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Sep 02, 2023

Der Texas-Shop reicht über die Sandbox der Auftragsfertigung hinaus

Ein Arbeiter zieht eine Eurostorage-Schublade, die für bis zu 1 Tonne Material ausgelegt ist.

Ein Arbeiter zieht eine Eurostorage-Schublade, die für bis zu 1 Tonne Material ausgelegt ist. Schubladen können für jeweils bis zu 3 Tonnen ausgelegt werden.

Am 1. November feierte Athena Manufacturing sein 20-jähriges Bestehen und das Unternehmen hat sich seit seinen Anfängen als kleine Maschinenwerkstatt in Austin, Texas, erheblich weiterentwickelt. Mittlerweile ist das Unternehmen ein Metallhersteller mit mehr als 200 Mitarbeitern: teils Maschinenwerkstatt, teils kundenspezifischer Blechhersteller, teils Rohrhersteller, teils OEM.

Athenas Geschichte zeigt, wie anpassungsfähig ein Fertigungsunternehmen sein kann. Nur weil ein Hersteller als Maschinenwerkstatt beginnt, heißt das nicht, dass er in dieser Sandbox bleiben muss. Und nur weil ein Unternehmen ein Lohnfertiger ist, heißt das nicht, dass es kein OEM sein kann.

Ende 1998 verkauften zwei Unternehmer, Bill Johnson und John Newman, einen Bearbeitungs- und Fertigungsbetrieb, und im November 2000 legten sie ihre Chips wieder auf den Tisch und gründeten Athena als Maschinenwerkstatt. Ein Jahr später kam die Blechfertigung hinzu. Danach folgten Schweißen, Pulverbeschichten und Siebdruck. Das Unternehmen liegt im Herzen der texanischen Halbleiterindustrie, zu der Athena ein breites Spektrum an Kunden aus der Luft- und Raumfahrt, dem Militär und der allgemeinen Industrie hinzufügte.

Für das Schneiden flacher Bleche verfügt das Unternehmen über eine Amada-Stanz-/Laser-Kombination mit automatischer Beladung und Teilestapelung, einen Amada-4-kW-Laser mit Rotationsindex und eine ShopSabre-Flachbettfräse.

Warum sollte man einen so vielfältigen Prozessmix gleich umstellen? „Aufgrund des Halbleitergeschäfts in und um Austin gibt es viele Fertigungsmöglichkeiten, die Fertigung, Schweißen und Bearbeitung erfordern, daher handelt es sich um ein Geschäftsmodell, das von vielen Auftragsfertigern in der Region übernommen wird“, sagte Johnson, Präsident von Athena. (Newman, Johnsons Geschäftspartner, ist CFO.) Er fügte hinzu, dass Athena selbst zu seinen Top-„Kunden“ im Bereich Bearbeitung gehört. Mit anderen Worten: Viele bearbeitete Teile werden zu Blech- und Rohrbaugruppen verarbeitet.

Das Unternehmen war bereits intensiv mit der Herstellung von Rohrrahmen beschäftigt und erhöhte seine Kapazität im Dezember 2018 mit der Eröffnung eines 10.000 Quadratmeter großen Werks. Gebäude auf dem gleichen Grundstück. Bereits im nächsten Frühjahr schnitt ein neuer 5-Achs-Rohrlaser von TRUMPF Werkstücke mit Außendurchmessern bis 6,00 Zoll.

Die Maschine akzeptiert Rohre mit einer Länge von bis zu 25 Fuß. Dennoch erfordert die Verwaltung solch langer Rohstoffe eine sorgfältige Planung. Wie wird die Tube entladen und gelagert, bevor sie auf die Zuführeinheit der Maschine gelegt wird? Der Vorgang kann langwierig und umständlich sein, insbesondere wenn das Rohr nach dem Entladen vom Lieferwagen gedreht werden muss.

Bei Athena schrecken die Betriebsleiter jedoch wahrscheinlich nicht zurück, wenn sie eine 25-Fuß-Maschine manipulieren müssen. Schlauchstück. Denn das gesamte Gebäude wurde im Hinblick auf einen effizienten Materialtransport konzipiert. Der Lieferanhänger fährt zurück in die Werkstatt und ein Brückenkran entlädt die Rohre auf ein Regalsystem parallel zum Anhänger. Praktischerweise befindet sich der Rohrlaser auch parallel zum Materialgestell: Die Rohre müssen nicht um 90 Grad gedreht werden.

Innerhalb der nächsten Monate plant das Unternehmen, seine bestehende Röhrenregalanlage durch ein Kragarmregal mit einzeln ausziehbaren Schubladen zu ersetzen, die von einem einzigen Bediener bewegt werden können. Das Konzept stammt von einem Unternehmen namens Eurostorage, einem belgischen Unternehmen, das eine enge Beziehung zu Athena unterhält. Diese Beziehung ist der Grund, warum Athena nicht nur ein Lohnfertiger und Vertragsfertiger ist. Es ist auch ein OEM.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass Auftragsfertiger sich mit einer bestimmten Ebene der Produktlinienfertigung befassen – nicht nur mit Teilen oder Unterbaugruppen, sondern mit fertigen Produkten, die direkt an den Endbenutzer geliefert werden. Einige stellen möglicherweise Handelsmarkenprodukte her, bei denen der Kunde das Marketing, den Verkauf, möglicherweise einen gewissen Grad an Vertrieb und das Produktdesign übernimmt. Der Kunde arbeitet möglicherweise auch mit dem Vertragshersteller an der Herstellbarkeit, aber wenn es um das Design des Produkts geht, hat der Kunde das letzte Wort.

Ein Arbeiter schleift ein Rohrgerüst bei Athena Manufacturing.

Am anderen Ende des Spektrums könnte ein Lohnfertiger sein eigenes Produkt auf den Markt bringen. Es verfügt über völlige Gestaltungsfreiheit; besitzt das geistige Eigentum; und kümmert sich um den Verkauf, das Marketing, den Vertrieb und natürlich um die gesamte Fertigung.

Seit etwa 10 Jahren stellt Athena eine Familie von Avionik- und Stromverteilungsgehäusen für einen großen Flugzeughersteller her. Der Arbeitsbereich liegt in der Mitte des Spektrums. Es ähnelt einer Private-Label-Vereinbarung, bei der Athena Komponenten kauft, Produkte herstellt, zusammenbaut und direkt an den Endverbraucher versendet. Aber im Gegensatz zu typischen Eigenmarkenarbeiten hat Athena die Kontrolle über das Produktdesign, zumindest im Rahmen einer Reihe vorab festgelegter Spezifikationen. Athena unterhält auch eine ähnliche Beziehung zu einem lokalen OEM für Trainingsgeräte.

Die Konstruktionskontrolle erfordert eine weitaus robustere technische Abteilung. „Es unterscheidet sich stark von der Build-to-Print-Welt“, sagte Johnson. „Wenn Sie die Designkontrolle haben, hat Ihre Konstruktionsabteilung erweiterte Verantwortlichkeiten und eine viel höhere Arbeitsbelastung.“

Vor einigen Jahren mussten Johnson und Newman eine bessere Möglichkeit finden, Bleche, Platten und Rohre zu handhaben. Zu diesem Zeitpunkt hatte Athena bereits erheblich in die Automatisierung investiert. In der Maschinenwerkstatt bedient ein Roboter eine 5-Achsen-Fräse von DMG; ein 24-Paletten-System beschickt eine unbeleuchtete Makino-Bearbeitungszelle; und ein weiteres 10-Paletten-System versorgt zwei 5-Achsen-Grob-Mühlen. Seine Laser verfügen über Lade-/Entladesysteme und seine Stanz-/Laser-Kombination ist mit automatischer Blechbeladung und Teilestapelung ausgestattet. Und eine Roboterschweißstation von Miller/Panasonic erzeugt einen stetigen Fluss von Schweißteilen durch ihre beiden Arbeitsstationen.

Für die Lagerung von Rohblechen wollte Johnson die Stellfläche nicht für ein umfangreiches automatisiertes Lager- und Bereitstellungssystem reservieren, aber die herkömmlichen Regale der Werkstatt waren immer noch nicht sehr effizient. Die Arbeit sowohl in der Luft- und Raumfahrt- als auch in der Halbleiterbranche erfordert eine breite Palette an Materialtypen und -stärken, und Athena hält mehr als 50 Blatttypen auf dem Boden. Wichtig war auch die Restpostenverwaltung, vor allem bei teurem Material. Das Unternehmen benötigte eine zuverlässige, organisierte Möglichkeit, Reste zu lagern (und korrekt in das ERP-System einzugeben), ohne die Produktion zu unterbrechen.

Wenn ein Programmierer eine Gruppe von Teilen verschachtelt und dann feststellt, dass er ein Blatt nicht ausfüllen kann, füllt er möglicherweise den Rest des Blattes aus, indem er regelmäßig geplante Teile oder Teile hinzufügt, die für zukünftige Arbeiten weiter hinten im Zeitplan benötigt werden. Alternativ kann der Rest auch in den Papierkorb geschickt werden. Und sicher funktioniert diese Strategie möglicherweise gut für preiswerten dünnen Kohlenstoffstahl, nicht jedoch für Edelstahl oder Titan aus der Luft- und Raumfahrt. Das Zuschneiden zusätzlicher Füllteile für die spätere Verwendung ist einfach keine Option, und selbst ein kleiner Rest ist zu teuer, um ihn in den Papierkorb zu werfen.

Auf der Suche nach einer Alternative stieß das Unternehmen auf Eurostorage. Die Regale ermöglichen es einer Person, eine schwer beladene Schublade – horizontal oder vertikal ausgerichtet – voller Bleche, Rohre, Platten, Stangen oder anderer Formen herauszuziehen. Nach dem Ausfahren der Schublade kann dieselbe Person mit einem Kran das benötigte Material entnehmen, es an einer Produktionsmaschine bereitstellen oder direkt auf den Maschinentisch legen.

Als Johnson das alles sah, rief er in der belgischen Zentrale von Eurostorage außerhalb von Gent an. Der Anruf hätte sehr kurz sein können. Ja, die Speichersysteme waren großartig; Leider war der Transport über den großen Teich teuer.

Aber der Anruf war nicht von kurzer Dauer. Tatsächlich sprach Johnson schon bald mit Eurostorage-Gründer Geert Desmedt. Es stellte sich heraus, dass Eurostorage nach einem nordamerikanischen Marketing-, Vertriebs- und Produktionspartner suchte.

Johnson überlegte, aber der Zeitpunkt war nicht richtig. „Damals fehlten uns einfach die Ressourcen, um ein solches Projekt in Angriff zu nehmen.“

Athena eröffnete seine Rohrschneideanlage im Jahr 2018. Auf dem Weg von der Ladefläche des LKW über das Regal bis zum Rohrlasermagazin bleibt das Material in der gleichen Ausrichtung.

Es war 2017. Athena war dabei, eine zusätzliche Anlage für seinen Röhrenlaser zu bauen. Darüber hinaus würde eine solche Lizenzvereinbarung Athena in Neuland vorstoßen: OEM-Direktvertrieb und -Marketing.

Bis Ende 2018 hatte sich die Situation geändert. Der Rohrlaser würde bald einsatzbereit sein und die Rohrfertigung durch integriertes Bohren/Gewindeschneiden, Laschen-und-Schlitz-Montage und Teilenummernätzung rationalisieren. Die Zeit war reif, den Sprung zu wagen.

Johnson und Newman reisten nach Belgien, und in den nächsten Monaten handelte das Unternehmen eine Vereinbarung aus. Eurostorage würde das geistige Eigentum besitzen, einschließlich einzigartiger Designkomponenten, die ein Materiallagerregal effektiv zu einem „Eurostorage“-Rack machen – mit anderen Worten, „wie das Material dem Menschen präsentiert wird“, sagte Johnson. Darüber hinaus und solange das Produkt strenge Sicherheitsstandards erfüllt, hätte das Ingenieurteam von Athena die Freiheit, Designs für den nordamerikanischen Markt anzupassen.

„Der Verkaufsprozess ist einzigartig. Er erfordert eine umfassende Analyse und viele Faktenermittlungen.“

Das sagte Kyle Boatright, Athenas Vertriebs- und Marketingmanager für die Eurostorage-Produktlinie. Der beratende Verkaufsansatz berücksichtigt Faktoren wie den Materialmix, seine Abmessungen und sein Gewicht; die Deckenhöhe; die verwendeten Materialtransportgeräte (z. B. Brückenkran oder Auslegerkran), ihre Tragfähigkeit und ihre Endeffektoren (Haken, Ketten, Vakuumsauger, Magnetheber usw.); der verfügbare Platz; Gabelstaplerverkehr (einschließlich Verkehr, der beseitigt werden könnte); und nicht zuletzt, wo sich das Regal im Verhältnis zum Materialzielort befindet.

Die Racks selbst sind einfach, aber sie in einen fehlerfreien und effizienten Prozess zu integrieren, ist nicht ganz so einfach. Boatright beschrieb es als eine Art „Materialhandhabungsballett“, bei dem jede Bewegung dazu führen kann, dass weniger Zeit vergeht, bis der nächste wertschöpfende Vorgang (wie das Laserschneiden) stattfindet.

„Transport“ ist eine klassische Verschwendung im Lean Manufacturing. Im Lean-Sprachgebrauch besteht jeder Abfall aus notwendigen und unnötigen Komponenten. Es ist „notwendig“, dass Material vom Gestell zur Maschine transportiert wird, aber welche Komponenten dieses Materialtransportballetts könnten – bei einer bestimmten Gestellkonfiguration – überflüssig gemacht und somit eliminiert werden? Athena hat diese „Ballettanalyse“ in seiner 20-jährigen Geschichte viele Male durchgeführt, und diese Erfahrung hat Boatright dabei geholfen, verschiedenen Herstellern mit unterschiedlichen Herausforderungen Materialtransportstrategien zu vermitteln.

„Wenn wir über horizontale Kassettenregale für Gabelstapler sprechen, gehen wir sogar detailliert auf Gabelstapler ein“, sagte Johnson. „Wie hoch ist Ihr größter Gabelstapler und wie hoch ist Ihre Decke? Die maximale Höhe eines Eurostorage-Kassettenregals wird oft vom Gabelstapler und nicht von der Deckenhöhe bestimmt.“

Normalerweise würde eine Rack-Investition einen Werksbesuch erfordern. Als die Pandemie ausbrach und der Lockdown folgte, waren Werksbesichtigungen natürlich nicht möglich. Dennoch hat Boatright Zoom gut genutzt und zahlreiche Videotouren durch die Werkstatt durchgeführt.

Aber es gibt einen Lichtblick: Die Situation hat das Unternehmen gezwungen, nach alternativen Vertriebswegen zu suchen, die den gesamten Prozess auch nach der Pandemie effizienter machen könnten. Boatright verwendet eine Entscheidungsmatrix mit Eingaben wie Rohstoffabmessungen, Legierung und Menge; die aktuelle Methode zum Be- und Entladen von Material; Fabrikfluss (einschließlich Art und Verfügbarkeit von Laufkränen); verfügbarer Platz für die Materiallagerung; und verfügbare Unterhakenhöhe.

Bill Johnson, Präsident von Athena, gründete im Jahr 2000 den Metallhersteller in Austin.

Diese Entscheidungsmatrix wird automatisiert. „Die Software erstellt eine maßstabsgetreue Planansicht, und der Kunde sieht sein Lager oder seine Fabrikhalle“, sagte Johnson und fügte hinzu, dass die Matrix bei der Beantwortung verschiedener Fragen helfen werde. „Wie bekommen Sie das Material hinein? Können Sie bei langen Rohren die Drehung des Materials um die vertikale Achse vermeiden? Funktioniert die vertikale oder horizontale Lagerung am besten oder beides? Gibt es Reste und wenn ja, wie werden sie zurückgegeben?“ Lagerung und wo?"

Ein kundenspezifischer Hersteller, der sein eigenes Produkt auf den Markt bringt, tut dies häufig, um die relativ unvorhersehbare Nachfrage in der Auftragsfertigung auszugleichen. Dazu wählt es eine Produktlinie mit geringer Variation und relativ vorhersehbarer Nachfrage. Wenn die Zeiten langsam sind, kann der Hersteller seine Produktlinie auf Lager (bis zu einem bestimmten Niveau) produzieren. Und beim Schneidvorgang können Produktkomponenten nützliche Füllteile sein, wenn der Programmierer ein Nest ausfüllen muss.

Athenas Situation ist jedoch anders. Die Eurostorage-Reihe besteht größtenteils aus „Configure-to-Order“-Produkten. Einige kleinere, gängige Elemente wie bearbeitete Buchsen und Rollenräder können tatsächlich auf Lager gefertigt werden. Aber so wie jedes Geschäft anders ist, ist auch jedes Regal anders. Daher muss Athena seinen Fertigwarenbestand begrenzen.

Aus Sicht des Arbeitsablaufs ist der Verkaufsprozess – einschließlich der Akquise und Informationsbeschaffung – am zeitaufwändigsten. Doch sobald Athena die benötigten Informationen hat, geht es los mit den Rennen. Eurostorage-Komponenten können auf Basis eines modularen Frameworks schnell entwickelt werden. Und natürlich ist jede Komponente unter Berücksichtigung der Geräte und Werkzeuge des Unternehmens auf einfache Herstellbarkeit ausgelegt.

Athena verfügt seit mehr als einem Jahrzehnt über ein formelles Programm zur kontinuierlichen Verbesserung. Tatsächlich waren es Verbesserungsinitiativen, die das Unternehmen überhaupt erst auf die Produkte von Eurostorage aufmerksam gemacht haben.

Wie jeder Lean-Praktiker predigen wird, entsteht Wert in der Werkstatt. Was unterscheidet also aus Sicht des Fertigungsarbeiters OEM-Arbeit von Vertragsaufträgen bei Athena? Wie Johnson erklärte: „Es geht um den Einflussbereich. Umfasst [der Job] auch die Konstruktion des Teils oder nur die Herstellung des Teils?“

Obwohl Athena seinen Vertragskunden Herstellbarkeitsvorschläge macht, verlangen die meisten, dass das Teil wie geplant gefertigt wird, in der Regel aufgrund aller erforderlichen technischen Genehmigungen. Das Design steht also fest und das Teil wird für den Druck hergestellt.

„Der Einflussbereich umfasst nur den Herstellungsprozess, daher finden Kreativität, Design und Innovation für diese Aufgaben im Fertigungsbereich statt, was zu [neuen] Vorrichtungskonstruktionen, Werkzeugen und Werkzeugwegen führt“, sagte Johnson. „Während die kontinuierlichen Verbesserungsideen der Fertigungsarbeiter keine Änderung des Teiledesigns beinhalten können, können ihre Ideen dennoch zu erheblichen Verbesserungen bei der Teilequalität und den Kosten führen.“

Für die Eurostorage-Linie und im Übrigen für jeden Kunden, der Athena die Kontrolle über das Design überlässt, „umfasst der Einflussbereich den gesamten Produktlebenszyklus, beginnend mit einer engen Zusammenarbeit zwischen Vertrieb und Technik“, sagte Johnson. Die Entwürfe berücksichtigen von Anfang an die Herstellbarkeit und sind auf die Ausrüstung und das Fachwissen des Unternehmens zugeschnitten.

„Während die eigentliche Bearbeitung und Fertigung absichtlich unkompliziert ist, weiß der Werkstattarbeiter, dass seine Ideen zur kontinuierlichen Verbesserung mögliche Designverbesserungen umfassen können“, fuhr Johnson fort. „So erhält das Designteam jetzt in Echtzeit die Perspektive auf die Werkstatt, was die kontinuierliche Verbesserung und Kreativität auf ein neues Niveau hebt.“

Vom Vertragshersteller Athena kaufen Kunden Kapazität und Fertigungskompetenz. Bei Athena, dem OEM, kaufen Kunden das Produkt. Beides zu haben bringt Vielfalt nicht nur in den Märkten, die das Unternehmen bedient, sondern auch im Arbeitsalltag selbst. Wer die Monotonie genießt, muss sich bei Athena nicht bewerben.