Fabricarea cu succes și eficientă a țevilor sau conductelor necesită optimizarea a 10.000 de detalii, inclusiv întreținerea echipamentelor. Având în vedere multitudinea de piese mobile din fiecare tip de moară și din fiecare echipament periferic, respectarea programului de întreținere preventivă recomandat de producător nu este o sarcină ușoară. Foto: T & H Lemont Inc.
Notă a editorului: Aceasta este prima parte a unei serii în două părți despre optimizarea operațiunilor de fabricare a țevilor. Citiți a doua parte.
Fabricarea produselor tubulare poate fi laborioasă, chiar și în cele mai bune circumstanțe. Fabricile sunt complexe, necesită multă întreținere regulată și, în funcție de ceea ce produc, concurența este acerbă. Mulți producători de țevi metalice sunt supuși unei presiuni enorme pentru a maximiza timpul de funcționare pentru a maximiza veniturile, alocând puțin timp prețios pentru întreținerea de rutină.
Nu există un scenariu optim pentru industrie în zilele noastre. Materialele sunt scumpe, iar livrările parțiale nu sunt neobișnuite. Acum, mai mult ca niciodată, producătorii de țevi trebuie să maximizeze timpul de funcționare și să reducă deșeurile, iar primirea de livrări parțiale înseamnă reducerea timpului de funcționare. Serii mai scurte înseamnă schimbări mai frecvente, ceea ce nu reprezintă o utilizare eficientă a timpului sau a forței de muncă.
„Timpul de producție este extrem de limitat în acest moment”, a declarat Mark Prasek, manager de vânzări pentru tubulatură în America de Nord la EFD Induction.
Conversațiile cu experți din industrie despre sfaturi și strategii pentru a profita la maximum de planta dumneavoastră au scos la iveală câteva teme recurente:
Conducerea unei fabrici la eficiență maximă înseamnă optimizarea a zeci de factori, majoritatea interacționând cu ceilalți, așadar optimizarea operațiunilor fabricii nu este neapărat ușoară. Cuvântul Sfânt al fostului editorialist al revistei The Tube & Pipe Journal, Bud Graham, oferă o perspectivă: „O freză de tuburi este un suport de scule.” Amintirea acestui citat ajută la simplificarea lucrurilor. Înțelegerea a ceea ce face fiecare unealtă, cum funcționează și cum interacționează fiecare unealtă cu alte unelte reprezintă aproximativ o treime din luptă. Menținerea tuturor lucrurilor întreținute și aliniate reprezintă o altă treime. Ultima treime implică programe de instruire a operatorilor, strategii de depanare și proceduri de operare specifice, unice pentru fiecare țeavă sau producător de țevi.
Principala considerație pentru funcționarea eficientă a unei mori este independența față de materia primă. Obținerea unui randament maxim de la moară înseamnă obținerea unui randament maxim de la fiecare bobină alimentată în moară. Totul începe cu o decizie de cumpărare.
Lungimea bobinei. Nelson Abbey, directorul Fives Bronx Inc. Abbey Products, a declarat: „Lambrișurile de tuburi prosperă atunci când bobinele sunt cele mai lungi. Prelucrarea bobinelor mai scurte înseamnă prelucrarea mai multor capete de bobină. Fiecare capăt de bobină necesită o sudură cap la cap. Fiecare sudură cap la cap produce deșeuri.
Dificultatea aici este că bobinele cât mai lungi posibil pot fi vândute la un preț premium. Bobinele mai scurte pot fi disponibile la prețuri mai bune. Agenții de achiziții ar putea dori să economisească niște bani, dar acest lucru este incompatibil cu punctul de vedere al personalului din atelierele de producție. Aproape toți cei care conduc o fabrică ar fi de acord că diferența de preț ar trebui să fie semnificativă pentru a compensa pierderile de producție asociate cu închiderile suplimentare ale fabricilor.
O altă considerație, a spus Abbey, este capacitatea derulatorului și orice alte constrângeri la capătul de intrare al morii. Ar putea fi necesar să se investească în echipamente de intrare cu o capacitate mai mare pentru a manipula rulouri mai mari și mai grele, pentru a profita de avantajele achiziționării unor rulouri mai mari.
Mașina de tăiat bobine este, de asemenea, un factor, indiferent dacă tăierea se face intern sau extern. Mașinile de tăiat bobine au cea mai mare greutate și diametru pe care le pot suporta, așa că obținerea celei mai bune potriviri între bobine și mașini de tăiat bobine este esențială pentru maximizarea randamentului.
Pe scurt, este o interacțiune între patru factori: dimensiunea și greutatea bobinei, lățimea necesară a mașinii de tăiat tăietoare, capacitatea mașinii de tăiat tăietoare și capacitatea echipamentului de admisie.
Lățimea și starea bobinei. În atelier, este evident că bobinele trebuie să aibă lățimea și grosimea potrivite pentru a realiza un produs, dar greșelile se întâmplă din când în când. Operatorii de laminoare pot compensa adesea lățimile benzilor puțin prea mici sau prea mari, dar aceasta este doar o chestiune de grad. O atenție deosebită la lățimea benzilor tăiate cu fante este esențială.
Starea marginii benzii este, de asemenea, cea mai importantă problemă. Prezentarea consistentă a marginii, fără bavuri sau alte inconsecvențe, este esențială pentru menținerea unor suduri consecvente de-a lungul lungimilor benzii, spune Michael Strand, președintele T&H Lemont. De asemenea, intră în joc bobinarea inițială, tăierea și rebobinarea. Rulourile care nu au fost manipulate cu atenție se pot îndoi, ceea ce este problematic. Procesul de formare dezvoltat de inginerii matrițelor de laminare începe cu o bandă plată, mai degrabă decât cu o bandă curbată.
Note despre scule. „O proiectare bună a matriței maximizează randamentul”, a declarat Stan Green, director general al SST Forming Roll Inc. El subliniază că nu există o strategie unică pentru formarea tuburilor și, prin urmare, o strategie unică pentru proiectarea matriței. Furnizorii de scule laminate variază în modul în care procesează tuburile și, prin urmare, produsele lor. Randamentele variază, de asemenea.
„Raza suprafeței de laminare se schimbă constant, așadar viteza de rotație a sculei se schimbă pe suprafața sculei”, a spus el. Desigur, tubul trece prin freză la o singură viteză. Prin urmare, proiectarea afectează randamentul. Un proiect defectuos irosește material atunci când scula este nouă, iar situația se agravează pe măsură ce scula se uzează, a adăugat el.
Pentru companiile care nu se țin de ruta de instruire și mentenanță, dezvoltarea unei strategii de optimizare a eficienței instalației începe cu elementele de bază.
„Indiferent de stilul fabricii și de produsele pe care le produce, toate fabricile au două lucruri în comun - operatorii și procedurile de operare”, a spus Abbey. Conducerea unei fabrici cât mai consecventă posibil este o chestiune de furnizare a unei instruiri standardizate și de respectarea procedurilor scrise, a spus el. Inconsecvențele în instruire pot duce la diferențe în configurare și depanare.
Pentru a profita la maximum de o instalație, de la operator la operator, de la o tură la alta, fiecare operator trebuie să utilizeze proceduri consecvente de configurare și depanare. Orice diferențe procedurale sunt de obicei o chestiune de neînțelegeri, obiceiuri proaste, scurtături și soluții alternative. Acestea îngreunează întotdeauna funcționarea eficientă a instalației. Aceste probleme pot fi interne sau pot fi introduse atunci când operatori instruiți sunt angajați de la concurență, dar sursa nu face nicio diferență. Consecvența este esențială, inclusiv a operatorilor care aduc experiență.
„Este nevoie de ani de zile pentru a instrui un operator de la o fabrică de tuburi și nu te poți baza pe un plan universal”, a spus Strand. „Fiecare companie are nevoie de un program de instruire care să se potrivească fabricii și propriilor operațiuni.”
„Cele trei chei pentru operațiuni eficiente sunt întreținerea mașinilor, întreținerea consumabilelor și calibrarea”, a declarat Dan Ventura, președintele Ventura & Associates. „O mașină are o mulțime de piese mobile – fie că este vorba de moara în sine, de perifericele de la capătul de intrare sau ieșire, de masa de bătaie sau de orice altceva – iar întreținerea de rutină este importantă pentru a menține mașina în stare perfectă.”
Strand este de acord. „Utilizarea unui program de inspecție a întreținerii preventive este punctul de plecare”, a spus el. „Acesta oferă cea mai bună oportunitate de a conduce o fabrică în mod profitabil. Dacă un producător de țevi răspunde doar la situații de urgență, este scăpat de sub control. Este la mila următoarei crize.”
„Fiecare piesă de echipament de la moară trebuie aliniată”, a spus Ventura. „Altfel, fabrica se va lupta singură.”
„În multe cazuri, când rolele își depășesc durata de viață utilă, se întăresc și în cele din urmă crapă”, a spus Ventura.
„Dacă rolele nu sunt menținute în stare bună și nu sunt întreținute periodic, atunci au nevoie de întreținere de urgență”, spune Ventura. Dacă uneltele ar fi neglijate, repararea lor ar necesita îndepărtarea unei cantități de două până la trei ori mai mari decât materialul pe care altfel ar trebui să îl îndepărteze, a spus el. De asemenea, durează mai mult și costă mai mult.
Investiția în scule de rezervă poate ajuta la prevenirea situațiilor de urgență, a remarcat Strand. Dacă scula este utilizată frecvent pentru funcționare pe termen lung, vor fi necesare mai multe piese de schimb decât scula utilizată rar pentru funcționare pe termen scurt. Funcția sculei afectează, de asemenea, nivelul de rezervă. Aripioarele se pot desprinde de scula cu aripioare, iar rolele de sudură pot fi afectate de căldura cutiei de sudură, probleme care nu afectează formarea și dimensionarea rolelor.
„Întreținerea regulată este bună pentru echipamente, iar alinierea corectă este bună pentru produsele pe care le fabrică”, a spus el. Dacă acestea sunt ignorate, angajații fabricii petrec din ce în ce mai mult timp încercând să compenseze. Acest timp poate fi folosit pentru a produce produse bune, cele mai bine vândute. Acești doi factori sunt atât de importanți și adesea trecuți cu vederea sau neglijați încât, în opinia lui Ventura, oferă cea mai bună oportunitate de a profita la maximum de instalație, de a maximiza randamentul și de a reduce deșeurile.
Ventura echivalează întreținerea fabricii și a consumabilelor cu întreținerea mașinii. Nimeni nu va conduce o mașină zeci de mii de kilometri între schimburi de ulei cu anvelopele goale. Acest lucru va duce la soluții costisitoare sau la distrugerea acestora, chiar și pentru instalațiile prost întreținute.
„De asemenea, este necesară o inspecție regulată a sculei după fiecare rulare”, a spus el. Sculele de inspecție pot dezvălui probleme precum fisuri fine. Astfel de daune sunt descoperite imediat ce scula este scoasă din freză, mai degrabă decât imediat înainte de instalarea sculei pentru următoarea rulare, oferind cel mai mult timp pentru fabricarea unei scule de schimb.
„Unele companii lucrează în timpul închiderilor programate”, a spus Green. Știa că ar fi dificil să respecte o închidere programată în această situație, dar a subliniat că este foarte periculos. Companiile de transport maritim și de marfă sunt atât de supraaglomerate sau de subpersonal, sau ambele, încât livrările nu sunt la timp în aceste zile.
„Dacă se strică ceva la fabrică și trebuie să comanzi un înlocuitor, ce vei face pentru a-l livra?”, a întrebat el. Desigur, transportul aerian este întotdeauna o opțiune, dar poate duce la o creștere bruscă a costurilor de transport.
Întreținerea laminoarelor și a cilindrilor înseamnă mai mult decât simpla respectare a unui program de întreținere, ci și coordonarea programului de întreținere cu programul de producție.
În toate cele trei domenii – operațiuni, depanare și întreținere, amploarea și profunzimea experienței contează. Warren Wheatman, vicepreședinte al unității de afaceri Die la T&H Lemont, a declarat că firmele care au doar una sau două fabrici pentru a-și produce propriile tuburi au adesea mai puțini oameni dedicați întreținerii fabricilor și matrițelor. Chiar dacă personalul de întreținere este bine informat, departamentele mici au mai puțină experiență decât departamentele de întreținere mai mari, ceea ce dezavantajează personalul mai mic. Dacă firma nu are un departament de inginerie, departamentul de întreținere trebuie să se ocupe singur de depanare și reparații.
Strand a adăugat că instruirea departamentelor de operațiuni și întreținere este acum mai importantă ca niciodată. Valul de pensionări asociat cu generația „baby boomers” îmbătrânită înseamnă că cunoștințele tribale care odinioară zdruncinau companiile se epuizează. Deși mulți producători de tuburi se pot baza în continuare pe consultarea și sfaturile furnizorilor de echipamente, chiar și această expertiză nu este la fel de abundentă ca odinioară și se diminuează.
Procesul de sudare este la fel de important ca orice alt proces care are loc la fabricarea unei țevi sau a unei conducte, iar rolul unei mașini de sudură nu poate fi supraestimat.
Sudare prin inducție. „Astăzi, aproximativ două treimi din comenzile noastre sunt pentru modernizări”, a spus Prasek. „De obicei, acestea înlocuiesc aparatele de sudură vechi și problematice. Randamentul este principalul factor determinant în acest moment.”
El a spus că mulți au fost în urmă cu opt goluri deoarece materia primă a sosit târziu. „De obicei, când materialul iese în sfârșit, aparatul de sudură se defectează”, a spus el. Un număr surprinzător de producători de tuburi folosesc chiar și mașini bazate pe tehnologia tuburilor vidate, ceea ce înseamnă că folosesc mașini care au cel puțin 30 de ani pentru întreținere. Cunoștințele de service pentru astfel de mașini nu sunt vaste, iar tuburile de schimb sunt dificil de găsit.
Provocarea pentru producătorii de țevi care încă le folosesc este modul în care acestea îmbătrânesc. Nu se defectează catastrofal, ci se degradează lent. O soluție este de a utiliza mai puțină căldură de sudură și de a rula lama la o viteză mai mică pentru a compensa, ceea ce poate evita cu ușurință cheltuielile de capital necesare pentru investiția într-o mașină nouă. Acest lucru creează o falsă senzație că totul este în regulă.
Investiția într-o nouă sursă de alimentare pentru sudură prin inducție poate reduce semnificativ consumul de energie electrică al instalației, a spus Prasek. Unele state - în special cele cu populații mari și rețele electrice aflate sub presiune - oferă reduceri generoase de taxe la achiziționarea de echipamente eficiente din punct de vedere energetic. O a doua motivație pentru investițiile în produse noi este potențialul pentru noi posibilități de producție, a adăugat el.
„De obicei, o unitate de sudură nouă este mult mai eficientă decât una mai veche și poate economisi mii de dolari oferind o capacitate de sudare mai mare fără a fi nevoie să modernizeze serviciul electric”, a spus Prasek.
Alinierea bobinei de inducție și a rezistorului este, de asemenea, importantă. John Holderman, directorul general al EHE Consumables, spune că o bobină de inducție selectată și instalată corect are o poziție optimă față de rola de sudură și trebuie să mențină o distanță adecvată și constantă în jurul tubului. Dacă este setată incorect, bobina se va defecta prematur.
Rolul blocantului este simplu - blochează fluxul de curent electric, direcționându-l către marginea benzii - și, ca în cazul oricărui alt element de pe laminor, poziționarea este critică, spune el. Locația corectă este la vârful sudurii, dar aceasta nu este singura considerație. Instalarea este critică. Dacă este fixat pe un dorn care nu este suficient de rigid pentru a-l susține, poziția blocantului se poate schimba, acesta trăgând de fapt interiorul de-a lungul fundului tubului.
Profitând de tendințele în proiectarea consumabilelor de sudură, conceptul de bobină divizată poate avea un impact semnificativ asupra timpului de funcționare al laminoarei.
„Laminoarele cu diametru mare folosesc de mult timp modele cu bobine divizate”, a spus Haldeman. „Înlocuirea unei singure bucăți de bobină de inducție necesită tăierea țevii, înlocuirea bobinei și refiletarea acesteia”, a spus el. Designul bobinei divizate este format din două părți, economisind tot timpul și efortul.
„Au fost folosite în laminoare mari, dar a fost nevoie de niște inginerie sofisticată pentru a aplica acest principiu la bobine mici”, a spus el. Și mai puțină muncă pentru producător. „Bobinele mici din două piese au hardware specializat și cleme proiectate inteligent”, a spus el.
În ceea ce privește procesul de răcire a blocatorului, producătorii de țevi au două opțiuni tradiționale: un sistem central de răcire în fabrică sau un sistem separat dedicat pentru apă, care poate fi costisitor.
„Cel mai bine este să răciți rezistorul cu un lichid de răcire curat”, a spus Holderman. Din acest motiv, o mică investiție într-un sistem de filtrare dedicat pentru răcirea laminoarelor poate crește considerabil durata de viață a inductoarelor.
Lichidul de răcire al morii este adesea folosit pe filtru, dar acesta colectează particule metalice fine. În ciuda tuturor eforturilor de a capta particulele fine într-un filtru central sau de a le captura cu un sistem magnetic central, unii oameni trec și găsesc drumul spre obstacol. Acesta nu este locul potrivit pentru pulberi metalice.
„Se încălzesc în câmpul de inducție și se ard în carcasa rezistorului și în ferită, ceea ce provoacă o defecțiune prematură și apoi se oprește pentru a înlocui rezistorul”, a spus Holderman. „De asemenea, se acumulează pe bobinele de inducție și, în cele din urmă, provoacă daune prin formarea arcului electric și acolo.”