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盡管每一家加工廠所有者都想要獲得重復性的業務，但是每次收訂生產同一部件時重復裝卡托盤都會耗費令人吃驚的時間，蠶食掉原本可以用于執行更有生產力工作的時間，例如清除切屑。而Dane Madsen在2年前決定購買一套40站自動托盤系統時的主要動機就是尋求這樣的一種解決方案(圖1)。

圖1 這3個不同的夾具都裝在West Valley Precision公司40托盤自動系統上的同一個托盤之上，可以完成一個部件從坯料到成品的加工

擔任位于加利福尼亞州圣何塞的West Valley Precision公司總裁的他這樣說：“裝卡耗費的時間越少越好。現在我們可以將用于加工某個特定部件的托盤裝卡設好，然后保留它原樣不動，這樣，當我們再收到這個部件的訂單時，就可以節省大量原先用于重復裝卡托盤的時間。”

尋求效率

自1987年起，West Valley Precision公司就一直在同時承接原型制作以及各行業生產工作，包括航空業、光學行業、國防和交通業，而且為客戶提供了工程設計和設計支持。這家公司的工作涉及到各種金屬材料，如不銹鋼、鋁、高鎳合鑫和鈦，同時也涉及到塑料材料，包括聚碳酸酯、聚四氟乙烯和Vespel材料。多年以來，公司已經漸漸有所成就，完成了一些復雜項目，例如電子顯微鏡當中同時要求精確度和可重復精度的精巧復雜的部件。當原型產品發展成為生產訂單時，就需要公司具備另一項素質，就是能夠在一收到重復訂單時就立刻迅速開始工作的能力。

Madsen先生一直以來都很注意簡化公司的運營流程，長期以來總是在尋找能夠達成這個目標的方法，特別是對于托盤的裝卡以及生產期間的部件輸送方面。他特別喜愛Kitamura出品的機床設備，因其剛性良好，他目前擁有由這家原始設備制造商出品的6臺5軸CNC銑床，他在提高效率方面的早期經驗包括在一臺Mytrunnion5機床上學習到采用3+2加工方式的好處(圖2)。

圖2 Madsen先生最開始時在其Mytrunnion5機床上嘗試過3+2加工方法，減少了耗時較長的裝卡次數

“基上就是利用耳軸的左右和前后傾斜動作，讓兩項裝卡可以自動執行，而不需要手工裝卡，”Madsen先生解釋說。“這種方法可以使用較短的刀具以避免發生碰撞，編程也更為容易，還提供了出色的表面光潔度。”

他采用這種方法所體驗到的成功致使他開始考慮其他方法，即使不能盡可能地消除裝卡工序，也可以通過盡量減少裝卡來提升生產能力。考慮到按照每月一次這樣頻繁地訂購復雜部件時專門用于托盤裝卡所耗費的大量時間，他決定投資購入一臺Mycenter HX500i機床，一款由Kitamura出品的8托盤臥式銑床。

當這臺銑床安裝之后，挑戰就變成了如何找到將此銑床加入他現有生產計劃的最佳方式，讓過渡可以相對流暢，并且不會干擾到正在執行的作業以及交貨截止日期。他想要盡快開始收回資本投入。

圖3 這個配備40站托盤系統的Supercell 400機床可以將一些托盤上的夾具保持原位不動，同時又可釋放其他一些托盤用于執行新的作業

成長空間

既然主要目標是減少在加工復雜部件時花費在裝卡上的時間，那么Madsen先生就自然而然地決定首先開始將這類作業轉移到自己新購入的8托盤系統上。正如他的希望，這種新方法立刻產生了影響，只要完成了第一次裝卡，重復部件訂單所需要的重復裝卡就不會再發生了。而第一次的裝卡就原樣保留在托盤上，并且這個托盤在這個特定部件的訂單期間“專門”用于這個部件。仍然有一些其他考慮事項需要在此得到解決。

“當您配備一套自動托盤系統時，有兩件事情需要仔細考慮，”Madsen先生說。“其中一件需要確認的是，訂單重復的頻率要求專門為此項作業保留一個托盤，因為你不會想要撤銷這項保留。”這個事項有一部分要素與客戶的訂單歷史有關，或與可以在一段時間之后識別出來訂購趨勢有關。“我們能夠加工非常復雜的部件，所以我們一次有可能只會接到10或15件批量的訂單，”他說。“但是，如果我們將這些訂單視為每1個月或2個月會下的訂單，那么我們就很愿意為這個保留一個托盤，讓托盤上的夾具保留不變。”

另一個事項涉及到“主軸運行時間”。簡而言之，在專門保留托盤之前，要考慮部件加工所需要的周期，如果周期過長，那么就有可能要蒙受自動托盤系統主要好處縮水的風險。“我們需要確認加工周期足夠短，可以在合理的時間內安排下一個部件接受主軸加工，”他說。“否則無論擁有多少個預先加載好的托盤，都只能坐在那兒干等主軸空出時間來。”

當所有這些因素都考慮清楚，Madsen先生發現，新加工作業會執行得相當流暢，HX500i機床上的所有8個托盤很快就占滿了。在確信自己面臨的作業能夠合理地采用自動托盤系統之下，他決定再加強公司的加工能力，購入一臺擁有40站托盤轉換器的Mycenter Supercell 400 CNC五軸加工中心(圖3)。

“我想，既然事實已經表明我們可以充分利用一套8托盤系統，”他說，“那么更大型的系統將會允許我們把更多的復雜作業轉移至專用托盤上，并且有可能留出一些托盤，可為后續成長服務。”

圖4 用3種不同夾具加載到托盤上的坯料，讓這個部件能夠在同一個托盤上完成全部加工作業

豐厚的回報

遵循他所形成的在生產線內引入8托盤系統的相同思路，Madsen先生很快就看到了前面見到過的改進效果，只是這次得到了新增的40個托盤的放大。當他開始將最為復雜和最耗時的項目分配給新托盤后，相關效益變得越加明顯了。

他相信Supercell系統將迅速收回自身成本，以多種方式實驗如何用這套系統來補充和加強自己現有的生產流程。例如，他發現可以在單個托盤上，針對一個小部件的加工，設立3個階段的裝卡。他首先會將一塊坯料加裝到這個托盤上的一個部分，在這個部分對坯料進行粗加工，然后將此工件移裝到第二個位置進行其他加工，最終將工件轉移至這個托盤上的第三個區域，在此加工出成品部件(圖4)。盡管在這些位置之間轉移工件仍然以手工方式完成，但是，當接到重復訂單時，在手邊備好這種裝卡配置方式所節約的時間就是相當可觀的。

此外，Madsen先生說，這種機床由其堅固的孕育鑄鐵箱型滑槽所帶來的剛性，能夠延長刀具壽命，實現快速原料去除，并只需這臺機床就能達到優異的表面光潔度。他回想了之前完成的一項作業，其中需要加工鈦金屬部件。“我們將所有夾具裝好，安了一塊鋁坯件進行試加工，完全只是為了看看我們是否需求做出調整或擰緊什么部分，但是這些調整都不需要了，因為第一個機床加工出來的試驗工件就達到了完美的條件。”

而自這臺Supercell 400加工中心安裝2年以來，已經為正在進行中的作業專門分配了30個托盤，另有10個留給未來使用。無論是否涉及到從原型工件轉入生產，或者West Valley Precision公司是否進入了新市場或拓展了現有客戶的工作范圍，這些都有待觀察。但是，Madsen先生相信這其間出現的任何挑戰都可以通過這樣的成長裕量來滿足。

“我們在5軸加工中心上配備的自動多托盤系統發揮的越來越好。”他說，“令人非常感興趣的是，我們可以看到，新技術的發展將在其后幾年引領我們，就目前而言，我相信我們可以與任何人就必須提供的能力方面展開競爭。(圖5)”

圖5 自動托盤系統讓West Valley Precision公司的員工能夠投入更多時間和注意力在其他機床上認真執行手工加工作業

精益和環保

在過去幾年精簡加工作業的經驗教會Madsen先生幾個重要教訓，其中一個就是如何最好利用投入新技術所產生的更多營業收入。

“現在，公司會將利潤再投資到公司，而不自動降低價格，因為這樣才能有力量幫助客戶繼續成長。”

另一個學到的教訓涉及到持續追求更高效率的好處。“通過做出這些投資，我們的績效比以往任何時候都好，”Madsen說。“現在，我們所使用的機床數量比過去還少，保持這些機床運行所需要的操作人員數量也更少，而我們的銷售額卻完全持續攀升。所以我會將自動托盤系統視為一項不僅能夠迅速自我回收的投資，而且要對我們的后續利潤成長能產生重要影響。”