没有必要的经验

首先，让我说，这不是一个完整的蓝图，复制杨格父子过程。这家位于堪萨斯州维奥拉(Viola)的合同机械工厂要求它保留一些商业机密。因此，就整个过程而言，我只想说这么多:没有人负责这项工作，也没有供应商定制设计任何硬件，包括工具。取而代之的是，Youngers & Sons将标准机床和组件组装成一个流程，用于灵活生产一系列复杂的液压缸组件——所有部件都是实心加工的，在某些尺寸上都精确到±0.025毫米——数量可以超过3000个/天，每班只使用两名操作人员来管理从酒吧库存到海运集装箱的生产。

最后一部分是关键。young&sons在其所在地区面临着严重的制造业劳动力短缺问题。在公司的95名员工中，几乎所有可用的机械师都是公司要找的，而车间需要他们的每一个小时，只是为了满足更典型的小批量零件车间的工作量。当汽缸组件的工作开始时，工厂面临着比设计一个可以用最少员工运行的流程更困难的任务。它必须设计一个过程，可以精确地运行，以最少的工作人员，每个成员几乎或没有加工背景。

young & Sons确实找到了有能力的员工来完成这一过程，填补了四班倒的工作，其中一人以前开过车床。

至于其余的人，他们来自不同的职业——建筑业和农业——但不包括机械加工。

一些基础知识

的工作:Youngers & Sons公司生产了一系列液压活塞和压盖部件，每四个系列，每个系列有多种设计，采用1141和1215钢加工。活塞的直径范围从2.25英寸到5.75英寸，密封圈从3.0英寸到6.5英寸。临界公差包括外径和孔径同心度的±0.025 mm，压盖部件内外槽直径的±0.050 mm。虽然生产组合会根据通常提前几周就知道的时间表而变化，但每天都有批次发运。

客户:Case Corporation，农业和建筑设备制造商。Case可能是young&sons最忠实的客户。副总裁尼尔·扬格斯(Neil Youngers)说:“让他们失望是不可能的。”(他和他的兄弟韦恩(Wayne)都是“儿子们”中的一员，现在经营着他们父亲创建的公司。)Case愿意提供一份为期三年的合同，让商店投入资金和智力来开发这些零件的有效工艺。Neil放弃了他所有的管理职责，花了9个多月的时间来设计、实施和提升活塞和压盖过程。

硬件目前正在杨格斯的流程中工作的包括:

• 7台大隈数控车床，具有相对的双主轴和一个活的刀具驱动，用于铣削和钻孔，
• 来自WES-Tech自动化系统的龙门装载机，将剪切杆库存送到每个车床并取出成品，
• 六（很快是七个）带有自动杆饲料的带锯，以及将商店原料的精确度降至±0.5 mm的精度，
• 两个棕色和夏普式电脑控制的CMM。
  

“即将”的数量反映了这家店正在从原来的3台车床扩展到7台，部分是为了服务另一位订购了与Case类似零件的客户。扩建完成后，该店将扩大到每班3名操作人员。

挑战:工具磨损，机器定位的微妙变化，以及过程中数十个其他变量的漂移足以打破±0.025毫米的公差。那么，这家工厂如何能在使用从未接触过机床或千分尺的操作人员的情况下，24小时不停地加工如此精密的零件，只报废其中很小一部分呢?

尼尔年轻人说，解决方案的一个重要部分是减少过程中的每一个运营商责任，直接，可重复的任务 - 但是可能是众多这些任务。目标是使运营商的角色具体，以至于他可以确定他的每个职责所需的步骤，以及该过程的频率都需要进行一次。实现这一目标，他说，可以用更多的一般时间管理技能更换加工技能，这是各种背景的勤奋工人可能拥有。

做到这一点并不容易。为了设计一个可以在没有熟练机械师监督的情况下顺利运行的流程，杨格斯经常不得不进行创新。一个突出的例子是他的系统，在过程中严格控制尺寸变化。该系统只涉及到三坐标测量机检测和数控偏移量的巧妙使用，提供了第二个好处，即消除了对传统质量保证的额外步骤的需要。Youngers & Sons公司对Case项目的投标并不需要包含该服务的单独价格。唯一的权衡是:在Youngers & Sons过程中，CMM检查是必不可少的。

“如果他们的cmm下降，另一家商店可能会继续生产，而且没有他们检查零件的能力，但我们不能这样做，”年轻人说。“如果我们失去了我们的CMMS，我们会倒下，直到我们可以获得其中一个修复。”

回路是如何闭合的

尺寸控制系统的工作原理如下：加工偏移是否更改了它们是否需要它，而CMM检测则驱动此更新。

该过程决定了运营商以规则和频繁的间隔检查每个车床的完成工件。间隔本身对不同的部件号不同，但至少，每个班次检查几次零件。坐标测量机预先编程并位于车间，因此此检查只是步行到CMM的部分，调用该部件号的自动检测程序，并观察PC显示器表示该部件通过了。然而，即使零件通过，仍有工作要做。

这种检查的主要功能是过程控制。相应地，三坐标测量机程序将测量尺寸与公差带中心的理想值进行比较。只要有偏差，这意味着加工的一个方面开始漂移，因此必须改变一个或多个加工偏移量，以保持加工精度达到目标。操作符进行这些更改。这一过程对精度的要求如此之高，以至于操作员几乎每次检查零件时都要对至少一些补偿进行微调。

观众中的生产经理在读到这篇文章时可能会感到尴尬。即使在一个有经验丰富的机械师在掌舵的过程中，请操作人员定期修改偏移量也很容易导致不一致和错误。那么，这家工厂是如何使用几乎没有机械加工背景的操作人员的呢?

关键是更新偏移是一个年轻人和儿童（在这种情况下，在CMM供应商的帮助下）的一个过程已经流线型。在此过程中，CMM软件不会输出几何测量，因为新的操作员可能不知道测量有什么特征，更不用说对该过程的校正将回答趋势的测量。

相反，CMM软件已经配置为输出基于检测数据计算的修正偏移值。从三坐标测量机的PC，操作员得到一个打印输出列表胶印数字旁边的值，这些胶印应该为特定的车床改变。这将这些偏移量的持续修正简化为数据输入的简单操作。

杨格斯说:“在店里的这个区域，你找不到任何vernier风格的手动量规。”我们只需要三坐标测量机和螺纹量规。”

系统并不完美;它确实留下了数据输入错误的空间。实际上，错误的偏移是此过程中报废零件的最大原因。更好的解决方案是CMM的控件，将偏移变化直接传送到车床的控制，并在将来，如此如此，如此可能是一个这样的中型商店的选项。然而，与此同时，年轻人和儿子们在使用运营商通过步行返回机器时关闭循环做得很好。年轻人继续寻​​找将通过减少必须用手输入的偏移数来降低误差的发生率。

当他成功地附加CNC零件程序以自动更新工具磨损抵消时，他在此数据进入减少时最大的单一胜利即将到来。在这种改进之前，造就工具佩戴是抵消必须改变的最常见原因。但随后该商店被举办了连续运行的2500件单个部分的命令。这给了年轻人先生有机会跟踪用于该部分的所有工具的磨损，并模拟磨损对刀具长度偏移的影响。他从这发现，由于磨损导致的刀具长度变化的速率可以线性地模拟，而没有零件破碎规范。所以现在，在每个给定的部件间隔已经加工后，他的程序从每个工具的长度中减去1微米，这是该工具的磨损率的间隔。

以这种方式自动更新所有刀具长度偏移不仅还减少了数据输入错误的机会，但是年轻人也使这一过程更加准确，更准确地说。现在，循环实时调整磨损，而不是在发生磨损后仅进行补偿，并且该部件加工。

这个过程

从62页开始的侧边栏概述了Youngers & Sons的流程。这一过程开始于棒材库存(通常在每个锯子前12小时供应)，结束时，成品部件被放入运输集装箱中，在每个车床的下游等待。每小时的生产速度范围从10个最大的压盖模型部件到35个最小的活塞部件。货物每天都要送到客户那里，所以商店唯一的成品零件库存是超量的。这些存货在商店的占地面积不超过50平方英尺。

这个过程中的大多数步骤是同时发生的。这个过程是如此的高效，以至于每个cnc都在程序中——也就是说，无论是车床在切割还是装载机在运转——平均每天22小时，每周6天。

年轻人先生知道这是因为屏幕显示程序内时间的百分比是他经常在每个CNC上咨询的百分比。运营商也监控正常运行时间。他们争夺谁能保持最高的效率。年轻人先生说：“如果我看到时间倾向于21小时以下，我就会开始提出问题，看看我们的过程中是否已经破坏了。”

这些机器狭窄的产品组合使这种生产率成为可能。在工厂的其他部门，young&sons永远无法实现这样的正常运行时间，因为这些部门都致力于广泛变化的、更传统的车间工作。

即便如此，小而可靠的部件范围只是一个使能因素。达到22小时是两部分策略的结果，旨在保持这些机器运行。

一个部分是明确的定义程序。理想情况下，操作员的时间都不会丢失判断呼叫或犹豫不决。

但另一部分是硬件。在程序可以达到任何内容之前，该过程必须配备工具以使正常运行时间成为可能。对于尼尔的年轻人，这是在他去购买设备时翻译成几个决定：

• 他决定，车床必须具有二次主轴和活的工具驱动，这样整个加工过程可以在一个周期内完成。这不仅最小化了分段和设置时间，而且还确保了部分更有可能符合规格。任何中间处理都可能会引入错误的机会。
• 每台车床都有自己的带锯来锯料。一般来说，这导致太多的锯容量需要仅仅这些车床，但杨格斯先生说，这是好的。每台车床(包括龙门装载机)的价格是精密锯的14倍以上。因此，他说:“如果我看到的只是一把锯子闲置着，我也能接受。”
• 选择工具和配件，以实现最小化转换时间的潜力。该过程采用快速更换卡盘，在可能的情况下使用模块化，快速更换车床工具。

像这样的决定将潜在的生产力放在适当的位置。剩下的就是设计操作程序，让作业者能够释放产能。仅仅让操作员的任务简单明了是不够的。它们还必须是可预测的。

“焦点，焦点”

例如，更换工具遵循严格的12小时时间表。每隔12小时，车床的炮塔上几乎所有的工具都要更换。

在某些情况下，这意味着工具在完全磨损之前就要更换。在其他情况下，速度和进料会有轻微的减少或增加，因此工具的寿命刚好在12小时(有时是24小时)。这可能会导致成本增加或加工周期略长，但Youngers & Sons认为，清洁的12小时系统带来的收益将使生产率提高，远远超过这些成本。

这样做的好处是，运营商无需考虑是否需要更换工具。各种机器的换刀时间是交错的，但要仔细安排。当时机成熟时，作业人员知道更换所有工具，但不包括寿命较长的工具，一次清洗总共需要10分钟。因此，每12小时中只有10分钟的损失可以归因于更换工具。而且因为操作者不需要做决定，所以没有做错决定的余地。不会因为工具运行时间过长而导致零件报废，也不会因为作业人员过早地做出判断而浪费时间。

换句话说，更改工具成为一项可以死记硬背地执行的任务，因此可以快速执行。转换车床到不同的零件号同样简单;操作员按照清单操作，这也需要大约10分钟完成。分段零件也是如此(一个人只把零件放在衬垫上)和过程控制(一个人只把零件带到三坐标测量机，并根据指示改变偏移量)。简而言之，每个单独的任务都变得简单了。

但这是否让整个过程变得简单了呢?有人能在这个过程中充当操作员吗?

不。

事实上，事实恰恰相反。每个离散的任务可能已经被简化了，但管理所有任务足以让众多机器每天运行22小时是一项复杂的工作，需要策略和智慧。这为Youngers & Sons公司对运行这一流程的人员的技能价值提供了线索，而不是商店传统上在更成熟的领域看重的技能。这也可能为未来熟练的机器操作员提供线索——至少在低混合过程中——可能是什么样的人。考虑:

历史上，机械师就是过程。即使是在大批量生产中，机器旁边的人也会拉动杠杆进行切割，可能还会亲自检查零件。在今天的许多CNC加工中，类似的模型仍然在工作。

但在Youngers & Sons的过程中，这不是运营商的模式。在这里，操作人员不需要知道零件本身的加工要求，或执行这种加工的最佳顺序。这种想法已经实现了。相反，操作员所看重的知识是他对系统的了解，以及他协调所有机器需求的技能，以从生产过程中挤出每一点生产时间和一致性。

“我们了解到，重点必须焦点，焦点，”尼尔年轻人说。

这个过程非常复杂，当操作员试图按照他的水平调整时，他会以意想不到的方式影响它。这是在该工艺还很新时证明的，当时操作员试图纠正该工艺的一个错误，即零件报废。他实施的纠正措施，尽管合情合理，但被证明是错误的。他在车床上对一个错误作了调整，这个错误实际上是由于安装锯子错误造成的。因此，他不仅把注意力从保持所有其他机器的生产上转移开了，而且还混淆了这个问题。

“他失去了重心，我们都从中吸取了教训，”杨格斯说。“他应该给我打个电话。我现在知道了，即使电话在凌晨两点打来，我还是要去处理问题，而不是让接线员忽视他必须执行的重要任务。”

新的工具包

这个过程是如此的敏感，即使是很小的人类变异也能破坏它。该过程的启动阶段主要包括定位和消除这些变化的来源。例如，一个月后四个插入的钻头坏了，紧接着一个月没有钻头坏。改变了什么?

观察了很长一段时间后，杨格斯终于找到了问题所在:操作人员用他们自己的扳手来拧紧插片，而这些扳手显示出不同的磨损状态。杨格斯的回应是将这个工具标准化。所有现有的扳手都被替换为新的，这种特殊类型的扳手现在被视为磨损物品，需要定期更换。

“机械加工可以是一个可预测的过程，但需要这样的标准化，”杨格斯说。

细心的操作员可以处理大量的任务，但是过程越复杂，这些任务就越需要明确的策略来管理。

“当我们在线一路上有七种机器过程时，协调工具改变，分期，维护，检查和转换，其余的将变得更加困难。例如，我计划问每个运营商，您将如何检查所有这些部分？你需要一个系统;你不能只是随意做。“

这种更复杂的过程将导致操作人员的工具包在更多方面发生变化，而不仅仅是转换到标准扳手。为了帮助操作员分配他们的时间，商店将鼓励他们使用一个规划板，上面的任务将被表示为可移动的磁铁，允许每个操作员在轮班开始前提前规划和可视化他的活动。

但更重要的变化是心理工具箱。Youngers & Sons最初设计了这个过程，以有效地运行操作人员没有培训作为数控机械师。现在，这家工厂正在考虑投资培训，但机械加工技能并不是公司希望传授的。

“我们会投资教这些人如何编程刀具路径，或如何读取千分尺吗?”没有;没有必要，”杨格斯说。

“但我们会投资送他们去上时间管理课程吗?”是的，我们正在认真考虑这件事。”