איך מרוויחים חנויות מתכת מחיתוך בלייזר

תמחור המבוסס על זמן חיתוך בלייזר בלבד יכול להוביל להזמנות ייצור, אך יכול להיות גם פעולה הפסדית, במיוחד כאשר השוליים של יצרן הפח נמוכים.
כשמדובר באספקה ​​בתעשיית כלי המכונות, אנו מדברים בדרך כלל על הפרודוקטיביות של כלי מכונות. כמה מהר חנקן חותך פלדה בחצי סנטימטר? כמה זמן לוקח פירסינג? קצב האצה? בואו נעשה מחקר זמן ונראה איך נראה זמן הביצוע! למרות שאלו נקודות פתיחה מצוינות, האם הם באמת משתנים שעלינו לקחת בחשבון כשחושבים על נוסחת ההצלחה?
זמן פעולה הוא בסיסי לבניית עסק טוב בלייזר, אבל אנחנו צריכים לחשוב על יותר מאשר רק כמה זמן לוקח לצמצם את העבודה. הצעה המבוססת אך ורק על הפחתת זמן יכולה לשבור לכם את הלב, במיוחד אם הרווח קטן.
כדי לחשוף כל עלויות נסתרות פוטנציאליות בחיתוך לייזר, עלינו לבחון את צריכת העבודה, זמן פעילות המכונה, עקביות בזמן ההובלה ואיכות החלקים, כל עבודה מחדש ושימוש בחומרים. באופן כללי, עלויות חלקים מתחלקות לשלוש קטגוריות: עלויות ציוד, עלויות עבודה (כגון חומרים שנרכשו או גז עזר משומש), ועבודה. מכאן, ניתן לפרק את העלויות למרכיבים מפורטים יותר (ראה איור 1).
כאשר אנו מחשבים את עלות העבודה או העלות של חלק, כל הפריטים באיור 1 יהיו חלק מהעלות הכוללת. הדברים מסתבכים מעט כאשר אנו מתייחסים לעלויות בעמודה אחת מבלי לקחת בחשבון כראוי את ההשפעה על העלויות בעמודה אחרת.
הרעיון להפיק את המרב מהחומרים אולי לא מעורר השראה באיש, אבל עלינו לשקול את היתרונות שלו מול שיקולים אחרים. כאשר מחשבים את העלות של חלק, אנו מגלים שברוב המקרים, החומר לוקח את החלק הגדול ביותר.
כדי להפיק את המרב מהחומר, נוכל ליישם אסטרטגיות כמו חיתוך קוליניארי (CLC). CLC חוסך בחומר ובזמן חיתוך, שכן שני קצוות של החלק נוצרים בו זמנית בחיתוך אחד. אבל לטכניקה זו יש כמה מגבלות. זה מאוד תלוי בגיאומטריה. בכל מקרה, חלקים קטנים שמועדים להתהפכות צריכים להיות מורכבים כדי להבטיח יציבות התהליך, ומישהו צריך לפרק את החלקים האלה ואולי לפטור אותם. זה מוסיף זמן ועבודה שלא באים בחינם.
הפרדת חלקים קשה במיוחד כאשר עובדים עם חומרים עבים יותר, וטכנולוגיית חיתוך בלייזר עוזרת ליצור תוויות "ננו" בעובי של יותר ממחצית עובי החיתוך. יצירתם אינה משפיעה על זמן הריצה מכיוון שהקורות נשארות בחתך; לאחר יצירת כרטיסיות, אין צורך להזין מחדש חומרים (ראה איור 2). שיטות כאלה פועלות רק על מכונות מסוימות. עם זאת, זו רק דוגמה אחת להתקדמות האחרונה שאינה מוגבלת עוד להאטת הקצב.
שוב, CLC תלויה מאוד בגיאומטריה, ולכן ברוב המקרים אנו מחפשים להקטין את רוחב הרשת בקן במקום להעלים אותו לחלוטין. הרשת מתכווצת. זה בסדר, אבל מה אם החלק נוטה וגורם להתנגשות? יצרני כלי מכונות מציעים פתרונות שונים, אך גישה אחת הזמינה לכולם היא הוספת קיזוז זרבובית.
המגמה של השנים האחרונות הייתה להקטין את המרחק מהזרבובית לחומר העבודה. הסיבה פשוטה: לייזרים סיבים מהירים, ולייזרי סיבים גדולים הם ממש מהירים. עלייה משמעותית בפריון מחייבת עליה בו זמנית בזרימת החנקן. לייזרים סיבים עוצמתיים מאדים וממיסים את המתכת בתוך החתך הרבה יותר מהר מלייזרי CO2.
במקום להאט את המהירות של המכונה (וזה לא יעיל), אנו מתאימים את הזרבובית כך שתתאים לחומר העבודה. זה מגביר את זרימת הגז המסייע דרך החריץ מבלי להגביר את הלחץ. נשמע כמו מנצח, אלא שהלייזר עדיין זז מהר מאוד וההטיה הופכת לבעיה יותר.
איור 1. שלושה תחומים מרכזיים המשפיעים על עלות חלק: ציוד, עלויות תפעול (כולל חומרים בשימוש וגז עזר) ועבודה. שלושת אלו יהיו אחראים לחלק מהעלות הכוללת.
אם לתוכנית שלך יש קושי מיוחד להעיף את החלק, הגיוני לבחור בטכניקת חיתוך שמשתמשת בהזזת זרבובית גדולה יותר. האם האסטרטגיה הזו הגיונית תלוי ביישום. עלינו לאזן בין הצורך ביציבות התוכנית לבין העלייה בצריכת גז עזר שמגיעה עם הגדלת תזוזת הזרבובית.
אפשרות נוספת למניעת התהפכות חלקים היא השמדת ראש הנפץ, שנוצר באופן ידני או אוטומטי באמצעות תוכנה. והנה שוב אנו עומדים בפני בחירה. פעולות השמדת כותרות מקטעים משפרות את אמינות התהליך, אך גם מגדילות את עלויות המתכלים ותוכניות איטיות.
הדרך ההגיונית ביותר להחליט אם להשתמש בהשמדת שבלולים היא לשקול ביטול פרטים. אם זה אפשרי ואיננו יכולים לתכנת בבטחה למנוע התנגשות אפשרית, יש לנו כמה אפשרויות. אנחנו יכולים להדק חלקים עם מיקרו-תפסים או לחתוך פיסות מתכת ולתת להם ליפול בבטחה.
אם פרופיל הבעיה הוא כל הפרט עצמו, אז באמת אין לנו ברירה אחרת, אנחנו צריכים לסמן אותו. אם הבעיה קשורה לפרופיל הפנימי, אז אתה צריך להשוות את הזמן והעלות של תיקון ושבירת בלוק המתכת.
עכשיו השאלה הופכת לעלות. האם הוספת מיקרו-תגים מקשה על חילוץ חלק או בלוק מקן? אם נשמיד את ראש הנפץ, נאריך את זמן הריצה של הלייזר. האם זול יותר להוסיף עבודה נוספת לחלקים נפרדים, או שזול יותר להוסיף זמן עבודה לתעריף השעתי של מכונה? בהתחשב בתפוקה השעה הגבוהה של המכונה, זה כנראה מסתכם בכמה חתיכות צריך לחתוך לחתיכות קטנות ובטוחות.
העבודה היא גורם עלות עצום וחשוב לנהל אותו כאשר מנסים להתחרות בשוק עלות עבודה נמוכה. חיתוך בלייזר דורש עבודה הקשורה לתכנות ראשוני (אם כי עלויות מופחתות בהזמנות חוזרות עוקבות) וכן עבודה הקשורה לתפעול המכונה. ככל שהמכונות יהיו יותר אוטומטיות, כך נוכל לקבל פחות מהשכר השעתי של מפעיל הלייזר.
"אוטומציה" בחיתוך לייזר מתייחס בדרך כלל לעיבוד ומיון של חומרים, אבל ללייזרים מודרניים יש גם הרבה יותר סוגים של אוטומציה. מכונות מודרניות מצוידות בהחלפת זרבובית אוטומטית, בקרת איכות חיתוך אקטיבית ובקרת קצב הזנה. זו השקעה, אבל החיסכון בעבודה עשוי להצדיק את העלות.
תשלום לפי שעה של מכונות לייזר תלוי בתפוקה. תארו לעצמכם מכונה שיכולה לעשות במשמרת אחת את מה שלקח פעם שתי משמרות. במקרה זה, מעבר משתי משמרות לאחת יכול להכפיל את התפוקה השעה של המכונה. ככל שכל מכונה מייצרת יותר, אנו מצמצמים את מספר המכונות הדרושים לביצוע אותה כמות עבודה. על ידי הפחתת מספר הלייזרים בחצי, נפחית בחצי את עלויות העבודה.
כמובן שהחיסכון הזה יירד לטמיון אם הציוד שלנו יתברר כלא אמין. מגוון טכנולוגיות עיבוד מסייעות לשמור על פעילות חלקה של חיתוך הלייזר, כולל ניטור מצב המכונה, בדיקת זרבובית אוטומטית וחיישני אור הסביבה המזהים לכלוך על זכוכית המגן של ראש החותך. כיום, אנו יכולים להשתמש באינטליגנציה של ממשקי מכונה מודרניים כדי להראות כמה זמן נותר עד לתיקון הבא.
כל התכונות הללו עוזרות להפוך חלק מההיבטים של תחזוקת המכונה לאוטומטית. בין אם בבעלותנו מכונות בעלות יכולות אלו ובין אם אנו מתחזקים את הציוד בדרך הישנה (עבודה קשה וגישה חיובית), עלינו להבטיח כי משימות התחזוקה יושלמו ביעילות ובזמן.
איור 2. ההתקדמות בחיתוך לייזר עדיין מתמקדת בתמונה הגדולה, לא רק במהירות החיתוך. לדוגמה, שיטה זו של ננו-bonding (חיבור של שני חלקי עבודה חתוכים לאורך קו משותף) מקלה על הפרדה של חלקים עבים יותר.
הסיבה פשוטה: מכונות צריכות להיות במצב תפעולי עליון כדי לשמור על יעילות ציוד גבוהה (OEE): זמינות x פרודוקטיביות x איכות. או, כפי שאומר האתר oee.com: "[OEE] מגדיר את אחוז זמן הייצור האפקטיבי באמת. OEE של 100% פירושו 100% איכות (חלקים איכותיים בלבד), 100% ביצועים (ביצועים המהירים ביותר). ) וזמינות של 100% (ללא זמן השבתה). השגת 100% OEE היא בלתי אפשרית ברוב המקרים. תקן התעשייה מתקרב ל-60%, אם כי OEE טיפוסי משתנה בהתאם ליישום, מספר המכונות ומורכבות הפעולה. כך או כך, מצוינות OEE היא אידיאל ששווה לשאוף אליו.
דמיינו לעצמכם שאנו מקבלים בקשת הצעת מחיר ל-25,000 חלקים מלקוח גדול ומוכר. הבטחת תפעול חלקה של עבודה זו יכולה להיות בעלת השפעה משמעותית על הצמיחה העתידית של החברה שלנו. אז אנחנו מציעים $100,000 והלקוח מקבל. אלו חדשות טובות. החדשות הרעות הן ששולי הרווח שלנו קטנים. לכן, עלינו להבטיח את הרמה הגבוהה ביותר האפשרית של OEE. על מנת להרוויח כסף, עלינו לעשות כמיטב יכולתנו להגדיל את השטח הכחול ולהקטין את השטח הכתום באיור 3.
כאשר המרווחים נמוכים, כל הפתעה יכולה לערער או אפילו לבטל את הרווחים. האם תכנות גרוע יהרוס לי את הזרבובית? האם מד חיתוך גרוע יזהם את זכוכית הבטיחות שלי? יש לי השבתה לא מתוכננת ונאלצתי להפסיק את הייצור לצורך תחזוקה מונעת. איך זה ישפיע על הייצור?
תכנות או תחזוקה לקויים עלולים לגרום לקצב ההזנה הצפוי (ולקצב ההזנה המשמש לחישוב זמן העיבוד הכולל) להיות נמוך יותר. זה מקטין את ה-OEE ומגדיל את זמן הייצור הכולל - אפילו מבלי שהמפעיל יצטרך להפסיק את הייצור כדי להתאים את פרמטרי המכונה. תגידו שלום לזמינות הרכב.
כמו כן, האם החלקים שאנו מייצרים אכן נשלחים ללקוחות, או שחלקים מסוימים נזרקים לפח? ציוני איכות ירודים בחישובי OEE יכולים ממש לפגוע.
עלויות ייצור חיתוך לייזר נחשבות בפירוט רב יותר מאשר רק חיוב עבור זמן לייזר ישיר. כלי המכונות של היום מציעים אפשרויות רבות לעזור ליצרנים להשיג את רמת השקיפות הגבוהה הדרושה להם כדי להישאר תחרותיים. כדי להישאר רווחיים, אנחנו רק צריכים לדעת ולהבין את כל העלויות הנסתרות שאנו משלמים בעת מכירת ווידג'טים.
תמונה 3 במיוחד כאשר אנו משתמשים בשוליים דקים מאוד, עלינו למזער את הכתום ולמקסם את הכחול.
FABRICATOR הוא המגזין המוביל לייצור מתכת ועיבוד מתכת בצפון אמריקה. המגזין מפרסם חדשות, מאמרים טכניים ותיאורי מקרה המאפשרים ליצרנים לבצע את עבודתם בצורה יעילה יותר. FABRICATOR משרתת את התעשייה מאז 1970.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The FABRICATOR זמינה כעת, ומעניקה לך גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
גישה דיגיטלית מלאה למגזין Tubing זמינה כעת, ומעניקה לך גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The Fabricator en Español זמינה כעת, ומספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
מיירון אלקינס מצטרף לפודקאסט The Maker כדי לספר על מסעו מעיירה קטנה לרתך במפעל...