Prissättning baserad enbart på laserskärningstid kan leda till produktionsorder, men kan också vara en förlustbringande verksamhet, särskilt när plåttillverkarens marginaler är låga.
När det gäller utbud inom verktygsmaskinindustrin brukar vi prata om verktygsmaskinernas produktivitet. Hur snabbt skär kväve stål en halv tum? Hur lång tid tar en håltagning? Accelerationshastighet? Låt oss göra en tidsstudie och se hur utförandetiden ser ut! Även om dessa är bra utgångspunkter, är de verkligen variabler vi behöver ta hänsyn till när vi funderar på framgångsformeln?
Drifttid är grundläggande för att bygga en bra laserverksamhet, men vi behöver tänka på mer än bara hur lång tid det tar att minska arbetet. Ett erbjudande som enbart baseras på tidsreduktion kan krossa ditt hjärta, särskilt om vinsten är liten.
För att avslöja eventuella dolda kostnader vid laserskärning måste vi titta på arbetskraftsanvändning, maskinens drifttid, jämn ledtid och delkvalitet, eventuell omarbetning och materialanvändning. Generellt sett delas delkostnader in i tre kategorier: utrustningskostnader, arbetskraftskostnader (såsom inköpt material eller använd hjälpgas) och arbetskraft. Härifrån kan kostnaderna delas upp i mer detaljerade element (se figur 1).
När vi beräknar kostnaden för en arbetskostnad eller kostnaden för en del, kommer alla poster i figur 1 att ingå i den totala kostnaden. Det blir lite förvirrande när vi redovisar kostnader i en kolumn utan att korrekt redovisa effekten på kostnaderna i en annan kolumn.
Tanken på att utnyttja materialen maximalt kanske inte inspirerar någon, men vi måste väga dess fördelar mot andra överväganden. När vi beräknar kostnaden för en del finner vi att materialet i de flesta fall tar upp den största delen.
För att få ut det mesta av materialet kan vi implementera strategier som kollineär skärning (CLC). CLC sparar material och skärtid, eftersom två kanter på detaljen skapas samtidigt med ett snitt. Men den här tekniken har vissa begränsningar. Den är mycket geometriberoende. I vilket fall som helst måste små delar som är benägna att välta sättas ihop för att säkerställa processstabilitet, och någon måste ta isär dessa delar och eventuellt avgrada dem. Det lägger till tid och arbete som inte kommer gratis.
Separering av delar är särskilt svårt när man arbetar med tjockare material, och laserskärningstekniken hjälper till att skapa "nano"-etiketter med en tjocklek på mer än hälften av snittets tjocklek. Att skapa dem påverkar inte körtiden eftersom balkarna stannar kvar i snittet; efter att ha skapat flikar finns det inget behov av att mata in material igen (se figur 2). Sådana metoder fungerar bara på vissa maskiner. Detta är dock bara ett exempel på de senaste framstegen som inte längre är begränsade till att sakta ner saker.
Återigen är CLC mycket beroende av geometrin, så i de flesta fall försöker vi minska bredden på banan i boet snarare än att få den att försvinna helt. Nätverket krymper. Det är okej, men tänk om detaljen lutar och orsakar en kollision? Maskintillverkare erbjuder olika lösningar, men en metod som är tillgänglig för alla är att lägga till en munstycksförskjutning.
Trenden de senaste åren har varit att minska avståndet från munstycket till arbetsstycket. Anledningen är enkel: fiberlasrar är snabba, och stora fiberlasrar är riktigt snabba. En betydande ökning av produktiviteten kräver en samtidig ökning av kväveflödet. Kraftfulla fiberlasrar förångar och smälter metallen inuti skärningen mycket snabbare än CO2-lasrar.
Istället för att sakta ner maskinen (vilket skulle vara kontraproduktivt) justerar vi munstycket så att det passar arbetsstycket. Detta ökar flödet av hjälpgas genom skåran utan att öka trycket. Låter som en vinnare, förutom att lasern fortfarande rör sig väldigt snabbt och lutningen blir ett större problem.
Figur 1. Tre viktiga områden som påverkar kostnaden för en del: utrustning, driftskostnader (inklusive material och hjälpgas) och arbetskraft. Dessa tre kommer att stå för en del av den totala kostnaden.
Om ditt program har särskilda svårigheter att vända detaljen är det klokt att välja en skärteknik som använder en större munstycksoffset. Huruvida denna strategi är vettig beror på tillämpningen. Vi måste balansera behovet av programstabilitet med den ökade förbrukningen av hjälpgas som följer med ökande munstycksförskjutning.
Ett annat alternativ för att förhindra att delar tippar är att förstöra stridsspetsen, skapad manuellt eller automatiskt med hjälp av programvara. Och här står vi återigen inför ett val. Destruktion av sektionshuvuden förbättrar processtillförlitligheten, men ökar också förbrukningskostnaderna och gör program långsammare.
Det mest logiska sättet att avgöra om man ska använda slug destructions är att överväga att släppa detaljer. Om detta är möjligt och vi inte kan programmera säkert för att undvika en potentiell kollision, har vi flera alternativ. Vi kan fästa delar med mikrospärrar eller skära av metallbitar och låta dem falla säkert.
Om problemprofilen är hela detaljen i sig, då har vi egentligen inget annat val, vi måste markera det. Om problemet är relaterat till den interna profilen, då måste man jämföra tid och kostnad för att reparera och bryta metallblocket.
Nu blir frågan kostnad. Gör det svårare att extrahera en del eller ett block från ett bo om man lägger till mikrotaggar? Om vi förstör stridsspetsen kommer vi att förlänga laserns körtid. Är det billigare att lägga till extra arbete för att separera delar, eller är det billigare att lägga till arbetstid till en maskins timpris? Med tanke på maskinens höga timproduktion handlar det förmodligen om hur många bitar som behöver skäras i små, säkra bitar.
Arbetskraft är en enorm kostnadsfaktor och det är viktigt att hantera den när man försöker konkurrera på en marknad med låga arbetskostnader. Laserskärning kräver arbetskraft i samband med initial programmering (även om kostnaderna minskar vid efterföljande ombeställningar) samt arbetskraft i samband med maskindrift. Ju mer automatiserade maskinerna är, desto mindre kan vi få ut av laseroperatörens timlön.
”Automatisering” inom laserskärning syftar vanligtvis på bearbetning och sortering av material, men moderna lasrar har också många fler typer av automatisering. Moderna maskiner är utrustade med automatiskt munstycksbyte, aktiv skärkvalitetskontroll och matningshastighetskontroll. Det är en investering, men de resulterande arbetsbesparingarna kan motivera kostnaden.
Timlön för lasermaskiner beror på produktivitet. Tänk dig en maskin som kan utföra det som tidigare tog två skift på ett skift. I det här fallet kan en övergång från tvåskift till ett skift fördubbla maskinens timproduktion. Allt eftersom varje maskin producerar mer minskar vi antalet maskiner som behövs för att utföra samma mängd arbete. Genom att halvera antalet lasrar halverar vi arbetskraftskostnaderna.
Naturligtvis kommer dessa besparingar att gå förlorade om vår utrustning visar sig vara opålitlig. En mängd olika bearbetningstekniker hjälper till att hålla laserskärningen smidig, inklusive maskinövervakning, automatiska munstyckskontroller och omgivande ljussensorer som upptäcker smuts på skärhuvudets skyddsglas. Idag kan vi använda intelligensen hos moderna maskingränssnitt för att visa hur mycket tid som är kvar till nästa reparation.
Alla dessa funktioner hjälper till att automatisera vissa aspekter av maskinunderhållet. Oavsett om vi äger maskiner med dessa funktioner eller underhåller utrustningen på det gammaldags sättet (hårt arbete och en positiv attityd), måste vi se till att underhållsuppgifterna slutförs effektivt och i tid.
Figur 2. Framstegen inom laserskärning fokuserar fortfarande på helhetsbilden, inte bara skärhastigheten. Till exempel underlättar den här metoden med nanobonding (att sammanfoga två arbetsstycken som skärs längs en gemensam linje) separeringen av tjockare delar.
Anledningen är enkel: maskiner måste vara i toppskick för att upprätthålla hög total utrustningseffektivitet (OEE): tillgänglighet x produktivitet x kvalitet. Eller, som webbplatsen oee.com uttrycker det: ”[OEE] definierar andelen verkligt effektiv tillverkningstid. En OEE på 100 % betyder 100 % kvalitet (endast kvalitetsdelar), 100 % prestanda (snabbaste prestanda) och 100 % tillgänglighet (ingen driftstopp).” Att uppnå 100 % OEE är omöjligt i de flesta fall. Industristandarden närmar sig 60 %, även om typisk OEE varierar beroende på applikation, antal maskiner och driftskomplexitet. Hur som helst är OEE-excellens ett ideal värt att sträva efter.
Tänk dig att vi får en offertförfrågan på 25 000 delar från en stor och välkänd kund. Att säkerställa ett smidigt arbete kan ha en betydande inverkan på vårt företags framtida tillväxt. Så vi erbjuder 100 000 dollar och kunden accepterar. Detta är goda nyheter. Den dåliga nyheten är att våra vinstmarginaler är små. Därför måste vi säkerställa högsta möjliga nivå av OEE. För att tjäna pengar måste vi göra vårt bästa för att öka det blå området och minska det orange området i figur 3.
När marginalerna är låga kan eventuella överraskningar undergräva eller till och med omintetgöra vinsten. Kommer dålig programmering att förstöra mitt munstycke? Kommer en dålig skärmätare att kontaminera mitt säkerhetsglas? Jag har en oplanerad driftstoppstid och var tvungen att avbryta produktionen för förebyggande underhåll. Hur kommer detta att påverka produktionen?
Dålig programmering eller underhåll kan göra att den förväntade matningshastigheten (och matningshastigheten som används för att beräkna den totala bearbetningstiden) blir lägre. Detta minskar OEE och ökar den totala produktionstiden – även utan att produktionen behöver avbrytas för att justera maskinparametrar. Säg adjö till biltillgänglighet.
Skickas de delar vi tillverkar faktiskt till kunderna, eller kastas vissa delar i soporna? Dåliga kvalitetspoäng i OEE-beräkningar kan verkligen skada.
Produktionskostnader för laserskärning beaktas mycket mer i detalj än att bara fakturera för direkt lasertid. Dagens verktygsmaskiner erbjuder många alternativ för att hjälpa tillverkare att uppnå den höga nivån av transparens de behöver för att förbli konkurrenskraftiga. För att förbli lönsamma behöver vi bara känna till och förstå alla dolda kostnader vi betalar när vi säljer prylar.
Bild 3 Speciellt när vi använder mycket tunna marginaler behöver vi minimera det orangea och maximera det blå.
FABRICATOR är den ledande tidskriften för metallformning och metallbearbetning i Nordamerika. Tidskriften publicerar nyheter, tekniska artiklar och fallbeskrivningar som gör det möjligt för tillverkare att utföra sitt jobb mer effektivt. FABRICATOR har betjänat branschen sedan 1970.
Full digital åtkomst till The FABRICATOR är nu tillgänglig, vilket ger dig enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Full digital åtkomst till Tubing Magazine är nu tillgänglig, vilket ger dig enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Full digital åtkomst till The Fabricator på spanska är nu tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Kevin Cartwright valde en mycket okonventionell väg för att bli svetsinstruktör. Multimediakonstnär med lång erfarenhet i Detroit…
Publiceringstid: 7 sep-2023