Revolucionando Implantes Ortopédicos: Flujos de Trabajo Automatizados de Una Sola Pieza Reducen Costos

Las empresas de implantes ortopédicos enfrentan muchos desafíos, pero uno de los mayores es la gestión de inventario. Estas empresas (y las que fabrican los productos que venden) deben navegar cómo producir una amplia gama de tipos, variantes y tamaños de implantes de forma rentable, y luego gestionar ese inventario a medida que se mueve entre almacenes y hospitales. Esto equivale a altos requisitos de inventario que pueden drenar los recursos de una empresa.

Mach Medical es un fabricante por contrato de implantes ortopédicos que fue fundado para abordar algunos de los desafíos que enfrentan los OEMs de implantes ortopédicos, incluyendo el inventario, usando manufactura avanzada y automatización.

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Control de Inventario

Por la naturaleza de su trabajo, las empresas de implantes ortopédicos generalmente llevan 12 meses de inventario para servir a los clientes, explica Dave Anderson, cofundador y líder de desarrollo de negocio en Mach Medical. "Un producto se usa en cirugía y el hospital necesita reposición inmediata, o pueden necesitar seis del mismo tamaño en el estante en caso de que tengan dos o tres o cuatro pacientes apilados ese día que todos van a necesitar una rodilla para el lado izquierdo en Talla 5."

Complicando aún más las cosas está que el inventario siempre está en movimiento. Según el Cofundador y Gerente General de Mach Medical, Steve Rozow, los implantes ortopédicos son como zapatos — vienen en múltiples tipos y tamaños. Cuando la gente quiere un nuevo par de zapatos, podría ir a una zapatería, que almacena cada estilo en múltiples tallas para que los clientes los prueben. Pero los pacientes que necesitan implantes ortopédicos no pueden ir a una tienda a probar diferentes implantes. La tienda (o un subconjunto predeterminado) necesita llegar al paciente en el quirófano del hospital. Los cirujanos tienen una idea de qué tamaño de implante necesitará un paciente antes de la cirugía, pero a menudo tienen múltiples opciones disponibles en el quirófano para elegir el mejor ajuste en el momento de la operación, o duplicados en caso de que un implante se contamine. Luego, el inventario no usado se devuelve, y el stock usado se repone. "Ese inventario está constantemente moviéndose y apoyando cirugías, o tal vez acampado en un hospital, si el hospital es de alto volumen," dice. Al menos el 50% del inventario del fabricante está either en un hospital o en tránsito en cualquier momento. "Para que los fabricantes ortopédicos agreguen clientes, muchas veces tienen que agregar esa huella de inventario para servir a esos clientes," continúa.

Los desafíos de fabricar familias de piezas hacen la gestión de inventario aún más compleja. "Hay cantidades mínimas de pedido asociadas con la fabricación que son impulsadas en gran medida por el tiempo de configuración de la máquina," dice Anderson. "Digamos que toma ocho horas configurar una máquina para correr un SKU. Quiere correr tantos de esos partes como pueda para obtener un costo por unidad decente antes de desarmar la máquina." Pero ciertos SKUs se usan más a menudo que otros. Para tamaños en los extremos más grandes y pequeños de la curva de campana de tallas humanas, si un fabricante está "haciendo 20 o 50 de un SKU individual, eso podría ser cinco a 10 años de inventario," explica. "Eso va a quedarse ahí."

Comenzando con la Estandarización

Una forma en que Mach Medical aborda estos desafíos es estandarizando procesos de producción tanto como sea posible. Por ejemplo, en lugar de adquirir diferentes fundiciones para diferentes implantes y tamaños, la empresa comienza con una fundición más genérica para cada tipo de implante. "Prácticamente no hay desarrollo de herramientas, y es solo de estantería," dice Rozow. Aunque esto podría significar que los implantes pasen más tiempo en la máquina y necesiten más material removido que una fundición más personalizada, la flexibilidad vale la pena el intercambio. "Si hay un cambio de diseño, o el cliente quiere ajustar cosas aquí y allá, generalmente es un cambio de programa bastante simple," continúa. "Para acomodar eso, no tenemos que tener cambios de herramientas, que es donde se suman los costos mayores." Agrega que a medida que los clientes escalan la producción de implantes, Mach Medical puede cambiar a una fundición personalizada que es más eficiente de mecanizar y más rentable.

Así como Mach Medical quiere reducir el inventario de productos finales para sus clientes, también trabaja para mantener su propio inventario de fundiciones y otras materias primas esbelto. "Tendemos a mantener inventarios bastante bajos en esos y tenemos acuerdos con esas empresas para que nos fluyan en una base bastante ajustada, tipo JIT," dice Rozow. Su instalación en Columbia City, Indiana, está lo suficientemente cerca de sus proveedores de materias primas y fundiciones que pueden hacer "corridas de leche" dos veces por semana para dejar el material que Mach Medical necesita para unos días a la vez.

La materia prima pasa por un proceso de producción inicial. Rozow dice que esto típicamente incluye dos procesos de mecanizado, inspección, limpieza y recubrimiento (que ocurre en Sites Medical, la empresa hermana colocalizada de Mach Medical). En este punto, el implante ortopédico está comenzando a tomar forma pero aún está incompleto. Desde este punto, la empresa puede convertir las piezas en múltiples SKUs, como diferentes tamaños o versiones derecha e izquierda. Luego, a medida que los clientes hacen pedidos, Mach Medical completa los implantes a través de operaciones de mecanizado final donde se cortan al tamaño y forma correctos, un proceso de limpieza, inspección, procesos de acabado, y luego una limpieza final.

Este sistema de "tamaño de lote flexible" da a Mach Medical lo mejor de ambos mundos: volúmenes que pueden hacer la fundición y tratamiento térmico más rentables, así como flexibilidad para manejar volúmenes de pedido tan bajos como una pieza. También acorta drásticamente los tiempos de entrega para los clientes, de 20 semanas a tres. Rozow dice que el dimensionamiento flexible de lotes y los tiempos de entrega más cortos permiten a los clientes de Mach Medical reducir su inventario de almacén. "Pueden reponer en un ciclo más corto, y no tienen que pedir esos valores atípicos tanto," explica.

Automatizando el Flujo de Trabajo de Una Sola Pieza

Como la estrategia de Mach Medical depende de llevar piezas a los clientes rápidamente, la automatización y el mecanizado sin luces es clave. Sin embargo, cualquier sistema de automatización que la empresa implemente necesita poder manejar la producción de lotes más pequeños de piezas para no abrumar a los clientes (o a sí misma) con inventario. "Podemos configurar un tamaño de pedido económico de 20 o 50 fémures que son todos el mismo SKU y automatizar eso todo el día. Eso es bastante sencillo," dice Rozow. "Pero cuando cargas uno de SKU X, cinco de SKU Y y tres de SKU Z, ahí es donde la ventaja de software detrás de escena de Flexxbotics entra en juego porque acomoda el flujo de una sola pieza."

La celda Flexxbotics de Mach Medical automatiza el procesamiento inicial de los implantes parcialmente terminados en productos finales — mecanizado final, inspección y un proceso de limpieza. Con los tamaños de lote variables y potencialmente pequeños de Mach Medical, la empresa necesitaba la seguridad de que la celda estaba agarrando la pieza correcta y cargando los programas correspondientes para esa pieza. "Tenemos que proteger contra que nuestra máquina y MMC choquen," dice Rozow. Flexxbotics proporciona una plataforma que permite que todos los componentes de la celda se comuniquen entre sí, incluyendo un sistema de visión. Un cobot Universal Robots agarra una pieza de un bastidor de staging y la lleva al sistema de visión, que confirma mediante un código en la pieza que la herramienta de máquina tiene las herramientas y el programa correctos. Después del mecanizado en una máquina Okuma de cinco ejes, el robot lleva la pieza a una estación de limpieza ultrasónica para limpieza en proceso. Luego el robot lleva la pieza de vuelta al sistema de visión, que usa el arbor para confirmar la pieza antes de moverla al MMC para inspección. Si el MMC detecta una no conformidad, mueve esa pieza a uno de seis espacios en un bastidor de staging dedicado a piezas no conformes. Si esa área se llena, la celda se apaga y notifica a un operador. Seis espacios para piezas no conformes pueden no parecer mucho, pero Rozow en realidad ve esto como exceso dada la tasa de no conformidad de la empresa es menos del 1%.

A pesar de la amplia variedad de SKUs que corren a través de la celda, Mach Medical ha estandarizado otros componentes en la celda. "El robot es bastante agnóstico a cualquier cosa que traigamos allí, debido al tooling estandarizado," dice Rozow. Las piezas se mantienen en fijaciones con una interfaz común que el robot usa para moverlas a través de la celda.

La estandarización también se extiende a las herramientas de corte, aunque Rozow dice que esto es más complicado. La empresa comienza con un paquete de tooling estandarizado para la herramienta de máquina pero ocasionalmente necesita agregar tooling especializado para características complejas. Debido a que el tooling es un gran impulsor de costos, Mach Medical trabaja continuamente para optimizar la vida de la herramienta. Usa análisis de Pareto en datos de vida de herramienta recolectados manualmente para determinar la próxima prioridad para optimización. Flexxbotics también aumenta la vida de la herramienta, mantiene la calidad de la pieza consistente y reduce el desperdicio al facilitar el ajuste de bucle cerrado de parámetros de corte basados en datos de inspección del MMC. "Si tenemos desgaste de herramienta o ese tipo de cosas, se ajusta en tiempo real," dice.

Mach Medical aún está trabajando en probar y estabilizar su proceso antes de expandir el mecanizado sin supervisión. Ahora mismo, la celda está configurada para correr por 36 horas, pero la empresa planea configurar un sistema de estanterías más grande que le permitirá correr por períodos más largos. "La otra cosa que haremos es agregar otra máquina," dice Rozow. "Una vez que tengamos esa confianza, deslizaremos una máquina." Una tercera máquina también podría agregarse a la celda en el futuro. La empresa también planea implementar automatización en procesos más upstream, como la producción de implantes parcialmente terminados.

No solo esta celda permite el dimensionamiento flexible de lotes, sino que también ayuda a Mach Medical a mantener tolerancias ajustadas repetiblemente. Según Rozow, los clientes generalmente permiten una tolerancia de 1 mm, pero la empresa usa menos del 25% de eso. Él cree que la empresa probablemente solo está por delante de la curva con estas tolerancias, y a medida que los cirujanos cambian de preparación ósea manual a robótica más precisa y consistente, las tolerancias para implantes necesitarán ajustarse.

Hombros, Rodillas y Dedos

Mach Medical se está enfocando inicialmente en implantes de rodilla y tobillo pero planea extender este modelo de producción a otros tipos de implantes, como caderas, componentes de columna o incluso tibias, que Rozow dice vienen en aún más variantes que otros tipos de implantes y probablemente requerirían órdenes de cantidad extremadamente baja o de una sola pieza.

La celda Flexxbotics es un paso hacia el objetivo final de Mach Medical de crear un modelo de producción justo a tiempo para implantes ortopédicos. "Podemos tomar un pedido y entregarlo dentro de tres semanas. Bueno, eso usualmente está dentro de la ventana de programación de cirugía para un paciente," señala Anderson. Avances adicionales en software de planificación preoperatoria permitirían a médicos o asistentes médicos determinar qué tamaños de implantes probablemente necesitará el paciente, para que Mach Medical pueda fabricar esas piezas y enviarlas al hospital a tiempo para la cirugía. Incluso si el fabricante envía múltiples implantes (varias opciones de tamaños diferentes o duplicados en caso de contaminación, por ejemplo), Anderson cree que esto podría permitir a las empresas de implantes reducir sus inventarios en un 85%. "Eso son cientos de millones de dólares al año en ahorros," dice.