Waltonen Engineering 利用 Tecnomatix 提高質(zhì)量并降低成本

業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)
-了解尺寸質(zhì)量低下的成本和影響
-制定最佳的產(chǎn)品和制造戰(zhàn)略
-有效捕獲并管理知識(shí)以進(jìn)行重用
-跨公司和供應(yīng)基地進(jìn)行有效協(xié)同

成功關(guān)鍵
通過(guò)結(jié)構(gòu)化流程在生產(chǎn)之前解決尺寸準(zhǔn)確性問(wèn)題 — Tecnomatix 軟件中的誤差分析功能

結(jié)果
-與尺寸相關(guān)的成本減少 20% 到 50%
-避免并消除重大的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本
-顯著縮短產(chǎn)品上市所需的時(shí)間
-首次制定的規(guī)格即處于公差范圍之內(nèi)
-根據(jù)報(bào)價(jià)按時(shí)提供高質(zhì)量的交付物
-不斷捕獲知識(shí)并加以利用
-提高客戶的投資回報(bào)

行業(yè)
-醫(yī)療器械和醫(yī)藥
-工業(yè)機(jī)械和重型裝備
-汽車及交通運(yùn)輸
-消費(fèi)產(chǎn)品和零售業(yè)
-航空航天及國(guó)防

客戶主要業(yè)務(wù)
Waltonen Engineering 成立于 1957 年，致力于提供全套工程和設(shè)計(jì)服務(wù)、全包型自動(dòng)化系統(tǒng)、系統(tǒng)集成和個(gè)人資源服務(wù)。其產(chǎn)品和服務(wù)經(jīng)過(guò) ISO 9001 認(rèn)證，包括針對(duì)產(chǎn)品開發(fā)、制造流程和設(shè)備的工程和設(shè)計(jì)服務(wù)。

解決方案/服務(wù)
Tecnomatix

客戶位置
沃倫市, 密西根州
美國(guó)

"有趣的是，許多公司可以準(zhǔn)確指出每個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的電費(fèi)開支，并可以說(shuō)明他們?cè)谠牧稀⑿鹿潭ㄔO(shè)備和地面整修方面投入的資金，但他們無(wú)法確切地指出公司在尺寸質(zhì)量問(wèn)題上的投入。"
Bryan Novach

副總裁

Waltonen Engineering

"如果不能在前期對(duì)尺寸質(zhì)量進(jìn)行數(shù)字化分析，公司就會(huì)陷入被動(dòng)局面。在 Waltonen Engineering，我們向公司展示如何以主動(dòng)方式贏得成本和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。"
Bryan Novach

副總裁

Waltonen Engineering

"越早發(fā)現(xiàn)和糾正尺寸質(zhì)量問(wèn)題，節(jié)省的成本就越多。據(jù)估計(jì)，一旦設(shè)計(jì)敲定，超過(guò)三分之二的成本控制能力就被凍結(jié)了。"
Lloyd Brown

所有者兼總裁

Waltonen Engineering

"我們?cè)趲椭敬蠓档统杀竞拖鞣N潛在問(wèn)題方面發(fā)揮了重要作用，這些問(wèn)題包括誤期、進(jìn)行不必要的返工、生成過(guò)多的廢料，以及未能遵守法規(guī)要求等。Tecnomatix 尺寸質(zhì)量工具對(duì)我們的成功起到了舉足輕重的作用。"
Lloyd Brown

所有者兼總裁

Waltonen Engineering 

提高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)化方法
Waltonen Engineering是 1957 年成立于美國(guó)密歇根州沃倫市的一家私人公司，致力于為多個(gè)行業(yè)的眾多客戶提供全套設(shè)計(jì)和工程、制造系統(tǒng)、質(zhì)量工程、軟件解決方案和專業(yè)資源。

在企業(yè)空前需要降低成本、提高效率和尋找競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的今天，Waltonen Engineering 發(fā)展出了一項(xiàng)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，即通過(guò)實(shí)施尺寸管理流程以結(jié)構(gòu)化方式著重提高質(zhì)量并降低成本。“企業(yè)降低成本的做法主要有整合制造設(shè)施、全球外包、合并勞動(dòng)力并推行環(huán)保路線。”Waltonen Engineering 副總裁 Bryan Novach 指出，“此外，他們還指望供應(yīng)基地能夠降低成本、優(yōu)化產(chǎn)量，并重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品以提高材料的利用效率。雖然上述每項(xiàng)舉措都可以有效降低成本，但根據(jù)我 25 年來(lái)的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)大多數(shù)公司實(shí)際上并沒(méi)有考慮，甚至很多時(shí)候根本沒(méi)有意識(shí)到一個(gè)最大的機(jī)會(huì) — 尺寸質(zhì)量；在此方面，如果執(zhí)行力不夠，可能產(chǎn)生巨大的成本。”

顯著影響成本的四個(gè)類別
據(jù) Novach 所言，尺寸質(zhì)量管理低下可導(dǎo)致四類巨大的成本，而通過(guò)尺寸管理流程和 Siemens 的 Tecnomatix® 軟件則可以顯著降低這些成本：1) 產(chǎn)品尺寸質(zhì)量低下的成本；2) 就質(zhì)量信息進(jìn)行溝通和協(xié)同的成本；3) 未利用公司質(zhì)量知識(shí)庫(kù)的成本；以及 4) 生成質(zhì)量信息和開展培訓(xùn)的成本。

Novach 指出，業(yè)內(nèi)普遍缺乏一種適當(dāng)定義的尺寸要求，而且很少有企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)周期之初即對(duì)這些要求進(jìn)行驗(yàn)證。這大幅增加了產(chǎn)品不準(zhǔn)確或尺寸質(zhì)量低下的風(fēng)險(xiǎn)。“即使是微小的偏差也可能導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題，包括開工延遲、生產(chǎn)減緩、停工、加班、差旅、工裝變更、返工、廢料過(guò)多、產(chǎn)品發(fā)布后的工程變更、產(chǎn)品召回、安全召回以及法律訴訟等。”Novach 介紹說(shuō)，“考慮到所有這些容易出錯(cuò)的環(huán)節(jié)，如果我們不提前注意，就可能在生產(chǎn)階段導(dǎo)致過(guò)多的成本。”

Novach 指出，與尺寸質(zhì)量控制低下相關(guān)的第二種成本表現(xiàn)在權(quán)責(zé)不清、溝通效率低下、協(xié)同程度不高，以及無(wú)法訪問(wèn)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫(kù)。Novach 提出這樣一個(gè)問(wèn)題：“誰(shuí)應(yīng)當(dāng)自始至終對(duì)尺寸質(zhì)量負(fù)責(zé)？”他表示：“大多數(shù)企業(yè)通常沒(méi)有專司此事的個(gè)人或群體，于是員工‘自掃門前雪’，直到最后工廠開始某個(gè)層次的生產(chǎn)時(shí)，所有尺寸質(zhì)量問(wèn)題才全都暴露出來(lái)。這也是補(bǔ)救代價(jià)最高的情況之一。大多數(shù)公司不知道或不能直接訪問(wèn)其尺寸功能；他們沒(méi)有一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)提供測(cè)量數(shù)據(jù)，以定義這些公司及其供應(yīng)基地真正能夠做些什么。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，通常的解決之道就是多到供應(yīng)商處跑兩趟、多到工廠看看、多召開幾次會(huì)議，再就測(cè)量數(shù)據(jù)提出具體的要求，所有這些搜尋質(zhì)量信息的措施無(wú)疑會(huì)浪費(fèi)寶貴的時(shí)間。”

因尺寸質(zhì)量管理低下而導(dǎo)致的成本經(jīng)常被人忽視。Novach 解釋道：“有趣的是，許多公司可以準(zhǔn)確指出每個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的電費(fèi)開支，并可以說(shuō)明他們?cè)谠牧?、新固定設(shè)備和地面整修方面投入的資金，但他們無(wú)法確切地指出公司在尺寸質(zhì)量問(wèn)題上的投入。這些成本可能非常巨大，而且始終存在。對(duì)于因尺寸質(zhì)量低下而導(dǎo)致的成本，如果能讓相應(yīng)開支減少僅 20% 到 30%，將可以節(jié)約多少資金呢？”

Novach 指出：“尺寸質(zhì)量低下的另一種成本源于無(wú)法利用公司的知識(shí)。”他解釋道：“無(wú)法利用自身的專業(yè)技術(shù)知識(shí)通常導(dǎo)致指定過(guò)度而不切實(shí)際的公差、反復(fù)使用不合理的設(shè)計(jì)和制造概念、缺乏通用的流程、不斷對(duì)產(chǎn)品和程序進(jìn)行重新分析，以及無(wú)法有效記錄和直接運(yùn)用從經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中汲取的反饋。公司不斷重復(fù)同一類錯(cuò)誤。他們應(yīng)該設(shè)立一個(gè)資料庫(kù)，提供基于質(zhì)量和成本的最佳實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。這樣，人們就可以在其中檢索數(shù)據(jù)，并據(jù)以作出重要的決策。”

需要考慮的第四個(gè)方面是與生成質(zhì)量信息和開展培訓(xùn)相關(guān)的成本。為進(jìn)行生產(chǎn)、從供應(yīng)商處獲得報(bào)價(jià)以及解決問(wèn)題，許多企業(yè)投入數(shù)百萬(wàn)資金來(lái)生成發(fā)布產(chǎn)品所需的尺寸質(zhì)量信息。此領(lǐng)域涉及質(zhì)量文檔、幾何尺寸和公差標(biāo)記、測(cè)量計(jì)劃、坐標(biāo)測(cè)量機(jī) (CMM) 編程、測(cè)量設(shè)備、審計(jì)員和供應(yīng)商質(zhì)量團(tuán)隊(duì)。Novach 指出，許多公司似乎還在按傳統(tǒng)方式處理與尺寸質(zhì)量相關(guān)的大量任務(wù)，而沒(méi)有利用當(dāng)今技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)有的基線工具
支持產(chǎn)品開發(fā)周期驗(yàn)證和優(yōu)化的產(chǎn)品生命周期管理 (PLM) 技術(shù)已經(jīng)有很長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)間。“大部分公司都已采用許多這類技術(shù)，并利用它們開展許多不同的數(shù)字化驗(yàn)證項(xiàng)目，然而很少有公司有效利用這些數(shù)字化資源來(lái)優(yōu)化或降低尺寸質(zhì)量的成本。”Novach 表示，“在確定各零部件在裝配和子裝配級(jí)別的配合效果時(shí)，許多公司仍然是等待某個(gè)最初的構(gòu)建事件來(lái)暴露問(wèn)題。他們沒(méi)有一種結(jié)構(gòu)化方式或尺寸工具可在產(chǎn)品開發(fā)周期之初來(lái)分析并優(yōu)化誤差，而這對(duì)于降低成本至關(guān)重要。某些公司執(zhí)行基本的手動(dòng)疊加公差分析，但這種方法并非 100% 準(zhǔn)確，它更多的是用作問(wèn)題解決工具，而非初期的預(yù)防工具。我看到許多公司在設(shè)計(jì)和工程環(huán)境中采用了高級(jí)分析和 3D CAD 建模技術(shù)，但仍然執(zhí)行手動(dòng)公差疊加，這讓我驚訝不已。我們不會(huì)考慮通過(guò)手動(dòng)方式來(lái)執(zhí)行有限元分析、熱分析或動(dòng)態(tài)分析，不是嗎？然而，大多數(shù)公司的工程管理流程并不包含必要的信息，難以通過(guò)實(shí)施一種結(jié)構(gòu)化的方法來(lái)定義尺寸要求，以及在產(chǎn)品開發(fā)周期之初對(duì)誤差進(jìn)行分析和優(yōu)化，而這對(duì)于降低成本至關(guān)重要。”

Novach 表示，許多公司試圖通過(guò)下列途徑來(lái)解決尺寸質(zhì)量的高成本問(wèn)題：接受一些幾何尺寸和公差標(biāo)記 (GD&T) 培訓(xùn)、實(shí)施手動(dòng)疊加（通常為手動(dòng)方式，十分缺乏效率）、投資于計(jì)量技術(shù)，甚至可能投入巨資來(lái)實(shí)施質(zhì)量改進(jìn)流程，盡管這些流程通常都是被動(dòng)的。他指出：“雖然上述措施非常重要，但如果不配以某種結(jié)構(gòu)化的尺寸管理流程，它們最終往往只會(huì)增加成本，根本無(wú)法產(chǎn)生節(jié)省大量成本的效果。上述措施通常是被動(dòng)的，只能在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)進(jìn)行事后修正，而這些問(wèn)題本應(yīng)在產(chǎn)品開發(fā)周期之初就加以預(yù)防。這些公司需要轉(zhuǎn)變重心并提供相應(yīng)的培訓(xùn)，讓工程師和設(shè)計(jì)師在產(chǎn)品開發(fā)周期之初就將尺寸質(zhì)量提上日程。”

Waltonen Engineering 所有者兼總裁 Lloyd Brown 指出：“越早發(fā)現(xiàn)和糾正尺寸質(zhì)量問(wèn)題，節(jié)省的成本就越多。據(jù)估計(jì)，一旦設(shè)計(jì)敲定，超過(guò)三分之二的成本控制能力就被凍結(jié)了。以一個(gè)簡(jiǎn)單的特征為例，比如說(shuō)孔大小。不妨設(shè)想一下，與 CAD 階段相比，如果必須在實(shí)際工裝階段變更孔的大小，將給利潤(rùn)帶來(lái)多大的負(fù)面影響。”

通過(guò)前期尺寸質(zhì)量管理大幅減少開工成本
以一個(gè)基本的設(shè)計(jì)特征為例，比如緊固孔、定位孔或測(cè)量孔。不妨設(shè)想一下，與使用 CAD 相比，如果在完成設(shè)備的物理制造過(guò)程后需要變更這項(xiàng)特征，將給利潤(rùn)帶來(lái)多大的負(fù)面影響。而如果在 CAD 階段發(fā)現(xiàn)孔大小問(wèn)題，則意味著只需變更數(shù)字化模型即可，而這通常可在幾分鐘內(nèi)完成。再設(shè)想一下，在大多數(shù)系統(tǒng)通常不具備的數(shù)百個(gè)設(shè)計(jì)特征中，如果僅有 5% 出現(xiàn)這種情況，將會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響。

“結(jié)構(gòu)化尺寸管理流程具有重要意義。”Novach 指出。他以排比的方式問(wèn)道：“如果公司在產(chǎn)品開發(fā)周期之初就注重尺寸質(zhì)量，將產(chǎn)生何種不同？如果公司在概念和開發(fā)階段之初就通過(guò)構(gòu)建可靠的虛擬裝配體來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造流程，將產(chǎn)生何種不同？如果這些虛擬裝配體和尺寸管理流程在生產(chǎn)開工時(shí)就已經(jīng)改進(jìn)了尺寸質(zhì)量，將產(chǎn)生何種不同？此外，如果上述措施使與尺寸問(wèn)題相關(guān)的制造開工成本降低了 20% 到 50%，將產(chǎn)生何種不同？”

Novach 深知這些問(wèn)題的答案，因?yàn)檫@些做法已為其公司帶來(lái)巨大的效益。Waltonen Engineering 利用 Tecnomatix Variation Analysis 解決方案為其客戶顯著節(jié)省了成本。Tecnomatix 工具套件可提供嵌入 CAD 和獨(dú)立于 CAD 的誤差分析和質(zhì)量特征定義、嵌入 CAD 的 CMM 脫機(jī)編程和檢測(cè)，以及生產(chǎn)分析和報(bào)告功能。事實(shí)證明，這些信息在比較生產(chǎn)流程和工廠方面具有極其重要的價(jià)值，有助于保證流程的穩(wěn)定，并匯總長(zhǎng)期的流程績(jī)效。最重要的是，這些工具可使 Waltonen Engineering 幫助其客戶將問(wèn)題消滅在萌芽狀態(tài)，防止其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、操作效率和整體盈利能力產(chǎn)生負(fù)面影響。



“時(shí)機(jī)”至關(guān)重要
Novach 指出，公司解決尺寸質(zhì)量問(wèn)題的“時(shí)機(jī)”可產(chǎn)生天壤之別的效果。以下示例（喪失機(jī)會(huì)）說(shuō)明在設(shè)計(jì)流程晚期處理尺寸質(zhì)量問(wèn)題的弊端。下一個(gè)示例（贏得機(jī)會(huì)）說(shuō)明在一開始就應(yīng)用 Tecnomatix 套件中的工具（包括其強(qiáng)大的誤差分析 (VSA) 功能）的巨大價(jià)值。

喪失機(jī)會(huì)
一家制造商遇到生產(chǎn)問(wèn)題，延誤了時(shí)間，需要顯著提高生產(chǎn)速度才能到達(dá)利潤(rùn)目標(biāo)。由于在構(gòu)建階段發(fā)現(xiàn)的尺寸問(wèn)題產(chǎn)生了負(fù)面影響，這促使該制造商向 Waltonen Engineering 尋求有關(guān)流程中誤差管理的 專業(yè)技術(shù)知識(shí)。借助 Waltonen Engineering 的框架，該制造商發(fā)現(xiàn)第一個(gè)日歷生產(chǎn)年發(fā)生了 10,000 多次工程變更，其中 40% 到 45% 直接與尺寸問(wèn)題和誤差有關(guān)。顯然許多問(wèn)題本可在設(shè)計(jì)階段解決，進(jìn)而大幅減少生產(chǎn)中出現(xiàn)的延誤和成本超支情況。在發(fā)現(xiàn)的這些問(wèn)題中，尺寸配合問(wèn)題顯著影響了生產(chǎn)速度和廢料數(shù)量。

此外，Waltonen Engineering 員工發(fā)現(xiàn)，由于沒(méi)有定義和記錄原始尺寸要求，構(gòu)建策略引入了過(guò)多的誤差，最終導(dǎo)致大量返工。由于缺乏一種結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題解決和根源分析方法，而且沒(méi)有專用的測(cè)量設(shè)備來(lái)收集數(shù)據(jù)，該制造商舉步維艱。例如，有一次重大返工（即系統(tǒng)級(jí)變更）是因?yàn)殚T系統(tǒng)不能與機(jī)身正確配合導(dǎo)致的。這影響了工裝和供應(yīng)基地，最終在重新設(shè)計(jì)、差旅等方面浪費(fèi)了大量資金。盡管 Waltonen Engineering 能夠提出糾正這些問(wèn)題的建議，但該制造商意識(shí)到大量可以提高利潤(rùn)的機(jī)會(huì)已擦肩而過(guò)。



贏得機(jī)會(huì)
在另一個(gè)示例中，一家專用車架制造商在前期解決了所有設(shè)計(jì)問(wèn)題。在 Waltonen Engineering 的協(xié)助下，該公司組建了一個(gè)尺寸管理團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)定義制造流程并詳細(xì)說(shuō)明零部件功能基線。為評(píng)估產(chǎn)品設(shè)計(jì)、定義制造流程基線和詳細(xì)說(shuō)明零部件功能基線，該公司采用了 Tecnomatix Variation Analysis。借助 Tecnomatix，該公司創(chuàng)建了一個(gè) 3D 數(shù)字化樣機(jī)（可小至起搏器，大至集裝箱輪船）對(duì)生產(chǎn)構(gòu)建流程進(jìn)行仿真。該數(shù)字化樣機(jī)全面展示了幾何模型、產(chǎn)品誤差（公差）、裝配流程誤差（順序、裝配附件定義和工裝）和測(cè)量結(jié)果。在制造實(shí)際零部件、開發(fā)夾具或切割工裝之前，該公司利用此模型預(yù)測(cè)是否存在任何裝配構(gòu)建問(wèn)題。它還可以識(shí)別導(dǎo)致構(gòu)建問(wèn)題的根源，從而可以在產(chǎn)品開發(fā)流程之初就優(yōu)化設(shè)計(jì)、公差和裝配流程。

根據(jù) Tecnomatix 工具集的分析結(jié)果，該專用車架制造商可發(fā)現(xiàn)“誤差熱點(diǎn)”、獲取修改建議并驗(yàn)證熱點(diǎn)是否已得到清除，所有這一切都以虛擬方式進(jìn)行。這樣在工裝投資之前就改進(jìn)了子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并消除了潛在的構(gòu)建問(wèn)題。此外，這意味著在工裝設(shè)計(jì)之前就定義了基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和制造流程，并在開始實(shí)際生產(chǎn)之間建立了系統(tǒng)功能基線。



可衡量的成功
“最后，生產(chǎn)自動(dòng)化有個(gè)死敵，那就是誤差。”Novach 指出，“如果不能在前期對(duì)尺寸質(zhì)量進(jìn)行數(shù)字化分析，公司就會(huì)陷入被動(dòng)局面。在 Waltonen Engineering，我們向公司展示如何以主動(dòng)方式贏得成本和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。”Brown 補(bǔ)充道：“我們?cè)趲椭敬蠓档统杀竞拖鞣N潛在問(wèn)題方面發(fā)揮了重要作用，這些問(wèn)題包括誤期、進(jìn)行不必要的返工、生成過(guò)多的廢料，以及未能遵守法規(guī)要求等。我們的成功是可衡量的。Tecnomatix 尺寸質(zhì)量工具對(duì)我們的成功起到了舉足輕重的作用。”