パイプやパイプの製造を成功させ、効率化するには、機器のメンテナンスを含む 10,000 項目の詳細を最適化する必要があります。あらゆるタイプの工場や周辺機器には無数の可動部品があるため、メーカーが推奨する予防メンテナンス スケジュールを順守するのは容易なことではありません。写真: T & H Lemont Inc.
編集者注: これは、チューブまたはパイプミル操作の最適化に関する 2 部シリーズの第 1 部です。第 2 部をお読みください。
管状製品の製造は、最良の状況下でも手間がかかる場合があります。工場は複雑で、定期的なメンテナンスが頻繁に必要となり、生産品目によっては競争が激しくなります。多くの金属パイプ製造業者は、収益を最大化するために稼働時間を最大化しなければならないという大きなプレッシャーにさらされており、日常的なメンテナンスに割く貴重な時間はほとんどありません。
今日の業界にとって最良のシナリオは存在しません。材料は高価であり、部分的な納品は珍しくありません。これまで以上に、パイプ製造業者は稼働時間を最大化し、スクラップを削減する必要があり、部分的な納品を受けることは稼働時間を短縮することを意味します。生産量が減少すると、切り替えの頻度が増え、時間と労力の効率的な使用とは言えません。
「現在、生産時間は非常に貴重です」とEFD Inductionの北米チューブ販売マネージャー、マーク・プラセック氏は語る。
工場を最大限に活用するためのヒントや戦略について業界の専門家と会話すると、いくつかの共通のテーマが明らかになりました。
工場を最大効率で稼働させるには、数十もの要素を最適化する必要があり、それらのほとんどが互いに影響し合うため、工場の運用を最適化することは必ずしも容易ではありません。元The Tube & Pipe JournalコラムニストのBud Graham氏の聖なる言葉、「チューブミルはツールホルダーである」は、ある視点を与えてくれます。この言葉を覚えておくと、物事をシンプルに保つことができます。各ツールの機能、動作、および各ツールが他のツールとどのように相互作用するかを理解することは、戦いの約3分の1です。すべてをメンテナンスし、調整しておくことは、残りの3分の1です。最後の3分の1には、オペレーターのトレーニングプログラム、トラブルシューティング戦略、および各パイプまたはパイプ製造業者に固有の特定の操作手順が含まれます。
ミルを効率的に稼働させるための主な考慮事項は、ミルに依存しません。原材料です。ミルから最大の生産量を得るということは、ミルに供給される各コイルから最大の生産量を得ることを意味します。それは購入の決定から始まります。
コイルの長さ。Fives Bronx Inc. Abbey Productsのディレクター、ネルソン・アビー氏は次のように述べています。「チューブミルは、コイルが最も長いときに最も稼働します。短いコイルを加工するには、コイルエンドの加工数を増やす必要があります。コイルエンドごとに突合せ溶接が必要ですが、突合せ溶接のたびにスクラップが発生します。」
ここでの難しさは、できるだけ長いコイルがプレミアム価格で販売できることです。より短いコイルはより良い価格で入手できる可能性があります。購買担当者はいくらかの費用を節約したいかもしれませんが、これは製造現場の担当者の観点と一致しません。工場を経営するほぼすべての人が、追加の工場閉鎖に関連する生産損失を補うには、価格差が大きくなければならないことに同意するでしょう。
アビー氏は、もう一つの検討事項として、デコイラーの容量と、圧延機の入口端におけるその他の制約を挙げた。大型コイルを購入するメリットを活かすには、より大型で重いコイルを扱える、より大容量の入口設備に投資する必要があるかもしれない。
スリッターも要因の 1 つであり、スリッティングを社内で行うか外注するかによって決まります。スリッターは処理できる重量と直径が最も大きいため、コイルとスリッターを最適に組み合わせることが、スループットを最大化するために重要です。
要約すると、コイルのサイズと重量、スリッターの必要幅、スリッターの容量、入口装置の容量という 4 つの要素の相互作用です。
コイルの幅と状態。製造現場では、製品を製造するためにコイルが適切な幅とゲージを持っている必要があることは言うまでもありませんが、時々ミスが起きることがあります。工場のオペレータは、ストリップの幅がわずかに狭すぎたり、大きすぎたりする場合、多くの場合は補正できますが、これは程度の問題にすぎません。スリット マルチの幅に細心の注意を払うことは非常に重要です。
ストリップのエッジの状態も最も重要な問題です。バリやその他の不均一性のない一貫したエッジの提示は、ストリップの長さに沿って一貫した溶接を維持するために重要です、とT&H Lemontの社長であるMichael Strandは述べています。最初のコイル巻き、スリット、巻き直しも関係します。慎重に取り扱われなかったコイルは曲がってしまう可能性があり、これは問題です。ロールダイエンジニアによって開発された成形プロセスは、湾曲したストリップではなく、平らなストリップから始まります。
ツール ノート: 「優れた金型設計はスループットを最大化します」と、SST Forming Roll Inc. のゼネラル マネージャーである Stan Green 氏は述べています。同氏は、チューブ成形には単一の戦略はなく、したがって金型設計にも単一の戦略はない、と指摘しています。ロール ツール サプライヤによってチューブの加工方法が異なり、製品の歩留まりも異なります。
「ロール表面の半径は常に変化しているため、ツールの回転速度もツール表面全体で変化します」と彼は述べた。もちろん、チューブは一定の速度でのみミルを通過します。したがって、設計は歩留まりに影響します。設計が不十分だと、ツールが新品のときに材料が無駄になり、ツールが摩耗するにつれて状況は悪化するだけだと彼は付け加えた。
トレーニングとメンテナンスのルートに固執しない企業の場合、プラントの効率を最適化する戦略の開発は基礎から始まります。
「工場のスタイルや製造する製品に関わらず、すべての工場には共通点が2つあります。それは、オペレーターと作業手順です」とアビー氏は述べた。工場を可能な限り一貫して運営するには、標準化されたトレーニングを提供し、文書化された手順に従うことが重要だとアビー氏は述べた。トレーニングに一貫性がないと、セットアップやトラブルシューティングに違いが生じる可能性がある。
工場を最大限に活用するには、オペレータ間、シフト間で、各オペレータが一貫したセットアップおよびトラブルシューティング手順を使用する必要があります。手順の違いは、通常、誤解、悪い習慣、近道、回避策に起因します。これらにより、工場を効率的に稼働させることが常に困難になります。これらの問題は、社内で発生した場合もあれば、競合他社から訓練を受けたオペレータを雇用したときに持ち込まれた場合もありますが、発生源は関係ありません。経験をもたらすオペレータを含め、一貫性が重要です。
「チューブミルのオペレーターのトレーニングには何年もかかり、すべてのケースに当てはまる万能の計画に頼ることはできません」とストランド氏は述べた。「すべての企業には、自社の工場と業務内容に合ったトレーニング プログラムが必要です。」
「効率的な操業には、機械のメンテナンス、消耗品のメンテナンス、そして校正という3つの鍵があります」と、ベンチュラ・アンド・アソシエイツの社長、ダン・ベンチュラ氏は述べています。「機械には、ミル本体、入口側や出口側の周辺機器、叩解台など、多くの可動部品があります。そのため、機械を最高の状態に保つには、定期的なメンテナンスが重要です。」
ストランド氏も同意見です。「予防保守検査プログラムの導入こそが、すべてです」と彼は言います。「工場を収益性の高い経営にするための最良の機会を提供します。パイプ製造業者が緊急事態にのみ対応していると、制御不能に陥り、次の危機に翻弄されることになります。」
「工場のあらゆる設備は調整されていなければなりません」とベンチュラ氏は言う。「そうでなければ、工場は自らと戦わなければなりません。」
「多くの場合、ロールの耐用年数を過ぎると、ロールは硬化し、最終的には割れてしまいます」とベンチュラ氏は語った。
「ロールが定期的なメンテナンスで良好な状態に保たれていない場合、緊急メンテナンスが必要になります」とベンチュラ氏は言う。ツールが放置された場合、修理には通常より2～3倍の量の材料を除去する必要があると彼は言う。また、時間もコストもかかる。
バックアップ ツールに投資することで、緊急事態を防ぐことができると Strand 氏は指摘しています。ツールが長期間の運用で頻繁に使用される場合、短期間の運用でまれに使用されるツールよりも多くのスペアパーツが必要になります。ツールの機能も予備レベルに影響します。フィンがフィン ツールから外れたり、溶接ロールが溶接ボックスの熱の影響を受ける可能性がありますが、これらの問題は成形ロールやサイジング ロールでは発生しません。
「定期的なメンテナンスは設備に良い影響を与え、適切な調整は設備から生産される製品に良い影響を与えます」と彼は述べた。これらを無視すると、工場の従業員はそれを補うためにますます多くの時間を費やすことになる。この時間を、優れたベストセラー製品の製造に活用できる。これら 2 つの要素は非常に重要であり、見落とされたり、見落とされたりすることが多いが、ベンチュラ氏の見解では、これらが工場を最大限に活用し、生産量を最大化し、スクラップを削減する最良の機会を提供する。
ベンチュラは、製粉所と消耗品のメンテナンスを自動車のメンテナンスと同じだと考えます。オイル交換の合間にタイヤがむき出しになったまま何万マイルも車を運転する人はいません。メンテナンスが不十分な工場でも、これは高価な解決策や破壊につながります。
各実行後のツールの定期的な検査も必要であると彼は述べた。検査ツールにより、微細な亀裂などの問題が明らかになる場合がある。このような損傷は、次の実行のためにツールを取り付ける直前ではなく、ミルからツールを取り外すとすぐに発見されるため、交換用ツールを製造するための時間を最大限に得ることができる。
「一部の企業は予定通りの休業で業務を行っています」とグリーン氏は述べた。このような状況で予定通りの休業に応じるのは難しいと認識していたが、非常に危険だと指摘した。運送・貨物会社は過密状態、人員不足、またはその両方に陥っており、最近では配達が時間どおりに行われない。
「工場で何かが壊れて交換品を注文しなければならない場合、どうやって配送してもらいますか？」と彼は尋ねました。もちろん、航空貨物は常に選択肢の一つですが、輸送コストが急上昇する可能性があります。
ミルおよびロールのメンテナンスは、単にメンテナンス スケジュールに従うだけではなく、メンテナンス スケジュールと生産スケジュールを調整することも重要です。
操作、トラブルシューティング、メンテナンスの 3 つの領域すべてにおいて、経験の幅と深さが重要です。T&H Lemont のダイ ビジネス ユニットの副社長である Warren Wheatman 氏は、チューブを生産するための工場を 1 つか 2 つしか持たない企業は、工場とダイのメンテナンスに専念する人員が少ないことが多いと述べています。メンテナンス スタッフは知識が豊富ですが、小規模な部門は大規模なメンテナンス部門よりも経験が少なく、小規模スタッフは不利になります。企業にエンジニアリング部門がない場合、メンテナンス部門がトラブルシューティングと修理を独自に行う必要があります。
ストランド氏は、運用および保守部門のトレーニングがこれまで以上に重要になっていると付け加えた。ベビーブーマーの高齢化に伴う退職の波は、かつて企業を揺るがした部族の知識が枯渇しつつあることを意味している。多くのチューブ製造業者は依然として装置サプライヤーの相談やアドバイスに頼ることができるが、この専門知識さえもかつてほど豊富ではなく、減少している。
溶接プロセスは、パイプや管の製造時に発生する他のプロセスと同様に重要であり、溶接機の役割は過大評価されることはありません。
誘導溶接。「現在、当社の受注の約3分の2は改修です」とプラセック氏は述べた。「通常は、古くて問題のある溶接機の交換です。現在、最大の推進力となっているのはスループットです。」
同氏によると、原材料の到着が遅れたために、多くの企業が 8 つの目標に遅れをとっているという。「通常、材料がようやく出てくると、溶接機が故障します」と同氏は語った。驚くほど多くの真空管製造業者が、真空管技術に基づく機械を使用している。つまり、メンテナンスのために少なくとも 30 年前の機械を使用しているということだ。このような機械の保守に関する知識は豊富ではなく、交換用の真空管自体を見つけるのは困難である。
パイプ製造業者にとって、いまだにこれらのパイプを使用している課題は、それらの経年劣化です。パイプは壊滅的に故障することはありませんが、ゆっくりと劣化します。1 つの解決策は、溶接熱の使用を減らし、それを補うために工場を低速で稼働させることです。これにより、新しい機械に投資するための資本支出を簡単に回避できます。しかし、これではすべて順調であるという誤った認識が生まれます。
プラセック氏は、新しい誘導溶接電源に投資することで、工場の電力使用量を大幅に削減できると述べた。一部の州、特に人口が多く電力網に負荷がかかっている州では、エネルギー効率の高い機器の購入に対して多額の税額控除を提供している。新製品に投資する2つ目の動機は、新たな生産の可能性が生まれる可能性があることだと同氏は付け加えた。
「通常、新しい溶接ユニットは古いものよりもはるかに効率的であり、電気設備をアップグレードせずに溶接能力を高めることで数千ドルを節約できます」とプラセック氏は述べた。
誘導コイルと抵抗器の位置合わせも重要です。EHE Con​​​​sumables のゼネラルマネージャーである John Holderman 氏は、適切に選択され設置された誘導コイルは溶接ロールに対して最適な位置にあり、チューブの周囲に適切かつ一貫したクリアランスを維持する必要があると述べています。設定が不適切だと、コイルは早期に故障します。
ブロッカーの役割は単純です。電流の流れをブロックし、それを鋼板の端に導くことです。そして、ミル上の他のすべてのものと同様に、位置が非常に重要です、と彼は言います。正しい位置は溶接の頂点ですが、それだけを考慮する必要はありません。取り付けが重要です。ブロッカーを、それを支えるのに十分な剛性のないマンドレルに固定すると、ブロッカーの位置が変わる可能性があり、実際にはチューブの底部に沿って ID を引きずります。
溶接消耗品の設計のトレンドを活用したスプリットコイルコンセプトは、工場の稼働時間に大きな影響を与える可能性があります。
「大口径の製鉄所では、長い間スプリットコイル設計が使用されてきました」とハルデマン氏は言う。「誘導コイル1個を交換するには、パイプを切断し、コイルを交換し、再びネジを切る必要があります」と彼は言う。スプリットコイル設計は2つの部分で構成されており、時間と労力をすべて節約します。
「大型の圧延工場では使われてきましたが、この原理を小型コイルに適用するには高度な技術が必要でした」と彼は言う。「製造業者にとっては、さらに作業が減ります。」「小型の2ピースコイルには、特殊なハードウェアと巧みに設計されたクランプが使われています」と彼は言う。
ブロッカーの冷却プロセスに関しては、パイプ製造業者には、工場内の中央冷却システムまたは高価な場合がある専用の別個の水システムという 2 つの従来の選択肢があります。
「抵抗器をきれいな冷却剤で冷却するのが最善です」とホルダーマン氏は言います。このため、ミル冷却剤専用のチョーク フィルター システムに少し投資するだけで、チョークの寿命を大幅に延ばすことができます。
ミルクーラントはチョークでよく使用されますが、ミルクーラントは金属微粉を集めます。中央フィルターで微粉を捕捉したり、中央マグネットシステムで捕捉したりするためにあらゆる努力を払っているにもかかわらず、一部の人々はそれを通り抜けて障害物にたどり着きます。ここは金属粉のための場所ではありません。
「誘導磁場中で加熱され、抵抗器ハウジングとフェライトに焼き付き、早期故障を引き起こし、抵抗器を交換するためにシャットダウンします」とホルダーマン氏は述べた。「また、誘導コイルにも蓄積し、最終的にはそこにアーク放電による損傷を引き起こします。」