정형외과 임플란트의 혁신:자동화된 일체형 작업 흐름으로 비용 절감

정형외과 임플란트 회사는 많은 과제에 직면해 있지만 가장 큰 과제 중 하나는 재고 관리입니다. 이러한 회사(및 판매하는 제품을 제조하는 회사)는 다양한 임플란트 유형, 변형 및 크기를 비용 효율적으로 생산하는 방법을 모색한 다음 창고와 병원 사이를 오가는 재고를 관리해야 합니다. 이는 회사의 자원을 고갈시킬 수 있는 높은 재고 요구 사항과 동일합니다.

Mach Medical은 정형외과용 임플란트 OEM이 직면한 일부 문제를 해결하기 위해 설립된 정형외과용 임플란트 계약 제조업체입니다.

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재고 관리

Mach Medical의 공동 창업자이자 비즈니스 개발 리더인 Dave Anderson은 업무 특성상 정형외과 임플란트 회사는 일반적으로 고객에게 서비스를 제공하기 위해 12개월 분량의 재고를 보유하고 있다고 설명합니다. "제품이 수술에 사용되고 병원에서는 즉시 보충이 필요하거나, 그날 2, 3, 4명의 환자가 쌓여 있어 모두 사이즈 5의 왼쪽 무릎이 필요할 경우 선반에 동일한 크기의 6개가 필요할 수 있습니다."

더 복잡한 문제는 재고가 항상 움직이고 있다는 것입니다. Mach Medical의 공동 창립자이자 총괄 관리자인 Steve Rozow에 따르면 정형외과용 임플란트는 신발과 비슷하며 다양한 유형과 크기로 제공됩니다. 사람들이 새 신발을 원할 때 신발 가게에 갈 수 있습니다. 신발 가게에는 고객이 직접 입어볼 수 있도록 각 신발 스타일을 다양한 사이즈로 갖추고 있습니다. 하지만 정형외과용 임플란트가 필요한 환자들이 매장에 가서 다른 임플란트를 시험해 볼 수는 없습니다. 매장(또는 미리 결정된 일부 매장)은 병원 수술실에 있는 환자에게 다가가야 합니다. 외과의사는 수술 전에 환자에게 어떤 크기의 임플란트가 필요한지 알고 있지만, 수술 시 가장 적합한 것을 선택하거나 임플란트가 오염된 경우 복제할 수 있도록 수술실에서 다양한 옵션을 사용할 수 있는 경우가 많습니다. 그런 다음 사용하지 않은 재고가 반송되고 사용된 재고가 보충됩니다. "그 재고는 지속적으로 이동하며 수술을 지원하거나 병원이 대규모 병원인 경우 병원에 캠프를 치고 있을 수도 있습니다."라고 그는 말합니다. 제조업체 재고의 최소 50%는 병원에 있거나 특정 시간에 운송 중입니다. "정형외과 제조업체가 고객을 추가하려면 해당 고객에게 서비스를 제공하기 위해 재고 공간을 추가해야 하는 경우가 많습니다."라고 그는 계속합니다.

부품군 제조의 과제로 인해 재고 관리가 더욱 복잡해졌습니다. Anderson은 “제조와 관련된 최소 주문 수량이 주로 기계 설정 시간에 따라 결정됩니다.”라고 말합니다. "하나의 SKU를 실행하기 위한 기계를 설정하는 데 8시간이 걸린다고 가정해 보겠습니다. 기계를 분해하기 전에 적절한 단위당 비용을 얻을 수 있도록 가능한 한 많은 부품을 실행하려고 합니다." 그러나 특정 SKU는 다른 SKU보다 더 자주 사용됩니다. 인간 크기의 종형 곡선에서 더 크고 작은 크기의 경우 제조업체가 "개별 SKU를 20~50개 만든다면 5~10년치의 재고가 될 수 있습니다"라고 그는 설명합니다. “그건 앉을 거예요.”

표준화로 시작

Mach Medical이 이러한 과제를 해결하는 한 가지 방법은 생산 프로세스를 최대한 표준화하는 것입니다. 예를 들어, 다양한 임플란트와 크기에 대해 다양한 주물을 조달하는 대신 회사는 각 임플란트 유형에 대해 보다 일반적인 주물부터 시작합니다. Rozow는 “사실상 도구 개발이 전혀 필요하지 않으며 바로 기성품입니다.”라고 말합니다. 이는 임플란트가 기계에서 더 많은 시간을 소비하고 맞춤형 주조보다 더 많은 재료를 제거해야 함을 의미할 수 있지만 유연성은 그만한 가치가 있습니다. “설계 변경이 있거나 고객이 여기저기서 조정을 원하는 경우 일반적으로 상당히 간단한 프로그램 변경이 이루어집니다.”라고 그는 계속합니다. "이를 수용하기 위해 더 큰 비용이 추가되는 툴링 변경이 필요하지 않습니다." 그는 고객이 임플란트 생산을 확대함에 따라 Mach Medical이 기계 가공에 더욱 효율적이고 비용 효율적인 맞춤형 주물로 전환할 수 있다고 덧붙였습니다.

Mach Medical은 고객을 위한 최종 제품 재고를 줄이고자 하는 것처럼 자체 주조물 및 기타 원자재 재고도 적게 유지하기 위해 노력하고 있습니다. Rozow는 "우리는 이러한 제품에 대해 매우 낮은 재고를 유지하는 경향이 있으며 해당 회사와 상당히 엄격한 JIT 유형 기반으로 재고를 공급하기로 합의했습니다."라고 말합니다. 인디애나 주 컬럼비아 시티에 있는 시설은 원료 및 주조 공급업체와 충분히 가까워 일주일에 두 번씩 Mach Medical에 필요한 재료를 한 번에 며칠 동안 반납할 수 있는 "밀크런"을 수행할 수 있습니다.

원자재는 초기 생산 공정을 거칩니다. Rozow는 여기에는 일반적으로 검사, 세척 및 코팅이라는 두 가지 가공 공정이 포함된다고 말합니다(Mach Medical의 공동 위치 자매 회사인 Sites Medical에서 발생). 이 시점에서 정형외과용 임플란트의 형태가 갖춰지기 시작했지만 아직 불완전합니다. 이 시점부터 회사는 부품을 다양한 크기나 오른쪽 및 왼쪽 버전과 같은 여러 SKU로 전환할 수 있습니다. 그런 다음 고객이 주문하면 Mach Medical은 올바른 크기와 모양으로 절단하는 최종 가공 작업, 세척 과정, 검사, 마감 공정, 최종 세척을 거쳐 임플란트를 완성합니다.

이 "유연한 로트 크기 조정" 시스템은 Mach Medical에 두 가지 장점을 모두 제공합니다. 즉, 주조 및 열처리를 보다 비용 효율적으로 만들 수 있는 볼륨과 하나의 부품만큼 낮은 주문량을 처리할 수 있는 유연성을 제공합니다. 또한 고객의 리드 타임을 20주에서 3주로 대폭 단축합니다. Rozow는 유연한 로트 크기 조정과 짧은 리드 타임을 통해 Mach Medical의 고객이 창고 재고를 줄일 수 있다고 말합니다. "더 짧은 주기로 보충할 수 있으며 이상값을 많이 주문할 필요가 없습니다."라고 그는 설명합니다.

단일 작업 흐름 자동화

Mach Medical의 전략은 부품을 고객에게 신속하게 제공하는 것에 달려 있으므로 자동화 및 소등 가공이 핵심입니다. 그러나 회사가 구현하는 모든 자동화 시스템은 고객(또는 자체)의 재고로 인해 부담을 주지 않도록 더 작은 배치의 부품 생산을 처리할 수 있어야 합니다. "우리는 모두 동일한 SKU인 대퇴골 20개 또는 50개의 경제적인 주문 규모를 설정하고 하루 종일 자동화할 수 있습니다. 이는 매우 간단합니다."라고 Rozow는 말합니다. "그러나 SKU X 중 하나, SKU Y 중 5개, SKU Z 중 3개를 로드하면 단일 부품 흐름을 수용하기 때문에 Flexxbotics의 숨겨진 소프트웨어 장점이 발휘됩니다."

Mach Medical의 Flexxbotics 셀은 부분적으로 완성된 임플란트의 초기 처리를 최종 제품으로 자동화합니다(최종 가공, 검사 및 세척 프로세스). Mach Medical의 로트 크기가 다양하고 잠재적으로 작을 수 있기 때문에 회사에서는 셀이 올바른 부품을 잡고 해당 부품에 해당하는 프로그램을 로드하고 있다는 확신이 필요했습니다. “우리는 기계와 CMM 충돌로부터 보호해야 합니다.”라고 Rozow는 말합니다. Flexxbotics는 비전 시스템을 포함하여 세포의 모든 구성 요소가 서로 통신할 수 있는 플랫폼을 제공합니다. Universal Robots의 코봇은 스테이징 랙에서 부품을 가져와 비전 시스템으로 가져옵니다. 비전 시스템은 공작 기계에 올바른 도구와 프로그램이 있는지 부품의 코드를 통해 확인합니다. Okuma 5축 기계에서 가공한 후 로봇은 공정 중 세척을 위해 부품을 초음파 세척 스테이션으로 가져옵니다. 그런 다음 로봇은 부품을 비전 시스템으로 다시 가져오고, 비전 시스템은 검사를 위해 부품을 CMM으로 옮기기 전에 아버를 사용하여 부품을 확인합니다. CMM이 부적합을 감지하면 해당 부품을 부적합 부품 전용 스테이징 랙의 6개 지점 중 하나로 이동합니다. 해당 영역이 가득 차면 셀이 종료되고 운영자에게 알립니다. 부적합 부품을 위한 6개의 슬롯은 별로 많아 보이지 않을 수 있지만 Rozow는 회사의 부적합 비율이 1% 미만이라는 점을 고려하면 실제로 이를 과잉이라고 봅니다.

셀 전체에 걸쳐 다양한 SKU가 있음에도 불구하고 Mach Medical은 셀의 다른 구성 요소를 표준화했습니다. "로봇은 표준화된 툴링 때문에 우리가 가져오는 모든 것에 대해 매우 불가지론적입니다."라고 Rozow는 말합니다. 부품은 로봇이 셀을 통해 부품을 이동하는 데 사용하는 공통 인터페이스를 갖춘 고정 장치에 고정됩니다.

표준화는 절단 도구에도 적용되지만 Rozow는 이것이 더 까다롭다고 말합니다. 회사는 공작 기계용 표준화된 툴링 패키지로 시작하지만 때때로 복잡한 기능을 위해 특수 툴링을 추가해야 합니다. 툴링은 비용을 좌우하는 요소이기 때문에 Mach Medical은 툴 수명을 최적화하기 위해 지속적으로 노력하고 있습니다. 수동으로 수집된 공구 수명 데이터에 대한 파레토 분석을 사용하여 최적화의 다음 우선순위를 결정합니다. Flexxbotics는 또한 CMM의 검사 데이터를 기반으로 절단 매개변수의 폐쇄 루프 조정을 촉진하여 도구 수명을 늘리고 부품 품질을 일관되게 유지하며 스크랩을 줄입니다. "공구 마모 등이 발생하면 실시간으로 조정됩니다."라고 그는 말합니다.

Mach Medical은 무인 가공을 확장하기 전에 프로세스를 검증하고 안정화하기 위해 계속 노력하고 있습니다. 현재 셀은 36시간 동안 작동하도록 설정되어 있지만 회사는 더 오랫동안 작동할 수 있도록 더 큰 선반 시스템을 설치할 계획입니다. "우리가 할 또 다른 일은 기계를 추가하는 것입니다."라고 Rozow는 말합니다. "우리가 그 확신을 갖게 되면 기계를 밀어넘길 것입니다." 나중에 세 번째 시스템을 셀에 추가할 수도 있습니다. 또한 회사는 부분적으로 완성된 임플란트 생산과 같은 보다 높은 수준의 공정에서도 자동화를 구현할 계획입니다.

이 셀은 유연한 로트 크기 조정을 가능하게 할 뿐만 아니라 Mach Medical이 반복적으로 엄격한 허용 오차를 유지하는 데도 도움이 됩니다. Rozow에 따르면 고객은 일반적으로 1mm 공차를 허용하지만 회사는 그 중 25% 미만을 사용합니다. 그는 회사가 이러한 허용 오차에 대해 단지 앞서 있을 가능성이 높으며 외과 의사가 수동 뼈 준비에서 보다 정확하고 일관된 로봇 뼈 준비로 전환함에 따라 임플란트에 대한 허용 오차를 강화해야 한다고 믿습니다.

어깨, 무릎, 발가락

Mach Medical은 처음에는 무릎 및 발목 임플란트에 중점을 두었지만 이 생산 모델을 엉덩이, 척추 구성 요소 또는 경골과 같은 다른 유형의 임플란트로 확장할 계획입니다. Rozow는 이러한 임플란트가 다른 유형의 임플란트보다 훨씬 더 다양하며 극히 적은 수량 또는 단일 부품 주문이 필요할 가능성이 있다고 말합니다.

Flexxbotics 셀은 정형외과용 임플란트를 위한 적시 생산 모델을 만들려는 Mach Medical의 궁극적인 목표를 향한 한 단계입니다. "우리는 주문을 받아 3주 이내에 배송할 수 있습니다. 일반적으로 환자의 수술 일정 기간 내에 이루어집니다."라고 Anderson은 지적합니다. 수술 전 계획 소프트웨어가 더욱 발전하면 의사나 의사 보조원이 환자에게 어떤 크기의 임플란트가 필요할지 결정할 수 있으므로 Mach Medical은 해당 부품을 제작하여 수술 시간에 맞춰 병원으로 배송할 수 있습니다. 제조업체가 여러 개의 임플란트(예:여러 다른 크기 옵션 또는 오염 시 중복 제품)를 배송하더라도 Anderson은 이를 통해 임플란트 회사가 재고를 85%까지 줄일 수 있다고 믿습니다. "연간 수억 달러를 절약할 수 있습니다."라고 그는 말합니다.