Revolucionando los implantes ortopédicos:los flujos de trabajo automatizados de una sola pieza reducen los costos

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

Mach Medical es un fabricante por contrato de implantes ortopédicos que se fundó para abordar algunos de los desafíos que enfrentan los OEM de implantes ortopédicos, incluido el inventario, mediante el uso de automatización y fabricación avanzada.

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Control de inventario

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

Para complicar aún más las cosas, el inventario está siempre en movimiento. Según el cofundador y director general de Mach Medical, Steve Rozow, los implantes ortopédicos son como zapatos:vienen en varios tipos y tamaños. Cuando las personas quieren un nuevo par de zapatos, pueden ir a una zapatería, que vende cada estilo de zapato en varios tamaños para que los clientes se los prueben. Pero los pacientes que necesitan implantes ortopédicos no pueden ir a una tienda para probar diferentes implantes. La tienda (o un subconjunto predeterminado de ella) debe llegar al paciente en el quirófano del hospital. Los cirujanos tienen una idea del tamaño de implante que necesitará un paciente antes de la cirugía, pero a menudo tienen múltiples opciones disponibles en el quirófano para poder elegir el que mejor se adapta al momento de la operación, o duplicados en caso de que un implante se contamine. Luego, se devuelve el inventario no utilizado y se repone el stock usado. "Ese inventario se mueve constantemente y respalda las cirugías, o tal vez está acampado en un hospital, si el hospital es un hospital de gran volumen", dice. Al menos el 50% del inventario del fabricante se encuentra en un hospital o en tránsito en un momento dado. "Para que los fabricantes de productos ortopédicos puedan sumar clientes, muchas veces tienen que aumentar esa huella de inventario para poder atender a esos clientes", continúa.

Los desafíos de fabricar familias de piezas hacen que la gestión de inventario sea aún más compleja. "Existen cantidades mínimas de pedido asociadas con la fabricación que dependen en gran medida del tiempo de preparación de la máquina", afirma Anderson. "Digamos que se necesitan ocho horas para configurar una máquina para ejecutar un SKU. Quiere procesar tantas piezas como sea posible para poder obtener un costo unitario decente antes de derribar la máquina". Pero ciertos SKU se utilizan con más frecuencia que otros. Para los tamaños que se encuentran en los extremos más grande y más pequeño de la curva de campana de los tamaños humanos, si un fabricante está “fabricando 20 o 50 de un SKU individual, eso podría equivaler a un inventario de entre cinco y diez años”, explica. “Eso se va a sentar.”

Comenzando con la estandarización

Una forma en que Mach Medical aborda estos desafíos es estandarizando los procesos de producción tanto como sea posible. Por ejemplo, en lugar de adquirir diferentes modelos para diferentes implantes y tamaños, la empresa comienza con un modelo más genérico para cada tipo de implante. “Prácticamente no hay desarrollo de herramientas y simplemente están listas para usar”, dice Rozow. Si bien esto podría significar que los implantes pasan más tiempo en la máquina y necesitan extraer más material que un yeso más personalizado, vale la pena sacrificar la flexibilidad. "Si hay un cambio de diseño, o el cliente quiere modificar cosas aquí y allá, normalmente se trata de un cambio de programa bastante simple", continúa. "Para dar cabida a eso, no tenemos que realizar cambios de herramientas, que es donde se acumulan mayores costos". Añade que a medida que los clientes aumentan la producción de implantes, Mach Medical puede cambiar a un molde personalizado que sea 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 reducido su propio inventario de piezas fundidas y otras materias primas. "Tendemos a mantener inventarios bastante bajos y tenemos acuerdos con esas empresas para que nos los transmitan de forma bastante estricta, tipo JIT", dice Rozow. Sus instalaciones en Columbia City, Indiana, están lo suficientemente cerca de sus proveedores de materia prima y piezas de fundición como para que puedan realizar "recorridos de leche" dos veces por semana para dejar el material que Mach Medical necesita durante unos días a la vez.

La materia prima pasa por un proceso de producción inicial. Rozow dice que esto generalmente incluye dos procesos de mecanizado, inspección, limpieza y recubrimiento (lo que ocurre en Sites Medical, la empresa hermana que comparte ubicación con Mach Medical). En este punto, el implante ortopédico comienza a tomar forma pero aún está incompleto. A partir de este punto, la empresa puede convertir las piezas en múltiples SKU, como diferentes tamaños o versiones derecha e izquierda. Luego, cuando los clientes realizan pedidos, Mach Medical completa los implantes mediante operaciones de mecanizado finales en las que 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” ofrece a Mach Medical lo mejor de ambos mundos:volúmenes que pueden hacer que la fundición y el tratamiento térmico sean más rentables, así como flexibilidad para manejar volúmenes de pedidos tan bajos como una sola pieza. También acorta drásticamente los plazos de entrega para los clientes, de 20 semanas a tres. Rozow dice que el tamaño flexible de los lotes y los plazos de entrega más cortos permiten a los clientes de Mach Medical reducir el inventario de su almacén. "Pueden reabastecerse en un ciclo más corto y no tienen que ordenar tanto esos valores atípicos", explica.

Automatización del flujo de trabajo de una sola pieza

Como la estrategia de Mach Medical se basa en hacer llegar las piezas a los clientes rápidamente, la automatización y el mecanizado sin luces son clave. Sin embargo, cualquier sistema de automatización que implemente la empresa debe poder manejar la producción de lotes más pequeños de piezas para no abrumar a los clientes (o a ella misma) con el inventario. "Podemos establecer un tamaño de pedido económico de 20 o 50 fémures que sean todos del mismo SKU y automatizarlo durante todo el día. Eso es bastante sencillo", afirma Rozow. "Pero cuando cargas uno de SKU X, cinco de SKU Y y tres de SKU Z, ahí es donde entra en juego la ventaja del software detrás de escena de Flexxbotics porque se adapta al flujo de una sola pieza".

La célula Flexxbotics de Mach Medical automatiza el procesamiento inicial de los implantes parcialmente terminados hasta convertirlos en productos finales:mecanizado final, inspección y proceso de limpieza. Con los tamaños de lote variables y potencialmente pequeños de Mach Medical, la empresa necesitaba estar segura de que la celda tomaba la pieza correcta y cargaba los programas correspondientes para esa pieza. "Tenemos que protegernos contra la caída de nuestra máquina y de la CMM", afirma Rozow. Flexxbotics proporciona una plataforma que permite que todos los componentes de la célula se comuniquen entre sí, incluido un sistema de visión. Un cobot de Universal Robots toma una pieza de un bastidor de preparación y la lleva al sistema de visión, que confirma mediante un código en la pieza que la máquina herramienta 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 su limpieza durante el proceso. Luego, el robot devuelve la pieza al sistema de visión, que utiliza el eje para confirmar la pieza antes de trasladarla a la CMM para su inspección. Si la CMM detecta una no conformidad, mueve esa pieza a uno de los seis lugares en un bastidor de preparación dedicado a las piezas no conformes. Si esa área se llena, la celda se apaga y notifica a un operador. Seis espacios para piezas no conformes puede no parecer mucho, pero Rozow en realidad considera que esto es excesivo, dado que la tasa de no conformidad de la empresa es inferior al 1 %.

A pesar de la amplia variedad de SKU que se encuentran en la celda, Mach Medical ha estandarizado otros componentes de la celda. "El robot es bastante agnóstico ante cualquier cosa que llevemos allí, debido a las herramientas estandarizadas", dice Rozow. Las piezas se sujetan a dispositivos con una interfaz común que el robot utiliza para moverlas a través de la celda.

La estandarización también se extiende a las herramientas de corte, aunque Rozow afirma que esto es más complicado. La empresa comienza con un paquete de herramientas estandarizado para la máquina herramienta, pero ocasionalmente necesita agregar herramientas especializadas para funciones complejas. Debido a que las herramientas influyen tanto en los costos, Mach Medical trabaja continuamente para optimizar la vida útil de las herramientas. Utiliza el análisis de Pareto sobre datos de vida útil de la herramienta recopilados manualmente para determinar la siguiente prioridad de optimización. Flexxbotics también aumenta la vida útil de la herramienta, mantiene constante la calidad de las piezas y reduce los desechos al facilitar el ajuste de circuito cerrado de los parámetros de corte según los datos de inspección de la CMM. "Si hay desgaste de herramientas o ese tipo de cosas, se ajusta en tiempo real", afirma.

Mach Medical todavía está trabajando para probar y estabilizar su proceso antes de expandir el mecanizado sin supervisión. En este momento, la celda está configurada para funcionar durante 36 horas, pero la compañía planea instalar un sistema de estanterías más grande que le permitirá funcionar durante períodos más largos. "La otra cosa que haremos es agregar otra máquina", dice Rozow. "Una vez que tengamos esa confianza, deslizaremos una máquina". En el futuro también se podría añadir una tercera máquina a la célula. La empresa también planea implementar la automatización en procesos más avanzados, como la producción de implantes parcialmente terminados.

Esta celda no solo permite un tamaño de lote flexible, sino que también ayuda a Mach Medical a mantener tolerancias estrictas de manera repetitiva. Según Rozow, los clientes generalmente permiten una tolerancia de 1 mm, pero la empresa utiliza menos del 25% de esa tolerancia. Sin embargo, cree que la compañía probablemente simplemente esté a la vanguardia con estas tolerancias y, a medida que los cirujanos cambien de una preparación ósea manual a una preparación ósea robótica más precisa y consistente, las tolerancias para los implantes deberán ajustarse.

Hombros, Rodillas y Dedos de los Pies

Mach Medical se centra inicialmente en implantes de rodilla y tobillo, pero planea ampliar este modelo de producción a otros tipos de implantes, como caderas, componentes de columna o incluso tibias, que, según Rozow, vienen en más variantes que otros tipos de implantes y probablemente requerirían cantidades extremadamente bajas o pedidos de una sola pieza.

La célula Flexxbotics es un paso hacia el objetivo final de Mach Medical de crear un modelo de producción justo a tiempo para implantes ortopédicos. "Podemos recibir un pedido y entregarlo en un plazo de tres semanas. Bueno, eso suele ocurrir dentro del plazo de programación de la cirugía de un paciente", señala Anderson. Otros avances en el software de planificación preoperatoria permitirían a los médicos o asistentes médicos determinar qué tamaño de implantes probablemente necesitará el paciente, de modo que Mach Medical pueda fabricar esas piezas y enviarlas al hospital a tiempo para la cirugía. Incluso si el fabricante envía varios 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 supone un ahorro de cientos de millones de dólares al año", afirma.