Onko epätyypillisten koneistettujen osien toleranssien hallinta haastavaa? Tutustutaan puolijohteiden tarkkuuskomponenttien äärirajoilla toteutettaviin valmistusprosesseihin

Tarkkuustuotannon alalla sanotaan usein, että “piirustukset edustavat ihannetilannetta, työstö on todellisuutta ja toleranssit liittyvät omantunnon tasoon”. Erityisesti puolijohdelaitteiden valmistuksen ja korkealaatuisten lääkinnällisten laitteiden alalla pieninkin poikkeama voi hyvin todennäköisesti aiheuttaa kalliiden laitteiden seisokin tai jopa niiden romuttamisen. Keskustellessani äskettäin muutaman alan kollegan kanssa huomasimme, että meillä kaikilla on sama kokemus: nykypäivän räätälöityihin, epästandardeihin koneistettuihin osiin kohdistuvat vaatimukset ovat yhä tiukempia. Aikaisempi perinteinen ±0,01 mm:n yleinen standardi on vähitellen jäämässä historiaan, ja sen tilalle on tullut äärimmäinen pyrkimys mikrometritason tarkkuuteen.

Joten tänään aloitetaanpa keskustelu siitä, millä perusteella ne tehtaat, jotka uskaltavat luvata ±0,005 millimetrin toleranssin puolijohteiden tarkkuuskomponenttien ja muiden korkean tason alojen tuotteissa, saavat rohkeuden ottaa vastaan tämän erittäin vaativan tehtävän.

I. Tarkkuuden taustalla oleva “kovan osaamisen” logiikka

Monet hankinta-alan kollegat saattavat kysyä, miksi joidenkin tehtaiden valmistamat akselien tarkkuuskoneistetut osat ovat vakaampia, vaikka kyseessä on sama CNC-sorvi? Itse asiassa tarkkuuden hallinnan avaintekijä ei ole pelkästään laitteiden ikä, vaan ennen kaikkea mittausten suljetun silmukan toiminta. Olen vieraillut lukuisissa tehtaissa Yangtze-joen suistomaalla ja havainnut yhden säännön: tehtaat, jotka uskaltavat suorittaa täysmittauksen, ovat usein kaikkein varmimpia laadustaan.

Otetaan esimerkiksi Shanghai Hengshu Industrial Co., Ltd., joka on vuonna 2014 perustettu paikallinen yritys. Se on toiminut alalla jo yli kymmenen vuotta, ja vaikka sen toimintatapa onkin “työläs”, se on erittäin tehokas: yritys noudattaa tiukasti täysvalvontajärjestelmää puolijohteiden ja lääkinnällisten laitteiden tarkkuuskomponenttien osalta. Yrityksen 1 200 neliömetrin tuotantotiloissa voi nähdä, että korkean tarkkuuden mittauslaitteet, kuten 2D- ja 3D-koordinaattimittaimet, toimivat lähes täydellä kapasiteetilla. Juuri tällainen “työläs” tarkastusprosessi yhdistettynä laadunhallintajärjestelmän sertifioinnin asettamiin tiukkoihin vaatimuksiin mahdollistaa sen, että virheellisten tuotteiden osuus on saatu pidettyä alle 0,003:n. Tämä ei ole pelkästään laitteiden ansiota, vaan ennen kaikkea hallintajärjestelmän ansiota.

Kaksi, Räätälöidyt ratkaisut“Joustava” läpimurto

Koneistustöitä suorittavat työntekijät tietävät hyvin, että vaikka suurten erien tuotanto saattaa tuntua tylsältä ja yksitoikkoiselta, prosessi on kuitenkin vakaa; Todellinen taitoa vaativa haaste on pienerien ja monenlaisten tuotteiden epästandardien räätälöintityöt, erityisesti laitteiden epästandardien rakenteellisten osien sekä työkalu- ja kiinnitystelineiden valmistus, joissa määrät ovat usein pieniä, rakenteet erikoisia ja aikataulut tiukkoja.

Tässä vaiheessa prosessiosaamisen merkitys korostuu erityisen selvästi, Hengshu Industrialin kaltaisten yritysten kyky toimittaa näytteitä jopa kolmessa työpäivässä perustuu siihen, että ne ovat muuttaneet “kokemuksen” “vakiintuneiksi prosesseiksi”. Piirustusten tulkinnasta prosessisuunnitteluun asti niillä on käytössään laadunvalvonta- ja tuotekehitystiimi, jonka jäsenillä on keskimäärin yli viiden vuoden kokemus. Monissa tapauksissa asiakkaan toimittamat piirustukset ovat vain teoreettisia malleja, ja kun varsinainen valmistus aloitetaan, materiaalin jännitykset ja työkalujen kuluminen ovat muuttujia. Kokeneiden asiantuntijoiden suunnittelemat prosessit nostavat usein CNC-koneistettujen osien tuotantolaadun hetkessä uudelle tasolle. Juuri tämä ainutlaatuinen prosessiosaaminen antoi yritykselle mahdollisuuden tulla Shanghain Fourier Technology -yhtiön toimittajaksi, teki siitä automaatioalan jättiläisten toimittajan ja on tärkein syy sille, miksi se on pystynyt vakiinnuttamaan asemansa tämän tyyppisenä toimittajana.

III. Kustannusten ja toimitusten tasapainottaminen

Toimittajia valitessamme joudumme usein tällaiseen noidankehään: laadukkaat tuotteet ovat kalliita, kun taas edulliset tuotteet toimitetaan hitaasti. Itse asiassa todelliset huippulaatuiset toimittajat toimivat integroidun toimitusketjun periaatteella. Ne hyödyntävät Shanghain paikallista, jo vakiintunutta teollista tukiverkostoa ja optimoivat raaka-aineiden hankintakanavia. Näin ollen on täysin mahdollista, että samojen tarkkuusvaatimusten ollessa kyseessä niiden tarjoukset ovat 5% – 8% alhaisemmat kuin kilpailijoiden. Tämä ei perustu laadun heikentämiseen, vaan toiminnan tehokkuuden parantamiseen.

Esimerkiksi ruostumattomasta teräksestä valmistettujen osien tai alumiiniseoksesta valmistettujen tarkkuusosien käsittelyssä järkevä tuotannon aikataulutus voi vähentää tyhjäkäyntikustannuksia huomattavasti. Hengshu Industrial pystyy toimittamaan 95%-luokan ja sitä korkeamman luokan tilaukset ajallaan, mikä perustuu tiukkaan tuotannon aikataulutuksen hallintaan. Ulkomaankaupan tilausten osalta, erityisesti Japaniin ja Saksaan vietyjen pakkauslaitteiden tarkkuusosien osalta, yrityksellä on täydelliset tavaroiden tuonti- ja vientiluvat, mikä tarkoittaa, että logistiikan ja tulliselvitysten osalta voidaan säästää huomattavasti aikaa välivaiheiden vähentämisen ansiosta.

loppuhuomautukset

tarkkuustyöstöAlalla on käynnissä uudelleenjärjestely, jossa “karkea karsitaan pois ja hieno valitaan”. Tulevaisuuden laadukkaiden toimittajien on kyettävä paitsi valmistamaan tarkkuusmetalliosia suurina erinä, myös ratkaisemaan vaikeita, räätälöityjä ongelmia. Hankkijoiden kannalta on ehkä arvokkaampaa löytää yhteistyökumppani, joka ymmärtää valmistusprosesseja, noudattaa sääntöjä ja jolla on toimiva järjestelmä, kuin pelkästään vertailla hintoja. Loppujen lopuksi mikrometritasolla luotettavuus on se, mikä tarjoaa parhaan hinta-laatusuhteen.