كيف تستفيد محلات الصفائح المعدنية من القطع بالليزر

إن التسعير المبني على وقت القطع بالليزر وحده يمكن أن يؤدي إلى أوامر الإنتاج، ولكن يمكن أن يكون أيضًا عملية خاسرة، خاصة عندما تكون هوامش الشركة المصنعة للصفائح المعدنية منخفضة.
عندما يتعلق الأمر بالتوريد في صناعة أدوات الآلات، فإننا نتحدث عادةً عن إنتاجية هذه الأدوات. ما مدى سرعة النيتروجين في قطع الفولاذ بمقدار نصف بوصة؟ كم يستغرق الثقب؟ معدل التسارع؟ لنُجرِ دراسة زمنية لنرى كيف يبدو وقت التنفيذ! مع أن هذه نقاط انطلاق ممتازة، هل هي حقًا متغيرات يجب مراعاتها عند التفكير في صيغة النجاح؟
يُعدّ وقت التشغيل أساسيًا لبناء مشروع ليزر ناجح، ولكن علينا أن نفكر في أكثر من مجرد الوقت اللازم لتقليص العمل. فالعرض الذي يعتمد فقط على تقليص الوقت قد يُحزنك، خاصةً إذا كان الربح ضئيلًا.
للكشف عن أي تكاليف خفية محتملة في القطع بالليزر، علينا النظر في استخدام العمالة، ومدة تشغيل الآلة، وثبات زمن التسليم وجودة القطع، وأي إعادة عمل محتملة، واستخدام المواد. بشكل عام، تنقسم تكاليف القطع إلى ثلاث فئات: تكاليف المعدات، وتكاليف العمالة (مثل المواد المشتراة أو الغاز المساعد المستخدم)، والعمالة. ومن هنا، يمكن تقسيم التكاليف إلى عناصر أكثر تفصيلًا (انظر الشكل 1).
عند حساب تكلفة العمل أو تكلفة قطعة، تُحتسب جميع العناصر في الشكل 1 ضمن التكلفة الإجمالية. يُصبح الأمر مُربكًا بعض الشيء عند إدراج التكاليف في عمود واحد دون مراعاة تأثيرها على التكاليف في عمود آخر.
قد لا تُلهم فكرة الاستفادة القصوى من المواد أحدًا، ولكن يجب علينا موازنة فوائدها مع اعتبارات أخرى. عند حساب تكلفة قطعة ما، نجد أن المادة في أغلب الأحيان تستحوذ على الجزء الأكبر.
لتحقيق أقصى استفادة من المادة، يُمكننا تطبيق استراتيجيات مثل القطع الخطي المتوازي (CLC). يُوفر هذا النوع من القطع الوقت والجهد، حيث يتم إنشاء حافتي القطعة في نفس الوقت بقطع واحد. إلا أن لهذه التقنية بعض القيود، فهي تعتمد بشكل كبير على الهندسة. على أي حال، يجب تجميع القطع الصغيرة المعرضة للانقلاب لضمان استقرار العملية، ويحتاج الأمر إلى تفكيك هذه القطع وإزالة النتوءات منها. هذا يُضيف وقتًا وجهدًا إضافيين.
يُعد فصل الأجزاء صعبًا للغاية عند العمل بمواد أكثر سمكًا، وتساعد تقنية القطع بالليزر على إنشاء ملصقات "نانوية" بسُمك يزيد عن نصف سُمك القطع. لا يؤثر إنشاء هذه الملصقات على وقت التشغيل لأن العوارض تبقى في القطع؛ وبعد إنشاء الألسنة، لا حاجة لإعادة إدخال المواد (انظر الشكل 2). لا تعمل هذه الطرق إلا على آلات محددة. ومع ذلك، هذا مجرد مثال واحد على التطورات الحديثة التي لم تعد تقتصر على إبطاء العملية.
مرة أخرى، يعتمد CLC بشكل كبير على الهندسة، لذا في معظم الحالات، نسعى إلى تقليل عرض الشبكة في العش بدلاً من إخفائها تمامًا. الشبكة تتقلص. هذا جيد، ولكن ماذا لو انحرف الجزء وتسبب في تصادم؟ يقدم مصنعو أدوات الماكينة حلولاً متنوعة، ولكن أحد الحلول المتاحة للجميع هو إضافة إزاحة للفوهة.
كان الاتجاه السائد في السنوات القليلة الماضية هو تقليل المسافة بين الفوهة وقطعة العمل. والسبب بسيط: تتميز ليزرات الألياف بسرعتها، بل وسرعتها الكبيرة أيضًا. تتطلب الزيادة الكبيرة في الإنتاجية زيادة متزامنة في تدفق النيتروجين. تتبخر ليزرات الألياف القوية وتذيب المعدن داخل القطع أسرع بكثير من ليزرات ثاني أكسيد الكربون.
بدلاً من إبطاء الآلة (الذي قد يكون له تأثير عكسي)، نضبط الفوهة لتناسب قطعة العمل. هذا يزيد من تدفق الغاز المساعد عبر الشق دون زيادة الضغط. يبدو حلاً ناجحًا، إلا أن الليزر لا يزال يتحرك بسرعة كبيرة، ويصبح الميلان مشكلة أكبر.
الشكل 1. ثلاثة مجالات رئيسية تؤثر على تكلفة القطعة: المعدات، وتكاليف التشغيل (بما في ذلك المواد المستخدمة والغاز المساعد)، والعمالة. تُشكل هذه المجالات الثلاثة جزءًا من التكلفة الإجمالية.
إذا كان برنامجك يواجه صعوبة في قلب القطعة، فمن المنطقي اختيار تقنية قطع تستخدم إزاحة أكبر للفوهة. تعتمد جدوى هذه الاستراتيجية على التطبيق. يجب موازنة الحاجة إلى استقرار البرنامج مع زيادة استهلاك الغاز المساعد المصاحبة لزيادة إزاحة الفوهة.
خيار آخر لمنع انقلاب الأجزاء هو تدمير الرأس الحربي، سواءً تم إنشاؤه يدويًا أو تلقائيًا باستخدام برنامج. وهنا أيضًا، نواجه خيارًا. تُحسّن عمليات تدمير رؤوس الأقسام موثوقية العملية، ولكنها تزيد أيضًا من تكاليف المواد الاستهلاكية وتُبطئ البرامج.
الطريقة الأكثر منطقية لاتخاذ قرار بشأن استخدام تدمير الرصاصات هي النظر في إسقاط التفاصيل. إذا كان ذلك ممكنًا ولم نتمكن من برمجته بأمان لتجنب الاصطدام المحتمل، فلدينا عدة خيارات. يمكننا تثبيت الأجزاء بمزاليج دقيقة أو قطع قطع معدنية وتركها تسقط بأمان.
إذا كان ملف تعريف المشكلة هو كل التفاصيل نفسها، فلا خيار أمامنا سوى تحديدها. أما إذا كانت المشكلة متعلقة بالملف الداخلي، فيجب مقارنة وقت وتكلفة إصلاح وكسر الكتلة المعدنية.
الآن، يصبح السؤال هو التكلفة. هل تُصعّب إضافة العلامات الدقيقة استخراج قطعة أو كتلة من العش؟ إذا دمّرنا الرأس الحربي، فسنطيل مدة تشغيل الليزر. هل من الأرخص إضافة عمالة إضافية لفصل القطع، أم زيادة وقت العمل إلى الأجر الساعي للآلة؟ نظرًا للإنتاجية العالية للآلة في الساعة، ربما يعتمد الأمر على عدد القطع التي يجب تقطيعها إلى قطع صغيرة وآمنة.
تُعد العمالة عامل تكلفة كبير، ومن المهم إدارتها عند السعي للمنافسة في سوق عمل منخفض التكلفة. يتطلب القطع بالليزر عمالة مرتبطة بالبرمجة الأولية (مع أن التكاليف تنخفض عند إعادة الطلبيات اللاحقة)، بالإضافة إلى عمالة مرتبطة بتشغيل الآلة. كلما زادت أتمتة الآلات، قلّ الأجر الساعي لمشغل الليزر.
عادةً ما يشير مصطلح "الأتمتة" في القطع بالليزر إلى معالجة المواد وفرزها، إلا أن أجهزة الليزر الحديثة تتميز أيضًا بأنواع أخرى من الأتمتة. فالآلات الحديثة مجهزة بتغيير تلقائي للفوهة، ومراقبة نشطة لجودة القطع، ومراقبة لمعدل التغذية. صحيحٌ أن هذا الاستثمار مُكلف، إلا أن توفير العمالة الناتج عنه قد يُبرر التكلفة.
يعتمد الأجر بالساعة لآلات الليزر على الإنتاجية. تخيل آلة يمكنها إنجاز ما كان يتطلب نوبتين في وردية واحدة. في هذه الحالة، يمكن أن يؤدي الانتقال من نوبتين إلى واحدة إلى مضاعفة إنتاج الآلة بالساعة. كلما زادت إنتاجية كل آلة، قللنا عدد الآلات اللازمة لأداء نفس القدر من العمل. بتقليل عدد آلات الليزر إلى النصف، سنخفض تكاليف العمالة إلى النصف.
بالطبع، ستذهب هذه الوفورات أدراج الرياح إذا تبيّن أن معداتنا غير موثوقة. تُساعد مجموعة متنوعة من تقنيات المعالجة على ضمان سلاسة القطع بالليزر، بما في ذلك مراقبة حالة الآلة، والفحص التلقائي للفوهات، ومستشعرات الإضاءة المحيطة التي تكشف عن الأوساخ على الزجاج الواقي لرأس القاطع. اليوم، يُمكننا الاستفادة من ذكاء واجهات الآلات الحديثة لمعرفة الوقت المتبقي حتى موعد الإصلاح التالي.
تُسهم جميع هذه الميزات في أتمتة بعض جوانب صيانة الآلات. سواءً كنا نمتلك آلات بهذه الإمكانيات أو كنا نحافظ عليها بالطريقة التقليدية (بالعمل الجاد والتفاؤل)، يجب علينا ضمان إنجاز مهام الصيانة بكفاءة وفي الوقت المحدد.
الشكل ٢. لا تزال التطورات في مجال القطع بالليزر تركز على الصورة العامة، وليس فقط على سرعة القطع. على سبيل المثال، تُسهّل طريقة الترابط النانوي هذه (ربط قطعتي عمل مقطوعتين على خط مشترك) فصل الأجزاء السميكة.
السبب بسيط: يجب أن تكون الآلات في أفضل حالة تشغيل للحفاظ على كفاءة المعدات الكلية (OEE) عالية: التوافر × الإنتاجية × الجودة. أو، كما يوضح موقع oee.com: "تُحدد [OEE] نسبة وقت التصنيع الفعال فعليًا. تعني نسبة OEE البالغة 100% جودة 100% (قطع عالية الجودة فقط)، وأداءً 100% (أسرع أداء). ) وتوافرًا 100% (بدون توقف)." يستحيل تحقيق نسبة 100% من OEE في معظم الحالات. يقترب معيار الصناعة من 60%، مع أن OEE النموذجي يختلف باختلاف التطبيق وعدد الآلات وتعقيد التشغيل. في كلتا الحالتين، يُعدّ تميّز OEE هدفًا مثاليًا يستحق السعي لتحقيقه.
لنتخيل أننا تلقينا طلب عرض أسعار لـ 25,000 قطعة من عميل كبير ومعروف. إن ضمان سير العمل بسلاسة في هذا العمل له تأثير كبير على نمو شركتنا المستقبلي. لذا، عرضنا 100,000 دولار أمريكي، ووافق العميل. هذا خبر سار. أما الخبر السيئ فهو أن هوامش ربحنا ضئيلة. لذلك، يجب علينا ضمان أعلى مستوى ممكن من كفاءة المعدات الإجمالية (OEE). لتحقيق الربح، يجب أن نبذل قصارى جهدنا لزيادة المساحة الزرقاء وتقليل المساحة البرتقالية في الشكل 3.
عندما تكون هوامش الربح منخفضة، قد تُضعف أي مفاجآت الأرباح أو تُلغيها تمامًا. هل يُؤدي سوء البرمجة إلى إتلاف فوهة الرش؟ هل يُلوث مقياس القطع الخاطئ زجاج الأمان؟ لديّ فترة توقف غير مُخطط لها، واضطررتُ إلى إيقاف الإنتاج للصيانة الوقائية. كيف سيؤثر هذا على الإنتاج؟
قد يؤدي سوء البرمجة أو الصيانة إلى انخفاض معدل التغذية المتوقع (ومعدل التغذية المستخدم لحساب إجمالي وقت المعالجة). هذا يقلل من كفاءة المعدات (OEE) ويزيد من وقت الإنتاج الإجمالي - حتى دون الحاجة إلى إيقاف الإنتاج لضبط معلمات الآلة. وداعًا لتوفر السيارات.
هل تُرسل القطع التي نصنعها بالفعل إلى العملاء، أم تُرمى بعضها في سلة المهملات؟ قد تُسبب نتائج الجودة المتدنية في حسابات فعالية المعدات الشاملة (OEE) ضررًا بالغًا.
تُدرس تكاليف إنتاج القطع بالليزر بتفصيل أكبر بكثير من مجرد حساب وقت الليزر المباشر. تُقدم أدوات الماكينة اليوم خيارات متعددة لمساعدة المصنّعين على تحقيق مستوى عالٍ من الشفافية اللازمة للحفاظ على قدرتهم التنافسية. وللحفاظ على الربحية، يكفي أن نعرف ونفهم جميع التكاليف الخفية التي ندفعها عند بيع الأدوات.
الصورة 3: خاصة عندما نستخدم هوامش رفيعة للغاية، نحتاج إلى تقليل اللون البرتقالي وتعظيم اللون الأزرق.
فابريكاتور هي المجلة الرائدة في مجال تشكيل وتشكيل المعادن في أمريكا الشمالية. تنشر المجلة أخبارًا ومقالات تقنية ودراسات حالة تُمكّن المصنّعين من أداء أعمالهم بكفاءة أكبر. تخدم فابريكاتور هذا القطاع منذ عام ١٩٧٠.
أصبح الوصول الرقمي الكامل إلى The FABRICATOR متاحًا الآن، مما يتيح لك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.
أصبح الآن الوصول الرقمي الكامل إلى مجلة Tubing متاحًا، مما يتيح لك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.
أصبح الوصول الرقمي الكامل إلى The Fabricator en Español متاحًا الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.
سلك كيفن كارترايت مسارًا غير تقليدي ليصبح مدرب لحام. فنان وسائط متعددة يتمتع بخبرة طويلة في ديترويت...