Waltonen Engineering 利用 Tecnomatix 提高質量并降低成本

業(yè)務挑戰(zhàn)
-了解尺寸質量低下的成本和影響
-制定最佳的產品和制造戰(zhàn)略
-有效捕獲并管理知識以進行重用
-跨公司和供應基地進行有效協同

成功關鍵
通過結構化流程在生產之前解決尺寸準確性問題 — Tecnomatix 軟件中的誤差分析功能

結果
-與尺寸相關的成本減少 20% 到 50%
-避免并消除重大的設計和生產成本
-顯著縮短產品上市所需的時間
-首次制定的規(guī)格即處于公差范圍之內
-根據報價按時提供高質量的交付物
-不斷捕獲知識并加以利用
-提高客戶的投資回報

行業(yè)
-醫(yī)療器械和醫(yī)藥
-工業(yè)機械和重型裝備
-汽車及交通運輸
-消費產品和零售業(yè)
-航空航天及國防

客戶主要業(yè)務
Waltonen Engineering 成立于 1957 年，致力于提供全套工程和設計服務、全包型自動化系統、系統集成和個人資源服務。其產品和服務經過 ISO 9001 認證，包括針對產品開發(fā)、制造流程和設備的工程和設計服務。

解決方案/服務
Tecnomatix

客戶位置
沃倫市, 密西根州
美國

"有趣的是，許多公司可以準確指出每個業(yè)務領域的電費開支，并可以說明他們在原材料、新固定設備和地面整修方面投入的資金，但他們無法確切地指出公司在尺寸質量問題上的投入。"
Bryan Novach

副總裁

Waltonen Engineering

"如果不能在前期對尺寸質量進行數字化分析，公司就會陷入被動局面。在 Waltonen Engineering，我們向公司展示如何以主動方式贏得成本和競爭優(yōu)勢。"
Bryan Novach

副總裁

Waltonen Engineering

"越早發(fā)現和糾正尺寸質量問題，節(jié)省的成本就越多。據估計，一旦設計敲定，超過三分之二的成本控制能力就被凍結了。"
Lloyd Brown

所有者兼總裁

Waltonen Engineering

"我們在幫助公司大幅降低成本和消除各種潛在問題方面發(fā)揮了重要作用，這些問題包括誤期、進行不必要的返工、生成過多的廢料，以及未能遵守法規(guī)要求等。Tecnomatix 尺寸質量工具對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 

提高質量的結構化方法
Waltonen Engineering是 1957 年成立于美國密歇根州沃倫市的一家私人公司，致力于為多個行業(yè)的眾多客戶提供全套設計和工程、制造系統、質量工程、軟件解決方案和專業(yè)資源。

在企業(yè)空前需要降低成本、提高效率和尋找競爭優(yōu)勢的今天，Waltonen Engineering 發(fā)展出了一項獨特的優(yōu)勢，即通過實施尺寸管理流程以結構化方式著重提高質量并降低成本。“企業(yè)降低成本的做法主要有整合制造設施、全球外包、合并勞動力并推行環(huán)保路線。”Waltonen Engineering 副總裁 Bryan Novach 指出，“此外，他們還指望供應基地能夠降低成本、優(yōu)化產量，并重新設計產品以提高材料的利用效率。雖然上述每項舉措都可以有效降低成本，但根據我 25 年來的行業(yè)經驗，我發(fā)現大多數公司實際上并沒有考慮，甚至很多時候根本沒有意識到一個最大的機會 — 尺寸質量；在此方面，如果執(zhí)行力不夠，可能產生巨大的成本。”

顯著影響成本的四個類別
據 Novach 所言，尺寸質量管理低下可導致四類巨大的成本，而通過尺寸管理流程和 Siemens 的 Tecnomatix® 軟件則可以顯著降低這些成本：1) 產品尺寸質量低下的成本；2) 就質量信息進行溝通和協同的成本；3) 未利用公司質量知識庫的成本；以及 4) 生成質量信息和開展培訓的成本。

Novach 指出，業(yè)內普遍缺乏一種適當定義的尺寸要求，而且很少有企業(yè)在產品開發(fā)周期之初即對這些要求進行驗證。這大幅增加了產品不準確或尺寸質量低下的風險。“即使是微小的偏差也可能導致嚴重的問題，包括開工延遲、生產減緩、停工、加班、差旅、工裝變更、返工、廢料過多、產品發(fā)布后的工程變更、產品召回、安全召回以及法律訴訟等。”Novach 介紹說，“考慮到所有這些容易出錯的環(huán)節(jié)，如果我們不提前注意，就可能在生產階段導致過多的成本。”

Novach 指出，與尺寸質量控制低下相關的第二種成本表現在權責不清、溝通效率低下、協同程度不高，以及無法訪問適當的數據庫。Novach 提出這樣一個問題：“誰應當自始至終對尺寸質量負責？”他表示：“大多數企業(yè)通常沒有專司此事的個人或群體，于是員工‘自掃門前雪’，直到最后工廠開始某個層次的生產時，所有尺寸質量問題才全都暴露出來。這也是補救代價最高的情況之一。大多數公司不知道或不能直接訪問其尺寸功能；他們沒有一個中心數據庫來提供測量數據，以定義這些公司及其供應基地真正能夠做些什么。一旦出現問題，通常的解決之道就是多到供應商處跑兩趟、多到工廠看看、多召開幾次會議，再就測量數據提出具體的要求，所有這些搜尋質量信息的措施無疑會浪費寶貴的時間。”

因尺寸質量管理低下而導致的成本經常被人忽視。Novach 解釋道：“有趣的是，許多公司可以準確指出每個業(yè)務領域的電費開支，并可以說明他們在原材料、新固定設備和地面整修方面投入的資金，但他們無法確切地指出公司在尺寸質量問題上的投入。這些成本可能非常巨大，而且始終存在。對于因尺寸質量低下而導致的成本，如果能讓相應開支減少僅 20% 到 30%，將可以節(jié)約多少資金呢？”

Novach 指出：“尺寸質量低下的另一種成本源于無法利用公司的知識。”他解釋道：“無法利用自身的專業(yè)技術知識通常導致指定過度而不切實際的公差、反復使用不合理的設計和制造概念、缺乏通用的流程、不斷對產品和程序進行重新分析，以及無法有效記錄和直接運用從經驗教訓中汲取的反饋。公司不斷重復同一類錯誤。他們應該設立一個資料庫，提供基于質量和成本的最佳實踐和經驗教訓。這樣，人們就可以在其中檢索數據，并據以作出重要的決策。”

需要考慮的第四個方面是與生成質量信息和開展培訓相關的成本。為進行生產、從供應商處獲得報價以及解決問題，許多企業(yè)投入數百萬資金來生成發(fā)布產品所需的尺寸質量信息。此領域涉及質量文檔、幾何尺寸和公差標記、測量計劃、坐標測量機 (CMM) 編程、測量設備、審計員和供應商質量團隊。Novach 指出，許多公司似乎還在按傳統方式處理與尺寸質量相關的大量任務，而沒有利用當今技術的優(yōu)勢。

現有的基線工具
支持產品開發(fā)周期驗證和優(yōu)化的產品生命周期管理 (PLM) 技術已經有很長的發(fā)展時間。“大部分公司都已采用許多這類技術，并利用它們開展許多不同的數字化驗證項目，然而很少有公司有效利用這些數字化資源來優(yōu)化或降低尺寸質量的成本。”Novach 表示，“在確定各零部件在裝配和子裝配級別的配合效果時，許多公司仍然是等待某個最初的構建事件來暴露問題。他們沒有一種結構化方式或尺寸工具可在產品開發(fā)周期之初來分析并優(yōu)化誤差，而這對于降低成本至關重要。某些公司執(zhí)行基本的手動疊加公差分析，但這種方法并非 100% 準確，它更多的是用作問題解決工具，而非初期的預防工具。我看到許多公司在設計和工程環(huán)境中采用了高級分析和 3D CAD 建模技術，但仍然執(zhí)行手動公差疊加，這讓我驚訝不已。我們不會考慮通過手動方式來執(zhí)行有限元分析、熱分析或動態(tài)分析，不是嗎？然而，大多數公司的工程管理流程并不包含必要的信息，難以通過實施一種結構化的方法來定義尺寸要求，以及在產品開發(fā)周期之初對誤差進行分析和優(yōu)化，而這對于降低成本至關重要。”

Novach 表示，許多公司試圖通過下列途徑來解決尺寸質量的高成本問題：接受一些幾何尺寸和公差標記 (GD&T) 培訓、實施手動疊加（通常為手動方式，十分缺乏效率）、投資于計量技術，甚至可能投入巨資來實施質量改進流程，盡管這些流程通常都是被動的。他指出：“雖然上述措施非常重要，但如果不配以某種結構化的尺寸管理流程，它們最終往往只會增加成本，根本無法產生節(jié)省大量成本的效果。上述措施通常是被動的，只能在出現問題時進行事后修正，而這些問題本應在產品開發(fā)周期之初就加以預防。這些公司需要轉變重心并提供相應的培訓，讓工程師和設計師在產品開發(fā)周期之初就將尺寸質量提上日程。”

Waltonen Engineering 所有者兼總裁 Lloyd Brown 指出：“越早發(fā)現和糾正尺寸質量問題，節(jié)省的成本就越多。據估計，一旦設計敲定，超過三分之二的成本控制能力就被凍結了。以一個簡單的特征為例，比如說孔大小。不妨設想一下，與 CAD 階段相比，如果必須在實際工裝階段變更孔的大小，將給利潤帶來多大的負面影響。”

通過前期尺寸質量管理大幅減少開工成本
以一個基本的設計特征為例，比如緊固孔、定位孔或測量孔。不妨設想一下，與使用 CAD 相比，如果在完成設備的物理制造過程后需要變更這項特征，將給利潤帶來多大的負面影響。而如果在 CAD 階段發(fā)現孔大小問題，則意味著只需變更數字化模型即可，而這通?？稍趲追昼妰韧瓿?。再設想一下，在大多數系統通常不具備的數百個設計特征中，如果僅有 5% 出現這種情況，將會產生怎樣的影響。

“結構化尺寸管理流程具有重要意義。”Novach 指出。他以排比的方式問道：“如果公司在產品開發(fā)周期之初就注重尺寸質量，將產生何種不同？如果公司在概念和開發(fā)階段之初就通過構建可靠的虛擬裝配體來優(yōu)化設計和制造流程，將產生何種不同？如果這些虛擬裝配體和尺寸管理流程在生產開工時就已經改進了尺寸質量，將產生何種不同？此外，如果上述措施使與尺寸問題相關的制造開工成本降低了 20% 到 50%，將產生何種不同？”

Novach 深知這些問題的答案，因為這些做法已為其公司帶來巨大的效益。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 和獨立于 CAD 的誤差分析和質量特征定義、嵌入 CAD 的 CMM 脫機編程和檢測，以及生產分析和報告功能。事實證明，這些信息在比較生產流程和工廠方面具有極其重要的價值，有助于保證流程的穩(wěn)定，并匯總長期的流程績效。最重要的是，這些工具可使 Waltonen Engineering 幫助其客戶將問題消滅在萌芽狀態(tài)，防止其對產品質量、操作效率和整體盈利能力產生負面影響。



“時機”至關重要
Novach 指出，公司解決尺寸質量問題的“時機”可產生天壤之別的效果。以下示例（喪失機會）說明在設計流程晚期處理尺寸質量問題的弊端。下一個示例（贏得機會）說明在一開始就應用 Tecnomatix 套件中的工具（包括其強大的誤差分析 (VSA) 功能）的巨大價值。

喪失機會
一家制造商遇到生產問題，延誤了時間，需要顯著提高生產速度才能到達利潤目標。由于在構建階段發(fā)現的尺寸問題產生了負面影響，這促使該制造商向 Waltonen Engineering 尋求有關流程中誤差管理的 專業(yè)技術知識。借助 Waltonen Engineering 的框架，該制造商發(fā)現第一個日歷生產年發(fā)生了 10,000 多次工程變更，其中 40% 到 45% 直接與尺寸問題和誤差有關。顯然許多問題本可在設計階段解決，進而大幅減少生產中出現的延誤和成本超支情況。在發(fā)現的這些問題中，尺寸配合問題顯著影響了生產速度和廢料數量。

此外，Waltonen Engineering 員工發(fā)現，由于沒有定義和記錄原始尺寸要求，構建策略引入了過多的誤差，最終導致大量返工。由于缺乏一種結構化的問題解決和根源分析方法，而且沒有專用的測量設備來收集數據，該制造商舉步維艱。例如，有一次重大返工（即系統級變更）是因為門系統不能與機身正確配合導致的。這影響了工裝和供應基地，最終在重新設計、差旅等方面浪費了大量資金。盡管 Waltonen Engineering 能夠提出糾正這些問題的建議，但該制造商意識到大量可以提高利潤的機會已擦肩而過。



贏得機會
在另一個示例中，一家專用車架制造商在前期解決了所有設計問題。在 Waltonen Engineering 的協助下，該公司組建了一個尺寸管理團隊，負責定義制造流程并詳細說明零部件功能基線。為評估產品設計、定義制造流程基線和詳細說明零部件功能基線，該公司采用了 Tecnomatix Variation Analysis。借助 Tecnomatix，該公司創(chuàng)建了一個 3D 數字化樣機（可小至起搏器，大至集裝箱輪船）對生產構建流程進行仿真。該數字化樣機全面展示了幾何模型、產品誤差（公差）、裝配流程誤差（順序、裝配附件定義和工裝）和測量結果。在制造實際零部件、開發(fā)夾具或切割工裝之前，該公司利用此模型預測是否存在任何裝配構建問題。它還可以識別導致構建問題的根源，從而可以在產品開發(fā)流程之初就優(yōu)化設計、公差和裝配流程。

根據 Tecnomatix 工具集的分析結果，該專用車架制造商可發(fā)現“誤差熱點”、獲取修改建議并驗證熱點是否已得到清除，所有這一切都以虛擬方式進行。這樣在工裝投資之前就改進了子系統的設計，并消除了潛在的構建問題。此外，這意味著在工裝設計之前就定義了基準結構和制造流程，并在開始實際生產之間建立了系統功能基線。



可衡量的成功
“最后，生產自動化有個死敵，那就是誤差。”Novach 指出，“如果不能在前期對尺寸質量進行數字化分析，公司就會陷入被動局面。在 Waltonen Engineering，我們向公司展示如何以主動方式贏得成本和競爭優(yōu)勢。”Brown 補充道：“我們在幫助公司大幅降低成本和消除各種潛在問題方面發(fā)揮了重要作用，這些問題包括誤期、進行不必要的返工、生成過多的廢料，以及未能遵守法規(guī)要求等。我們的成功是可衡量的。Tecnomatix 尺寸質量工具對我們的成功起到了舉足輕重的作用。”