パイプやパイプの製造を成功かつ効率的に行うには、機器のメンテナンスを含む 10,000 項目にわたる最適化が必要です。あらゆる種類のミルやあらゆる周辺機器に無数の可動部品があることを考えると、メーカーが推奨する予防保守スケジュールを遵守することは簡単な作業ではありません。写真: T & H Lemont Inc.
編集者注: これは、チューブまたはパイプのミル操作の最適化に関する 2 部構成のシリーズの最初の部分です。2 番目の部分をお読みください。
管状製品の製造は、たとえ最良の環境下であっても多大な労力を要する場合があります。工場は複雑で、多くの定期メンテナンスが必要で、生産するものによっては競争が熾烈です。多くの金属パイプ製造業者は、定期メンテナンスに費やす貴重な時間がほとんどなく、収益を最大化するために稼働時間を最大化するという多大なプレッシャーにさらされています。
最近の業界にとって最良のシナリオはありません。材料は高価であり、部分納品は珍しいことではありません。現在、パイプ製造業者はこれまで以上に稼働時間を最大化し、スクラップを削減する必要があり、部分納品を受けることは稼働時間の減少を意味します。稼働時間が短いほど、切り替えが頻繁になることを意味し、これは時間や労働力の効率的な使用とは言えません。
EFD Induction の北米チューブ販売マネージャー、Mark Prasek 氏は次のように述べています。
プラントを最大限に活用するためのヒントと戦略について業界の専門家と会話したところ、いくつかの繰り返しのテーマが明らかになりました。
プラントを最大の効率で稼働させるということは、多数の要素を最適化することを意味し、そのほとんどが他の要素と相互作用するため、プラントの運用を最適化することは必ずしも簡単ではありません。The Tube & Pipe Journal の元コラムニスト、バド グラハムの聖なる言葉は、「チューブ ミルはツール ホルダーである」といういくつかの視点を提供しています。この引用を覚えておくと、物事をシンプルに保つことができます。各ツールが何を行うのか、どのように機能するのか、各ツールが他のツールとどのように相互作用するのかを理解することが、戦いの約 3 分の 1 です。すべてを維持し調整し続けることが、さらに 3 分の 1 です。最後の 3 分の 1 には、オペレーターのトレーニング プログラム、トラブルシューティング戦略、および各パイプまたはパイプの製造者に固有の特定の操作手順が含まれます。
工場を効率的に稼働させるための主な考慮事項は、工場に依存しないことです。原材料です。工場から最大の出力を得ることは、工場に供給される各コイルから最大の出力を得ることを意味します。それは購入の決定から始まります。
Fives Bronx Inc. Abbey Products のディレクターであるネルソン・アビー氏は次のように述べています。より短いコイルを加工するということは、より多くのコイルエンドを加工することを意味します。各コイルエンドには突合せ溶接が必要です。突合せ溶接するたびにスクラップが発生します。
ここでの問題は、できる限り長いコイルがプレミアムで販売される可能性があることです。短いコイルはより良い価格で入手できる可能性があります。購入代理店はお金を節約したいと考えているかもしれませんが、これは製造現場の担当者の観点と一致しません。工場を経営するほぼ全員が、追加の工場閉鎖に伴う生産損失を補うためには、価格差がかなり大きくなる必要があることに同意するでしょう。
アビー氏によると、もう1つの考慮事項は、デコイラーの容量と、ミルの入口側のその他の制約です。より大きなコイルを購入する利点を活かすには、より大きく重いコイルを処理するためのより高容量の入口装置に投資する必要があるかもしれません。
スリッターが社内で行われるか外注で行われるかは、スリッターも重要な要素です。スリッターは処理できる最大の重量と直径を持っているため、スループットを最大化するにはコイルとスリッターを最適に適合させることが重要です。
要約すると、コイルのサイズと重量、スリッターの必要な幅、スリッターの能力、入口装置の能力の 4 つの要素間の相互作用です。
コイルの幅と状態。製造現場では、製品を作るためにコイルが適切な幅と適切なゲージを持っている必要があることは言うまでもありませんが、時々間違いが発生します。工場のオペレーターは、ストリップ幅がわずかに小さすぎたり大きすぎたりすることをしばしば補正できますが、これは程度の問題です。スリットマルの幅に細心の注意を払うことが重要です。
ストリップのエッジ状態も最も重要な問題です。バリやその他の不一致のない一貫したエッジのプレゼンテーションは、ストリップの長さに沿って一貫した溶接を維持するために重要です。最初のコイリング、スリット、巻き戻しも関係します。慎重に扱われていないコイルは曲がる可能性があり、これは問題です。ロールダイエンジニアによって開発された成形プロセスは、湾曲したストリップではなく平らなストリップから始まります。
ツールに関する注記。「優れた金型設計により、スループットが最大化されます。」と SST Forming Roll Inc. のゼネラルマネージャー、スタン グリーン氏は述べています。彼は、チューブ成形には単一の戦略はなく、したがって金型設計にも単一の戦略は存在しないと指摘しています。ロール ツールのサプライヤーはチューブの加工方法が異なり、そのため製品も異なります。歩留まりも異なります。
「ロール表面の半径は常に変化しているため、ツールの回転速度はツール表面全体で変化します。もちろん、チューブは 1 つの速度でのみミルを通過します。したがって、設計は歩留まりに影響します。不適切な設計はツールが新しいときに材料を無駄にし、ツールが摩耗するにつれて状況は悪化するだけです」と彼は付け加えました。
トレーニングとメンテナンスのルートに固執しない企業の場合、プラントの効率を最適化する戦略の開発は基本から始まります。
「工場のスタイルや製造する製品に関係なく、すべての工場には 2 つの共通点があります。オペレーターと作業手順です。」とアビー氏は言いました。工場を可能な限り一貫して運営するには、標準化されたトレーニングを提供し、文書化された手順に従うことが重要です。トレーニングに一貫性がない場合、セットアップやトラブルシューティングの違いが生じる可能性があると述べました。
プラントを最大限に活用するには、オペレータからオペレータ、シフトからシフトに至るまで、各オペレータは一貫したセットアップ手順とトラブルシューティング手順を使用する必要があります。手順の違いは、通常、誤解、悪い習慣、近道、および回避策の問題です。これらは常にプラントの効率的な運営を困難にします。これらの問題は自家製であるか、訓練を受けたオペレータが競合他社から雇用されたときに発生する可能性がありますが、発生源に違いはありません。経験を積んだオペレータを含め、一貫性が重要です。
「チューブミルのオペレーターを訓練するには何年もかかります。画一的な計画に頼ることはできません。どの企業も自社の工場と自社の業務に合った訓練プログラムを必要としています。」とストランド氏は言います。
「効率的な運用の 3 つの鍵は、機械のメンテナンス、消耗品のメンテナンス、および校正です。」と Ventura & Associates のダン・ベンチュラ社長は述べています。「機械には、ミル自体、入口または出口の周辺機器、叩解テーブルなど、多くの可動部品があり、機械を最高の状態に保つには定期的なメンテナンスが重要です。」
ストランド氏もこれに同意します。「予防保守検査プログラムの使用がすべての始まりです。」と彼は言います。「これは、工場を利益を上げて運営するための最良の機会を提供します。」パイプ生産者が緊急事態にのみ対応するようでは、制御不能になります。それは次の危機に翻弄されることになる。」
ベンチュラ氏は、「工場内のすべての設備を調整する必要があります。そうしないと、工場自体が戦うことになります」と語った。
「多くの場合、ロールは耐用年数を超えると硬化し、最終的に亀裂が生じます」とベンチュラ氏は言います。
「定期的なメンテナンスでロールが良好な状態に保たれていない場合は、緊急メンテナンスが必要になります。工具を放置した場合、修理には通常の2～3倍の量の材料を除去する必要があります。また、時間もかかり、コストも高くなります」とベンチュラ氏は言う。
バックアップツールへの投資は、緊急事態を防ぐのに役立つ可能性があるとストランド氏は指摘しました。ツールが長期間の操作で頻繁に使用される場合、短期間の操作で頻繁に使用されないツールよりも多くのスペアパーツが必要になります。ツールの機能は予備レベルにも影響します。フィンがフィンツールから外れたり、溶接ロールが溶接ボックスの熱の影響を受ける可能性がありますが、これは成形ロールやサイジングロールには問題ではありません。
「定期的なメンテナンスは設備にとって良いことであり、適切な調整は製造する製品にとって良いことです。これらが無視されると、工場従業員はそれを埋め合わせるためにますます多くの時間を費やします。この時間を、良いベストセラー製品を作るために使うことができます。これら 2 つの要素は非常に重要であり、見落とされたり見落とされたりすることが多いため、ベンチュラの見解では、工場を最大限に活用し、歩留まりを最大化し、スクラップを削減する最良の機会を提供します」と述べています。
ベンチュラは、工場や消耗品のメンテナンスを自動車のメンテナンスと同等に考えています。タイヤ交換の合間に何万マイルもタイヤを裸にして車を運転する人はいません。これは、たとえメンテナンスが不十分なプラントであっても、高価な解決策や破壊につながるでしょう。
同氏は、各運転後の工具の定期的な検査も必要であると述べた。検査工具では、細線亀裂などの問題が見つかる可能性がある。このような損傷は、次の運転のために工具を取り付ける直前ではなく、工具をミルから取り外した直後に発見されるため、交換工具の製造に最も時間がかかる。
グリーン氏は「一部の企業は計画閉鎖を乗り越えて取り組んでいる。この状況で計画閉鎖を遵守するのは難しいことは分かっていたが、それは非常に危険であると指摘した。海運会社や運送会社は過密か人員不足、あるいはその両方で、最近では配達が予定通りに来ていない」と指摘した。
「工場で何かが壊れて交換品を注文しなければならない場合、それを届けるために何をしますか?」もちろん、航空輸送はいつでも選択肢にありますが、輸送コストが高騰する可能性があります。
圧延機とロールのメンテナンスは、単にメンテナンス スケジュールに従うだけではなく、メンテナンス スケジュールを生産スケジュールと調整することも重要です。
運用、トラブルシューティング、メンテナンスの 3 つの分野すべてにおいて、経験の幅広さと深さが重要です。T&H レモントの金型ビジネスユニットの副社長、ウォーレン ウィートマン氏は、自社の管を製造するミルが 1 ～ 2 つしかない企業は、ミルや金型のメンテナンスに専念する人員が少ないことが多いと述べました。メンテナンス スタッフの知識は豊富でも、小規模な部門は大規模なメンテナンス部門に比べて経験が浅く、小規模なスタッフは不利な立場にあります。会社にエンジニアリング部門がない場合、メンテナンス部門は自らトラブルシューティングと修理を行わなければなりません。
ストランド氏は、運用および保守部門のトレーニングが今ではこれまで以上に重要になっていると付け加えた。団塊の世代の高齢化に伴う退職の波は、かつて企業を揺るがした部族の知識が枯渇しつつあることを意味している。多くの真空管メーカーは依然として機器サプライヤーの相談やアドバイスに頼ることができるが、この専門知識でさえかつてほど豊富ではなく、縮小しつつある。
溶接プロセスは、パイプやパイプを製造するときに発生する他のプロセスと同じくらい重要であり、溶接機の役割を過大評価することはできません。
誘導溶接。「現在、当社の注文の約 3 分の 2 は改造用です」とプラセク氏は言います。「彼らは通常、古くて問題のある溶接機を置き換えます。現在、スループットが主な原動力となっています。」
同氏は、原材料の到着が遅れたため、多くが8目標よりも遅れていると述べた。「通常、最終的に材料が出てくると、溶接機がダウンしてしまうのです」と同氏は語った。驚くべき数の真空管製造業者は、真空管技術に基づく機械さえ使用しており、つまり、少なくとも30年前の機械をケアのために使用していることになる。そのような機械のサービス知識は広くなく、交換用のチューブ自体を見つけるのは困難である。
パイプをまだ使用している製造業者にとっての課題は、パイプがどのように経年劣化するかです。パイプは壊滅的に故障するわけではありませんが、ゆっくりと劣化します。解決策の 1 つは、溶接熱の使用を減らし、ミルをより遅い速度で運転して補うことです。これにより、新しい機械への投資による資本支出を簡単に回避できます。これにより、すべてが正常であるという誤った感覚が生じます。
新しい誘導溶接電源への投資により、工場の電力使用量を大幅に削減できるとプラセク氏は述べた。一部の州、特に人口が多く送電網にストレスがかかっている州では、エネルギー効率の高い機器の購入に対して寛大な税還付を行っている。新製品に投資する2番目の動機は、新たな生産の可能性の可能性であると同氏は付け加えた。
「通常、新しい溶接ユニットは古いものよりもはるかに効率的であり、電力サービスをアップグレードすることなくより多くの溶接能力を提供できるため、数千ドルを節約できます」とプラセク氏は述べています。
誘導コイルと抵抗器の位置合わせも重要です。EHE Con​​sumables のゼネラルマネージャーであるジョン ホルダーマン氏は、適切に選択して設置された誘導コイルは溶接ロールに対して最適な位置にあり、チューブの周囲に適切かつ一貫したクリアランスを維持する必要があると述べています。正しく設定されていない場合、コイルは早期に故障します。
ブロッカーの役割は単純です。電流の流れをブロックし、電流をストリップの端に向けます。ミルの他のすべてと同様に、位置決めが重要です。正しい位置は溶接の頂点ですが、考慮すべき点はそれだけではありません。取り付けが重要です。ブロッカーをサポートできるほど剛性のないマンドレルに固定されている場合、ブロッカーの位置が変わる可能性があり、実際にチューブの底に沿って ID を引きずります。
溶接消耗品設計のトレンドを利用するスプリット コイルのコンセプトは、工場の稼働時間に大きな影響を与える可能性があります。
「大口径のミルでは長い間、分割コイル設計が使用されてきました。単一の誘導コイルを交換するには、パイプを切断し、コイルを交換し、再度ネジを通す必要があります。」とハルデマン氏は言いました。分割コイル設計は 2 つの部分で構成されているため、時間と労力をすべて節約できます。
「それらは大型圧延機で使用されてきましたが、この原理を小型コイルに適用するには高度なエンジニアリングが必要でした。メーカーにとってはさらに労力が少なくなります。小型の2ピースコイルには特殊なハードウェアと巧妙に設計されたクランプが付いています。」と彼は言いました。
ブロッカーの冷却プロセスに関して、パイプ製造業者には 2 つの従来の選択肢があります。1 つは工場内の集中冷却システム、もう 1 つは高価になる可能性がある別個の専用水システムです。
「きれいな冷却液で抵抗器を冷却するのが最善です」とホルダーマン氏は言います。このため、ミル冷却液専用のチョークフィルターシステムに少額投資するだけで、チョーク寿命を大幅に延ばすことができます。
工場の冷却剤はチョークによく使用されますが、工場の冷却剤は金属微粒子を収集します。中央フィルターに微粒子を捕捉したり、中央の磁石システムで捕捉しようとあらゆる努力をしたにもかかわらず、障害物を通り過ぎて目的地にたどり着く人もいます。ここは金属粉末の場所ではありません。
「それらは誘導磁場で加熱され、抵抗器のハウジングとフェライトに焼き付けられ、早期故障の原因となり、その後抵抗器を交換するためにシャットダウンします。また、それらは誘導コイルにも蓄積し、最終的にはそこにもアーク放電による損傷を引き起こします。」とホルダーマン氏は述べています。