Als de prijs alleen op basis van de tijd voor het lasersnijden wordt bepaald, kan dat leiden tot productieorders, maar het kan ook verliesgevend zijn, vooral als de marges van de plaatwerkfabrikant laag zijn.
Als het gaat om toelevering in de gereedschapsmachine-industrie, hebben we het meestal over de productiviteit van gereedschapsmachines. Hoe snel snijdt stikstof staal een halve inch? Hoe lang duurt het om te boren? Wat is de versnellingssnelheid? Laten we een tijdstudie doen om te zien hoe de uitvoeringstijd eruitziet! Hoewel dit goede uitgangspunten zijn, zijn het echt variabelen waarmee we rekening moeten houden bij het nadenken over de succesformule?
Uptime is essentieel voor het opbouwen van een succesvol laserbedrijf, maar we moeten verder kijken dan alleen de tijd die nodig is om werk te besparen. Een aanbod dat uitsluitend gebaseerd is op tijdsbesparing kan je hart breken, vooral als de winst klein is.
Om mogelijke verborgen kosten bij lasersnijden te ontdekken, moeten we kijken naar het arbeidsverbruik, de uptime van de machine, de consistentie in doorlooptijd en kwaliteit van het onderdeel, eventuele nabewerkingen en het materiaalgebruik. Over het algemeen vallen de kosten van onderdelen in drie categorieën: apparatuurkosten, arbeidskosten (zoals ingekochte materialen of gebruikt hulpgas) en arbeid. Vervolgens kunnen de kosten worden uitgesplitst in meer gedetailleerde elementen (zie figuur 1).
Wanneer we de kosten van arbeid of de kosten van een onderdeel berekenen, maken alle items in figuur 1 deel uit van de totale kosten. Het wordt wat verwarrend wanneer we de kosten in de ene kolom verwerken zonder de impact op de kosten in een andere kolom correct te verwerken.
Het idee om materialen optimaal te benutten inspireert misschien niemand, maar we moeten de voordelen ervan afwegen tegen andere overwegingen. Bij het berekenen van de kosten van een onderdeel zien we dat het materiaal in de meeste gevallen het grootste deel uitmaakt.
Om het maximale uit het materiaal te halen, kunnen we strategieën zoals collineair snijden (CLC) implementeren. CLC bespaart materiaal en snijtijd, omdat twee randen van het onderdeel tegelijkertijd met één snede worden gemaakt. Maar deze techniek heeft enkele beperkingen. De techniek is sterk geometrie-afhankelijk. Kleine onderdelen die gemakkelijk kunnen kantelen, moeten in elk geval in elkaar worden gezet om de processtabiliteit te garanderen, en iemand moet deze onderdelen uit elkaar halen en eventueel ontbramen. Dit kost tijd en werk dat niet gratis is.
Het scheiden van onderdelen is vooral lastig bij het werken met dikkere materialen. Lasersnijtechnologie helpt bij het maken van "nano"-labels met een dikte van meer dan de helft van de snijdikte. Het maken ervan heeft geen invloed op de productietijd, omdat de balken in de snede blijven; na het maken van de tabs is het niet nodig om het materiaal opnieuw in te voeren (zie Afb. 2). Dergelijke methoden werken alleen op bepaalde machines. Dit is echter slechts één voorbeeld van recente ontwikkelingen die niet langer beperkt zijn tot het vertragen van processen.
Nogmaals, CLC is sterk afhankelijk van de geometrie, dus in de meeste gevallen proberen we de breedte van het web in het nest te verkleinen in plaats van het volledig te laten verdwijnen. Het netwerk krimpt. Dat is prima, maar wat als het onderdeel kantelt en een botsing veroorzaakt? Fabrikanten van gereedschapsmachines bieden verschillende oplossingen, maar één aanpak die voor iedereen beschikbaar is, is het toevoegen van een nozzle-offset.
De trend van de afgelopen jaren is om de afstand van de nozzle tot het werkstuk te verkleinen. De reden is simpel: fiberlasers zijn snel, en grote fiberlasers zijn echt snel. Een aanzienlijke productiviteitsverhoging vereist een gelijktijdige toename van de stikstoftoevoer. Krachtige fiberlasers verdampen en smelten het metaal in de snede veel sneller dan CO2-lasers.
In plaats van de machine te vertragen (wat contraproductief zou zijn), passen we het mondstuk aan het werkstuk aan. Dit verhoogt de stroom hulpgas door de inkeping zonder de druk te verhogen. Klinkt als een succes, behalve dat de laser nog steeds erg snel beweegt en de kanteling een groter probleem wordt.
Figuur 1. Drie belangrijke factoren die de kosten van een onderdeel beïnvloeden: apparatuur, bedrijfskosten (inclusief gebruikte materialen en hulpgas) en arbeid. Deze drie factoren zijn verantwoordelijk voor een deel van de totale kosten.
Als uw programma moeite heeft met het omdraaien van het onderdeel, is het zinvol om een snijtechniek te kiezen die een grotere nozzle-offset gebruikt. Of deze strategie zinvol is, hangt af van de toepassing. We moeten de noodzaak van programmastabiliteit afwegen tegen het toenemende verbruik van hulpgas dat gepaard gaat met een toenemende nozzle-verplaatsing.
Een andere optie om kantelen van onderdelen te voorkomen, is de vernietiging van de kernkop, handmatig of automatisch met behulp van software. Ook hier staan we voor een keuze. De vernietiging van sectiekoppen verbetert de procesbetrouwbaarheid, maar verhoogt ook de kosten van verbruiksartikelen en vertraagt programma's.
De meest logische manier om te beslissen of slug-destructie nodig is, is door details te laten vallen. Als dit mogelijk is en we niet veilig kunnen programmeren om een mogelijke botsing te voorkomen, hebben we verschillende opties. We kunnen onderdelen vastzetten met microgrendels of stukken metaal afsnijden en ze veilig laten vallen.
Als het probleemprofiel het hele detail betreft, hebben we eigenlijk geen andere keuze: we moeten het markeren. Als het probleem zich in het interne profiel bevindt, moeten we de tijd en kosten van het repareren en breken van het metalen blok vergelijken.
Nu rijst de vraag naar de kosten. Maakt het toevoegen van microtags het moeilijker om een onderdeel of blok uit een nest te halen? Als we de kernkop vernietigen, verlengen we de gebruiksduur van de laser. Is het goedkoper om extra arbeid toe te voegen aan het losmaken van onderdelen, of is het goedkoper om arbeidstijd toe te voegen aan het uurtarief van een machine? Gezien de hoge uurproductie van de machine komt het waarschijnlijk neer op hoeveel stukken er in kleine, veilige stukken moeten worden gesneden.
Arbeid is een enorme kostenfactor en het is belangrijk om deze te beheersen om te kunnen concurreren in een markt met lage arbeidskosten. Lasersnijden vereist arbeid die gepaard gaat met de initiële programmering (hoewel de kosten bij volgende nabestellingen dalen) en arbeid die gepaard gaat met de bediening van de machine. Hoe meer de machines geautomatiseerd zijn, hoe minder we kunnen krijgen van het uurloon van de laseroperator.
"Automatisering" bij lasersnijden verwijst meestal naar het verwerken en sorteren van materialen, maar moderne lasers hebben ook veel meer vormen van automatisering. Moderne machines zijn uitgerust met automatische nozzlewissel, actieve snijkwaliteitscontrole en snelheidsregeling. Het is een investering, maar de resulterende arbeidsbesparing kan de kosten rechtvaardigen.
Het uurloon van lasermachines is afhankelijk van de productiviteit. Stel je een machine voor die in één shift kan doen wat voorheen twee shifts kostte. In dit geval kan de overstap van twee naar één shift de uurproductie van de machine verdubbelen. Naarmate elke machine meer produceert, verminderen we het aantal machines dat nodig is om dezelfde hoeveelheid werk te doen. Door het aantal lasers te halveren, halveren we de arbeidskosten.
Deze besparingen zullen natuurlijk verloren gaan als onze apparatuur onbetrouwbaar blijkt te zijn. Diverse verwerkingstechnologieën zorgen ervoor dat lasersnijden soepel verloopt, waaronder machinegezondheidsbewaking, automatische nozzlecontroles en omgevingslichtsensoren die vuil op het beschermglas van de snijkop detecteren. Tegenwoordig kunnen we de intelligentie van moderne machine-interfaces gebruiken om te laten zien hoe lang het nog duurt tot de volgende reparatie.
Al deze functies helpen bij het automatiseren van bepaalde aspecten van machineonderhoud. Of we nu machines met deze mogelijkheden bezitten of de apparatuur op de ouderwetse manier onderhouden (hard werken en een positieve instelling), we moeten ervoor zorgen dat onderhoudstaken efficiënt en op tijd worden uitgevoerd.
Figuur 2. Vooruitgang in lasersnijden richt zich nog steeds op het grote geheel, niet alleen op de snijsnelheid. Deze methode van nanobonding (het verbinden van twee werkstukken die langs een gemeenschappelijke lijn zijn gesneden) maakt het bijvoorbeeld gemakkelijker om dikkere onderdelen te scheiden.
De reden is simpel: machines moeten in topconditie zijn om een hoge Overall Equipment Effectiveness (OEE) te behouden: beschikbaarheid x productiviteit x kwaliteit. Of, zoals de website oee.com het stelt: "[OEE] definieert het percentage werkelijk effectieve productietijd. Een OEE van 100% betekent 100% kwaliteit (uitsluitend kwaliteitsonderdelen), 100% prestatie (snelste prestaties) en 100% beschikbaarheid (geen downtime)." Het bereiken van 100% OEE is in de meeste gevallen onmogelijk. De industriestandaard nadert 60%, hoewel de typische OEE varieert afhankelijk van de toepassing, het aantal machines en de complexiteit van de bediening. Hoe dan ook, uitmuntende OEE is een ideaal dat het nastreven waard is.
Stel je voor dat we een offerteaanvraag ontvangen voor 25.000 onderdelen van een grote en bekende klant. Het soepel laten verlopen van dit project kan een aanzienlijke impact hebben op de toekomstige groei van ons bedrijf. We bieden dus $ 100.000 en de klant accepteert. Dat is goed nieuws. Het slechte nieuws is dat onze winstmarges klein zijn. Daarom moeten we de hoogst mogelijke OEE-waarde garanderen. Om winst te maken, moeten we ons best doen om het blauwe gebied in afbeelding 3 te vergroten en het oranje gebied te verkleinen.
Bij lage marges kunnen verrassingen de winst ondermijnen of zelfs tenietdoen. Zal een slechte programmering mijn spuitmond beschadigen? Zal een slechte snijmeter mijn veiligheidsglas verontreinigen? Ik heb ongeplande downtime en moest de productie onderbreken voor preventief onderhoud. Welke gevolgen heeft dit voor de productie?
Slechte programmering of onderhoud kan ertoe leiden dat de verwachte invoersnelheid (en de invoersnelheid die gebruikt wordt om de totale verwerkingstijd te berekenen) lager uitvalt. Dit verlaagt de OEE en verhoogt de totale productietijd – zelfs zonder dat de productie onderbroken hoeft te worden om machineparameters aan te passen. Geen wagenbeschikbaarheid meer.
En worden de onderdelen die we maken ook daadwerkelijk naar klanten verzonden, of worden sommige onderdelen in de prullenbak gegooid? Slechte kwaliteitsscores in OEE-berekeningen kunnen echt schadelijk zijn.
De productiekosten van lasersnijden worden veel gedetailleerder bekeken dan alleen de facturering van directe lasertijd. De huidige bewerkingsmachines bieden vele opties om fabrikanten te helpen de hoge mate van transparantie te bereiken die ze nodig hebben om concurrerend te blijven. Om winstgevend te blijven, hoeven we alleen maar alle verborgen kosten te kennen en te begrijpen die we betalen bij de verkoop van widgets.
Afbeelding 3 Vooral wanneer we heel dunne marges gebruiken, moeten we het oranje minimaliseren en het blauw maximaliseren.
FABRICATOR is hét toonaangevende vakblad voor metaalbewerking en -vorming in Noord-Amerika. Het tijdschrift publiceert nieuws, technische artikelen en praktijkvoorbeelden die fabrikanten in staat stellen hun werk efficiënter uit te voeren. FABRICATOR is al sinds 1970 actief in de industrie.
U hebt nu volledig digitale toegang tot The FABRICATOR, zodat u eenvoudig toegang hebt tot waardevolle bronnen uit de sector.
U hebt nu volledig digitale toegang tot Tubing Magazine, zodat u eenvoudig toegang hebt tot waardevolle bronnen uit de sector.
The Fabricator en Español is nu volledig digitaal toegankelijk, zodat u eenvoudig toegang hebt tot waardevolle bronnen uit de sector.
Kevin Cartwright koos een zeer onconventioneel pad om lasinstructeur te worden. Multimediakunstenaar met jarenlange ervaring in Detroit...
Plaatsingstijd: 07-09-2023