ハーシュプレシジョン：先進システムへの信頼で製造の卓越性を実現

ハーシュプレシジョンプロダクツでは、誠実さを持ってビジネスを行い、信頼、自信、コミットメントというコアバリューに基づいた文化を築いています

シンプルなロケーティングピンから複雑な流体マニホールドまで、すべての製造部品はアイデアから始まります。コロラド州のある工場は、先進製造技術と慎重なプロセス・データ管理、チーム重視の企業文化、そして約40年の経験を融合させ、顧客のコンセプトを現実のものとしています。

機械技師のスティーブ・ハーシュ氏が1979年、コロラド州ボルダーでHirsh Precision Products Inc.を設立。単一のブリッジポートフライス盤で、多様な顧客向けに小ロット生産と工具・治具部品を加工しました。弟のマイク氏が入社し、LC-10オークマ旋盤と手動工具交換付きCNCウェルズインデックス立てフライス盤を導入。

ビジネス拡大に伴い、38年間取引が続く自動車特殊工具メーカーである顧客の施設内へ移転。1993年、自社の24,000平方フィート（約2,230平方メートル）の建物を建設。現在、約70名の従業員が2交代制、週5日で勤務。工場出荷の約3分の2は医療業界関連で、その多くは血液処理装置のコンポーネントなどのデバイスです。

製品品質とチームの資質

創業以来、ハーシュプレシジョンプロダクツの指針は「高品質な仕事を期日までに納品する」こと。現・エンジニアリングディレクターのスティーブ・ハーシュ氏は、「高品質な仕事は、誠実さを持ってビジネスを行うことの結果であり、当社文化の基盤です」と語ります。

ハーシュ氏によれば、同社は継続的改善、学習、従業員チームメンバー間の信頼に注力しています。同社とチームメンバーの関係は「ユニーク」と言えます。

採用方針は、会社とチームメンバーの双方にとって良いフィットであることを保証することを目的としています。重視するのは、初期スキルレベルよりも、人格、誠実さ、適性。「基本的な人格や、時間を守ること、過ちを認めることを教えることはできません」とハーシュ氏。従業員が情熱的で、興味を持ち、好奇心旺盛であれば、技術スキルは後から教えられると付け加えます。

ポジティブな文化の証左は、職場に複数の家族メンバーがいるケースの多さです。ハーシュ氏は「ざっと13の異なる家族が、複数のメンバーをここで働かせています。中には同じ家族から3〜4人いるケースもあります」と語ります。実際、ハーシュ家からも3名（スティーブ氏、CEOのマイク氏、CFOのケント氏）がチームにいます。

トレーニングアカデミー

継続的学習への重視は時間とともに深まりました。初期には、工作機械でのリアルタイムコーチングがトレーニングの中心でした。プロセス手順とセットアップの文書化を追加し、セットアップ時間短縮と再現性確保を図りました。その後も、地元の機械工業講師を招いて現場で従業員を訓練するなど、様々なトレーニング施策を実施。昨年、トレーニングと開発のマネージャーを採用し、トレーニングを正式に文書化・追跡する体制を整えました。

すべてのトレーニング活動は、「ハーシュトレーニングアカデミー」という一つの傘の下に統合されました。このプログラムは、標準化され拡張可能なカリキュラムを提供し、従業員は職場でも自宅でもログインして学習できます。基本要素には、オリエンテーション資料、安全、測定スキルが含まれます。

新しいコースは継続的に追加され、システムはNTMA（全米工具機械協会）提供などの外部研修コースの追跡にも役立ちます。すべてのチームメンバーがハーシュトレーニングアカデミーのメンバーであり、自分のキャリアパスに沿った学習方向を決定できます。チームメンバーは上司と年1回面談し、関心分野の探求、研修トピックの特定、目標設定、前年度の進捗レビューを行います。

技術への投資

創業以来、ハーシュプレシジョンプロダクツは先進製造技術への投資を継続してきました。「特定の新機能や特徴の投資対効果を理解し、それらの革新を賢く活用しようと努めています」とCOOのピーター・ドイル氏。

現在、同社は22台のCNC工作機械を保有し、フライス盤と旋盤がほぼ均等に配分されています。3〜4台ずつの機械で構成される6つの生産セルがあります。五軸機が目立ち、ワンアンドダン（一回の段取りで全加工完了）を可能にするポジショニング加工に使用されています。

医療製造において、位置決め精度は部品の位置決め、公差、フィーチャー間の相互関係を維持するために極めて重要です。同社は1mmの旋削部品から3インチ（約76mm）までのサイズの部品を製造しますが、「仕事の80%は手のひらに収まるサイズです」とハーシュ氏。二次加工（メッキを除く）は社内で完結。被削材は医療グレードプラスチックから調質ステンレス鋼まで多岐にわたります。

生産量は一般的に大規模ではありません。「年間で100個のものもあれば、別のもので最大1万個。典型的なロットサイズは200個前後です」とハーシュ氏。

自動化の進化

ハーシュプレシジョンプロダクツは常にプロセス自動化の方法を模索してきました。例えば、創業最初の5年間で、チャッキング旋盤のローディング用に空圧ロボットを導入。最初のパレットチェンジャー付きフライス盤を導入した際、パレット交換がもたらす柔軟性と生産性を認識し、それ以降導入するすべてのフライス盤にパレットチェンジャーを装備することを決定。

FMS（フレキシブル製造システム）技術への最初の取り組みは、四軸12パレットのツガミFMAでした。FMSコンセプトを採用した最初の五軸機は、10ステーションパレットチェンジャー付きDMG森精機でした。

FMS適用範囲拡大を目指し、マルチマシンFMSシステムの選択肢を調査。「チームで隔年IMTSに参加し、顧客とその部品に関連する技術動向を把握しています」とハーシュ氏。徹底的な事前調査の上、IMTS 2016で、作業範囲740mm×460mm×460mm（X-Y-Z）のオークマMU-4000トライユニオン型五軸CNC立形マシニングセンタと、FMSプロバイダーのFastems LLC製MDR-750 FMS ONE製造システムで構成されるFMSシステムを購入しました。

以来、同一システム上に2台目のMU-4000を導入・設置。36個の直径400mmパレット、3段のパレットストレージ、1つのLSCローディングステーションを備え、現在の施設内で最大5台の工作機械と120パレットまで拡張可能です。

Fastemsの製造管理ソフトウェア（MMS）がシステムの運用基盤です。MMSは、人員、工具、機械時間、原材料の可用性に基づいて生産優先順位を決定します。スケジュールを立て、パレットをラックとの間で移動させ、部品加工を自律的に指示します。

「納期と必要数量を伝えるだけです」とドイル氏。「するとMMSが『チェスを指すように』、スケジュールされている仕事を見て、納期を守り、利用可能なリソースを活用し、主軸稼働時間を最大化する計画を立てます。これにより、優れた主軸稼働率が実現しました。」

工場は人員スケジュールを入力し、チームメンバーがアンロード可能な時にシステムが完成品を取り出します。「Fastemsシステムの運用は、主軸を回し続けることの重要性をチームに再認識させました。私たちの仕事は、治具など必要な前提条件を整えることです」とドイル氏。

複数パレットシステムは、ハーシュ社の部品の大半を占めるリピート性の高い性質と好相性です。「セットアップは私たちにとって大きな変動要因の一つです」とハーシュ氏。パレット上に治具を残したままにすることで、セットアップ時間を実質的にゼロにできます。「36パレットあれば、ジョブをセットアップしたままにできます。パレット交換でリードタイムを最小化しながら稼働率を最大化できます」とハーシュ氏。3つの典型的な部品製造プロセスで実施した調査では、セットアップ時間が72%、54%、92%削減され、平均73%の削減となりました。

ハーシュ氏は、システムの能力を完全に理解することの重要性を強調します。「Fastemsは、このシステムは単なる大型で高度なパレットチェンジャーではないと教えてくれました。システムを信頼し、ジョブを入力して、仕事のスケジュールと部品がいつ加工されるかをシステムに決定させるよう促されました。」

投資対効果の最大化

「技術導入に労力をかけるなら、最大限に活用したい！」とドイル氏。ハーシュプレシジョンプロダクツは専任のFastemsチームを編成し、FMSシステムができるすべてのことを発見するという挑戦を与えました。

おそらく工場にとって最も重要なのは、FMSシステムが夜間、週末、休日の無人運転（ライツアウト運転）を可能にすることです。「目標は主軸を24時間回し続けることです」とハーシュ氏。

パレット化されたワーク治具により、部品密度も向上。「これが無人生産を助けます」とドイル氏。「5分サイクルなら36パレットはあっという間に終わります。だが1〜2時間サイクルなら、夜間・週末を通して加工できます。Fastemsシステムなら無人時間をフル活用できます。15分ごとに誰かがいる代わりに、システムを一晩中走らせ、翌日に部品を交換できます。」

続けて、「多くの顧客注文を直列ではなく並列で生産シーケンスできます。毎月100個納品の部品なら、週25個、日換算で約5個。毎日1回ローディングステーションにジョブが現れるようにスケジュールでき、次の部品へ移る前に100個まとめて加工する必要がありません。」複数機械間のパレット管理統合により、1つの部品を複数の機械で加工することも可能です。

以前はブラザー五軸フライス盤で1個ずつ加工していた、全面加工に五軸ポジショニングが必要な部品がありました。ワークエンベロープが小さく、一度に1個しか加工できませんでした。「Fastemsシステムなら、より大型の工作機械で加工でき、1パレット上に18個の部品を同時に加工できます」とハーシュ氏。

この部品は約60mm角で、同一パレット上で各シーケンス6個ずつ、3シーケンスで加工されます。第1シーケンス：ブランクにダブテール加工。第2シーケンス：部品の5面加工。第3シーケンス：ダブテールを切り落とし仕上げ。1サイクルで6個の完成品が得られます。ハーシュ氏は「ジョブをバッチ処理する代わりに、生産スケジュールに合わせて部品を少しずつ流せます」と語ります。

ハーシュプレシジョンプロダクツのFastems FMS技術適用における2つの主要課題は、工具管理とERP（企業資源計画）システムとの互換性です。

同社の仕事は低ボリューム、ハイミックス、厳しい公差が特徴で、多種多様な切削工具を使用します。Fastemsシステムと2台のオークマVMCを初期導入した際、システムの工具管理機能を導入するのは財務的に実行可能ではありませんでした。現在、各オークマ機械は166本の工具を格納でき、工具容量はまだ制約になっていません。

しかし、システムを総計5台のマシニングセンタまで拡張する予定のため、各機械で生産される部品ミックスに対して166本では足りなくなった際に、工具を機械内外へ自動的に出し入れする独自システムを開発中です。「FMSのジョブ数が利用可能な工具ポット数を超える場合、工具をツールマトリクス内外へ自動的に移動させます。その工具移動のミスプルーフ化が次の課題です」とドイル氏。

もう一つの課題はERP統合です。ハーシュ社は長年確立したERPシステムで顧客コミットメント情報をすべて管理していますが、これはマルチパレットスケジューリングをサポートするようには設計されていません。理由は、ERPシステムが原材料受入から出荷まで、メッキや熱処理などの外注工程を含む部品ルート全体を評価し、ワークセル活動に焦点を当てたFMSシステムでは見えないボトルネックを特定するよう設計されているからです。ERPシステムはジャストインタイム生産を優先し、FMSは主軸稼働率を優先します。

したがってドイル氏は、「両システムの要件を融和させる方法を模索しています。例えば、大口注文をセグメントに分けてリリースし、Fastemsシステムに見せる情報をより選択的にするなどです。」

容易な作業ではありません。「ERPシステムは結婚のようなものです」とハーシュ氏。「コミットメントと投資が伴います。必要でない限り、ERPシステムを変えたくはありません。」

ドイル氏は、「FastemsのFMSが気に入っているのは、私たちのチームがテクノロジーでは解決できない問題の解決に集中できるようにし、テクノロジーが非常に得意とする反復作業、仕事の優先順位付け、主軸稼働維持からチームを解放してくれる点です。例えば、治具設計の仕方、材料特性の考え方、生産プロセスの最適な設計方法を教えてくれるわけではありません。だからこそ、我々の得意分野、スイートスポットに集中できるのです。」

生産スコアカード

ハーシュ氏は、会社の指針「高品質な仕事を期日までに納品する」の実現に、社内のすべての個人がどう貢献しているかを日々把握してほしいと考えています。しかしハーシュ氏によれば、「毎日それを監視できていないことに気づきました。そこでスコアカードを開発しました。機械技師によって、機械技師のために設計されています。安全、品質、生産性という優先事項を取り上げ、日中のあらゆる時点で、それら各優先領域でのパフォーマンスを会社全体に更新します。」

各製造セルには、チームメンバーの意見を取り入れて開発されたカスタムスコアカードを表示するコンピューター画面があります。これにより、生産異常の迅速な診断と対応が可能になります。

例えば、スーパーバイザーがセルのスコアカードを見て、セットアップに時間がかかっているなら、適切な担当者を呼んで支援できます。ワンページのスナップショットは、会社全体のすべての顧客コミットメントを反映し、どのチームメンバーがその履行に関わっているかを示します。タイムリーな情報提供のため、スコアカードは2分ごとに更新されます。

様々なFMSシステムを調査する際、ハーシュ氏は最先端のアーリーアダプター技術ではなく、耐久性と信頼性の高いパフォーマンスを求めました。「最新技術への投資と、十分にテストされていて負債にならないものとのバランスを取りたかった」とハーシュ氏。「Fastemsが我々にとって正しい選択です。長年にわたり我々のビジネスにフィットすると期待される戦略的投資です。」

ビッグデータの理解

ハーシュプレシジョンプロダクツのピーター・ドイル氏は、「私はデータが大好きです。毎日見ています。サイクルタイム、部品番号、セットアップ時間、材料コスト、検査データ……あらゆるデータが入手可能です。データ駆動型製造への私の唯一の躊躇は、データを正しい方法で活用できているか確認することです。」

「問題は、企業がしばしばデータに溺れ、どう活用すべきかわからないことです」とドイル氏。「データの価値は意思決定を助ける能力にあります。問題を特定し、最も有用な情報が何かをデータ収集前に判断すべきです。」

ドイル氏によれば、今年、同社は分析と情報管理を戦略達成のキー要素として追加しました。「分析は、我々にとって最も意味のあるデータが発見するのを助けます。情報管理は、適切な情報を適切な人々に適切なタイミングで伝えることを可能にします。」

工場は、生産意思決定を助けるようデータを体系化する方法を開発中です。例えば、三次元測定機（CMM）データは電子的に取得しやすいですが、以前は現場で手作業で記録していた工具と部品検査データの電子的取得を現在導入中です。これらや他の施策が進むにつれ、「独自開発したプロセス文書化ソフトウェア、ERP、Fastems MMSを統合し、データそのものを資産にする方法を模索しています。データ活用の改善機会があることはわかっていますが、まだどうすればよいか模索中です。」

もう一つのステップは、基礎データの品質を判断することです。高品質なデータは、より迅速に良い意思決定を助けます。例えば、5個に1個の頻度でフィーチャーを検査して生産を遅らせる代わりに、統計的に50個に1個の検査で十分と判断できれば、効率が向上します。ドイル氏は一部データの真の価値にも疑問を投げかけます。機械稼働率やOEE数値のようなデータは間違いなく価値がありますが、一部のデータセットはそれほど有用ではありません。

例として、個人のパフォーマンスに関する詳細データ、例えば一人当たり生産性の全国ベンチマーク研究の価値を疑問視します。「そのデータ収集の側面により、ベンチマークが比較可能でなかったり、意思決定に無関係だったりする側面があり、それがデータ駆動型製造のメリットだとは思いません。ハーシュプレシジョンプロダクツの成功と文化は、コアバリュー（誠実さと信頼性、仕事への情熱、スキルと能力への自信、忠誠心とコミットメント）に基づいています。これらの基盤がある上で、データを活用して業務を改善し、他者を支援することを目指しています。マイクロマネジメントではありません。」

ドイル氏は、FastemsシステムをIndustry 4.0データ駆動型製造への実践的で応用的な第一歩と見ています。将来について、「人工知能は、おそらく他の何よりも製造業のゲームチェンジャーになるでしょう。チームの構造と育成のあり方を変えるはずです。」

Manufacturing Engineeringマネージングエディター、キャンディス・ロウロ氏による編集。