案例研究

伸手摘星,从学生开始:


Helander Metal Spinning Company 如何利用 3D 技术帮助缩小制造业技能差距
Narrow the Manufacturing Skills Gap with 3D Tech

如果您问当今制造业的任何管理层人士,例如 Helander Metal Spinning Company 的质量经理/管理代表 Brian Coglianese,他们都会告诉您类似的故事:招募顶尖人才(尤其是年轻的毕业生)越来越困难了。

这统称为制造业技能差距,德勤 (Deloitte) 和美国制造学会 (The Manufacturing Institute) 最近的一项研究估计,如果不采取措施扭转这一趋势,到 2030 年,美国可能会出现约 210 万个工作岗位空缺。这种短缺的代价是惊人的,大约为 1 万亿美元。 从这个数字来看,1 万亿美元大约相当于印度尼西亚或荷兰 2021 年的国内生产总值。(或者相当于两个爱尔兰,或两个泰国。)

技能差距背后的原因是多方面的。但主要驱动因素各不相同:

  • 人口结构发生变化,随着婴儿潮一代逐渐老龄化,其退出劳动力市场的速度快于新人才的替代速度
  • 文化转变,人们不再重视职业培训,而更重视大学水平的课程和高级学位
  • 行业误解助长了制造业是低薪、低技能、易发生事故和伤害的职业的偏颇观念
  • 新冠疫情后对平衡工作与生活更迫切地渴望(部分通过远程工作灵活性实现),重新建立了更多 20 世纪中期朝九晚五的工时制度

业界振“臂”一呼

对于拥有 80 多年金属成型和金属加工服务经验的行业领导者 Helander 来说,招聘顶尖人才的关键不在于抵制或扭转这些趋势,而是彻底改变当前局面。换句话说,如何使制造业再次成为一个令人兴奋的领域,并在这个领域开创自己的事业。

Helander 实现这一目标的方法之一是购买和使用 3D 激光扫描技术,例如 FARO® Quantum Max ScanArm。Quantum Max 是一款精密测量工具,它将 Quantum Max FaroArm® 便携坐标测量机 (PCMM) 的测量能力与激光扫描头的非接触功能相结合。不仅如此,这还是年轻员工越来越乐于掌握的最先进的 3D 测量技术。

“很难找到高素质的人才,但我是技术与制造协会的讲师,”Brian Coglianese 说道,他指的是位于伊利诺伊州绍姆堡的独立贸易组织,专注于协助和促进中小制造商的发展。“所以从技术上来说,我可以直接将一个高中毕业生培训到我需要的水平。我们确实有渠道。”

Helander 成立于 1936 年,从最初的小作坊到现在已经有了很大的发展。如今,这家总部位于伊利诺伊州隆巴德(芝加哥郊区)的公司拥有 40 多名员工,专门从事金属旋压、板材液压成形(对金属板材施加液压,使其变形并呈现模具形状的过程,用于制造汽车车身面板、航空航天部件和电器外壳)和机器加工,重点服务于航空航天、能源和商业/工业机械和设备行业。Helander Metal Spinning Company 有幸与大大小小的公司合作,包括航空航天工业领域的领导者。 公司平均每年有近 100 个新项目。

公司的主要业务是金属旋压,即使用金属旋压车床将金属板材或坯料压成圆柱形或圆锥形,公司拥有四台 Faro 测量臂,他们在其中三台上使用了安装式激光扫描仪以及 8 轴旋转附件。 他们使用 FARO 的技术来帮助制造用于电信、火箭、喷气式飞机和直升机等其他应用的大组件。(*由于美国国际武器贸易条例 [ITAR] 的规定,Brian 无法提供更多细节。)

“我们的许多零件都有外形标注[用于控制圆柱度],因此我们利用激光扫描将成品零件与 CAD 模型进行比较,并评估外形的准确性,” Coglianese 解释道。“我们必须确保在每个生产步骤中都满足厚度和外形要求。根据旋压和机加工操作的数量,在整个过程中对零件进行多次检查,以验证其满足严格的公差要求。”

速度、效率、生产率和进步

得益于 FARO 的 ScanArm 技术,Brian 估计他的团队的工作速度提高了一倍或两倍。这确实节省了时间,因为它使公司能够更快地提高生产量并获得更多新业务,同时减少了返工、浪费和废料。

在引入 Quantum Max 之前,检查圆柱外形是一项繁琐的任务;这是一项限制数据的任务,需要依靠金属模板来告诉他们零件外形是否有缺陷,但不知道有多大的缺陷,也不知道零件缺陷具体在什么位置。或者,如果零件有缺陷,是不圆或形状不规则,还是尺寸过大或过小。

“现在,我可以准确地说出零件的形状,这可以对出现差异的潜在原因和生产过程改进提供有价值的见解,”他说。

从易用性的角度来看,确实没有可比性。Coglianese 表示,已经有三名质量控制主管在使用 Quantum Max,两名操作员也接受了设备使用培训。也正是这种易用性吸引了学生出身的员工。Coglianese 估计,他可以在短短两周内让新招收的学生开始使用 Quantum Max,而更全面的培训计划(包括其他职责)可能需要最长四到六周的时间。即便如此,所需的培训时间都不是很长。

“这也是为了建立信心,”他补充道。“有些人需要更长的时间才能对自己的检查技能产生信心。”

除了金属旋压应用之外,Helander 还使用扫描机械臂进行逆向工程,特别是当他们的一台机器上的部件发生故障时。公司会扫描一个部件,然后试着确定原来的尺寸和形状,以及他们是否能够制造新的并替换旧的,而不是订购新部件。Coglianese 估算,有一次他们对一件价值 5 万美元的青铜部件做了逆向工程,并且因此实现了自制。

有了这些教育和车间数据点,很明显整个 Helander 团队对他们的 FARO 扫描机械臂产生的结果非常满意。虽然手工工具测量不太可能彻底消亡,但同样明显的是,3D 技术正在迅速普及,尤其是在航空航天和国防等公差严格的行业,这些行业最需要年轻的人才。

对于那些希望缩小制造业技能差距并拥抱最新 3D 激光扫描技术的十几岁和 20 岁出头的年轻人来说,在其他人可以申请这份未来的绝佳工作之前,这样的消息肯定会从“低调”变成“高调”。

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