Voor de succesvolle en efficiënte productie van pijpen is het optimaliseren van wel 10.000 details essentieel, waaronder het onderhoud van de apparatuur. Gezien de talloze bewegende onderdelen in elk type walserij en elk randapparaat, is het naleven van het door de fabrikant aanbevolen preventieve onderhoudsschema geen eenvoudige opgave. Foto: T & H Lemont Inc.
Noot van de redactie: Dit is het eerste deel van een tweedelige serie over het optimaliseren van de processen in buizenfabrieken. Lees ook het tweede deel.
De productie van buisproducten kan arbeidsintensief zijn, zelfs onder de beste omstandigheden. Fabrieken zijn complex, vereisen veel regelmatig onderhoud en, afhankelijk van wat ze produceren, is de concurrentie hevig. Veel producenten van metalen buizen staan ​​onder enorme druk om de productietijd te maximaliseren en zo de omzet te verhogen, waardoor er weinig waardevolle tijd overblijft voor routineonderhoud.
Er bestaat tegenwoordig geen ideaal scenario voor de industrie. Materialen zijn duur en deelleveringen komen vaak voor. Meer dan ooit moeten pijpfabrikanten de productietijd maximaliseren en afval minimaliseren, en het ontvangen van deelleveringen betekent een vermindering van de productietijd. Kortere productieruns betekenen frequentere omstellingen, wat geen efficiënt gebruik van tijd of arbeid is.
"Productietijd is momenteel van cruciaal belang," aldus Mark Prasek, North American Tubing Sales Manager bij EFD Induction.
Gesprekken met experts uit de sector over tips en strategieën om het maximale uit uw installatie te halen, brachten een aantal terugkerende thema's aan het licht:
Een fabriek op maximale efficiëntie laten draaien betekent tientallen factoren optimaliseren, waarvan de meeste met elkaar in wisselwerking staan. Het optimaliseren van de fabrieksvoering is daarom niet per se eenvoudig. De wijze woorden van voormalig columnist Bud Graham van The Tube & Pipe Journal bieden enig perspectief: "Een buizenfabriek is een gereedschapshouder." Deze uitspraak helpt om de zaken eenvoudig te houden. Begrijpen wat elk gereedschap doet, hoe het werkt en hoe elk gereedschap met andere gereedschappen samenwerkt, is ongeveer een derde van de strijd. Alles onderhouden en op elkaar afstemmen is nog een derde. Het laatste derde deel omvat trainingsprogramma's voor operators, strategieën voor probleemoplossing en specifieke werkprocedures die uniek zijn voor elke buis of buizenproducent.
De belangrijkste factor voor een efficiënte werking van een fabriek is de grondstof, die onafhankelijk is van de fabriek zelf. Om een ​​maximale output uit de fabriek te halen, moet elke aangevoerde rol grondstof een maximale output leveren. Het begint allemaal met een aankoopbeslissing.
Spoellengte. Nelson Abbey, directeur van Fives Bronx Inc. Abbey Products, zei: "Buisfabrieken draaien op volle toeren wanneer de spoelen zo lang mogelijk zijn. Het bewerken van kortere spoelen betekent het bewerken van meer spoeleinden. Elk spoeleind vereist een stomplas. Elke stomplas produceert afval."
Het probleem is dat zo lang mogelijke rollen tegen een hogere prijs verkocht kunnen worden. Kortere rollen zijn mogelijk tegen een betere prijs verkrijgbaar. Inkopers willen wellicht geld besparen, maar dit strookt niet met het standpunt van het productiepersoneel. Vrijwel iedereen die een fabriek runt, zal het erover eens zijn dat het prijsverschil aanzienlijk moet zijn om de productieverliezen als gevolg van extra fabriekssluitingen te compenseren.
Een andere overweging, aldus Abbey, is de capaciteit van de afwikkelmachine en eventuele andere beperkingen aan de invoerzijde van de fabriek. Het kan nodig zijn om te investeren in invoerapparatuur met een hogere capaciteit om grotere, zwaardere rollen te verwerken en zo te profiteren van de voordelen van het inkopen van grotere rollen.
Ook de snijmachine speelt een rol, of het snijden nu intern gebeurt of uitbesteed. Snijmachines hebben het maximale gewicht en de grootste diameter die ze aankunnen, dus de beste match tussen rollen en snijmachines is cruciaal voor een maximale doorvoer.
Samengevat is het een wisselwerking tussen vier factoren: de grootte en het gewicht van de rol, de benodigde breedte van de snijmachine, de capaciteit van de snijmachine en de capaciteit van de invoerapparatuur.
Spoelbreedte en -conditie. Op de werkvloer spreekt het voor zich dat de spoelen de juiste breedte en dikte moeten hebben om een ​​product te kunnen maken, maar fouten komen nu eenmaal voor. Operators in de walserij kunnen vaak compenseren voor stroken die iets te klein of te groot zijn, maar dit is slechts een kwestie van gradatie. Nauwlettende aandacht voor de breedte van de gesneden stroken is cruciaal.
De randconditie van de strip is ook van het grootste belang. Een consistente randpresentatie, zonder bramen of andere oneffenheden, is cruciaal voor het behoud van consistente lassen over de gehele lengte van de strip, aldus Michael Strand, president van T&H Lemont. Ook het initiële oprollen, snijden en opnieuw oprollen spelen een rol. Rollen die niet zorgvuldig zijn behandeld, kunnen buigen, wat problematisch is. Het vormproces dat door de walsmatrijsingenieurs is ontwikkeld, begint met een vlakke strip in plaats van een gebogen strip.
"Een goed matrijsontwerp maximaliseert de doorvoer," aldus Stan Green, algemeen directeur van SST Forming Roll Inc. Hij wijst erop dat er geen eenduidige strategie is voor het vormen van buizen, en dus ook geen eenduidige strategie voor het matrijsontwerp. Leveranciers van walsmatrijzen hanteren verschillende methoden voor het verwerken van buizen en daarmee ook voor hun producten. Ook de opbrengst varieert.
"De straal van het roloppervlak verandert voortdurend, waardoor de rotatiesnelheid van het gereedschap over het gereedschapsoppervlak varieert", zei hij. De buis gaat natuurlijk maar met één snelheid door de walserij. Daarom heeft het ontwerp invloed op de opbrengst. Een slecht ontwerp leidt tot materiaalverspilling wanneer het gereedschap nieuw is, en dat wordt alleen maar erger naarmate het gereedschap slijt, voegde hij eraan toe.
Voor bedrijven die niet kiezen voor training en onderhoud, begint het ontwikkelen van een strategie om de efficiëntie van de fabriek te optimaliseren bij de basis.
"Ongeacht het type fabriek en de producten die er worden gemaakt, hebben alle fabrieken twee dingen gemeen: de operators en de werkprocedures", aldus Abbey. Het zo consistent mogelijk laten draaien van een fabriek is een kwestie van gestandaardiseerde training bieden en schriftelijke procedures volgen, zei hij. Inconsistenties in de training kunnen leiden tot verschillen in de instelling en het oplossen van problemen.
Om het maximale uit een installatie te halen, moet elke operator, van ploeg tot ploeg, consistente instel- en probleemoplossingsprocedures hanteren. Eventuele procedurele verschillen zijn meestal het gevolg van misverstanden, slechte gewoonten, snelle oplossingen en noodoplossingen. Deze maken het altijd moeilijk om de installatie efficiënt te laten draaien. Deze problemen kunnen intern ontstaan ​​of geïntroduceerd worden wanneer getrainde operators van concurrenten worden aangenomen, maar de bron maakt geen verschil. Consistentie is essentieel, ook met operators die ervaring meebrengen.
"Het duurt jaren om een ​​operator van een buizenfabriek op te leiden, en je kunt echt niet vertrouwen op een standaardaanpak die voor iedereen werkt", aldus Strand. "Elk bedrijf heeft een trainingsprogramma nodig dat is afgestemd op de eigen fabriek en de specifieke bedrijfsvoering."
"De drie belangrijkste factoren voor een efficiënte bedrijfsvoering zijn machineonderhoud, onderhoud van verbruiksartikelen en kalibratie", aldus Dan Ventura, directeur van Ventura & Associates. "Een machine heeft veel bewegende onderdelen – of het nu de maalinstallatie zelf is, de randapparatuur aan de in- of uitlaatzijde, de kloppertafel of wat dan ook – en routineonderhoud is belangrijk om de machine in topconditie te houden."
Strand beaamt dit. "Het begint allemaal met een preventief onderhoudsinspectieprogramma", zei hij. "Het biedt de beste mogelijkheid om een ​​fabriek winstgevend te laten draaien. Als een pijpenproducent alleen reageert op noodgevallen, is het bedrijf niet meer onder controle. Het is overgeleverd aan de grillen van de volgende crisis."
"Elk onderdeel van de installatie moet perfect uitgelijnd zijn," aldus Ventura. "Anders zal de fabriek zichzelf tegenwerken."
"In veel gevallen, wanneer walsen hun levensduur hebben bereikt, worden ze harder en gaan ze uiteindelijk barsten," aldus Ventura.
"Als de rollen niet in goede conditie worden gehouden door regelmatig onderhoud, dan hebben ze noodreparaties nodig", zegt Ventura. Als de gereedschappen verwaarloosd worden, zou het repareren ervan twee tot drie keer zoveel materiaal vereisen als normaal gesproken nodig zou zijn, zei hij. Het duurt ook langer en kost meer.
Investeren in reserveonderdelen kan noodsituaties helpen voorkomen, merkte Strand op. Als het gereedschap frequent en langdurig wordt gebruikt, zijn er meer reserveonderdelen nodig dan wanneer het gereedschap slechts sporadisch en voor korte periodes wordt gebruikt. De functie van het gereedschap is ook van invloed op het reserveniveau. Lamellen kunnen losraken van het lamellengereedschap en lasrollen kunnen worden aangetast door de hitte van de laskast, problemen die zich niet voordoen bij vorm- en maatwalsen.
"Regelmatig onderhoud is goed voor de apparatuur, en een goede afstelling is goed voor de producten die ermee gemaakt worden", zei hij. Als dit wordt verwaarloosd, besteden fabrieksmedewerkers steeds meer tijd aan het inhalen van de achterstand. Deze tijd kan worden gebruikt om goede, bestverkopende producten te maken. Deze twee factoren zijn zo belangrijk en worden zo vaak over het hoofd gezien dat ze volgens Ventura de beste kans bieden om het maximale uit de fabriek te halen, de opbrengst te maximaliseren en afval te verminderen.
Ventura vergelijkt het onderhoud van de fabriek en de verbruiksartikelen met auto-onderhoud. Niemand rijdt tienduizenden kilometers met versleten banden tussen olieverversingen door. Dit leidt tot dure oplossingen of zelfs tot vernietiging, zelfs bij slecht onderhouden installaties.
Regelmatige inspectie van het gereedschap na elke bewerking is ook noodzakelijk, zei hij. Inspectiegereedschap kan problemen zoals fijne scheurtjes aan het licht brengen. Dergelijke schade wordt ontdekt zodra het gereedschap uit de freesmachine wordt verwijderd, in plaats van vlak voordat het gereedschap voor de volgende bewerking wordt geïnstalleerd. Dit geeft de meeste tijd om een ​​vervangend gereedschap te produceren.
"Sommige bedrijven werken door tijdens geplande sluitingen", aldus Green. Hij wist dat het moeilijk zou zijn om in deze situatie een geplande sluiting na te leven, maar hij benadrukte dat het erg gevaarlijk was. Scheepvaart- en vrachtbedrijven kampen tegenwoordig met zoveel overbezetting of personeelstekort, of beide, dat leveringen niet op tijd aankomen.
'Als er iets in de fabriek kapotgaat en je een vervanging moet bestellen, hoe krijg je die dan geleverd?' vroeg hij. Luchtvracht is natuurlijk altijd een optie, maar dat kan de verzendkosten flink opdrijven.
Het onderhoud van walserijen en walsen omvat meer dan alleen het volgen van een onderhoudsschema; het gaat erom het onderhoudsschema af te stemmen op het productieschema.
In alle drie de gebieden – operationele processen, probleemoplossing en onderhoud – is de breedte en diepte van de ervaring van belang. Warren Wheatman, vicepresident van de Die Business Unit van T&H Lemont, zei dat bedrijven met slechts één of twee walserijen voor de productie van hun eigen buizen vaak minder personeel hebben dat zich bezighoudt met het onderhoud van walserijen en matrijzen. Hoewel het onderhoudspersoneel deskundig is, hebben kleine afdelingen minder ervaring dan grotere onderhoudsafdelingen, waardoor het kleinere personeel in het nadeel is. Als het bedrijf geen engineeringafdeling heeft, moet de onderhoudsafdeling zelf de probleemoplossing en reparaties uitvoeren.
Strand voegde eraan toe dat training voor operationele en onderhoudsafdelingen nu belangrijker is dan ooit. De golf van pensioneringen als gevolg van de vergrijzing van de babyboomgeneratie betekent dat de collectieve kennis die bedrijven vroeger zo sterk maakte, aan het verdwijnen is. Hoewel veel buizenproducenten nog steeds kunnen rekenen op advies van leveranciers, is zelfs deze expertise niet meer zo overvloedig aanwezig als vroeger en neemt deze zelfs af.
Het lasproces is net zo belangrijk als elk ander proces dat plaatsvindt bij de productie van een pijp of buis, en de rol van een lasmachine kan niet worden overschat.
Inductielassen. "Tegenwoordig bestaat ongeveer twee derde van onze orders uit retrofits", aldus Prasek. "Het gaat meestal om het vervangen van oude, problematische lasapparaten. Doorvoer is momenteel de belangrijkste drijfveer."
Hij zei dat velen achterliepen op schema omdat de grondstoffen te laat binnenkwamen. "Meestal valt de lasmachine uit als het materiaal er eindelijk is", zei hij. Een verrassend aantal buizenproducenten gebruikt zelfs machines die gebaseerd zijn op vacuümbuistechnologie, wat betekent dat ze machines gebruiken die minstens 30 jaar oud zijn. De kennis over het onderhoud van dergelijke machines is beperkt en vervangende buizen zijn moeilijk te vinden.
De uitdaging voor pijpfabrikanten die ze nog steeds gebruiken, is hoe ze verouderen. Ze begeven het niet catastrofaal, maar degraderen langzaam. Een oplossing is om minder laswarmte te gebruiken en de walserij op een lagere snelheid te laten draaien ter compensatie, wat de kapitaaluitgave van een nieuwe machine gemakkelijk kan vermijden. Dit geeft een vals gevoel dat alles in orde is.
Volgens Prasek kan investeren in een nieuwe inductielasinstallatie het elektriciteitsverbruik van de fabriek aanzienlijk verlagen. Sommige staten – met name die met een grote bevolking en een overbelast elektriciteitsnet – bieden aantrekkelijke belastingvoordelen op de aanschaf van energiezuinige apparatuur. Een tweede drijfveer voor investeringen in nieuwe producten is het potentieel voor nieuwe productiemogelijkheden, voegde hij eraan toe.
"Een nieuwe lasunit is doorgaans veel efficiënter dan een oudere, en kan duizenden dollars besparen door meer lascapaciteit te bieden zonder de elektrische installatie te hoeven upgraden," aldus Prasek.
De uitlijning van de inductiespoel en de weerstand is ook belangrijk. John Holderman, algemeen directeur van EHE Consumables, zegt dat een correct geselecteerde en geïnstalleerde inductiespoel een optimale positie ten opzichte van de lasrol heeft en dat er voldoende speling rond de buis moet zijn. Bij een onjuiste afstelling zal de spoel voortijdig defect raken.
De functie van de blokkeerder is eenvoudig: hij blokkeert de stroomtoevoer en leidt deze naar de rand van de strip. Net als bij alles in de fabriek is de positionering cruciaal, zegt hij. De juiste locatie is op het hoogste punt van de las, maar dat is niet het enige waar rekening mee moet worden gehouden. De installatie is essentieel. Als de blokkeerder is bevestigd aan een doorn die niet stijf genoeg is om hem te ondersteunen, kan de positie ervan verschuiven en sleept hij de binnendiameter langs de onderkant van de buis.
Door in te spelen op trends in het ontwerp van lasverbruiksartikelen, kan het concept van de gesplitste spoel een aanzienlijke impact hebben op de bedrijfszekerheid van de fabriek.
"Bij grote diameters worden al lange tijd gesplitste spoelontwerpen gebruikt", aldus Haldeman. "Het vervangen van een enkele inductiespoel vereist het doorzagen van de buis, het vervangen van de spoel en het opnieuw aanbrengen van schroefdraad", zei hij. "Het gesplitste spoelontwerp bestaat uit twee delen, wat tijd en moeite bespaart."
"Ze werden al gebruikt in grote walserijen, maar er was wat geavanceerde techniek voor nodig om dit principe toe te passen op kleine rollen," zei hij. "Het scheelt de fabrikant nog meer werk." "Kleine tweedelige rollen hebben speciale onderdelen en slim ontworpen klemmen," zei hij.
Wat betreft het koelproces van de afsluitklep hebben pijpfabrikanten traditioneel twee opties: een centraal koelsysteem in de fabriek of een apart, specifiek waterkoelsysteem, wat kostbaar kan zijn.
"Het is het beste om de weerstand te koelen met schone koelvloeistof," aldus Holderman. Om die reden kan een kleine investering in een speciaal filter voor de smoorspoel, specifiek voor de koelvloeistof in de fabriek, de levensduur van de smoorspoel aanzienlijk verlengen.
De koelvloeistof van de maalinstallatie wordt vaak gebruikt voor de smoorklep, maar deze koelvloeistof verzamelt metaaldeeltjes. Ondanks alle pogingen om deze deeltjes op te vangen met een centraal filter of een centraal magneetsysteem, lukt het sommige mensen niet om ze te verwijderen en stuiten ze toch op de verstopping. Dit is niet de plek voor metaalpoeders.
"Ze verhitten in het inductieveld en branden zich vast in de weerstandsbehuizing en het ferriet, wat leidt tot voortijdige uitval en vervolgens tot uitschakeling om de weerstand te vervangen", aldus Holderman. "Ze hopen zich ook op in de inductiespoelen en veroorzaken uiteindelijk ook daar schade door vonkvorming."