Мощные лазеры меняют правила обработки листового металла
26 июля 2023 8:15
// Технологии
Ваш цех по изготовлению металлоконструкций вырезал детали в рекордно короткие сроки. Что теперь? В этой статье поговорим о продуктивности процесса лазерной резки.
Спустя годы технические историки и работники отрасли вспомнят о былых временах. Немногим более десяти лет назад CO2-лазеры были самыми современными, и жизнь в металлообработке была намного проще — задолго до того, как мы поняли, как справиться с тем, на что способен мощный волоконный лазер. Некоторые производители только сейчас «освоились» с волоконными лазерами мощностью более 10 кВт, и они делают это способами, которые часто удивляют тех, кто давно «живет» в этой отрасли.
Волоконный лазер мощностью 10 кВт, появившийся семь лет назад, положил начало изменению парадигмы, которая продолжается до сих пор. С этим невероятным скачком в производительности лазерной резки отрасль коллективно вступила в мир «после дюймов в минуту» (IPM), где скорость резки может перестать иметь значение для общей производительности бизнеса. Промышленность переключила свое внимание со скорости резки на скорость потока деталей и общую производительность. Иными словами, то, что попадает на лазерный стол, также должно выходить с него.
На фото: Концевой эффектор (роботизированный захват) захватывает заготовку и переносит ее на соответствующий поддон. Программисты могут запланировать надежную укладку, вырезание рельефа для последовательного удаления деталей из скелета, возможно, даже объединение мелких деталей вместе в одно «мини-гнездо».
Затем появился волоконный лазер, и производители стали стремиться наверстать упущенное с производительностью сначала при мощности 6 кВт, а затем при мощности резки 10 кВт. Теперь они тали слишком продуктивны и несовместимы с культурой цеха, привыкшего работать с CO2-лазерами.
Три KPI отдела CO2-лазеров были своего рода святой троицей: не отклоняться от оптимизации (1) процента выхода листа, (2) времени подачи и (3) времени включения лазера. Если бы производители сохранили эти три показателя на целевом уровне или около него, можно было бы иметь прибыльный бизнес.
Промышленность уделяла так много внимания этим трем ключевым показателям эффективности, и это привело к некоторым проблемам, поскольку технология волоконных лазеров неуклонно продвигалась вперед. Производитель, следующий святой троице управления лазерами, может столкнуться с проблемами при переходе на свой первый высокомощный волоконный лазер — скажем, при переходе с 4-кВт CO2 на 12-кВт волоконный лазер.
Программное обеспечение дает программистам большой контроль. Они могут срезать углы, обходить общепринятые правила и использовать стандартные детали, которых, вероятно, не следует делать. Внезапно одно только гнездо, оптимизированное для выхода листа, создает проблемы в машине. Столкновений с форсунками предостаточно, а время восстановления, связанное с вмешательством, увеличивается. Таким образом, мы впервые попадаем в «зону конфликта», где оператор лазера и программист расходятся во мнениях относительно того, как использовать машину.
Из трех KPI в этой тройке, производительность, возможно, меньше всего зависит от мощного волоконного лазера. В конце концов, геометрия детали — это геометрия детали, а материал — это материал. Тем не менее, эффект есть и его нельзя игнорировать.
На фото: Автоматическая система удаления деталей поднимает вырезанную заготовку с каркаса. Автоматизированная разгрузка может сделать удаление деталей последовательным и предсказуемым.
Представьте, что вы руководитель отдела по лазерной резке цеха, чей владелец уже через три месяца владеет волоконным лазером, и ваша производительность уже не в пять раз больше, чем раньше. У тебя проблемы? Вероятно, нет, потому что остальная часть цеха изо всех сил пытается приспособиться к вашей новой производительности. Руководство также может изо всех сил пытаться понять, почему так много незавершенного производства (WIP) сидит без дела, тратя деньги на хранение и чистый оборотный капитал.
Забудьте обо всех изменениях последовательности обработки, пинг-понге и обычных чит-кодах, которые вы выучили в прошлом, потому что лазер был источником жизненной силы цеха и должен был работать как можно дольше. Здесь можно довольно легко избежать «зоны конфликта». Новый лазер может удовлетворить потребности вашего цеха буквально без усилий по оптимизации времени работы гнезда. Используйте заводские параметры или технологические таблицы, надежную стратегию резки, и вы всегда будете героем.
«В недалеком прошлом я привел пару представителей потенциального клиента в лазерный отдел существующего клиента, причем первый хотел посмотреть на мощную машину, которую последний установил несколько месяцев назад. Тогда мы действительно хорошо выполнили свою работу в качестве продавцов, и рассказывали потенциальным клиентам, что это будет впечатляющий визит. Когда мы приехали, владелец производства был очень любезен и пообещал ответить на любые вопросы об оборудовании. Мы позволили заказчику привести группу обратно к лазерной зоне, и, к большому удивлению моего инженера по продажам, там не было работающих машин!
Владелец провел наших гостей к машине и связанной с ней автоматизации, рассказав о своем опыте работы с ней, честно и открыто отвечая на вопросы. Обмен был типичным, пока один из приехавших инженеров не спросил «о слоне в комнате»: «Почему эта машина не работает прямо сейчас? Сейчас 10 утра четверга. Она сломана?
Владелец ответил: «Если бы у меня была еще одна лазерная незавершенная операция на этом станке, я бы не знал, что с ней делать».
Затем он провел нас к нескольким грудам листов высотой по пояс, которые еще предстояло рассортировать и переместить. Перспектива поражала не только грудой металла перед нами, но и тем, насколько совершенно спокойным и умиротворенным был хозяин, когда все его лазерные станки были выключены в 10 утра четверга.
Это была впечатляющая демонстрация управления производством в мире высокомощных волоконных лазеров.
Недостаток информации и прогнозирования графика создает реактивную среду сортировки деталей, в которой каждый неправильный выбор приводит к снижению производительности. Подумайте обо всех решениях, которые вы можете принять за день, больших или малых, и о том, какую умственную энергию они требуют.
В авиации пилоты летают эффективно и безопасно, «оставаясь впереди самолета». Это означает знать или ожидать, что произойдет, формировать план и быть готовым выполнить его. По мере того, как пилот переходит от меньших и медленных самолетов к более крупным и быстрым, оставаться впереди становится еще важнее.
На фото: Система удаления деталей сортирует вырезанные заготовки по соответствующим паллетам. Укладку можно спланировать так, чтобы последующие операции, такие как формование, имели необходимые детали в правильной последовательности и ориентации.
Вы можете увидеть, к чему мы ведем эту аналогию. Технологические трения при лазерной сортировке деталей возникают из-за того, что вы не знаете, что делать дальше, и этот блестящий новый лазер, который режет в шесть раз быстрее, чем старый, просто увеличивает скорость, с которой необходимо принимать такие решения. Все это время вы накапливаете WIP и все связанные с этим проблемы и конфликты. Хотя это может быть трудно количественно отразить в балансовом отчете, эта проблема, безусловно, сопряжена с небольшими издержками для всех вовлеченных сторон.
Производства, которые решили принять этот вызов лицом к лицу, добиваются успеха. Для некоторых это означает включение автоматизированной системы сортировки деталей. Такая автоматизация заставляет лазерный отдел принимать упреждающие решения и коренным образом меняет правила лазерной игры.
Теперь появилась новая цель, имеющая первостепенное значение: оптимизация процесса удаления деталей, как автоматизированного, так и ручного. Это часто затмевает те три KPI, которые традиционно используются в лазерной резке. Стремление к максимальной простоте удаления деталей по сравнению со всеми другими ключевыми показателями эффективности почти всегда приводит к более продуктивному переключению с лазера, снижению трудозатрат и общего стресса. В этой среде программист или планировщик должен принять несколько более упреждающих решений.
Это явно идет вразрез с ключевыми показателями производительности, но автоматизация построена на стабильных процессах. Если процесс резки зависит от удачи, у автоматизированной системы сортировки наверняка будут неудачи.
Если в вашем цехе есть роботизированные сварочные модули, они, вероятно, являются вашими самыми прибыльными рабочими центрами и предъявляют самые высокие требования к качеству и постоянной производительности при резке и гибке. Хорошее обслуживание этих рабочих центров «внутренних клиентов» может быть весьма прибыльным. Фабрикация — это не игра с нулевой суммой. Конечно, ценность того, чтобы сварщики были довольны, должна быть больше, чем гроши, полученные от вашего поставщика металлолома, или 5 центов за дополнительное время работы лазера, используемое для создания стабильной основы для автоматизации.
В сочетании с вложением планирование сортировки, а также все решения, касающиеся этих частей, происходят до того, как лист материала будет выделен для задания. То, как детали должны быть ориентированы, сгруппированы, сложены и организованы, больше не является функцией цеха. Это спланированный и упреждающий набор вариантов, сделанный людьми с помощью программного обеспечения. Все это делает ожидаемую производительность лазерного цеха неожиданно видимой и прозрачной, что может принести дополнительные преимущества при перемещении деталей по технологической цепочке.
На фото: Система сортировки деталей предназначена для подбора и размещения вырезанных заготовок таким образом, который лучше всего подходит для последующих операций. С появлением мощного волоконного лазера внимание сместилось со скорости резки на общий поток деталей, включая то, что происходит с деталями после их резки.
Отказ от старой модели лазерного управления — это большое изменение, но в мире после IPM это становится все более убедительным решением с каждым днем. Проактивное принятие решений может помочь вам достичь дзен в искусстве современного производства.
Волоконный лазер мощностью 10 кВт, появившийся семь лет назад, положил начало изменению парадигмы, которая продолжается до сих пор. С этим невероятным скачком в производительности лазерной резки отрасль коллективно вступила в мир «после дюймов в минуту» (IPM), где скорость резки может перестать иметь значение для общей производительности бизнеса. Промышленность переключила свое внимание со скорости резки на скорость потока деталей и общую производительность. Иными словами, то, что попадает на лазерный стол, также должно выходить с него.
На фото: Концевой эффектор (роботизированный захват) захватывает заготовку и переносит ее на соответствующий поддон. Программисты могут запланировать надежную укладку, вырезание рельефа для последовательного удаления деталей из скелета, возможно, даже объединение мелких деталей вместе в одно «мини-гнездо».
Продуктивность
СО2-лазер был невероятно мощным инструментом, и в типичном цехе многие решения зависели от него. Он мог резать любую геометрию с хорошей скоростью, без ограничений инструмента для пробивки листового металла и за небольшую долю стоимости расходных материалов для гидроабразивной резки для более толстого материала. Однако за эту возможность пришлось заплатить. Будучи вершиной производительности, лазеры также были самыми дорогими машинами во многих магазинах.Затем появился волоконный лазер, и производители стали стремиться наверстать упущенное с производительностью сначала при мощности 6 кВт, а затем при мощности резки 10 кВт. Теперь они тали слишком продуктивны и несовместимы с культурой цеха, привыкшего работать с CO2-лазерами.
Три KPI отдела CO2-лазеров были своего рода святой троицей: не отклоняться от оптимизации (1) процента выхода листа, (2) времени подачи и (3) времени включения лазера. Если бы производители сохранили эти три показателя на целевом уровне или около него, можно было бы иметь прибыльный бизнес.
Промышленность уделяла так много внимания этим трем ключевым показателям эффективности, и это привело к некоторым проблемам, поскольку технология волоконных лазеров неуклонно продвигалась вперед. Производитель, следующий святой троице управления лазерами, может столкнуться с проблемами при переходе на свой первый высокомощный волоконный лазер — скажем, при переходе с 4-кВт CO2 на 12-кВт волоконный лазер.
Выход листа
Сосредоточение внимания на этом ключевом показателе эффективности начинается достаточно невинно, с очень реальной концепции, что время — это деньги, но сталь — это тоже деньги (в последнее время все более изменчивая сумма денег).Программное обеспечение дает программистам большой контроль. Они могут срезать углы, обходить общепринятые правила и использовать стандартные детали, которых, вероятно, не следует делать. Внезапно одно только гнездо, оптимизированное для выхода листа, создает проблемы в машине. Столкновений с форсунками предостаточно, а время восстановления, связанное с вмешательством, увеличивается. Таким образом, мы впервые попадаем в «зону конфликта», где оператор лазера и программист расходятся во мнениях относительно того, как использовать машину.
Из трех KPI в этой тройке, производительность, возможно, меньше всего зависит от мощного волоконного лазера. В конце концов, геометрия детали — это геометрия детали, а материал — это материал. Тем не менее, эффект есть и его нельзя игнорировать.
Время подачи
На самом деле это наименее важная метрика, о которой нужно заботиться в среде мощного волоконного лазера. Самое большое заблуждение здесь заключается в том, что, если новый лазер может достигать скорости подачи в пять раз быстрее, чем старый, я, как владелец производства, должен иметь возможность добиться пятикратной производительности. Это выделяется в электронной таблице Excel. Это выглядит довольно привлекательно, и совет директоров, безусловно, будет убежден, что они получат разумную отдачу от инвестиций. Все это звучит как беспроигрышное предложение.
На фото: Автоматическая система удаления деталей поднимает вырезанную заготовку с каркаса. Автоматизированная разгрузка может сделать удаление деталей последовательным и предсказуемым.
Представьте, что вы руководитель отдела по лазерной резке цеха, чей владелец уже через три месяца владеет волоконным лазером, и ваша производительность уже не в пять раз больше, чем раньше. У тебя проблемы? Вероятно, нет, потому что остальная часть цеха изо всех сил пытается приспособиться к вашей новой производительности. Руководство также может изо всех сил пытаться понять, почему так много незавершенного производства (WIP) сидит без дела, тратя деньги на хранение и чистый оборотный капитал.
Забудьте обо всех изменениях последовательности обработки, пинг-понге и обычных чит-кодах, которые вы выучили в прошлом, потому что лазер был источником жизненной силы цеха и должен был работать как можно дольше. Здесь можно довольно легко избежать «зоны конфликта». Новый лазер может удовлетворить потребности вашего цеха буквально без усилий по оптимизации времени работы гнезда. Используйте заводские параметры или технологические таблицы, надежную стратегию резки, и вы всегда будете героем.
Время включения лазерного луча
История продавца оборудования для лазерной резки:«В недалеком прошлом я привел пару представителей потенциального клиента в лазерный отдел существующего клиента, причем первый хотел посмотреть на мощную машину, которую последний установил несколько месяцев назад. Тогда мы действительно хорошо выполнили свою работу в качестве продавцов, и рассказывали потенциальным клиентам, что это будет впечатляющий визит. Когда мы приехали, владелец производства был очень любезен и пообещал ответить на любые вопросы об оборудовании. Мы позволили заказчику привести группу обратно к лазерной зоне, и, к большому удивлению моего инженера по продажам, там не было работающих машин!
Владелец провел наших гостей к машине и связанной с ней автоматизации, рассказав о своем опыте работы с ней, честно и открыто отвечая на вопросы. Обмен был типичным, пока один из приехавших инженеров не спросил «о слоне в комнате»: «Почему эта машина не работает прямо сейчас? Сейчас 10 утра четверга. Она сломана?
Владелец ответил: «Если бы у меня была еще одна лазерная незавершенная операция на этом станке, я бы не знал, что с ней делать».
Затем он провел нас к нескольким грудам листов высотой по пояс, которые еще предстояло рассортировать и переместить. Перспектива поражала не только грудой металла перед нами, но и тем, насколько совершенно спокойным и умиротворенным был хозяин, когда все его лазерные станки были выключены в 10 утра четверга.
Это была впечатляющая демонстрация управления производством в мире высокомощных волоконных лазеров.
Опережая лазер
Как только лазер заканчивает вырезать, начинается битва между ожиданиями и реальностью. Удаление и сортировка деталей по-прежнему остаются зоной высокого трения и высокого напряжения. Вы можете легко обвинить в этом слишком быстрые лазеры (так оно и есть), но вы также не должны игнорировать двух других потенциальных участников. Во-первых, операции может не хватать информации и предвидения графика. Во-вторых, эта операция оптимизирует лазерный процесс резки, а не реальное узкое место сортировки деталей.Недостаток информации и прогнозирования графика создает реактивную среду сортировки деталей, в которой каждый неправильный выбор приводит к снижению производительности. Подумайте обо всех решениях, которые вы можете принять за день, больших или малых, и о том, какую умственную энергию они требуют.
В авиации пилоты летают эффективно и безопасно, «оставаясь впереди самолета». Это означает знать или ожидать, что произойдет, формировать план и быть готовым выполнить его. По мере того, как пилот переходит от меньших и медленных самолетов к более крупным и быстрым, оставаться впереди становится еще важнее.
На фото: Система удаления деталей сортирует вырезанные заготовки по соответствующим паллетам. Укладку можно спланировать так, чтобы последующие операции, такие как формование, имели необходимые детали в правильной последовательности и ориентации.
Вы можете увидеть, к чему мы ведем эту аналогию. Технологические трения при лазерной сортировке деталей возникают из-за того, что вы не знаете, что делать дальше, и этот блестящий новый лазер, который режет в шесть раз быстрее, чем старый, просто увеличивает скорость, с которой необходимо принимать такие решения. Все это время вы накапливаете WIP и все связанные с этим проблемы и конфликты. Хотя это может быть трудно количественно отразить в балансовом отчете, эта проблема, безусловно, сопряжена с небольшими издержками для всех вовлеченных сторон.
Производства, которые решили принять этот вызов лицом к лицу, добиваются успеха. Для некоторых это означает включение автоматизированной системы сортировки деталей. Такая автоматизация заставляет лазерный отдел принимать упреждающие решения и коренным образом меняет правила лазерной игры.
Теперь появилась новая цель, имеющая первостепенное значение: оптимизация процесса удаления деталей, как автоматизированного, так и ручного. Это часто затмевает те три KPI, которые традиционно используются в лазерной резке. Стремление к максимальной простоте удаления деталей по сравнению со всеми другими ключевыми показателями эффективности почти всегда приводит к более продуктивному переключению с лазера, снижению трудозатрат и общего стресса. В этой среде программист или планировщик должен принять несколько более упреждающих решений.
Подготовка новой заготовки
Сегодня программисты должны смотреть на новые детали не только с точки зрения стратегии резки и последующих процессов. Вместо этого им следует подумать о том, что потребуется, чтобы получить эту деталь из лазерного отдела. Если есть изгибы или другие острые углы, с которыми будут бороться операторы или концевые манипуляторы, в программе должны быть рельефные вырезы. Стратегии уничтожения отходов должны быть реализованы таким образом, чтобы они падали через решетки. Может потребоваться даже вставить некоторые заглушки на место, поскольку заблудшая заглушка или перевернутый вырез отверстия могут помешать захвату.Это явно идет вразрез с ключевыми показателями производительности, но автоматизация построена на стабильных процессах. Если процесс резки зависит от удачи, у автоматизированной системы сортировки наверняка будут неудачи.
Стратегия сортировки
Именно здесь начинается настоящее веселье, и именно здесь программное обеспечение лучше всего помогает в упреждающем принятии решений. Автоматизированная сортировка деталей действительно требует изменения мышления во всем потоке создания ценности. Рассмотрим деталь, которая воспринимается как слишком маленькая, чтобы ее можно было отсортировать с помощью автоматизированной системы. Может быть лучше сгруппировать их в мини-гнездо или связать вместе несколько частей, которые можно поднять и согнуть одним ударом. Это превращает негатив в позитив. Это, безусловно, повлияет на выход листов и время раскладки, но это небольшая цена за эффективность, полученную на последующих этапах. Сварщики или сборщики больше не говорят: «У меня есть Часть А и Часть В этой сборки, а нету Части С» или «У меня на сварочном столе больше XYZ-левых, чем XYZ-правых деталей».Если в вашем цехе есть роботизированные сварочные модули, они, вероятно, являются вашими самыми прибыльными рабочими центрами и предъявляют самые высокие требования к качеству и постоянной производительности при резке и гибке. Хорошее обслуживание этих рабочих центров «внутренних клиентов» может быть весьма прибыльным. Фабрикация — это не игра с нулевой суммой. Конечно, ценность того, чтобы сварщики были довольны, должна быть больше, чем гроши, полученные от вашего поставщика металлолома, или 5 центов за дополнительное время работы лазера, используемое для создания стабильной основы для автоматизации.
В сочетании с вложением планирование сортировки, а также все решения, касающиеся этих частей, происходят до того, как лист материала будет выделен для задания. То, как детали должны быть ориентированы, сгруппированы, сложены и организованы, больше не является функцией цеха. Это спланированный и упреждающий набор вариантов, сделанный людьми с помощью программного обеспечения. Все это делает ожидаемую производительность лазерного цеха неожиданно видимой и прозрачной, что может принести дополнительные преимущества при перемещении деталей по технологической цепочке.
На фото: Система сортировки деталей предназначена для подбора и размещения вырезанных заготовок таким образом, который лучше всего подходит для последующих операций. С появлением мощного волоконного лазера внимание сместилось со скорости резки на общий поток деталей, включая то, что происходит с деталями после их резки.
Дзен современного производства
Если хаос, связанный с сортировкой деталей, вырезанных лазером, хорошо организован и правильно спланирован, можно поспорить, что последующие операции будут проходить гораздо более гладко. Даже логистические процессы теперь могут быть автоматизированы с помощью автономных мобильных роботов или автоматизированных управляемых транспортных средств. Помните, что каждый этап производства состоит из двух логистических этапов: доставки деталей в рабочий центр и обратно.Отказ от старой модели лазерного управления — это большое изменение, но в мире после IPM это становится все более убедительным решением с каждым днем. Проактивное принятие решений может помочь вам достичь дзен в искусстве современного производства.
- Комментарии
Загрузка комментариев...
Статьи
Все статьи
