تولید موفق و کارآمد لوله یا پایپ نیازمند بهینه‌سازی ۱۰۰۰۰ جزئیات، از جمله تعمیر و نگهداری تجهیزات است. با توجه به وجود قطعات متحرک بی‌شمار در هر نوع آسیاب و هر قطعه از تجهیزات جانبی، رعایت برنامه تعمیر و نگهداری پیشگیرانه توصیه شده توسط سازنده کار آسانی نیست. عکس: T & H Lemont Inc.
یادداشت سردبیر: این اولین بخش از یک مجموعه دو قسمتی در مورد بهینه‌سازی عملیات کارخانه لوله‌سازی است. بخش دوم را بخوانید.
تولید محصولات لوله‌ای حتی در بهترین شرایط نیز می‌تواند پر زحمت باشد. کارخانه‌ها پیچیده هستند، به نگهداری منظم زیادی نیاز دارند و بسته به آنچه تولید می‌کنند، رقابت شدید است. بسیاری از تولیدکنندگان لوله‌های فلزی تحت فشار زیادی برای به حداکثر رساندن زمان آماده به کار برای به حداکثر رساندن درآمد هستند و زمان ارزشمند کمی برای نگهداری معمول دارند.
این روزها هیچ سناریوی ایده‌آلی برای صنعت وجود ندارد. مواد اولیه گران هستند و تحویل‌های جزئی غیرمعمول نیستند. اکنون بیش از هر زمان دیگری، تولیدکنندگان لوله باید زمان آماده به کار را به حداکثر برسانند و ضایعات را کاهش دهند و دریافت تحویل‌های جزئی به معنای کاهش زمان آماده به کار است. تولیدهای کوتاه‌تر به معنای تعویض‌های مکرر است که استفاده کارآمدی از زمان یا نیروی کار نیست.
مارک پراسک، مدیر فروش لوله آمریکای شمالی در شرکت EFD ​​Induction، گفت: «در حال حاضر زمان تولید بسیار پایین است.»
گفتگو با متخصصان صنعت در مورد نکات و استراتژی‌های بهره‌برداری حداکثری از کارخانه، برخی از مضامین تکراری را آشکار کرد:
اداره یک کارخانه با حداکثر بهره‌وری به معنای بهینه‌سازی ده‌ها عامل است که بیشتر آنها با یکدیگر تعامل دارند، بنابراین بهینه‌سازی عملیات کارخانه لزوماً آسان نیست. کلام مقدس باد گراهام، ستون‌نویس سابق مجله لوله و لوله، دیدگاهی ارائه می‌دهد: «یک آسیاب لوله، یک نگهدارنده ابزار است.» به خاطر سپردن این نقل قول به ساده نگه داشتن امور کمک می‌کند. درک اینکه هر ابزار چه کاری انجام می‌دهد، چگونه کار می‌کند و چگونه هر ابزار با ابزارهای دیگر تعامل دارد، حدود یک سوم از نبرد است. حفظ و تنظیم همه چیز، یک سوم دیگر آن است. یک سوم آخر شامل برنامه‌های آموزشی اپراتور، استراتژی‌های عیب‌یابی و رویه‌های عملیاتی خاص منحصر به فرد برای هر لوله یا تولیدکننده لوله است.
نکته اصلی برای اداره کارآمد یک آسیاب، مستقل بودن از آسیاب است. این موضوع به مواد اولیه بستگی دارد. گرفتن حداکثر خروجی از آسیاب به معنای گرفتن حداکثر خروجی از هر کلاف تغذیه شده به آسیاب است. این کار با تصمیم خرید شروع می‌شود.
طول کلاف. نلسون ابی، مدیر شرکت فایوز برانکس، محصولات ابی، گفت: «کارخانه‌های لوله‌سازی زمانی رونق می‌گیرند که کلاف‌ها طولانی‌ترین طول را داشته باشند. ماشینکاری کلاف‌های کوتاه‌تر به معنای ماشینکاری تعداد بیشتری از انتهای کلاف است. هر انتهای کلاف نیاز به جوش لب به لب دارد. هر جوش لب به لب ضایعات تولید می‌کند.»
مشکل اینجاست که کویل‌هایی که تا حد امکان بلندتر هستند را می‌توان با قیمت بالاتری فروخت. کویل‌های کوتاه‌تر ممکن است با قیمت‌های بهتری در دسترس باشند. ممکن است نمایندگان خرید بخواهند مقداری پول پس‌انداز کنند، اما این با دیدگاه پرسنل تولید مغایرت دارد. تقریباً هر کسی که یک کارخانه را اداره می‌کند موافق است که اختلاف قیمت باید قابل توجه باشد تا ضررهای تولیدی مرتبط با تعطیلی‌های اضافی کارخانه را جبران کند.
ابی گفت، نکته‌ی قابل توجه دیگر، ظرفیت کویل‌زدایی و هرگونه محدودیت دیگر در انتهای ورودی آسیاب است. ممکن است لازم باشد برای استفاده از کویل‌های بزرگتر و سنگین‌تر، روی تجهیزات ورودی با ظرفیت بالاتر سرمایه‌گذاری شود تا از مزایای خرید کویل‌های بزرگتر بهره‌مند شوید.
دستگاه برش نیز یک عامل است، چه برش در داخل شرکت انجام شود و چه به صورت برون‌سپاری. دستگاه‌های برش بیشترین وزن و قطری را که می‌توانند تحمل کنند، دارند، بنابراین ایجاد بهترین تطابق بین کویل‌ها و دستگاه‌های برش برای به حداکثر رساندن توان عملیاتی بسیار مهم است.
به طور خلاصه، این یک تعامل بین چهار عامل است: اندازه و وزن کویل، عرض لازم دستگاه برش، ظرفیت دستگاه برش و ظرفیت تجهیزات ورودی.
عرض و وضعیت کلاف. در کارگاه، بدیهی است که کلاف‌ها باید عرض و ضخامت مناسبی داشته باشند تا محصول تولید شود، اما هر از گاهی اشتباهاتی رخ می‌دهد. اپراتورهای آسیاب اغلب می‌توانند عرض نوارهایی را که کمی بیش از حد کوچک یا بیش از حد بزرگ هستند، جبران کنند، اما این فقط یک مسئله درجه‌ای است. توجه دقیق به عرض شیارهای شیاردار بسیار مهم است.
وضعیت لبه نوار نیز مهمترین مسئله است. مایکل استرند، رئیس T&H Lemont، می‌گوید: ارائه لبه‌های یکنواخت، بدون پلیسه یا هرگونه ناهماهنگی دیگر، برای حفظ جوش‌های یکنواخت در طول نوار بسیار مهم است. کلاف‌بندی اولیه، برش و پیچاندن مجدد نیز نقش دارند. کلاف‌هایی که با دقت جابجا نشده‌اند، می‌توانند خم شوند که مشکل‌ساز است. فرآیند شکل‌دهی که توسط مهندسان قالب رول توسعه داده شده است، با نوار صاف به جای نوار منحنی شروع می‌شود.
یادداشت‌های مربوط به ابزار: «طراحی خوب قالب، توان عملیاتی را به حداکثر می‌رساند.» این گفته‌ی استن گرین، مدیر کل شرکت SST Forming Roll Inc است. او اشاره می‌کند که هیچ استراتژی واحدی برای شکل‌دهی لوله وجود ندارد و بنابراین هیچ استراتژی واحدی برای طراحی قالب نیز وجود ندارد. تامین‌کنندگان ابزار رول در نحوه‌ی پردازش لوله‌ها و در نتیجه محصولاتشان متفاوت هستند. بازده نیز متفاوت است.
او گفت: «شعاع سطح غلتک دائماً در حال تغییر است، بنابراین سرعت چرخش ابزار در سراسر سطح ابزار تغییر می‌کند.» البته، لوله تنها با یک سرعت از میان دستگاه فرز عبور می‌کند. بنابراین، طراحی بر بازده تأثیر می‌گذارد. او افزود، طراحی ضعیف، وقتی ابزار نو است، مواد را هدر می‌دهد و با فرسودگی ابزار، این وضعیت بدتر هم می‌شود.
برای شرکت‌هایی که به مسیر آموزش و نگهداری پایبند نیستند، تدوین استراتژی برای بهینه‌سازی بهره‌وری کارخانه با اصول اولیه شروع می‌شود.
ابی گفت: «صرف نظر از سبک کارخانه و محصولاتی که تولید می‌کند، همه کارخانه‌ها دو چیز مشترک دارند - اپراتورها و رویه‌های عملیاتی.» او گفت که اداره یک کارخانه تا حد امکان به طور مداوم، مستلزم ارائه آموزش استاندارد و پیروی از رویه‌های کتبی است. ناهماهنگی در آموزش می‌تواند منجر به تفاوت در راه‌اندازی و عیب‌یابی شود.
برای بهره‌برداری حداکثری از یک کارخانه، از اپراتوری به اپراتور دیگر، از شیفتی به شیفت دیگر، هر اپراتور باید از رویه‌های ثابت راه‌اندازی و عیب‌یابی استفاده کند. هرگونه تفاوت در رویه‌ها معمولاً ناشی از سوءتفاهم‌ها، عادت‌های بد، میانبرها و راه‌حل‌های جایگزین است. این موارد همیشه اداره کارآمد کارخانه را دشوار می‌کند. این مشکلات ممکن است داخلی باشند یا زمانی که اپراتورهای آموزش‌دیده از رقبا استخدام می‌شوند، ایجاد شوند، اما منبع آنها تفاوتی ایجاد نمی‌کند. ثبات کلید اصلی است، از جمله اپراتورهایی که تجربه می‌آورند.
استرند گفت: «آموزش یک اپراتور آسیاب لوله سال‌ها طول می‌کشد و واقعاً نمی‌توان به یک برنامه‌ی یکسان برای همه تکیه کرد.» هر شرکتی به یک برنامه‌ی آموزشی نیاز دارد که متناسب با کارخانه و عملیات خود باشد.
دن ونتورا، رئیس شرکت ونتورا و همکاران، گفت: «سه کلید برای عملیات کارآمد، نگهداری دستگاه، نگهداری مواد مصرفی و کالیبراسیون است.» «یک دستگاه قطعات متحرک زیادی دارد - چه خود آسیاب باشد یا لوازم جانبی در انتهای ورودی یا خروجی، یا میز کوبنده، یا هر چیز دیگری - و نگهداری منظم برای نگه داشتن دستگاه در بهترین شرایط مهم است.»
استرند موافق است: «استفاده از یک برنامه بازرسی پیشگیرانه تعمیر و نگهداری، نقطه شروع همه چیز است.» او گفت. «این بهترین فرصت را برای اداره سودآور یک کارخانه فراهم می‌کند. اگر یک تولیدکننده لوله فقط به موارد اضطراری پاسخ دهد، از کنترل خارج می‌شود. در معرض بحران بعدی قرار می‌گیرد.»
ونتورا گفت: «هر قطعه از تجهیزات کارخانه باید هم‌تراز باشد.» در غیر این صورت، کارخانه با خودش درگیر خواهد شد.
ونتورا گفت: «در بسیاری از موارد، وقتی غلتک‌ها از عمر مفیدشان فراتر می‌روند، سخت می‌شوند و در نهایت ترک می‌خورند.»
ونتورا می‌گوید: «اگر رول‌ها در شرایط خوبی با نگهداری منظم نگهداری نشوند، به نگهداری اضطراری نیاز دارند.» او گفت اگر ابزارها نادیده گرفته شوند، تعمیر آنها مستلزم برداشتن دو تا سه برابر مقدار موادی است که در غیر این صورت باید برداشته شوند. همچنین این کار زمان و هزینه بیشتری می‌برد.
استرند خاطرنشان کرد که سرمایه‌گذاری روی ابزارهای پشتیبان می‌تواند به جلوگیری از موارد اضطراری کمک کند. اگر ابزار به طور مکرر برای عملیات طولانی مدت استفاده شود، قطعات یدکی بیشتری نسبت به ابزاری که به ندرت برای عملیات کوتاه مدت استفاده می‌شود، مورد نیاز خواهد بود. عملکرد ابزار نیز بر سطح ذخیره تأثیر می‌گذارد. پره‌ها می‌توانند از ابزار پره جدا شوند و غلتک‌های جوش می‌توانند تحت تأثیر گرمای جعبه جوش قرار گیرند، مسائلی که در شکل‌دهی و اندازه‌بندی غلتک‌ها وجود ندارد.
او گفت: «نگهداری منظم برای تجهیزات خوب است و تنظیم صحیح برای محصولاتی که تولید می‌کند، مفید است.» اگر این موارد نادیده گرفته شوند، کارکنان کارخانه زمان بیشتری را صرف جبران آن می‌کنند. این زمان می‌تواند برای تولید محصولات خوب و پرفروش استفاده شود. این دو عامل آنقدر مهم هستند و اغلب نادیده گرفته می‌شوند یا نادیده گرفته می‌شوند که از نظر ونتورا، بهترین فرصت را برای بهره‌برداری حداکثری از کارخانه، به حداکثر رساندن بازده و کاهش ضایعات ارائه می‌دهند.
ونتورا، نگهداری از آسیاب و قطعات مصرفی را با نگهداری از خودرو برابر می‌داند. هیچ‌کس قرار نیست با لاستیک‌های بدون لاستیک، ده‌ها هزار مایل بین تعویض روغن رانندگی کند. این کار حتی برای کارخانه‌هایی که به خوبی نگهداری نمی‌شوند، منجر به راه‌حل‌های گران‌قیمت یا تخریب خواهد شد.
او گفت، بازرسی منظم ابزار پس از هر بار اجرا نیز ضروری است. ابزارهای بازرسی ممکن است مشکلاتی مانند ترک‌های ریز را نشان دهند. چنین آسیبی به محض خارج کردن ابزار از دستگاه فرز کشف می‌شود، نه بلافاصله قبل از نصب ابزار برای اجرای بعدی، که بیشترین زمان را برای ساخت ابزار جایگزین می‌دهد.
گرین گفت: «بعضی از شرکت‌ها در حال گذراندن تعطیلی‌های برنامه‌ریزی‌شده هستند.» او می‌دانست که در این شرایط، رعایت تعطیلی برنامه‌ریزی‌شده دشوار خواهد بود، اما خاطرنشان کرد که این وضعیت بسیار خطرناک است. شرکت‌های حمل‌ونقل و باربری آنقدر شلوغ یا با کمبود نیرو یا هر دو مواجه هستند که این روزها تحویل‌ها به موقع انجام نمی‌شود.
او پرسید: «اگر چیزی در کارخانه خراب شود و مجبور شوید جایگزین سفارش دهید، برای تحویل آن چه کاری انجام خواهید داد؟» البته، حمل و نقل هوایی همیشه یک گزینه است، اما می‌تواند هزینه حمل و نقل را به شدت افزایش دهد.
تعمیر و نگهداری آسیاب و غلتک چیزی بیش از دنبال کردن یک برنامه تعمیر و نگهداری است، بلکه هماهنگی برنامه تعمیر و نگهداری با برنامه تولید است.
در هر سه حوزه - عملیات، عیب‌یابی و نگهداری - وسعت و عمق تجربه اهمیت دارد. وارن ویتمن، معاون رئیس واحد تجاری قالب‌سازی T&H Lemont، گفت شرکت‌هایی که فقط یک یا دو آسیاب برای تولید لوله‌های خود دارند، اغلب افراد کمتری را به تعمیر و نگهداری آسیاب و قالب اختصاص می‌دهند. اگرچه کارکنان تعمیر و نگهداری آگاه هستند، بخش‌های کوچک تجربه کمتری نسبت به بخش‌های تعمیر و نگهداری بزرگتر دارند و این امر کارکنان کوچکتر را در موقعیت نامساعدی قرار می‌دهد. اگر شرکت بخش مهندسی نداشته باشد، بخش تعمیر و نگهداری باید عیب‌یابی و تعمیرات را خودش انجام دهد.
استرند افزود که آموزش برای بخش‌های عملیات و نگهداری اکنون بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارد. موج بازنشستگی‌های مرتبط با افزایش سن افراد متولد دهه 1960 به این معنی است که دانش قبیله‌ای که زمانی شرکت‌ها را به لرزه درآورده بود، در حال خشک شدن است. در حالی که بسیاری از تولیدکنندگان لوله هنوز می‌توانند به مشاوره و راهنمایی تأمین‌کنندگان تجهیزات تکیه کنند، حتی این تخصص نیز به فراوانی گذشته نیست و در حال کاهش است.
فرآیند جوشکاری به اندازه هر فرآیند دیگری که هنگام تولید لوله یا لوله اتفاق می‌افتد، مهم است و نقش دستگاه جوشکاری را نمی‌توان بیش از حد ارزیابی کرد.
جوشکاری القایی. پراسک گفت: «امروزه، حدود دو سوم سفارشات ما برای نوسازی است.» آنها معمولاً جوشکارهای قدیمی و مشکل‌دار را جایگزین می‌کنند. در حال حاضر، توان عملیاتی عامل اصلی است.»
او گفت بسیاری از آنها به دلیل دیر رسیدن مواد اولیه، از رسیدن به هشت هدف عقب مانده‌اند. او گفت: «معمولاً وقتی مواد بالاخره بیرون می‌آیند، دستگاه جوش از کار می‌افتد.» تعداد شگفت‌انگیزی از تولیدکنندگان لوله حتی از ماشین‌هایی استفاده می‌کنند که مبتنی بر فناوری لوله خلاء هستند، به این معنی که از ماشین‌هایی استفاده می‌کنند که حداقل 30 سال قدمت دارند. دانش سرویس چنین ماشین‌هایی گسترده نیست و پیدا کردن خود لوله‌های جایگزین دشوار است.
چالش تولیدکنندگان لوله که هنوز از آنها استفاده می‌کنند، چگونگی فرسودگی آنهاست. آنها به طور فاجعه‌باری خراب نمی‌شوند، اما به آرامی فرسوده می‌شوند. یک راه حل این است که برای جبران، از حرارت جوشکاری کمتری استفاده شود و دستگاه با سرعت کمتری کار کند، که به راحتی می‌تواند از هزینه سرمایه گذاری برای یک دستگاه جدید جلوگیری کند. این باعث ایجاد یک حس کاذب می‌شود که همه چیز خوب است.
پراسک گفت، سرمایه‌گذاری در یک منبع تغذیه جوشکاری القایی جدید می‌تواند مصرف برق کارخانه را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. برخی ایالت‌ها - به ویژه ایالت‌هایی که جمعیت زیادی دارند و شبکه‌های برق تحت فشار هستند - تخفیف‌های مالیاتی سخاوتمندانه‌ای برای خرید تجهیزات کم‌مصرف ارائه می‌دهند. وی افزود، انگیزه دوم برای سرمایه‌گذاری در محصولات جدید، پتانسیل ایجاد امکانات جدید تولید است.
پراسک گفت: «معمولاً یک واحد جوشکاری جدید بسیار کارآمدتر از یک واحد قدیمی‌تر است و می‌تواند با ارائه ظرفیت جوشکاری بیشتر بدون ارتقاء خدمات الکتریکی، هزاران دلار صرفه‌جویی کند.»
هم‌ترازی سیم‌پیچ القایی و مقاومت نیز مهم است. جان هولدرمن، مدیر کل مواد مصرفی EHE Con، می‌گوید یک سیم‌پیچ القایی که به درستی انتخاب و نصب شده باشد، موقعیت بهینه‌ای نسبت به غلتک جوشکاری دارد و باید فاصله مناسب و ثابتی را در اطراف لوله حفظ کند. اگر به طور نادرست تنظیم شود، سیم‌پیچ به طور زودرس خراب می‌شود.
او می‌گوید کار مسدودکننده ساده است - جریان الکتریکی را مسدود می‌کند و آن را به لبه نوار هدایت می‌کند - و مانند هر چیز دیگری در دستگاه فرز، موقعیت‌یابی بسیار مهم است. محل صحیح در رأس جوش است، اما این تنها نکته قابل توجه نیست. نصب بسیار مهم است. اگر به یک مندرل که به اندازه کافی سفت و سخت نیست تا از آن پشتیبانی کند، بسته شود، ممکن است موقعیت مسدودکننده تغییر کند، در واقع قطر داخلی را در امتداد پایین لوله می‌کشد.
با بهره‌گیری از روندهای موجود در طراحی مواد مصرفی جوشکاری، مفهوم کویل تقسیم‌شده می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر زمان کارکرد آسیاب داشته باشد.
هالدمن گفت: «آسیاب‌های با قطر بزرگ مدت‌هاست که از طرح‌های کویل تقسیم‌شده استفاده می‌کنند.» او گفت: «تعویض یک قطعه کویل القایی نیاز به برش لوله، تعویض کویل و دوباره رزوه کردن آن دارد.» طرح کویل تقسیم‌شده در دو بخش ارائه می‌شود و در تمام زمان و تلاش شما صرفه‌جویی می‌کند.
او گفت: «آنها در کارخانه‌های بزرگ نورد استفاده شده‌اند، اما اعمال این اصل به کلاف‌های کوچک به مهندسی پیشرفته‌ای نیاز داشت.» حتی کار کمتری برای سازنده لازم است. «کلاف‌های کوچک دو تکه دارای سخت‌افزار تخصصی و گیره‌های هوشمندانه‌ای هستند.»
با توجه به فرآیند خنک‌سازی مسدودکننده، تولیدکنندگان لوله دو گزینه سنتی دارند: یک سیستم خنک‌کننده مرکزی در کارخانه یا یک سیستم آب اختصاصی جداگانه که می‌تواند گران باشد.
هولدرمن گفت: «بهتر است مقاومت را با خنک‌کننده تمیز خنک کنید.» به همین دلیل، یک سرمایه‌گذاری کوچک در یک سیستم فیلتر چوک اختصاصی برای خنک‌کننده آسیاب می‌تواند عمر چوک را تا حد زیادی افزایش دهد.
خنک‌کننده آسیاب اغلب روی چوک استفاده می‌شود، اما خنک‌کننده آسیاب، ذرات ریز فلز را جمع می‌کند. با وجود تمام تلاش‌ها برای به دام انداختن ذرات ریز در یک فیلتر مرکزی یا گرفتن آنها با سیستم آهنربای مرکزی، برخی افراد از مانع عبور می‌کنند و راه خود را به سمت آن پیدا می‌کنند. اینجا جای پودر فلز نیست.
هولدرمن گفت: «آنها در میدان القایی گرم می‌شوند و خود را در محفظه مقاومت و فریت می‌سوزند، که باعث خرابی زودرس و سپس خاموش شدن برای تعویض مقاومت می‌شود.» آنها همچنین روی سیم‌پیچ‌های القایی تجمع می‌کنند و در نهایت باعث آسیب ناشی از قوس الکتریکی در آنجا نیز می‌شوند.