推进制造业，明天和今天

对于Alphatec Spine来说，只需在多轴骨螺钉上再钻一个孔，每天就可以为该公司的生产过程节省1000多美元的成本。公平地说，这是一个特别具有挑战性的洞。

Alphatec制造高价值零件。这些部件的价值不仅体现在它们所代表的工程和生产投资上，还体现在它们对最终用户的影响上。Alphatec的产品线包括脊柱植入物和旨在改善脊柱疾病患者生活质量的手术器械。

制造专业知识是公司使命的核心。只有拥有并理解关键生产流程，公司才能不断完善这些流程，从而提高产品的先进性和性能。在Alphatec内部，倾向于将制造业务外包给管理层，而不是将制造业务外包给管理层，管理层通常会提醒管理层如何证明将更多的公司生产业务内部化是合理的。去年，该公司位于加利福尼亚州卡尔斯巴德的工厂引进了最重要的生产相关流程之一：人员培养。一个新的学徒计划现在招募有前途的高中毕业生进入该工厂，培训他们加入120名与生产相关的员工队伍。

如今，CNC程序员Hector Acosta和机械师Frank Phan都是制造业的员工，他们的工作证明了新的骨螺钉钻孔工艺，实现了如此高的成本节约。这种骨钉将脊柱矫正系统连接到骨盆骨，是一种特殊的微创产品系列的一部分。在手术过程中，一根导丝穿过螺钉以减小切口大小。通过螺丝的孔长度为直径1/16英寸，螺丝可长至2.686英寸。由此产生的长径比超过40。因此，在软金属中有效地加工这个孔可能是一项挑战，更不用说在螺钉的钛中了。首先针对这一挑战提出了一种解决方案，然后又提出了一种更好的解决方案。这些分析准确地说明了，随着制造业人才在未来变得更加稀缺，Alphatec不想失去的那种对制造业的知识关注。

钻井缺陷

在骨骼上制造长孔的理想选择始终是钻孔，使用与加工其余零件相同的CNC循环。Alphatec公司在美国生产骨刷Tornos和津上瑞士式数控车床，这些机器上的喷枪钻孔是具有较大直径孔的较大螺钉的常规操作。至少出于两个原因，试图用枪钻这个小直径的孔被证明是有问题的。

一是速度。细长的钻头必须小心翼翼地钻入钛合金部分。整个零件的循环时间很长，这完全是因为增加了这一长钻孔步骤。

另一个因素是刀具寿命。这一生不仅短暂，而且难以预料。粘糊糊的钛片会突然卡在洞里，折断钻头。阿科斯塔先生说：“有些日子我们在枪战中被烧死了。”。

考虑到钻头的成本和周期时间(点击左边的表格)，Alphatec认为最划算的选择是购买空心库存或已经安装通孔的barstock。这支股票的价格几乎是固体钛棒的10倍。然而，在没有更有效的放置孔的过程中，成本是合理的。生产人员继续寻找替代空心库存，然而，在2010年9月的芝加哥国际制造技术展上，他们找到了。

调制加工

Tsugami在此次展会上展出的一部分是一种在瑞士CNC型号上使用枪钻进行啄木钻孔的技术。Peck钻孔本身并不是什么特别的事情，Alphatec曾尝试在自己的炮眼钻孔周期中插入Peck，但这只是增加了钻孔时间，却没有防止钛屑粘结的危险。这项技术的不同之处在于它使啄食的速度成为可能。这是一个能够以每秒1000啄的频率啄钻的系统。

“调制辅助加工”（MAM）是这项技术的名称，由印第安纳州西拉法叶的M4科学公司开发。该公司的“TriboMAM”产品是一种刀架，它使用内置电机以微小的增量，以每秒数百次的用户可控频率，在切削中振动钻孔。该系统使用位于机床附近的简单控制器，在瑞士类型和其他紧凑型数控车床上使用直径达5 mm的刀具。通过其调节，TriboMAM实现了比典型编程啄木循环更有效的啄木钻孔。此外，这样做不会增加循环时间。啄食发生得如此之快，以至于无法检测到延迟。事实上，进料速度几乎总是随着这个系统的增加而增加，因为MAM工艺将切屑切割得如此精细，以至于切屑粘合的危险可以消失。

Acosta先生和Phan先生与工厂的制造工程团队合作，对工艺进行了微调，以实现TriboMAM钻井的最大效益（见下一页的方框文章）。总的零件循环时间保持在6.9分钟，相比之下，在工厂选择空心库存之前，加工bonescrew需要11.9分钟。刀具寿命不仅成倍增加，而且变得更加可靠。这些改进使工厂摆脱了成本和对供应商的依赖，而供应商是使用空心库存的。TriboMAM加工甚至改善了组件本身的性能，因为孔的光洁度现在比以前的炮眼钻或空心钻都要好。光滑的表面意味着在外科医生使用螺钉的关键时刻，细小的金属丝更容易穿过这个孔。

阿尔法泰克公司制造工程经理蒂姆·圣马丁（Tim St.Martin）可能比任何人都更接近于认识到这种新钻井工艺的精确成本效益。他说，在使用的第一年里，这个过程每天可以节省超过1000美元的费用，完全可以支付两倍的费用。此后，该公司为另一台瑞士型机器购买了第二台TriboMAM装置。

Kermit Stott是Alphatec的运营副总裁。他说，技术让公司实现了这一解决方案，但这一成功还有一个方面不应忽视。如果没有既能认识到公司流程改进的潜力，又能运用技术实现这一潜力的人，公司将无法以这种方式进行创新。随着婴儿潮一代制造业专业人士离开劳动力市场，寻求制造业相关培训的年轻人寥寥无几，制造业人才库正在枯竭。从长期来看，新就业前景的短缺对Alphatec的成功构成了比任何钻孔都大得多的障碍。为了解决这一问题并确保未来几十年的制造业创新，Alphatec决定独自承担培养员工的挑战。

学徒制

目前负责迎接这一挑战的两名Alphatec员工是生产经理Abhay Vijayan和机械师培训师Sean Tillett。Tillett先生最近加入了该公司，他曾是一家机床公司的培训经理。在Alphatec，他将一次把精力集中在九名年轻人身上，因为Alphatec计划每年招募三名高中毕业生加入为期三年的学徒计划。今天，他与该公司的第一批三名员工一起工作，他们都是去年夏天聘用的。

他说，Alphatec认识到“仅仅希望引进技术人员是无法满足需求的。”该公司习惯于用招聘广告填补现有的制造岗位，但这些广告的成功率正在下降。附近大学的制造业项目因需求不足而关闭，将更少的求职者送往当地市场。因此，尽管对招聘广告的回复数量仍然很高，但质量却在下降。在创造蒂列特先生的角色时，Alphatec发现了一种方法，不仅可以教授有前途的学生制造业的基本知识，还可以教授公司自身的文化和期望。

Tillett先生首先在附近有商店课程的高中做演讲。他说，Alphatec正在寻找三名对毕业后工作感兴趣的学生。毕业是学生们必须完成学业的关键。但在获得文凭后，他们可以成为Alphatec的全职员工，每周工作40小时，课后上课。三年将为每位新兵提供5700小时的在职培训，外加436小时的课堂教学。这将为他们赢得加利福尼亚州认可的熟练工证书，以及在Alphatec继续工作的机会。

这些陈述吸引了六名候选人，他们是这三个职位的有力竞争者。这六个人被邀请进来，一次一个，进行参观和一系列采访。蒂利特和Alphatec的另外两名员工进行了采访。然后，他们给候选人打分，并比较他们的分数，从中选出获胜的三名候选人——他们都已成为阿尔法特公司车间里的熟悉面孔。

今年是该项目的第一年，重点是开发课程，并为这些学徒找到合适的工作。我们的目标不仅是让他们接触到Alphatec所有的加工和质量相关的操作，而且还要让他们参与到对公司最终产品直接有用的工作中去。

蒂利特说，以这种方式让学徒参与到车间的日常工作中，还带来了改善整体工作环境的附带好处。有经验的员工现在已经习惯了偶尔解释他们的工作。接受这一点——以及对经常被巧妙地默默完成的工作的明确表达的需要——已经改善了整个商店的信息共享。

Tillett先生说，他注意到三位候选人都有一个重要的共同点。有兴趣让自己的孩子为成功做好准备的父母可能会注意到这一点。候选人没有根据他们对制造业的理解进行评估，因为他们都没有这种理解。相反，评估取决于每位候选人的参与度、兴趣程度、自信以及对他们在设施中遇到的情况的好奇心。只有在这三个人被选中后，人们才注意到这些年轻人的简历上有其他人没有的东西。具体来说，三名在Alphatec中得分最高的候选人正是三名已经就业的人，他们已经在从事某种工作。

瑞士式深孔钻井

调制辅助加工使用M4 Sciences的调制装置实现快速peck钻孔是解决Alphatec Spine枪械钻孔难题的关键。然而，解决方案不仅仅涉及安装调制单元。该公司的赫克托·阿科斯塔（Hector Acosta）和弗兰克·潘（Frank Phan）也对一些变量进行了试验，以优化流程。以下是他们学到的一些知识：

钻机类型．在这种应用中，整体硬质合金枪钻，而不是只在尖端使用硬质合金的钻头，提供了与成本溢价相匹配的性能。该工具具有一个新月形截面的冷却剂通道，而不是圆形孔，似乎提供更好的冷却剂流动。由于这个特性，Alphatec使用来自教官–Eldorado工具和据德国格林. 对于冷却液本身，车间使用布拉瑟瑞士润滑油公司瓦斯科蔬菜类液体。

夹头质量. 夹头密封的完整性对于确保冷却液只流过钻头，而不是流过钻头并从夹头中流出至关重要。

飞行员训练．就在炮孔之前，加工周期放置一个先导孔。三倍直径的深度似乎足够了。

速度. 进行喷枪钻孔的机器能够达到10000 rpm或更高转速。虽然Alphatec没有最大主轴转速，但车间通常以8000 rpm的转速运行这些钻头。

频繁更换过滤器. 调制钻孔对机器维护有影响。微小的切屑尺寸允许更多的材料被切削液带走。因此，必须频繁更换冷却液滤清器。

压力. 冷却液压力过低将不允许进行有效的喷枪钻孔，而压力过高可能会导致钻头摆动。在调制辅助过程中，Alphatec发现最佳压力在850到1250 psi之间。