يتطلب تصنيع الأنابيب بكفاءة ونجاح تحسين 10000 تفصيل، بما في ذلك صيانة المعدات. ونظرًا لكثرة الأجزاء المتحركة في كل نوع من أنواع المطاحن وكل قطعة من المعدات الطرفية، فإن الالتزام بجدول الصيانة الوقائية الموصى به من قبل الشركة المصنعة ليس بالأمر السهل. الصورة: شركة تي آند إتش ليمونت.
ملاحظة المحرر: هذا هو الجزء الأول من سلسلة مكونة من جزأين حول تحسين عمليات مصانع الأنابيب. اقرأ الجزء الثاني.
قد يكون تصنيع المنتجات الأنبوبية شاقاً، حتى في أفضل الظروف. فالمصانع معقدة، وتتطلب الكثير من الصيانة الدورية، وتختلف المنافسة فيها اختلافاً كبيراً باختلاف المنتجات التي تنتجها. ويواجه العديد من منتجي الأنابيب المعدنية ضغوطاً هائلة لزيادة وقت التشغيل إلى أقصى حد لزيادة الإيرادات، مع قلة الوقت المتاح للصيانة الروتينية.
لا يوجد سيناريو مثالي لهذه الصناعة في الوقت الراهن. فالمواد الخام باهظة الثمن، والتسليمات الجزئية شائعة. واليوم أكثر من أي وقت مضى، يحتاج منتجو الأنابيب إلى زيادة وقت التشغيل إلى أقصى حد وتقليل الهدر، واستلام شحنات جزئية يعني تقليل وقت التشغيل. كما أن الإنتاج لفترات أقصر يعني تغييرات متكررة، وهو ما لا يُعد استخدامًا فعالًا للوقت أو العمالة.
"وقت الإنتاج ذو أهمية بالغة في الوقت الحالي"، هذا ما قاله مارك براسيك، مدير مبيعات الأنابيب في أمريكا الشمالية في شركة EFD Induction.
كشفت المحادثات مع خبراء الصناعة حول النصائح والاستراتيجيات لتحقيق أقصى استفادة من مصنعك عن بعض المواضيع المتكررة:
تشغيل المصنع بأقصى كفاءة يتطلب تحسين عشرات العوامل، يتفاعل معظمها مع بعضها البعض، لذا فإن تحسين عمليات المصنع ليس بالأمر السهل بالضرورة. يُقدّم لنا قول الكاتب السابق في مجلة "ذا تيوب آند بايب جورنال"، بود غراهام، بعض التوضيحات المهمة: "مصنع الأنابيب هو حامل أدوات". تذكّر هذه المقولة يُساعد على تبسيط الأمور. فهم وظيفة كل أداة، وكيفية عملها، وكيفية تفاعلها مع الأدوات الأخرى يُشكّل ثلث المهمة. الحفاظ على صيانة جميع الأدوات ومحاذاتها يُشكّل ثلثًا آخر. أما الثلث الأخير فيتضمن برامج تدريب المشغلين، واستراتيجيات استكشاف الأعطال وإصلاحها، وإجراءات تشغيل خاصة بكل أنبوب أو شركة مُصنّعة للأنابيب.
إنّ الاعتبار الأساسي لتشغيل المطحنة بكفاءة، بغض النظر عن نوع المطحنة، هو المواد الخام. فالحصول على أقصى إنتاجية من المطحنة يعني الحصول على أقصى إنتاجية من كل لفة يتم تغذيتها إليها. ويبدأ ذلك بقرار الشراء.
طول اللفة. قال نيلسون آبي، مدير شركة فايفز برونكس إنك. آبي برودكتس: "تزدهر مصانع الأنابيب عندما تكون اللفات طويلة. إن تشكيل اللفات الأقصر يعني تشكيل المزيد من نهايات اللفات. كل نهاية لفة تتطلب لحامًا طرفيًا. كل لحام طرفي ينتج عنه نفايات."
تكمن الصعوبة هنا في أن اللفائف الأطول تُباع بأسعار مرتفعة، بينما قد تتوفر اللفائف الأقصر بأسعار أفضل. قد يرغب مسؤولو المشتريات في توفير بعض المال، لكن هذا يتعارض مع وجهة نظر العاملين في خط الإنتاج. يكاد يجمع جميع مديري المصانع على أن فرق السعر يجب أن يكون كبيرًا لتعويض خسائر الإنتاج الناتجة عن عمليات الإغلاق الإضافية للمصنع.
وأضافت آبي أن من الاعتبارات الأخرى قدرة جهاز فك اللفائف وأي قيود أخرى على مدخل المصنع. وقد يكون من الضروري الاستثمار في معدات إدخال ذات قدرة أعلى للتعامل مع اللفائف الأكبر والأثقل للاستفادة من مزايا شراء اللفائف الأكبر.
كما أن آلة التقطيع عامل مهم، سواء تم التقطيع داخلياً أو خارجياً. تتميز آلات التقطيع بأكبر وزن وقطر يمكنها التعامل معه، لذا فإن الحصول على أفضل توافق بين اللفائف وآلات التقطيع أمر بالغ الأهمية لزيادة الإنتاجية إلى أقصى حد.
باختصار، إنه تفاعل بين أربعة عوامل: حجم ووزن الملف، والعرض اللازم للقطاعة، وسعة القطاعة، وسعة معدات الإدخال.
عرض اللفائف وحالتها. في ورشة الإنتاج، من البديهي أن تكون اللفائف بالعرض والسماكة المناسبين لتصنيع المنتج، ولكن الأخطاء واردة. يستطيع مشغلو المطاحن في كثير من الأحيان تعويض عرض الشرائح الأصغر أو الأكبر قليلاً، ولكن هذا مجرد اختلاف طفيف. لذا، يُعدّ الاهتمام الدقيق بعرض اللفائف المشقوقة أمرًا بالغ الأهمية.
تُعدّ حالة حواف الشريط من أهم العوامل. ويؤكد مايكل ستراند، رئيس شركة T&H Lemont، على أهمية الحصول على حواف متناسقة، خالية من النتوءات أو أي عيوب أخرى، لضمان لحام متجانس على امتداد الشريط. كما تلعب عمليات اللف والتقطيع وإعادة اللف الأولية دورًا هامًا. فاللفائف التي لم تُعالج بعناية قد تنحني، مما يُسبب مشاكل. وتبدأ عملية التشكيل التي طورها مهندسو قوالب الدرفلة بشريط مسطح بدلًا من الشريط المنحني.
ملاحظات حول الأدوات: "يُحسّن تصميم القوالب الجيد الإنتاجية إلى أقصى حد"، هذا ما قاله ستان غرين، المدير العام لشركة SST Forming Roll Inc. ويشير إلى أنه لا توجد استراتيجية واحدة لتشكيل الأنابيب، وبالتالي لا توجد استراتيجية واحدة لتصميم القوالب. يختلف موردو أدوات الدرفلة في كيفية معالجتهم للأنابيب، وبالتالي تختلف منتجاتهم. كما تختلف معدلات الإنتاج أيضًا.
قال: "يتغير نصف قطر سطح الأسطوانة باستمرار، لذا تتغير سرعة دوران الأداة عبر سطحها". وبالطبع، يمر الأنبوب عبر آلة الطحن بسرعة واحدة فقط. لذلك، يؤثر التصميم على الإنتاجية. وأضاف أن التصميم السيئ يهدر المواد عندما تكون الأداة جديدة، ويزداد الأمر سوءًا مع تآكلها.
بالنسبة للشركات التي لا تلتزم بمسار التدريب والصيانة، فإن تطوير استراتيجية لتحسين كفاءة المصنع يبدأ بالأساسيات.
قال آبي: "بغض النظر عن تصميم المصنع والمنتجات التي يصنعها، فإن جميع المصانع تشترك في أمرين أساسيين: المشغلون وإجراءات التشغيل". وأضاف أن إدارة المصنع بأكبر قدر ممكن من الاتساق تتطلب توفير تدريب موحد واتباع إجراءات مكتوبة. ويمكن أن تؤدي التناقضات في التدريب إلى اختلافات في الإعداد وحل المشكلات.
لتحقيق أقصى استفادة من المصنع، يجب على كل مشغل، من وردية إلى أخرى، اتباع إجراءات إعداد واستكشاف أعطال متسقة. عادةً ما تكون أي اختلافات إجرائية ناتجة عن سوء فهم، أو عادات سيئة، أو اختصارات، أو حلول بديلة. كل هذا يُصعّب تشغيل المصنع بكفاءة. قد تنشأ هذه المشاكل داخليًا أو عند توظيف مشغلين مدربين من شركات منافسة، لكن المصدر لا يُغيّر شيئًا. الاتساق هو الأساس، بما في ذلك المشغلين ذوي الخبرة.
قال ستراند: "يستغرق تدريب مشغل مصنع الأنابيب سنوات، ولا يمكنك الاعتماد على خطة واحدة تناسب الجميع". "تحتاج كل شركة إلى برنامج تدريبي يناسب مصنعها وعملياتها الخاصة".
"إن المفاتيح الثلاثة للعمليات الفعالة هي صيانة الآلات، وصيانة المواد الاستهلاكية، والمعايرة"، كما قال دان فينتورا، رئيس شركة فينتورا وشركاه. "تحتوي الآلة على الكثير من الأجزاء المتحركة - سواء كانت المطحنة نفسها أو الأجهزة الطرفية على طرف المدخل أو المخرج، أو طاولة الخفق، أو ما شابه ذلك - والصيانة الروتينية مهمة للحفاظ على الآلة في أفضل حالة."
يوافق ستراند على ذلك، قائلاً: "يبدأ كل شيء باستخدام برنامج فحص الصيانة الوقائية. فهو يوفر أفضل فرصة لإدارة المصنع بشكل مربح. إذا اقتصرت استجابة مُصنِّع الأنابيب على حالات الطوارئ فقط، فإنه يفقد السيطرة ويصبح عرضة للأزمة القادمة."
قال فينتورا: "يجب محاذاة كل قطعة من المعدات في المصنع. وإلا فإن المصنع سيحارب نفسه".
قال فينتورا: "في كثير من الحالات، عندما تتجاوز الأسطوانات عمرها الافتراضي، فإنها تتصلب بفعل العمل وتتشقق في النهاية".
يقول فينتورا: "إذا لم تتم صيانة اللفائف بشكل دوري، فإنها تحتاج إلى صيانة طارئة". وأضاف أنه في حال إهمال الأدوات، فإن إصلاحها سيتطلب إزالة ضعفين إلى ثلاثة أضعاف كمية المواد التي كان من المفترض إزالتها في الظروف العادية. كما أن ذلك يستغرق وقتاً أطول ويكلف أكثر.
أشار ستراند إلى أن الاستثمار في أدوات احتياطية يُسهم في تجنب حالات الطوارئ. فإذا استُخدمت الأداة بشكل متكرر لفترات طويلة، فسيتطلب الأمر قطع غيار أكثر من الأداة المستخدمة بشكل غير متكرر لفترات قصيرة. كما تؤثر وظيفة الأداة على مستوى الاحتياطي. فقد تنفصل الزعانف عن أداة الزعانف، وقد تتأثر بكرات اللحام بحرارة صندوق اللحام، وهي مشكلات لا تؤثر على بكرات التشكيل والتحجيم.
قال: "الصيانة الدورية مفيدة للمعدات، والمحاذاة الصحيحة مفيدة للمنتجات التي تُصنعها". وأضاف: "إذا تم تجاهل هذين الأمرين، فإن عمال المصنع يقضون وقتًا أطول في محاولة تعويض ذلك. ويمكن استغلال هذا الوقت لإنتاج منتجات عالية الجودة وذات مبيعات ممتازة. هذان العاملان بالغا الأهمية، وغالبًا ما يتم تجاهلهما أو إغفالهما، ولذلك، من وجهة نظر فينتورا، فإنهما يوفران أفضل فرصة لتحقيق أقصى استفادة من المصنع، وزيادة الإنتاجية إلى أقصى حد، وتقليل الهدر إلى أدنى حد".
يُشبّه فينتورا صيانة المطاحن والمواد الاستهلاكية بصيانة السيارات. لن يقود أحد سيارة لعشرات الآلاف من الأميال بين تغييرات الزيت بإطارات مهترئة. سيؤدي هذا إلى حلول مكلفة أو حتى إلى تلف المصانع، حتى تلك التي لا تتم صيانتها بشكل جيد.
وأضاف أن الفحص الدوري للأداة بعد كل عملية تشغيل ضروري أيضاً. قد تكشف أدوات الفحص عن مشاكل مثل الشقوق الدقيقة. يتم اكتشاف هذا التلف بمجرد إزالة الأداة من آلة الطحن، بدلاً من اكتشافه مباشرة قبل تركيبها في عملية التشغيل التالية، مما يمنح وقتاً أطول لتصنيع أداة بديلة.
قال غرين: "بعض الشركات تعمل خلال فترات إغلاق مقررة". كان يعلم أنه سيكون من الصعب الالتزام بإغلاق مقرر في هذه الحالة، لكنه أشار إلى أن ذلك ينطوي على مخاطر كبيرة. شركات الشحن والنقل تعاني من اكتظاظ شديد أو نقص في الموظفين، أو كليهما، لدرجة أن عمليات التسليم لا تتم في الوقت المحدد هذه الأيام.
سأل: "إذا تعطل شيء ما في المصنع واضطررت إلى طلب بديل، فماذا ستفعل لتوصيله؟" بالطبع، الشحن الجوي خيار متاح دائمًا، لكنه قد يزيد تكلفة الشحن بشكل كبير.
إن صيانة مطاحن الدرفلة والأسطوانات لا تقتصر فقط على اتباع جدول الصيانة، بل تشمل أيضاً تنسيق جدول الصيانة مع جدول الإنتاج.
في المجالات الثلاثة جميعها - العمليات، واستكشاف الأعطال وإصلاحها، والصيانة - يُعدّ اتساع نطاق الخبرة وعمقها أمرًا بالغ الأهمية. يقول وارن ويتمان، نائب رئيس وحدة أعمال القوالب في شركة تي آند إتش ليمونت، إن الشركات التي لا تملك سوى مصنع أو اثنين لإنتاج أنابيبها الخاصة غالبًا ما يكون لديها عدد أقل من الموظفين المخصصين لصيانة المصانع والقوالب. فعلى الرغم من أن موظفي الصيانة على دراية جيدة، إلا أن الأقسام الصغيرة لديها خبرة أقل من أقسام الصيانة الأكبر، مما يضع الموظفين الأصغر حجمًا في وضع غير مواتٍ. وإذا لم يكن لدى الشركة قسم هندسي، فإن قسم الصيانة يضطر إلى القيام باستكشاف الأعطال وإصلاحها بنفسه.
وأضاف ستراند أن التدريب لأقسام التشغيل والصيانة بات أكثر أهمية من أي وقت مضى. فموجة التقاعد المرتبطة بتقدم جيل طفرة المواليد في السن تعني أن الخبرة المتراكمة التي كانت تُحدث ثورة في الشركات آخذة في التلاشي. وبينما لا يزال بإمكان العديد من منتجي الأنابيب الاعتماد على استشارات ونصائح موردي المعدات، إلا أن هذه الخبرة لم تعد وفيرة كما كانت في السابق، بل إنها آخذة في التضاؤل.
تُعد عملية اللحام بنفس أهمية أي عملية أخرى تحدث عند تصنيع الأنابيب، ولا يمكن المبالغة في تقدير دور آلة اللحام.
اللحام بالحث. قال براسيك: "اليوم، حوالي ثلثي طلباتنا هي لتحديث المعدات. وعادةً ما تحل هذه المعدات محل ماكينات اللحام القديمة التي بها مشاكل. الإنتاجية هي المحرك الرئيسي في الوقت الحالي."
قال إن العديد من المصانع متأخرة عن تحقيق ثمانية أهداف بسبب تأخر وصول المواد الخام. وأضاف: "عادةً ما يتعطل اللحام عندما تصل المواد أخيرًا". ومن المثير للدهشة أن عددًا كبيرًا من مصنعي الأنابيب يستخدمون آلات تعتمد على تقنية الأنابيب المفرغة، ما يعني أنهم يستخدمون آلات عمرها 30 عامًا على الأقل. ولا تتوفر معلومات كافية عن صيانة هذه الآلات، كما يصعب العثور على أنابيب بديلة لها.
يتمثل التحدي الذي يواجه مصنعي الأنابيب الذين ما زالوا يستخدمونها في كيفية تقادمها. فهي لا تتعطل بشكل كارثي، بل تتدهور ببطء. أحد الحلول هو استخدام حرارة لحام أقل وتشغيل المصنع بسرعة أبطأ للتعويض، مما يجنب بسهولة الإنفاق الرأسمالي اللازم للاستثمار في آلة جديدة. هذا يخلق شعورًا زائفًا بأن كل شيء على ما يرام.
قال براسيك إن الاستثمار في مصدر طاقة جديد للحام بالحث يمكن أن يقلل بشكل كبير من استهلاك المصنع للكهرباء. وتقدم بعض الولايات، وخاصة تلك ذات الكثافة السكانية العالية وشبكات الكهرباء المجهدة، حوافز ضريبية سخية على شراء المعدات الموفرة للطاقة. وأضاف أن الدافع الثاني للاستثمار في منتجات جديدة هو إمكانية فتح آفاق إنتاجية جديدة.
وقال براسيك: "عادةً ما تكون وحدة اللحام الجديدة أكثر كفاءة من الوحدة القديمة، ويمكنها توفير آلاف الدولارات من خلال توفير قدرة لحام أكبر دون الحاجة إلى ترقية الخدمة الكهربائية".
يُعدّ محاذاة ملف الحث والمقاومة أمرًا بالغ الأهمية. يقول جون هولدرمان، المدير العام لشركة EHE للمواد الاستهلاكية، إنّ ملف الحث المُختار والمُركّب بشكل صحيح يتمتّع بوضع مثالي بالنسبة لبكرة اللحام، ويجب أن يحافظ على خلوص مناسب وثابت حول الأنبوب. في حال ضبطه بشكل خاطئ، سيتلف الملف قبل الأوان.
وظيفة الحاجز بسيطة - فهو يمنع تدفق التيار الكهربائي، ويوجهه إلى حافة الشريط - وكما هو الحال مع كل شيء آخر في آلة الطحن، فإن تحديد الموضع أمر بالغ الأهمية، كما يقول. الموقع الصحيح هو عند قمة اللحام، ولكن هذا ليس الاعتبار الوحيد. التركيب أمر بالغ الأهمية. إذا تم تثبيته على مغزل غير صلب بما يكفي لدعمه، فقد يتغير موضع الحاجز، بل إنه يسحب القطر الداخلي على طول الجزء السفلي من الأنبوب.
بالاستفادة من الاتجاهات في تصميم مواد اللحام الاستهلاكية، يمكن أن يكون لمفهوم الملف المنفصل تأثير كبير على وقت تشغيل المطحنة.
قال هالديمان: "لطالما استخدمت المطاحن ذات الأقطار الكبيرة تصميمات الملفات المنفصلة". وأضاف: "يتطلب استبدال قطعة واحدة من ملف الحث قطع الأنبوب، واستبدال الملف، وإعادة ربطه". أما تصميم الملف المنفصل فيأتي في جزأين، مما يوفر عليك كل الوقت والجهد.
"لقد تم استخدامها في مصانع الدرفلة الكبيرة، ولكن الأمر تطلب هندسة متطورة لتطبيق هذا المبدأ على اللفائف الصغيرة"، كما قال. "وهذا يقلل العمل على الشركة المصنعة". وأضاف: "تحتوي اللفائف الصغيرة المكونة من قطعتين على أجهزة متخصصة وملاقط مصممة بذكاء".
فيما يتعلق بعملية تبريد الحاجز، فإن لدى مصنعي الأنابيب خيارين تقليديين: نظام تبريد مركزي في المصنع أو نظام مياه منفصل مخصص، والذي قد يكون مكلفًا.
قال هولدرمان: "من الأفضل تبريد المقاوم بسائل تبريد نظيف". ولهذا السبب، فإن استثمارًا بسيطًا في نظام فلتر خانق مخصص لسائل تبريد المطحنة يمكن أن يزيد بشكل كبير من عمر الخانق.
يُستخدم سائل تبريد المطحنة غالبًا في صمام الخنق، ولكنه يجمع جزيئات معدنية دقيقة. ورغم كل الجهود المبذولة لحجز هذه الجزيئات في مرشح مركزي أو التقاطها بنظام مغناطيسي مركزي، إلا أن بعض الأشخاص يتجاوزون هذه النقطة ويجدون طريقهم إلى العائق. هذا ليس المكان المناسب لمساحيق المعادن.
قال هولدرمان: "إنها تسخن في مجال الحث وتحرق نفسها في غلاف المقاوم والفريت، مما يتسبب في فشل مبكر ثم إيقاف التشغيل لاستبدال المقاوم". "كما أنها تتراكم على ملفات الحث وتتسبب في النهاية في حدوث ضرر من خلال حدوث شرارة كهربائية هناك أيضًا".