چگونه کارگاه‌های ورق‌کاری از برش لیزری سود می‌برند؟

قیمت‌گذاری صرفاً بر اساس زمان برش لیزری می‌تواند منجر به سفارش‌های تولید شود، اما می‌تواند عملیاتی زیان‌ده نیز باشد، به‌خصوص زمانی که حاشیه سود تولیدکننده ورق فلزی پایین باشد.
وقتی صحبت از عرضه در صنعت ماشین ابزار می‌شود، معمولاً در مورد بهره‌وری ماشین ابزارها صحبت می‌کنیم. نیتروژن با چه سرعتی فولاد را نیم اینچ برش می‌دهد؟ یک سوراخ‌کاری چقدر طول می‌کشد؟ نرخ شتاب؟ بیایید یک مطالعه زمانی انجام دهیم و ببینیم زمان اجرا چگونه است! اگرچه اینها نقاط شروع خوبی هستند، آیا واقعاً متغیرهایی هستند که هنگام فکر کردن به فرمول موفقیت باید در نظر بگیریم؟
زمان آماده به کار برای ایجاد یک کسب و کار خوب در زمینه لیزر ضروری است، اما ما باید به چیزی بیش از مدت زمان لازم برای کاهش کار فکر کنیم. پیشنهادی که صرفاً بر اساس کاهش زمان باشد، می‌تواند دل شما را بشکند، به خصوص اگر سود کم باشد.
برای کشف هرگونه هزینه پنهان بالقوه در برش لیزری، باید به میزان استفاده از نیروی کار، زمان آماده به کار دستگاه، ثبات در زمان تحویل و کیفیت قطعه، هرگونه دوباره کاری احتمالی و استفاده از مواد توجه کنیم. به طور کلی، هزینه‌های قطعات به سه دسته تقسیم می‌شوند: هزینه‌های تجهیزات، هزینه‌های نیروی کار (مانند مواد خریداری شده یا گاز کمکی استفاده شده) و نیروی کار. از اینجا، هزینه‌ها را می‌توان به عناصر جزئی‌تر تقسیم کرد (شکل 1 را ببینید).
وقتی هزینه نیروی کار یا هزینه یک قطعه را محاسبه می‌کنیم، تمام موارد موجود در شکل ۱ بخشی از هزینه کل خواهند بود. وقتی هزینه‌ها را در یک ستون در نظر می‌گیریم بدون اینکه تأثیر آنها بر هزینه‌ها در ستون دیگر را به درستی در نظر بگیریم، اوضاع کمی گیج‌کننده می‌شود.
ایده استفاده حداکثری از مواد ممکن است برای کسی الهام‌بخش نباشد، اما باید مزایای آن را در مقابل سایر ملاحظات بسنجیم. هنگام محاسبه هزینه یک قطعه، متوجه می‌شویم که در بیشتر موارد، ماده بیشترین سهم را به خود اختصاص می‌دهد.
برای به دست آوردن بیشترین بهره از مواد، می‌توانیم استراتژی‌هایی مانند برش همخط (CLC) را اجرا کنیم. CLC در زمان برش و مواد صرفه‌جویی می‌کند، زیرا دو لبه قطعه به طور همزمان با یک برش ایجاد می‌شوند. اما این تکنیک محدودیت‌هایی دارد. بسیار وابسته به هندسه است. در هر صورت، قطعات کوچکی که مستعد واژگونی هستند باید برای اطمینان از پایداری فرآیند کنار هم قرار گیرند و کسی باید این قطعات را از هم جدا کرده و احتمالاً آنها را پلیسه‌گیری کند. این کار زمان و نیروی کاری را افزایش می‌دهد که رایگان به دست نمی‌آید.
جداسازی قطعات به ویژه هنگام کار با مواد ضخیم‌تر دشوار است و فناوری برش لیزری به ایجاد برچسب‌های «نانو» با ضخامتی بیش از نصف ضخامت برش کمک می‌کند. ایجاد آنها بر زمان اجرا تأثیری ندارد زیرا پرتوها در برش باقی می‌مانند؛ پس از ایجاد زبانه‌ها، نیازی به وارد کردن مجدد مواد نیست (شکل 2 را ببینید). چنین روش‌هایی فقط روی دستگاه‌های خاصی کار می‌کنند. با این حال، این تنها یک نمونه از پیشرفت‌های اخیر است که دیگر محدود به کاهش سرعت نیستند.
باز هم، CLC به هندسه بسیار وابسته است، بنابراین در بیشتر موارد ما به دنبال کاهش عرض شبکه در لانه هستیم تا اینکه آن را به طور کامل ناپدید کنیم. شبکه در حال کوچک شدن است. این خوب است، اما اگر قطعه کج شود و باعث برخورد شود چه؟ تولیدکنندگان ابزار ماشینی راه‌حل‌های مختلفی ارائه می‌دهند، اما یک رویکرد در دسترس برای همه، اضافه کردن افست نازل است.
روند چند سال اخیر کاهش فاصله نازل تا قطعه کار بوده است. دلیل آن ساده است: لیزرهای فیبری سریع هستند و لیزرهای فیبری بزرگ واقعاً سریع هستند. افزایش قابل توجه در بهره وری مستلزم افزایش همزمان جریان نیتروژن است. لیزرهای فیبری قدرتمند، فلز داخل برش را بسیار سریعتر از لیزرهای CO2 تبخیر و ذوب می کنند.
به جای کاهش سرعت دستگاه (که نتیجه‌ی معکوس خواهد داشت)، نازل را طوری تنظیم می‌کنیم که با قطعه کار متناسب باشد. این کار جریان گاز کمکی را از طریق شکاف بدون افزایش فشار افزایش می‌دهد. به نظر می‌رسد که این یک مزیت است، با این تفاوت که لیزر هنوز خیلی سریع حرکت می‌کند و شیب آن بیشتر به یک مشکل تبدیل می‌شود.
شکل ۱. سه حوزه کلیدی که بر هزینه یک قطعه تأثیر می‌گذارند: تجهیزات، هزینه‌های عملیاتی (شامل مواد مورد استفاده و گاز کمکی) و نیروی کار. این سه مورد مسئول بخشی از کل هزینه خواهند بود.
اگر برنامه شما در برگرداندن قطعه مشکل خاصی دارد، منطقی است که تکنیک برشی را انتخاب کنید که از افست نازل بزرگتری استفاده کند. اینکه آیا این استراتژی منطقی است یا خیر، به کاربرد بستگی دارد. ما باید بین نیاز به پایداری برنامه و افزایش مصرف گاز کمکی که با افزایش جابجایی نازل همراه است، تعادل برقرار کنیم.
گزینه دیگر برای جلوگیری از واژگونی قطعات، تخریب کلاهک جنگی است که به صورت دستی یا خودکار با استفاده از نرم‌افزار ایجاد می‌شود. و در اینجا دوباره با یک انتخاب روبرو هستیم. عملیات تخریب سربخش، قابلیت اطمینان فرآیند را بهبود می‌بخشد، اما همچنین هزینه‌های مصرفی را افزایش داده و برنامه‌ها را کند می‌کند.
منطقی‌ترین راه برای تصمیم‌گیری در مورد استفاده از تخریب‌های حلزونی، در نظر گرفتن افتادن جزئیات است. اگر این امکان وجود دارد و نمی‌توانیم با خیال راحت برای جلوگیری از برخورد احتمالی برنامه‌ریزی کنیم، چندین گزینه داریم. می‌توانیم قطعات را با میکرو چفت‌ها ببندیم یا قطعات فلزی را برش دهیم و اجازه دهیم با خیال راحت بیفتند.
اگر مشکل از کل جزئیات باشد، چاره دیگری نداریم، باید آن را علامت‌گذاری کنیم. اگر مشکل مربوط به مشخصات داخلی باشد، باید زمان و هزینه تعمیر و شکستن بلوک فلزی را مقایسه کنید.
حالا سوال به هزینه تبدیل می‌شود. آیا اضافه کردن میکروتگ‌ها، استخراج یک قطعه یا بلوک از لانه را دشوارتر می‌کند؟ اگر کلاهک را نابود کنیم، زمان کار لیزر را افزایش می‌دهیم. آیا اضافه کردن نیروی کار اضافی برای جدا کردن قطعات ارزان‌تر است یا اضافه کردن زمان کار به نرخ ساعتی دستگاه ارزان‌تر است؟ با توجه به خروجی ساعتی بالای دستگاه، احتمالاً به تعداد قطعاتی که باید به قطعات کوچک و ایمن برش داده شوند، بستگی دارد.
نیروی کار یک عامل هزینه‌بر بسیار مهم است و مدیریت آن هنگام تلاش برای رقابت در بازار کم‌هزینه نیروی کار بسیار مهم است. برش لیزری به نیروی کار مرتبط با برنامه‌نویسی اولیه (اگرچه هزینه‌ها در سفارش‌های مجدد بعدی کاهش می‌یابند) و همچنین نیروی کار مرتبط با عملیات دستگاه نیاز دارد. هرچه دستگاه‌ها خودکارتر باشند، می‌توانیم از دستمزد ساعتی اپراتور لیزر سود کمتری ببریم.
«اتوماسیون» در برش لیزر معمولاً به پردازش و مرتب‌سازی مواد اشاره دارد، اما لیزرهای مدرن انواع بسیار بیشتری از اتوماسیون را نیز دارند. دستگاه‌های مدرن مجهز به تعویض خودکار نازل، کنترل کیفیت برش فعال و کنترل نرخ تغذیه هستند. این یک سرمایه‌گذاری است، اما صرفه‌جویی در نیروی کار حاصل از آن ممکن است هزینه را توجیه کند.
پرداخت ساعتی دستگاه‌های لیزر به بهره‌وری بستگی دارد. دستگاهی را تصور کنید که می‌تواند کاری را که قبلاً در دو شیفت انجام می‌داد، در یک شیفت انجام دهد. در این حالت، تغییر از دو شیفت به یک شیفت می‌تواند خروجی ساعتی دستگاه را دو برابر کند. با تولید بیشتر هر دستگاه، تعداد دستگاه‌های مورد نیاز برای انجام همان میزان کار را کاهش می‌دهیم. با نصف کردن تعداد لیزرها، هزینه‌های نیروی کار را نیز نصف خواهیم کرد.
البته، اگر تجهیزات ما غیرقابل اعتماد باشند، این صرفه‌جویی‌ها به هدر خواهند رفت. انواع فناوری‌های پردازش به روان ماندن برش لیزری کمک می‌کنند، از جمله نظارت بر سلامت دستگاه، بررسی خودکار نازل و حسگرهای نور محیط که کثیفی روی شیشه محافظ سر برش را تشخیص می‌دهند. امروزه می‌توانیم از هوش رابط‌های ماشین‌های مدرن برای نشان دادن مدت زمان باقی مانده تا تعمیر بعدی استفاده کنیم.
همه این ویژگی‌ها به خودکارسازی برخی از جنبه‌های تعمیر و نگهداری ماشین‌آلات کمک می‌کنند. چه ما ماشین‌هایی با این قابلیت‌ها داشته باشیم و چه تجهیزات را به روش قدیمی (کار سخت و نگرش مثبت) نگهداری کنیم، باید اطمینان حاصل کنیم که وظایف تعمیر و نگهداری به طور مؤثر و به موقع انجام می‌شوند.
شکل ۲. پیشرفت‌ها در برش لیزری هنوز بر روی تصویر کلی متمرکز هستند، نه فقط سرعت برش. به عنوان مثال، این روش نانوپیوند (اتصال دو قطعه کار برش داده شده در امتداد یک خط مشترک) جداسازی قطعات ضخیم‌تر را تسهیل می‌کند.
دلیل آن ساده است: ماشین‌آلات باید در بهترین شرایط عملیاتی باشند تا اثربخشی کلی تجهیزات (OEE) را در سطح بالایی حفظ کنند: دسترسی × بهره‌وری × کیفیت. یا همانطور که وب‌سایت oee.com می‌گوید: «[OEE] درصد زمان تولید واقعاً مؤثر را تعریف می‌کند. OEE 100٪ به معنای 100٪ کیفیت (فقط قطعات باکیفیت)، 100٪ عملکرد (سریعترین عملکرد) و 100٪ در دسترس بودن (بدون خرابی) است.» دستیابی به 100٪ OEE در بیشتر موارد غیرممکن است. استاندارد صنعت به 60٪ نزدیک می‌شود، اگرچه OEE معمولی بسته به کاربرد، تعداد ماشین‌آلات و پیچیدگی عملیات متفاوت است. در هر صورت، تعالی OEE یک آرمان است که ارزش تلاش کردن را دارد.
تصور کنید که ما یک درخواست قیمت‌گذاری برای ۲۵۰۰۰ قطعه از یک مشتری بزرگ و شناخته‌شده دریافت می‌کنیم. تضمین عملکرد روان این کار می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر رشد آینده شرکت ما داشته باشد. بنابراین ما ۱۰۰۰۰۰ دلار پیشنهاد می‌دهیم و مشتری می‌پذیرد. این خبر خوبی است. خبر بد این است که حاشیه سود ما کم است. بنابراین، ما باید بالاترین سطح ممکن OEE را تضمین کنیم. برای کسب درآمد، باید تمام تلاش خود را برای افزایش ناحیه آبی و کاهش ناحیه نارنجی در شکل ۳ انجام دهیم.
وقتی حاشیه سود پایین است، هرگونه غافلگیری می‌تواند سود را تضعیف یا حتی بی‌اثر کند. آیا برنامه‌ریزی بد نازل من را خراب می‌کند؟ آیا یک گیج برش بد، شیشه ایمنی من را آلوده می‌کند؟ من یک توقف برنامه‌ریزی نشده دارم و مجبور شدم تولید را برای تعمیرات پیشگیرانه متوقف کنم. این چه تاثیری بر تولید خواهد داشت؟
برنامه‌ریزی یا نگهداری ضعیف می‌تواند باعث شود نرخ پیشروی مورد انتظار (و نرخ پیشروی مورد استفاده برای محاسبه کل زمان پردازش) کمتر باشد. این امر باعث کاهش OEE و افزایش زمان کلی تولید می‌شود - حتی بدون نیاز به قطع تولید برای تنظیم پارامترهای دستگاه. با در دسترس بودن ماشین خداحافظی کنید.
همچنین، آیا قطعاتی که می‌سازیم واقعاً برای مشتریان ارسال می‌شوند یا برخی از قطعات به سطل زباله انداخته می‌شوند؟ امتیاز کیفیت پایین در محاسبات OEE می‌تواند واقعاً آسیب‌زا باشد.
هزینه‌های تولید برش لیزری با جزئیات بسیار بیشتری نسبت به محاسبه‌ی زمان لیزر مستقیم در نظر گرفته می‌شوند. ماشین‌های ابزار امروزی گزینه‌های زیادی را برای کمک به تولیدکنندگان در دستیابی به سطح بالایی از شفافیت که برای حفظ رقابت به آن نیاز دارند، ارائه می‌دهند. برای سودآوری، فقط باید تمام هزینه‌های پنهانی را که هنگام فروش ابزارک‌ها پرداخت می‌کنیم، بدانیم و درک کنیم.
تصویر ۳ به خصوص وقتی از حاشیه‌های خیلی نازک استفاده می‌کنیم، باید رنگ نارنجی را به حداقل و رنگ آبی را به حداکثر برسانیم.
FABRICATOR مجله پیشرو در زمینه شکل‌دهی فلزات و فلزکاری در آمریکای شمالی است. این مجله اخبار، مقالات فنی و تاریخچه موارد را منتشر می‌کند که تولیدکنندگان را قادر می‌سازد تا کار خود را با کارایی بیشتری انجام دهند. FABRICATOR از سال ۱۹۷۰ به این صنعت خدمت‌رسانی می‌کند.
دسترسی کامل دیجیتال به FABRICATOR اکنون در دسترس است و به شما امکان دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را می‌دهد.
دسترسی کامل دیجیتال به مجله Tubing اکنون در دسترس است و به شما امکان دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را می‌دهد.
دسترسی کامل دیجیتال به The Fabricator به زبان اسپانیایی اکنون در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می‌کند.
کوین کارترایت برای تبدیل شدن به یک مربی جوشکاری، مسیری بسیار نامتعارف را در پیش گرفت. هنرمند چندرسانه‌ای با تجربه طولانی در دیترویت…