepôt. « Ils réapprovisionnent sur cycle plus court, n'ont pas à commander les outliers autant. »

Automatiser le flux mono-pièce

Comme la stratégie repose sur livraison rapide, automatisation et usinage sans surveillance sont clés. Mais tout système doit gérer production de petits lots sans submerger clients (ou soi) de stock. « On peut configurer taille commande économique de 20 ou 50 fémurs même SKU et automatiser toute la journée. Simple. » Mais « 1 SKU X, 5 SKU Y, 3 SKU Z » = là où l'avantage logiciel Flexxbotics entre en jeu car il accommode le flux mono-pièce.

La cellule Flexxbotics de Mach Medical automatise le traitement initial des implants semi-finis en produits finis – usinage final, inspection, nettoyage. Avec ses tailles de lots variables et potentiellement petites, l'entreprise avait besoin d'assurance que la cellule prend la bonne pièce et charge le programme correspondant. « On doit protéger contre crash machine et MMT. » Flexxbotics fournit une plateforme permettant à tous composants de communiquer, dont système vision. Un cobot Universal Robots prend une pièce sur rack de staging, l'amène au système vision qui confirme via code que la machine a les bons outils/programme. Après usinage sur Okuma 5 axes, le robot amène à station nettoyage ultrasonique. Puis retour vision, qui utilise l'arbre pour confirmer avant MMT. Si MMT détecte non-conformité, pièce déplacée vers l'un de 6 emplacements rack dédiés. Si zone pleine, cellule s'arrête et notifie opérateur. 6 emplacements peut sembler peu, mais Rozow voit ça comme overkill vu taux <1%.

Malgré la variété de SKUs, Mach Medical a standardisé d'autres composants. « Le robot est agnostique grâce à l'outillage standardisé. » Pièces tenues sur fixations interface commune pour le robot.

Standardisation aussi sur outils de coupe, bien que plus délicat. L'entreprise part d'un package standard pour la machine mais ajoute parfois outillage spécialisé pour caractéristiques complexes. L'outillage étant un gros coût, Mach Medical optimise continuellement la durée de vie. Utilise analyse Pareto sur données manuelles durée de vie pour prioriser. Flexxbotics augmente aussi durée de vie, cohérence qualité, réduit rebut en facilitant ajustement boucle fermée des paramètres de coupe basé sur données MMT. « Si usure outil, ajustement temps réel. »

Mach Medical travaille encore sur validation et stabilisation avant d'étendre l'usinage sans surveillance. Actuellement 36h, prévoit système rayonnages plus grand pour runs plus longs. « On ajoutera une autre machine. Une fois confiance, on glisse une machine. » Troisième possible futur. Automatisation aussi en amont (production implants semi-finis).

Non seulement cette cellule permet lots flexibles, mais elle tient des tolérances serrées répétablement. Selon Rozow, clients permettent généralement 1 mm, mais l'entreprise utilise <25% de cela. Il pense qu'ils sont juste en avance : quand chirurgiens passeront du manuel au prép osseux robotique précis/constant, tolérances implants devront se resserrer.

Épaules, genoux et orteils

Mach Medical se concentre initialement sur genou et cheville, mais prévoit d'étendre à hanche, colonne, tibia (encore plus de variantes, nécessitant probablement commandes quantité ultra-faible ou mono-pièce).

La cellule Flexxbotics est un pas vers l'objectif ultime : modèle production juste-à-temps pour implants. « On prend commande et livre en 3 semaines. Ça tombe dans la fenêtre de planification chirurgie. » Avancées logicielles pré-opératoires permettraient aux médecins/assistants de déterminer tailles probables, pour que Mach Medical fabrique et expédie à temps. Même en expédiant plusieurs implants (options tailles, doublons contamination), Anderson croit que cela permettrait de réduire les stocks de 85 %. « Centaines de millions $/an en économies. »