在 Major Tool & Machine 成立 75 周年之际,应对技能差距涉及一种专注于自动化、培养和留住人才的系统化方法。

Major Tool Parpas 机器

Major Tool 的 Parpas XS
10.4,是该公司两台大型高速加工中心中较小的一台。两者都通过风冷内部组件保持高精度。图片来源:Major Tool Tim Schumm

当谈到其生产的零件的尺寸和重量限制时,Major Tool & Machine 仅受其隔间门尺寸的限制。那,以及穿越美国高速公路的法定重量限制。

该公司成立于 1946 年,旨在支持二战后喷气发动机的商业化,拥有 415 名员工,在印第安纳波利斯市中心附近的 620,000 平方英尺园区工作。首席执行官 Steve Weyreter 此前曾领导该公司,该公司是一家家族企业,直到最近被 Precinmac 收购,Precinmac 是一家在航空航天和国防、半导体、医疗和一般工业领域生产高精度机加工部件和组件的多元化制造商。Major Tool 的能力与其新的母公司密切相关,并且在一个关键方面与大多数美国机加工车间不同:Major Tool 的大幅面加工能力使其在美国的合同制造商中脱颖而出。

Major Tool 校园的鸟瞰图。

位于印第安纳波利斯市中心附近的 Major Tool 校园的鸟瞰图。图片来源:Major Tool

这里的一切,从机床到容纳它们的建筑物——更不用说公司本身的雄心壮志——给人的感觉是宏大而壮观。在公司成立 75周年之际,我最近访问了该公司以了解其面临的挑战。甚至我听到的关于公司近期历史的一些故事,比如公司领导层不得不说服当地政府允许 Major Tool 购买相邻的道路供卡车进出的时候,都是庞大而庞大的。

但是,尽管 Major Tool 的五家工厂配备了最先进的设备,其中包括 40 多台 CNC 机床,其中几台拥有超过 60 英尺的 X 轴行程能力,但该公司的核心挑战包括许多美国机械厂会认的。

当然,挑战在于人。

技术工人的缺乏——可以说是当今美国制造业面临的最大障碍——像 Major Tool 这样的福利丰厚的公司很难招聘到他们几乎在任何地方。这种不足导致加工企业通过自动化来解决这个问题。Major Tool也在做同样的事情。

传统知识描述

Major Tool 的几台大型高速加工中心之一——这是一台 Fives Cincinnati U5 龙门铣床。图片来源:Major Tool Tim
Schumm

对自适应控制加工等技术的投资(我们稍后会谈到)是其战略的重要组成部分。该公司最近最重要的资本投资是一条自动化加工生产线,配备托盘系统和 Parpas 的大型加工中心,为大型工件提供熄灯加工(包括在也是该系统的一部分的 CMM 上进行检查)。

然而,对于以小批量生产的特殊、巨型、高精度零件的制造商来说,系统化的程序和流程对于实现工作的价值至关重要,尤其是在缺乏经验丰富的机械师的情况下。具有讽刺意味的是,正是由于这个原因,人们在其他自动化流程中的作用变得更加重要。

那么像 Major Tool 这样的公司如何促进能够让技术和人员都取得成功的文化呢?公司如何激励员工支持新流程,并弥合仅靠自动化无法跨越的熟练劳动力差距?

今年夏天,在这 75 年年中,Major Tool 总裁 Mike Griffith 为我们提供了一些线索。在这里,它们分为三个中心类别:

  1. 现场培训
    金属加工中的熟练劳动力问题似乎无法通过公司津贴、现场培训、招聘会和谷歌广告来解决。另外,仅靠自动化并不能解决它。但这并不意味着可以放弃这些策略。

Jim Appleby,加工培训师

Major Tool 的机械师培训协调员 Jim Appleby 负责向新员工教授技术加工和编程课程,涵盖 GD&T
到西门子控制、探测、铣削、攻​​丝、车削和基本的 CNC/车间数学。图片来源:Major Tool Tim Schumm

Jim Appleby 是 Major Tool 的机械师培训协调员,负责向新员工教授技术加工和编程课程——课程涵盖从几何尺寸和公差 (GD&T) 到西门子控制、探测、铣削、攻​​丝、车削和基本 CNC/车间数学的所有内容. 班级规模通常限制为六名学生或更少,所有学生都接受标准课堂培训以及使用 DMG MORI Milltap 700 和几台 CNC 车床(Major Tool 专门用于培训目的的机床)的实践指导。

Appleby 说,表现出潜力的学生将完成培训并进入由资深机械师主持的指导计划。实习生和导师各自获得报酬——实习生每小时 20 美元,导师额外加薪金额未公开。格里菲斯说,学徒期可以持续三到六个月,在此期间,老师和学生都束手无策。

“我们正在尝试做一些自然而然可能需要四到五年的时间才能让那个人提高他们的技能水平,并将其缩短到几个月的时间,”他补充道。 “这不仅仅是学习一件设备。指导就是教你如何制造零件以及如何成为一名机械师。”

格里菲斯说,Major Tool 的大幅面加工——以及小批量、多品种、高价值零件的组合——使其培训和指导计划变得更加迫切。“我觉得我们已经走到了尽头,我们必须寻找最好中的最好,”他说。“而且你总是认为也许你可以通过它来解决问题,你会吸引人们来这里,因为我们是一个很棒的工作场所,对吧?当然,这种情况正在发生,但事情的真相是那里只有这么多人。”

这给我们带来了下一个必要条件:

传统知识

Major Tool 的装配和加工制造经理 Tom Cimino 在自动检查例行操作期间监控活动,在该操作中,有轨车辆 (RGV)
将装载的托盘送入 CMM。该工作站是多机床自动化生产线的一部分,旨在为大型零件提供熄灯加工能力。

  1. 技术与自动化
    Major Tool 的大型 CNC 机床名册包括 X、Y 和 Z 行程能力通常以英尺而不是英寸为单位的机床。在这种规模下,即使是公司最快的机器也需要较长的循环时间来生产大幅面零件。需要尽量减少可能引入错误的人为干预。由于 Major Tool 经常使用由实心块加工而成的钛、哈氏合金和因科镍合金等航空级材料,因此通常需要担心的是工具退化,再加上工件的自然材料硬度的变化,可能会导致非常昂贵的报废零件。工具监控自适应控制 (TMAC) 是 Major Tool 用来减轻这些风险和缩短周期时间的一种策略。

使用传感器数据进行刀具监控已经存在多年,但 Major Tool 正在投资一个更进一步的系统:带有多过程监控的刀具监控自适应控制,或 TMAC MP。Caron Engineering的这个系统 将来自机器传感器的 CPU 通信与功率传感器相结合,如果机器检测到刀具破损或机器崩溃,它将停止机器。该系统还可以覆盖编程的 CNC 进给率,以在整个切削过程中保持刀具上的恒定、最佳功率负载。

Griffith 表示,将 TMAC 功能添加到 Major Tool 的几台旧机床中,将作为对先前添加的西门子控件以及过程中零件测量探头的补充,以减少停止和重新启动操作的需要。

我还目睹了使用轨道引导车辆 (RGV) 将装载的托盘送入 CMM 的自动检查程序。如果零件超出公差,CMM 将停止例行程序并提醒操作员进行故障排除。我看到流经系统的部分在范围内,并被自动装载回 RGV 并运送到下一个站点进行卸载。

自动巡检路线

这是作为自动加工线一部分的 CMM 的另一个视图。根据此处的检查结果,系统将提醒操作员或将零件移动到下一个站点进行卸载。图片来源:Major Tool Tim Schumm

然后是机床本身——来自 Berthiez、Cincinnati Milacron、DMG MORI、Dorries Scharmann Schiess、Giddings & Lewis、Gruppo Parpas、JOBS 和 Mazak 的大型 CNC 铣床、车床和高速加工中心。Griffith 说,Major Tool 的大多数旧机器都进行了改装,不仅配备了 Siemens 840D 控制装置,还配备了新的驱动器、电机、传感器和过程检测探头。

该公司最新的两台机床不需要这样的干预。Major Tool 的两台Gruppo Parpas高速加工中心——一台 XS 10.4 和一台 XS 20.4,这两款五轴龙门铣床的 X 轴行程分别为 32.8 英尺和 65.6 英尺——首先被 Griffith 和他的团队在2018 年国际制​​造技术展 (IMTS)。“我们看到他们的标语上写着‘世界上最精确的龙门铣床’,”Griffith 回忆道。不管是真是假,这都是一个对话的开始。“在与 Parpas 交谈后,我们达成了购买 20 米机器的协议。”

Parpas 机床的多项功能满足 Major Tool 的需求,不仅包括机床尺寸,还包括带有通用五轴高速铣头选项的可更换刀头。但这些机器声名鹊起——它们能够在巨大尺寸上保持千分之一英寸真实位置的公差的核心原因——是其在工作范围内的系统范围的环境控制。

在 Major Tool 研究 Parpas 机器时,我发现了 Parpas America 的区域销售运营经理 Thomas Hagey,他是 2018 年在 IMTS 首次见到 Griffith 团队的人之一。Hagey 与 Major Tool 一起工作了一年。 2020 年安装 Parpas 设备——大流行期间锁定限制的高度。安装耗时近一年,不仅挖了一个 30 米长的 64 英寸基础并用混凝土填充,还说服意大利领事馆成员和印第安纳州美国参议员允许 Parpas 工程师团队从意大利旅行Covid期间到美国。

Hagey 解释说,Parpas 机器达到的精度主要归功于环境控制的工作范围。从立柱到横梁再到加工头本身,一切都是风冷的。这种环境控制可防止每个组件膨胀和收缩,即使在极长的切割路径产生的高水平动能中也是如此。

但是注意“环境”是一个不仅仅适用于机械加工的考虑因素。这将我们带到了我们的最终承诺领域:


  1. Major Tool 的第四家工厂是关于人的,而不是关于零件或设备的。该工厂被命名为“4U”,这是对内部福利、服务和以人为本的空间的认可。您可以在其网站上发布的 YouTube 视频中查看该公司的一项福利。视频中,一辆闪亮的新凯迪拉克缓缓驶过过道,旁边是欢呼的朋友和同事——这是送给员工 50周年工作纪念日的礼物。投资以关心和欣赏人们是文化和保留的重要推动力。

Major Tool 的“4U”大楼与其人力资源部门一样,是实际人力资源的场所。在这里,员工可以看公司的全职员工医生。他们可以在设备齐全的健身房锻炼。他们可以接受 Jim Appleby 的培训。他们可以凝视“董事会”,这是对 Major Tool 服务时间较长的员工(以及公司的保留率)的巨大敬意,照片按照每个人服务的时间(从 1 年到 50 年不等)排列。

Major Tool 的 Mike Griffith

Major Tool 总裁 Mike Griffith 在位于 4U
大楼的公司“大板”前——这是对员工忠诚度和对公司服务的敬意。图片来源:Major Tool Tim Schumm

在我们访问之后,很明显的是,像 Major Tool 这样的机械加工车间和合同制造商正处于一个长期处于制造阶段的深刻过渡阶段。Major Tool 正在创建的系统化流程仍然需要培训和技术知识,但它们的构建是为了减少对人类每时每刻做出完美选择的依赖。尽管如此,仅仅因为一个新的系统化加工过程可能依赖于自适应控制和自动化,并不意味着 Major Tool 不会因拥有更多合格求职者而受益。

“我们在这里思考了很多未来,”格里菲斯说。“尽管我们专注于高端加工,但我们正在努力解决与今天所有制造业人员都在努力解决的问题。如果没有合适的人,当您谈论操作我们所做的一些设备以及处理我们所做的一些零件时,事情就会变得更加困难。因此,我们对如何看待技术进步来填补空白进行了长期而艰苦的思考。但对我们来说,这也与流程有关——我们如何在人员和流程上进行更多投资,以控制机床中发生的事情?因为这就是一切。”

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