Việc sản xuất ống hoặc ống dẫn thành công và hiệu quả đòi hỏi phải tối ưu hóa 10.000 chi tiết, bao gồm cả việc bảo trì thiết bị. Do có vô số bộ phận chuyển động trong mọi loại máy nghiền và mọi thiết bị ngoại vi, việc tuân thủ lịch bảo trì phòng ngừa do nhà sản xuất khuyến nghị không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Ảnh: T & H Lemont Inc.
Lưu ý của biên tập viên: Đây là phần đầu tiên trong loạt bài gồm hai phần về tối ưu hóa hoạt động của máy cán ống. Đọc phần thứ hai.
Việc sản xuất các sản phẩm ống có thể rất tốn công, ngay cả trong những hoàn cảnh tốt nhất. Các nhà máy rất phức tạp, đòi hỏi phải bảo trì thường xuyên và tùy thuộc vào sản phẩm họ sản xuất mà sự cạnh tranh sẽ rất khốc liệt. Nhiều nhà sản xuất ống kim loại phải chịu áp lực rất lớn để tối đa hóa thời gian hoạt động nhằm tối đa hóa doanh thu, với rất ít thời gian quý báu để bảo trì thường xuyên.
Ngày nay, không có kịch bản tốt nhất cho ngành công nghiệp này. Vật liệu đắt tiền và việc giao hàng từng phần không phải là hiếm. Hiện nay, hơn bao giờ hết, các nhà sản xuất ống cần tối đa hóa thời gian hoạt động và giảm phế liệu, và việc nhận hàng từng phần có nghĩa là phải giảm thời gian hoạt động. Các đợt giao hàng ngắn hơn có nghĩa là phải thay đổi thường xuyên hơn, đây không phải là cách sử dụng thời gian hoặc lao động hiệu quả.
Mark Prasek, Giám đốc bán hàng ống Bắc Mỹ tại EFD Induction cho biết: "Thời gian sản xuất hiện đang rất gấp rút".
Các cuộc trò chuyện với các chuyên gia trong ngành về các mẹo và chiến lược để tận dụng tối đa nhà máy của bạn đã tiết lộ một số chủ đề thường gặp:
Vận hành một nhà máy ở hiệu suất cao nhất có nghĩa là tối ưu hóa hàng chục yếu tố, hầu hết trong số đó tương tác với các yếu tố khác, do đó việc tối ưu hóa hoạt động của nhà máy không hẳn là dễ dàng. Lời răn của cựu chuyên gia viết bài cho tờ The Tube & Pipe Journal Bud Graham đưa ra một số quan điểm: "Máy phay ống là giá đỡ dụng cụ". Ghi nhớ câu trích dẫn này giúp mọi thứ trở nên đơn giản. Hiểu được chức năng của từng công cụ, cách thức hoạt động và cách từng công cụ tương tác với các công cụ khác là khoảng một phần ba của cuộc chiến. Giữ cho mọi thứ được bảo trì và căn chỉnh là một phần ba của cuộc chiến. Một phần ba cuối cùng bao gồm các chương trình đào tạo người vận hành, chiến lược khắc phục sự cố và các quy trình vận hành cụ thể dành riêng cho từng loại ống hoặc nhà sản xuất ống.
Yếu tố quan trọng nhất để vận hành máy nghiền hiệu quả là nguyên liệu thô. Để có được sản lượng tối đa từ máy nghiền có nghĩa là phải đạt được sản lượng tối đa từ mỗi cuộn dây đưa vào máy nghiền. Mọi việc bắt đầu bằng quyết định mua hàng.
Chiều dài cuộn dây. Nelson Abbey, giám đốc của Fives Bronx Inc. Abbey Products, cho biết, “Các nhà máy cán ống phát triển mạnh khi cuộn dây dài nhất. Gia công các cuộn dây ngắn hơn có nghĩa là gia công nhiều đầu cuộn dây hơn. Mỗi đầu cuộn dây cần một mối hàn đối đầu, mỗi mối hàn đối đầu đều tạo ra phế liệu.
Khó khăn ở đây là các cuộn dây dài nhất có thể được bán với giá cao hơn. Các cuộn dây ngắn hơn có thể được bán với giá tốt hơn. Các đại lý mua hàng có thể muốn tiết kiệm một số tiền, nhưng điều này không phù hợp với quan điểm của nhân viên sản xuất. Hầu như tất cả những người điều hành một nhà máy đều đồng ý rằng chênh lệch giá phải đáng kể để bù đắp cho những tổn thất sản xuất liên quan đến việc đóng cửa thêm nhà máy.
Abbey cho biết, một cân nhắc khác là công suất của máy cuộn và bất kỳ hạn chế nào khác ở đầu vào của máy cán. Có thể cần phải đầu tư vào thiết bị đầu vào có công suất cao hơn để xử lý các cuộn dây lớn hơn, nặng hơn để tận dụng lợi ích của việc mua các cuộn dây lớn hơn.
Máy cắt cũng là một yếu tố, cho dù việc cắt được thực hiện tại công ty hay thuê ngoài. Máy cắt có trọng lượng và đường kính lớn nhất mà chúng có thể xử lý, do đó, việc kết hợp tốt nhất giữa cuộn dây và máy cắt là rất quan trọng để tối đa hóa năng suất.
Tóm lại, đây là sự tương tác giữa bốn yếu tố: kích thước và trọng lượng của cuộn dây, chiều rộng cần thiết của máy cắt, công suất của máy cắt và công suất của thiết bị đầu vào.
Chiều rộng và tình trạng cuộn dây. Trong xưởng, không cần phải nói thì ai cũng biết rằng các cuộn dây phải có chiều rộng và cỡ phù hợp để tạo ra sản phẩm, nhưng đôi khi vẫn xảy ra sai sót. Người vận hành máy nghiền thường có thể bù cho chiều rộng dải hơi quá nhỏ hoặc quá lớn, nhưng đây chỉ là vấn đề về mức độ. Việc chú ý cẩn thận đến chiều rộng của các rãnh xẻ là rất quan trọng.
Tình trạng cạnh của dải cũng là vấn đề quan trọng nhất. Michael Strand, chủ tịch của T&H Lemont cho biết, việc trình bày cạnh đồng nhất, không có gờ hoặc bất kỳ sự không đồng nhất nào khác, rất quan trọng để duy trì mối hàn đồng nhất trên toàn bộ chiều dài của dải. Việc cuộn, cắt và quấn lại ban đầu cũng có tác dụng. Các cuộn dây không được xử lý cẩn thận có thể bị uốn cong, đây là một vấn đề. Quy trình tạo hình do các kỹ sư khuôn cán phát triển bắt đầu bằng dải phẳng thay vì dải cong.
Ghi chú về công cụ. “Thiết kế khuôn tốt sẽ tối đa hóa năng suất”, Stan Green, tổng giám đốc của SST Forming Roll Inc. cho biết. Ông chỉ ra rằng không có chiến lược duy nhất nào cho việc tạo hình ống và do đó không có chiến lược duy nhất nào cho việc thiết kế khuôn. Các nhà cung cấp công cụ cán khác nhau về cách họ xử lý ống và do đó là sản phẩm của họ. Năng suất cũng khác nhau.
Ông cho biết: “Bán kính của bề mặt trục lăn liên tục thay đổi, do đó tốc độ quay của dụng cụ cũng thay đổi trên khắp bề mặt dụng cụ”. Tất nhiên, ống chỉ đi qua máy phay với một tốc độ. Do đó, thiết kế ảnh hưởng đến năng suất. Ông nói thêm rằng thiết kế kém sẽ lãng phí vật liệu khi dụng cụ còn mới và tình hình sẽ tệ hơn khi dụng cụ bị mòn.
Đối với các công ty không tuân thủ lộ trình đào tạo và bảo trì, việc xây dựng chiến lược tối ưu hóa hiệu quả của nhà máy phải bắt đầu từ những điều cơ bản.
Abbey cho biết: “Bất kể phong cách của nhà máy và các sản phẩm mà nhà máy sản xuất ra, tất cả các nhà máy đều có hai điểm chung - người vận hành và quy trình vận hành”. Ông cho biết, để vận hành một nhà máy một cách nhất quán nhất có thể, vấn đề là phải cung cấp đào tạo chuẩn hóa và tuân thủ các quy trình bằng văn bản. Sự không nhất quán trong đào tạo có thể dẫn đến sự khác biệt trong thiết lập và xử lý sự cố.
Để tận dụng tối đa một nhà máy, từ người vận hành này đến người vận hành khác, từ ca này sang ca khác, mỗi người vận hành phải sử dụng các quy trình thiết lập và xử lý sự cố nhất quán. Bất kỳ sự khác biệt nào về quy trình thường là vấn đề hiểu lầm, thói quen xấu, lối tắt và giải pháp tạm thời. Những điều này luôn khiến việc vận hành nhà máy hiệu quả trở nên khó khăn. Những vấn đề này có thể là do nội tại hoặc phát sinh khi thuê người vận hành được đào tạo từ đối thủ cạnh tranh, nhưng nguồn gốc không tạo nên sự khác biệt. Tính nhất quán là chìa khóa, bao gồm cả những người vận hành có kinh nghiệm.
Strand cho biết: “Phải mất nhiều năm để đào tạo một người vận hành máy cán ống và bạn thực sự không thể dựa vào một kế hoạch chung cho tất cả mọi người”. “Mỗi công ty đều cần một chương trình đào tạo phù hợp với nhà máy và hoạt động của mình”.
Dan Ventura, chủ tịch của Ventura & Associates cho biết: “Ba chìa khóa để vận hành hiệu quả là bảo trì máy, bảo trì vật tư tiêu hao và hiệu chuẩn”. “Một chiếc máy có rất nhiều bộ phận chuyển động – cho dù đó là chính máy nghiền hay các thiết bị ngoại vi ở đầu vào hoặc đầu ra, hay bàn đập, hay bất cứ thứ gì bạn có – và việc bảo trì thường xuyên rất quan trọng để giữ cho máy luôn ở tình trạng tốt nhất”.
Strand đồng ý. "Sử dụng chương trình kiểm tra bảo trì phòng ngừa là nơi mọi thứ bắt đầu", ông nói. "Nó cung cấp cơ hội tốt nhất để vận hành một nhà máy có lãi. Nếu một nhà sản xuất ống chỉ phản ứng với các trường hợp khẩn cấp, thì nó sẽ mất kiểm soát. Nó phụ thuộc vào cuộc khủng hoảng tiếp theo".
Ventura cho biết: “Mọi thiết bị trong nhà máy đều phải được căn chỉnh”. “Nếu không, nhà máy sẽ tự chống lại chính mình”.
Ventura cho biết: “Trong nhiều trường hợp, khi các cuộn giấy vượt quá tuổi thọ sử dụng, chúng sẽ trở nên cứng lại và cuối cùng sẽ nứt ra”.
Ventura cho biết: “Nếu các cuộn không được bảo dưỡng thường xuyên và giữ ở tình trạng tốt thì chúng cần được bảo dưỡng khẩn cấp”. Ông cho biết nếu các công cụ bị bỏ quên, việc sửa chữa chúng sẽ đòi hỏi phải loại bỏ lượng vật liệu gấp hai đến ba lần so với lượng vật liệu mà chúng phải loại bỏ. Việc này cũng mất nhiều thời gian hơn và tốn kém hơn.
Strand lưu ý rằng đầu tư vào các công cụ dự phòng có thể giúp ngăn ngừa các trường hợp khẩn cấp. Nếu công cụ thường xuyên được sử dụng để vận hành lâu dài, sẽ cần nhiều phụ tùng thay thế hơn so với công cụ ít được sử dụng để vận hành ngắn hạn. Chức năng của công cụ cũng ảnh hưởng đến mức dự trữ. Các cánh tản nhiệt có thể rời khỏi công cụ cánh tản nhiệt và các lô hàn có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt của hộp hàn, những vấn đề này không ảnh hưởng đến việc định hình và định cỡ lô hàn.
Ông cho biết: “Bảo dưỡng thường xuyên rất tốt cho thiết bị và căn chỉnh đúng cách rất tốt cho các sản phẩm mà nó tạo ra”. Nếu những điều này bị bỏ qua, nhân viên nhà máy sẽ phải dành nhiều thời gian hơn để cố gắng bù đắp. Khoảng thời gian này có thể được sử dụng để tạo ra những sản phẩm tốt, bán chạy nhất. Hai yếu tố này rất quan trọng và thường bị bỏ qua hoặc không được chú ý đến, theo quan điểm của Ventura, chúng mang lại cơ hội tốt nhất để tận dụng tối đa nhà máy, tối đa hóa năng suất và giảm phế liệu.
Ventura coi việc bảo trì máy nghiền và vật tư tiêu hao giống như việc bảo trì ô tô. Không ai lái xe hàng chục nghìn dặm giữa các lần thay dầu với lốp xe không có lốp. Điều này sẽ dẫn đến các giải pháp tốn kém hoặc phá hủy, ngay cả đối với các nhà máy được bảo trì kém.
Ông cho biết, việc kiểm tra dụng cụ thường xuyên sau mỗi lần chạy cũng là điều cần thiết. Các dụng cụ kiểm tra có thể phát hiện ra các vấn đề như vết nứt nhỏ. Hư hỏng như vậy được phát hiện ngay sau khi dụng cụ được lấy ra khỏi máy phay, thay vì phát hiện ngay trước khi lắp dụng cụ vào máy cho lần chạy tiếp theo, giúp có nhiều thời gian nhất để chế tạo dụng cụ thay thế.
“Một số công ty đang hoạt động theo lịch trình đóng cửa”, Green cho biết. Ông biết sẽ rất khó để tuân thủ lệnh đóng cửa theo lịch trình trong tình huống này, nhưng ông chỉ ra rằng điều đó rất nguy hiểm. Các công ty vận chuyển và vận tải hàng hóa quá đông đúc hoặc thiếu nhân viên, hoặc cả hai, khiến việc giao hàng không đúng giờ trong những ngày này.
“Nếu có thứ gì đó bị hỏng ở nhà máy và bạn phải đặt hàng thay thế, bạn sẽ làm gì để nhận được hàng?” ông hỏi. Tất nhiên, vận chuyển hàng không luôn là một lựa chọn, nhưng nó có thể làm tăng chi phí vận chuyển.
Bảo trì máy cán và cán không chỉ đơn thuần là tuân theo lịch bảo trì mà còn phải phối hợp lịch bảo trì với lịch sản xuất.
Trong cả ba lĩnh vực - vận hành, xử lý sự cố và bảo trì, bề rộng và chiều sâu của kinh nghiệm đều quan trọng. Warren Wheatman, phó chủ tịch của Đơn vị kinh doanh khuôn mẫu T&H Lemont, cho biết các công ty chỉ có một hoặc hai máy nghiền để sản xuất ống của riêng mình thường có ít nhân viên chuyên bảo trì máy nghiền và khuôn mẫu hơn. Mặc dù đội ngũ nhân viên bảo trì có kiến ​​thức, nhưng các phòng ban nhỏ có ít kinh nghiệm hơn các phòng ban bảo trì lớn hơn, khiến đội ngũ nhân viên nhỏ hơn gặp bất lợi. Nếu công ty không có phòng kỹ thuật, thì phòng bảo trì phải tự mình xử lý sự cố và sửa chữa.
Strand nói thêm rằng đào tạo cho các bộ phận vận hành và bảo trì hiện quan trọng hơn bao giờ hết. Làn sóng nghỉ hưu liên quan đến thế hệ bùng nổ dân số già đi có nghĩa là kiến ​​thức bộ lạc từng làm rung chuyển các công ty đang cạn kiệt. Mặc dù nhiều nhà sản xuất ống vẫn có thể dựa vào tư vấn và lời khuyên của nhà cung cấp thiết bị, nhưng ngay cả chuyên môn này cũng không còn dồi dào như trước và đang ngày càng thu hẹp.
Quá trình hàn cũng quan trọng như bất kỳ quá trình nào khác diễn ra khi sản xuất ống hoặc đường ống, và vai trò của máy hàn không thể bị đánh giá quá cao.
Hàn cảm ứng. “Hiện nay, khoảng hai phần ba đơn đặt hàng của chúng tôi là để cải tạo”, Prasek cho biết. “Chúng thường thay thế các máy hàn cũ, có vấn đề. Hiện tại, năng suất là động lực chính”.
Ông cho biết nhiều người đã chậm tám mục tiêu vì nguyên liệu thô đến muộn. "Thông thường, khi nguyên liệu cuối cùng cũng ra lò, thợ hàn sẽ nghỉ", ông nói. Một số lượng đáng ngạc nhiên các nhà sản xuất ống thậm chí còn sử dụng máy móc dựa trên công nghệ ống chân không, nghĩa là họ đang sử dụng máy móc có tuổi đời ít nhất là 30 năm để chăm sóc. Kiến thức về dịch vụ cho những máy móc như vậy không sâu rộng và bản thân các ống thay thế cũng khó tìm.
Thách thức đối với những nhà sản xuất ống vẫn đang sử dụng chúng là chúng bị lão hóa như thế nào. Chúng không bị hỏng thảm khốc nhưng xuống cấp chậm. Một giải pháp là sử dụng ít nhiệt hàn hơn và vận hành máy nghiền ở tốc độ chậm hơn để bù lại, điều này có thể dễ dàng tránh được chi phí đầu tư vào một máy mới. Điều này tạo ra cảm giác sai lầm rằng mọi thứ đều ổn.
Prasek cho biết, đầu tư vào nguồn điện hàn cảm ứng mới có thể giúp giảm đáng kể lượng điện sử dụng của nhà máy. Một số tiểu bang, đặc biệt là những tiểu bang có dân số đông và lưới điện quá tải, sẽ giảm thuế rất nhiều khi mua thiết bị tiết kiệm năng lượng. Ông nói thêm rằng động lực thứ hai để đầu tư vào các sản phẩm mới là tiềm năng sản xuất mới.
Prasek cho biết: “Một máy hàn mới hơn thường hiệu quả hơn máy cũ và có thể tiết kiệm hàng nghìn đô la bằng cách cung cấp nhiều công suất hàn hơn mà không cần nâng cấp dịch vụ điện”.
Việc căn chỉnh cuộn cảm ứng và điện trở cũng rất quan trọng. John Holderman, tổng giám đốc của EHE Con​​sumables, cho biết cuộn cảm ứng được lựa chọn và lắp đặt đúng cách sẽ có vị trí tối ưu so với trục hàn và cần duy trì khoảng cách thích hợp và đồng nhất xung quanh ống. Nếu lắp đặt không đúng cách, cuộn cảm ứng sẽ hỏng sớm.
Nhiệm vụ của bộ chặn rất đơn giản – nó chặn dòng điện, hướng nó đến mép của dải – và giống như mọi thứ khác trên máy nghiền, vị trí là rất quan trọng, ông nói. Vị trí chính xác là ở đỉnh của mối hàn, nhưng đó không phải là cân nhắc duy nhất. Việc lắp đặt rất quan trọng. Nếu nó được gắn chặt vào một trục không đủ cứng để hỗ trợ nó, vị trí của bộ chặn có thể thay đổi, nó thực sự kéo ID dọc theo đáy của ống.
Tận dụng xu hướng thiết kế vật tư hàn, khái niệm cuộn chia đôi có thể có tác động đáng kể đến thời gian hoạt động của nhà máy.
Haldeman cho biết: “Các nhà máy có đường kính lớn từ lâu đã sử dụng thiết kế cuộn dây chia đôi”. Ông cho biết: “Việc thay thế một đoạn cuộn dây cảm ứng riêng lẻ đòi hỏi phải cắt ống, thay thế cuộn dây và luồn lại ren”. Thiết kế cuộn dây chia đôi gồm hai phần, giúp bạn tiết kiệm thời gian và công sức.
“Chúng đã được sử dụng trong các nhà máy cán lớn, nhưng cần một số kỹ thuật phức tạp để áp dụng nguyên lý này cho các cuộn dây nhỏ”, ông nói. Nhà sản xuất thậm chí còn phải làm ít việc hơn. “Các cuộn dây hai mảnh nhỏ có phần cứng chuyên dụng và kẹp được thiết kế thông minh”, ông nói.
Về quy trình làm mát của máy chặn, nhà sản xuất ống có hai lựa chọn truyền thống: hệ thống làm mát trung tâm của nhà máy hoặc hệ thống nước chuyên dụng riêng biệt, có thể tốn kém.
Holderman cho biết: “Tốt nhất là làm mát điện trở bằng chất làm mát sạch”. Vì lý do này, một khoản đầu tư nhỏ vào hệ thống lọc cuộn cảm chuyên dụng cho chất làm mát máy nghiền có thể làm tăng đáng kể tuổi thọ cuộn cảm.
Chất làm mát máy nghiền thường được sử dụng trên bộ tiết lưu, nhưng chất làm mát máy nghiền thu thập các hạt kim loại mịn. Bất chấp mọi nỗ lực để giữ lại các hạt kim loại mịn trong bộ lọc trung tâm hoặc thu chúng bằng hệ thống nam châm trung tâm, một số người vẫn đi qua và tìm đường đến chướng ngại vật. Đây không phải là nơi để sử dụng bột kim loại.
Holderman cho biết: “Chúng nóng lên trong trường cảm ứng và tự đốt cháy lớp vỏ điện trở và ferit, gây ra hỏng hóc sớm và sau đó tắt để thay thế điện trở”. “Chúng cũng tích tụ trên các cuộn dây cảm ứng và cuối cùng gây ra hư hỏng do hồ quang ở đó”.