Успешното и ефикасно производство на тръби изисква оптимизация на 10 000 детайла, включително поддръжка на оборудването. Предвид безбройните движещи се части във всеки тип мелница и всяко периферно оборудване, спазването на препоръчителния от производителя график за превантивна поддръжка не е лесна задача. Снимка: T & H Lemont Inc.
Бележка на редактора: Това е първата част от двуетапна поредица за оптимизиране на операциите в тръбопроводните заводи. Прочетете втората част.
Производството на тръбни продукти може да бъде трудоемко, дори при най-добри обстоятелства. Фабриките са сложни, изискват много редовна поддръжка и в зависимост от това какво произвеждат, конкуренцията е жестока. Много производители на метални тръби са под огромен натиск да увеличат максимално времето за работа, за да увеличат максимално приходите, с малко ценно време за рутинна поддръжка.
В днешно време няма най-оптимален сценарий за индустрията. Материалите са скъпи и частичните доставки не са необичайни. Сега повече от всякога производителите на тръби трябва да увеличат максимално времето за работа и да намалят брака, а получаването на частични доставки означава намаляване на времето за работа. По-кратките серии означават по-чести смени, което не е ефективно използване на време или труд.
„Времето за производство е изключително ограничено в момента“, каза Марк Прасек, мениджър продажби на тръби за Северна Америка в EFD Induction.
Разговорите с експерти от индустрията относно съвети и стратегии за извличане на максимална полза от вашето предприятие разкриха някои повтарящи се теми:
Управлението на инсталация с максимална ефективност означава оптимизиране на десетки фактори, повечето от които взаимодействат помежду си, така че оптимизирането на работата на инсталацията не е непременно лесно. Светото слово на бившия колумнист на The Tube & Pipe Journal Бъд Греъм предлага известна перспектива: „Тръбната фреза е държач за инструменти.“ Спомнянето на този цитат помага нещата да бъдат прости. Разбирането какво прави всеки инструмент, как работи и как всеки инструмент взаимодейства с други инструменти е около една трета от битката. Поддържането на всичко в добра позиция и подравняване е друга трета от нея. Последната трета включва програми за обучение на оператори, стратегии за отстраняване на неизправности и специфични оперативни процедури, уникални за всяка тръба или производител на тръби.
Основното съображение за ефективното управление на мелницата е независимостта на мелницата от суровината. Получаването на максимална производителност от мелницата означава получаване на максимална производителност от всяка намотка, подадена към мелницата. Всичко започва с решение за покупка.
дължина на рулоната. Нелсън Аби, директор на Fives Bronx Inc. Abbey Products, каза: „Тръбните заводи процъфтяват, когато рулоните са най-дълги. Обработката на по-къси рулони означава обработка на повече краища на рулоните. Всеки край на рулона изисква челно заваряване. Всяко челно заваряване произвежда скрап.“
Трудността тук е, че рулоните, които са възможно най-дълги, могат да се продават с премия. По-къси рулони може да се предлагат на по-добри цени. Агентите по покупките може да искат да спестят пари, но това е несъвместимо с гледната точка на персонала в производствения цех. Почти всеки, който управлява фабрика, би се съгласил, че разликата в цената трябва да бъде значителна, за да компенсира производствените загуби, свързани с допълнителните спирания на фабриките.
Друго съображение, каза Аби, е капацитетът на размотача и всички други ограничения на входния край на мелницата. Може да се наложи да се инвестира във входно оборудване с по-голям капацитет, за да се обработват по-големи и по-тежки рулони, за да се възползвате от предимствата на закупуването на по-големи рулони.
Резачката също е фактор, независимо дали рязането се извършва вътрешно или от външни изпълнители. Резачките имат най-голямото тегло и диаметър, с които могат да се справят, така че постигането на най-добро съответствие между рулони и резачки е от решаващо значение за максимизиране на производителността.
В обобщение, това е взаимодействие между четири фактора: размера и теглото на рулоната, необходимата ширина на режещата машина, капацитетът на режещата машина и капацитетът на входното оборудване.
Ширина и състояние на рулоните. В цеха е от само себе си разбира се, че рулоните трябва да имат правилната ширина и правилния калибър, за да се произведе продукт, но от време на време се случват грешки. Операторите на мелници често могат да компенсират ширини на лентите, които са малко по-малки или по-големи, но това е само въпрос на степен. Внимателното внимание към ширината на процепите е от решаващо значение.
Състоянието на ръбовете на лентата е и най-важният въпрос. Постоянното представяне на ръбовете, без загрубявания или други несъответствия, е от решаващо значение за поддържането на постоянни заварки по дължината на лентата, казва Майкъл Странд, президент на T&H Lemont. Първоначалното навиване, нарязване и пренавиване също играят роля. Рулоните, с които не се работи внимателно, могат да се огънат, което е проблематично. Процесът на формоване, разработен от инженерите на валцовите матрици, започва с плоска лента, а не с извита лента.
Бележки за инструмента. „Добрият дизайн на матрицата увеличава максимално производителността“, каза Стан Грийн, генерален мениджър на SST Forming Roll Inc. Той посочва, че няма единна стратегия за формоване на тръби и следователно няма единна стратегия за проектиране на матрици. Доставчиците на валцови инструменти се различават по начина, по който обработват тръбите и следователно техните продукти. Добивът също варира.
„Радиусът на ролковата повърхност постоянно се променя, така че скоростта на въртене на инструмента се променя по цялата повърхност на инструмента“, каза той. Разбира се, тръбата преминава през мелницата само с една скорост. Следователно, дизайнът влияе върху добива. Лошият дизайн води до разхищение на материал, когато инструментът е нов, и положението само се влошава с износването му, добави той.
За компании, които не се придържат към подхода за обучение и поддръжка, разработването на стратегия за оптимизиране на ефективността на инсталацията започва с основите.
„Независимо от стила на фабриката и продуктите, които произвежда, всички фабрики имат две общи неща – операторите и оперативните процедури“, каза Аби. Управлението на фабрика възможно най-последователно е въпрос на осигуряване на стандартизирано обучение и спазване на писмени процедури, каза той. Несъответствията в обучението могат да доведат до разлики в настройката и отстраняването на неизправности.
За да се извлече максимума от дадено предприятие, от оператор на оператор, от смяна на смяна, всеки оператор трябва да използва последователни процедури за настройка и отстраняване на неизправности. Всякакви процедурни разлики обикновено са въпрос на недоразумения, лоши навици, преки пътища и заобиколни решения. Те винаги затрудняват ефективното управление на предприятието. Тези проблеми могат да бъдат вътрешно приети или въведени, когато обучени оператори се наемат от конкуренти, но източникът няма значение. Последователността е ключова, включително операторите, които носят опит.
„Отнема години, за да се обучи оператор на тръбопровод и наистина не може да се разчита на универсален план“, каза Странд. „Всяка компания се нуждае от програма за обучение, която е подходяща за нейната фабрика и собствените ѝ операции.“
„Трите ключа към ефективната работа са поддръжката на машините, поддръжката на консумативите и калибрирането“, каза Дан Вентура, президент на Ventura & Associates. „Машината има много движещи се части – независимо дали става въпрос за самата мелница, периферни устройства на входа или изхода, или за масата за разбиване, или каквото и да е – и рутинната поддръжка е важна, за да се поддържа машината в отлично състояние.“
Странд е съгласен. „Използването на програма за превантивна поддръжка е мястото, откъдето всичко започва“, каза той. „Тя предлага най-добрата възможност за печелившо управление на фабрика. Ако производител на тръби реагира само на аварийни ситуации, той е извън контрол. Той е на милостта на следващата криза.“
„Всяко оборудване в мелницата трябва да бъде подравнено“, каза Вентура. „В противен случай фабриката ще се бори сама със себе си.“
„В много случаи, когато ролките надхвърлят полезния си живот, те се втвърдяват и в крайна сметка се напукват“, каза Вентура.
„Ако ролките не се поддържат в добро състояние с редовна поддръжка, тогава те се нуждаят от спешна поддръжка“, казва Вентура. Ако инструментите бъдат пренебрегнати, ремонтът им ще изисква премахване на два до три пъти повече материал, отколкото иначе би трябвало да се премахне, каза той. Освен това отнема повече време и струва повече.
Инвестирането в резервни инструменти може да помогне за предотвратяване на аварийни ситуации, отбеляза Странд. Ако инструментът се използва често за дългосрочна работа, ще са необходими повече резервни части, отколкото за инструмента, използван рядко за краткосрочна работа. Функцията на инструмента също влияе върху нивото на резерва. Ребрата могат да се отделят от инструмента за ребра, а заваръчните ролки могат да бъдат засегнати от топлината на заваръчната кутия, проблеми, които не засягат формовъчните и оразмеряващите ролки.
„Редовната поддръжка е полезна за оборудването, а правилното подравняване е полезно за продуктите, които произвежда“, каза той. Ако тези фактори се игнорират, служителите във фабриката прекарват все повече време в опити да ги компенсират. Това време може да се използва за производство на добри, най-продавани продукти. Тези два фактора са толкова важни и често пренебрегвани или пренебрегвани, че според Вентура те предлагат най-добрата възможност да се извлече максимума от инсталацията, да се увеличи максимално добива и да се намали бракът.
Вентура отъждествява поддръжката на мелниците и консумативите с поддръжката на автомобила. Никой няма да кара кола десетки хиляди мили между смяната на маслото с голи гуми. Това ще доведе до скъпи решения или разрушения, дори за лошо поддържани инсталации.
Редовната проверка на инструмента след всяко изпълнение също е необходима, каза той. Инструментите за проверка могат да разкрият проблеми като фини пукнатини по линиите. Такива повреди се откриват веднага щом инструментът бъде изваден от фрезата, а не непосредствено преди да бъде инсталиран за следващото изпълнение, което дава най-много време за производство на резервен инструмент.
„Някои компании работят по време на планирани затваряния“, каза Грийн. Той знаеше, че ще бъде трудно да се спазят планираните затваряния в тази ситуация, но посочи, че това е много опасно. Транспортните и товарни компании са толкова пренаселени или с недостиг на персонал, или и двете, че доставките не са навреме в наши дни.
„Ако нещо се счупи във фабриката и трябва да поръчате резервно, какво ще направите, за да го доставите?“, попита той. Разбира се, въздушният транспорт винаги е опция, но може да увеличи значително разходите за доставка.
Поддръжката на валцовъчните машини е повече от просто следване на график за поддръжка, а координиране на графика за поддръжка с производствения график.
И в трите области – операции, отстраняване на неизправности и поддръжка, широчината и дълбочината на опита са от значение. Уорън Уитман, вицепрезидент на бизнес звеното за щанци на T&H Lemont, заяви, че компаниите, които имат само една или две щанци за производство на собствени тръби, често имат по-малко хора, посветени на поддръжката на щанци и щанци. Въпреки че персоналът по поддръжката е компетентен, малките отдели имат по-малко опит от по-големите отдели по поддръжка, което поставя по-малкия персонал в неизгодно положение. Ако компанията няма инженерен отдел, отделът по поддръжка трябва сам да извършва отстраняването на неизправности и ремонтите.
Странд добави, че обучението за отделите по експлоатация и поддръжка сега е по-важно от всякога. Вълната от пенсиониране, свързана със застаряващите бейби бумъри, означава, че племенните знания, които някога разтърсваха компаниите, пресъхват. Докато много производители на тръби все още могат да разчитат на консултации и съвети от доставчици на оборудване, дори този експертен опит не е толкова богат, колкото някога, и се свива.
Процесът на заваряване е също толкова важен, колкото всеки друг процес, който се случва при производството на тръба или тръбопровод, и ролята на заваръчната машина не може да бъде надценена.
Индукционно заваряване. „Днес около две трети от поръчките ни са за модернизация“, каза Прасек. „Те обикновено заменят стари, проблемни заваръчни апарати. Производителността е основният двигател в момента.“
Той каза, че много от тях са изостанали с осем гола, защото суровината е дошла късно. „Обикновено, когато материалът най-накрая излезе, заваръчният апарат се поврежда“, каза той. Изненадващо голям брой производители на тръби дори използват машини, базирани на технологията на вакуумните тръби, което означава, че използват машини, които са на поне 30 години за поддръжка. Сервизните познания за такива машини не са обширни, а самите резервни тръби са трудни за намиране.
Предизвикателството за производителите на тръби, които все още ги използват, е как те стареят. Те не се повреждат катастрофално, а се разграждат бавно. Едно от решенията е да се използва по-малко топлина за заваряване и да се работи с валцовката на по-ниска скорост, за да се компенсира, което лесно може да избегне капиталовите разходи за инвестиране в нова машина. Това създава фалшиво усещане, че всичко е наред.
Инвестирането в нов източник на енергия за индукционно заваряване може значително да намали потреблението на електроенергия в завода, каза Прасек. Някои щати – особено тези с голямо население и натоварени мрежи – предлагат щедри данъчни облекчения за покупки на енергийно ефективно оборудване. Втора мотивация за инвестиране в нови продукти е потенциалът за нови производствени възможности, добави той.
„Обикновено новият заваръчен апарат е много по-ефективен от по-стария и може да спести хиляди долари, като осигури по-голям заваръчен капацитет, без да се налага обновяване на електрическата инсталация“, каза Прасек.
Подравняването на индукционната бобина и резистора също е важно. Джон Холдърман, генерален мениджър на EHE Consumables, казва, че правилно избраната и инсталирана индукционна бобина има оптимално положение спрямо заваръчния вал и трябва да поддържа правилен и постоянен клирънс около тръбата. Ако е настроена неправилно, бобината ще се повреди преждевременно.
Работата на блокера е проста – той блокира потока на електрически ток, насочвайки го към ръба на лентата – и както при всичко останало на мелницата, позиционирането е от решаващо значение, казва той. Правилното местоположение е на върха на заварката, но това не е единственото съображение. Монтажът е от решаващо значение. Ако е закрепен към дорник, който не е достатъчно твърд, за да го поддържа, позицията на блокера може да се промени, той всъщност влачи вътрешния диаметър по дъното на тръбата.
Възползвайки се от тенденциите в дизайна на заваръчните консумативи, концепцията за разделена намотка може да окаже значително влияние върху времето за работа на мелницата.
„Фрезерите с голям диаметър отдавна използват конструкции с разделена намотка“, каза Халдеман. „Подмяната на едно парче индукционна намотка изисква отрязване на тръбата, подмяна на намотката и повторно нарязване на резбата“, каза той. Конструкцията с разделена намотка се състои от две части, което спестява цялото ви време и усилия.
„Те са били използвани в големи валцови заводи, но е било необходимо известно сложно инженерство, за да се приложи този принцип към малки рулони“, каза той. Още по-малко работа за производителя. „Малките двукомпонентни рулони имат специализиран хардуер и умно проектирани скоби“, каза той.
По отношение на процеса на охлаждане на блокера, производителите на тръби имат две традиционни опции: централна охладителна система във фабриката или отделна специализирана водна система, която може да бъде скъпа.
„Най-добре е резисторът да се охлажда с чиста охлаждаща течност“, каза Холдърман. Поради тази причина, малка инвестиция в специална система за филтриране на дросела за охлаждащата течност на мелницата може значително да увеличи живота на дросела.
Охлаждащата течност на мелницата често се използва на дросела, но тя събира метални фини частици. Въпреки всички усилия за улавяне на фините частици в централен филтър или с централна магнитна система, някои хора преминават и намират пътя си към препятствието. Това не е мястото за метални прахове.
„Те се нагряват в индукционното поле и се изгарят в корпуса на резистора и ферита, което причинява преждевременна повреда, а след това се изключват, за да сменят резистора“, каза Холдърман. „Те също така се натрупват върху индукционните бобини и в крайна сметка причиняват повреди от дъгата там.“