ร้านแผ่นโลหะทำกำไรจากการตัดด้วยเลเซอร์ได้อย่างไร

การกำหนดราคาโดยอิงจากระยะเวลาการตัดด้วยเลเซอร์เพียงอย่างเดียวอาจทำให้เกิดคำสั่งผลิตได้ แต่ก็อาจเป็นการดำเนินการที่ขาดทุนได้ โดยเฉพาะเมื่อผู้ผลิตแผ่นโลหะมีอัตรากำไรต่ำ
เมื่อพูดถึงการจัดหาวัตถุดิบในอุตสาหกรรมเครื่องมือกล เรามักจะพูดถึงผลผลิตของเครื่องมือกล ไนโตรเจนตัดเหล็กได้เร็วแค่ไหนครึ่งนิ้ว? การเจาะใช้เวลานานเท่าไหร่? อัตราเร่ง? มาศึกษาเวลาและดูว่าเวลาในการดำเนินการเป็นอย่างไร! แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี แต่สิ่งเหล่านี้เป็นตัวแปรที่เราต้องพิจารณาเมื่อคิดถึงสูตรสำเร็จหรือไม่?
เวลาทำงานเป็นพื้นฐานสำคัญในการสร้างธุรกิจเลเซอร์ที่ดี แต่เราต้องคิดถึงมากกว่าแค่ระยะเวลาที่ใช้ในการลดงาน ข้อเสนอที่มีเป้าหมายเพียงการลดเวลาอาจทำให้คุณเสียใจได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากกำไรของคุณน้อย
เพื่อเปิดเผยต้นทุนแฝงที่อาจเกิดขึ้นในการตัดด้วยเลเซอร์ เราจำเป็นต้องพิจารณาการใช้แรงงาน ระยะเวลาการทำงานของเครื่องจักร ความสม่ำเสมอของระยะเวลานำส่งและคุณภาพของชิ้นส่วน การซ่อมแซมที่อาจเกิดขึ้น และการใช้วัสดุ โดยทั่วไป ต้นทุนชิ้นส่วนจะแบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ ต้นทุนอุปกรณ์ ต้นทุนแรงงาน (เช่น วัสดุที่ซื้อหรือก๊าซเสริมที่ใช้แล้ว) และต้นทุนแรงงาน จากจุดนี้ ต้นทุนสามารถแบ่งออกเป็นองค์ประกอบที่ละเอียดมากขึ้น (ดูรูปที่ 1)
เมื่อเราคำนวณต้นทุนแรงงานหรือต้นทุนชิ้นส่วน รายการทั้งหมดในรูปที่ 1 จะเป็นส่วนหนึ่งของต้นทุนรวม สิ่งต่างๆ จะค่อนข้างสับสนเมื่อเราคำนวณต้นทุนในคอลัมน์หนึ่งโดยไม่ได้คำนวณผลกระทบต่อต้นทุนในอีกคอลัมน์หนึ่งอย่างเหมาะสม
แนวคิดในการใช้ประโยชน์จากวัสดุให้คุ้มค่าที่สุดอาจไม่ได้สร้างแรงบันดาลใจให้ใคร แต่เราต้องพิจารณาข้อดีของแนวคิดนี้เทียบกับปัจจัยอื่นๆ เมื่อคำนวณต้นทุนของชิ้นส่วน เราพบว่าในกรณีส่วนใหญ่ วัสดุจะกินพื้นที่มากที่สุด
เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากวัสดุ เราสามารถใช้กลยุทธ์ต่างๆ เช่น การตัดแบบ Collinear Cutting (CLC) ซึ่ง CLC ช่วยประหยัดทั้งวัสดุและเวลาในการตัด เนื่องจากสามารถสร้างขอบชิ้นงานได้สองขอบพร้อมกันในการตัดครั้งเดียว แต่เทคนิคนี้มีข้อจำกัดบางประการ โดยขึ้นอยู่กับรูปทรงเป็นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ชิ้นส่วนขนาดเล็กที่มีแนวโน้มจะล้มคว่ำ จำเป็นต้องประกอบเข้าด้วยกันเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของกระบวนการ และจำเป็นต้องมีคนแยกชิ้นส่วนเหล่านี้ออกจากกันและอาจต้องลบคมออก ซึ่งต้องใช้เวลาและแรงงานที่มากขึ้น ซึ่งไม่ได้มาฟรีๆ
การแยกชิ้นส่วนเป็นเรื่องยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานกับวัสดุที่มีความหนา และเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ช่วยให้สามารถสร้างฉลาก “นาโน” ที่มีความหนามากกว่าครึ่งหนึ่งของความหนาที่ตัด การสร้างฉลากเหล่านี้ไม่ส่งผลกระทบต่อระยะเวลาการทำงาน เนื่องจากคานยังคงอยู่ในส่วนที่ตัด หลังจากสร้างแถบแล้ว ไม่จำเป็นต้องป้อนวัสดุกลับเข้าไปใหม่ (ดูรูปที่ 2) วิธีการดังกล่าวใช้ได้กับเครื่องจักรบางรุ่นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งของความก้าวหน้าล่าสุดที่ไม่จำกัดอยู่แค่การทำให้กระบวนการทำงานช้าลงอีกต่อไป
อีกครั้ง CLC ขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตอย่างมาก ดังนั้นในกรณีส่วนใหญ่ เราจึงพยายามลดความกว้างของเว็บในเนสต์ แทนที่จะทำให้มันหายไปโดยสิ้นเชิง เครือข่ายกำลังหดตัวลง ซึ่งก็ไม่เป็นไร แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าชิ้นส่วนเอียงและทำให้เกิดการชนกัน ผู้ผลิตเครื่องมือกลมีวิธีแก้ปัญหามากมาย แต่วิธีหนึ่งที่ทุกคนสามารถใช้ได้คือการเพิ่มค่าชดเชยหัวฉีด
แนวโน้มในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือการลดระยะห่างจากหัวฉีดถึงชิ้นงาน เหตุผลก็ง่ายๆ คือ เลเซอร์ไฟเบอร์มีความเร็ว และเลเซอร์ไฟเบอร์ขนาดใหญ่ก็เร็วมาก การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตอย่างมีนัยสำคัญต้องอาศัยการไหลของไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้นพร้อมกัน เลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงจะระเหยและหลอมโลหะภายในรอยตัดได้เร็วกว่าเลเซอร์ CO2 มาก
แทนที่จะลดความเร็วของเครื่องจักร (ซึ่งจะส่งผลเสีย) เราปรับหัวฉีดให้พอดีกับชิ้นงาน วิธีนี้จะเพิ่มการไหลของก๊าซเสริมผ่านรอยบากโดยไม่เพิ่มแรงดัน ฟังดูแล้วน่าจะได้ผลดี ยกเว้นว่าเลเซอร์ยังคงเคลื่อนที่เร็วมาก และการเอียงกลับกลายเป็นปัญหาใหญ่ขึ้น
รูปที่ 1 สามปัจจัยหลักที่มีผลต่อต้นทุนของชิ้นส่วน ได้แก่ อุปกรณ์ ต้นทุนการดำเนินงาน (รวมถึงวัสดุที่ใช้และก๊าซเสริม) และแรงงาน ทั้งสามปัจจัยนี้จะมีส่วนรับผิดชอบส่วนหนึ่งของต้นทุนรวม
หากโปรแกรมของคุณมีปัญหาในการพลิกชิ้นงานเป็นพิเศษ การเลือกเทคนิคการตัดที่ใช้ระยะเยื้องหัวฉีดที่มากขึ้นก็สมเหตุสมผล กลยุทธ์นี้จะสมเหตุสมผลหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับการใช้งาน เราต้องสร้างสมดุลระหว่างความจำเป็นในการรักษาเสถียรภาพของโปรแกรมกับการใช้ก๊าซเสริมที่เพิ่มขึ้นซึ่งมาพร้อมกับการเคลื่อนที่ของหัวฉีดที่เพิ่มขึ้น
อีกทางเลือกหนึ่งในการป้องกันการพลิกคว่ำของชิ้นส่วนคือการทำลายหัวรบ ซึ่งสร้างขึ้นด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติโดยใช้ซอฟต์แวร์ และในที่นี้เราต้องเผชิญกับทางเลือกอีกครั้ง การทำลายส่วนหัวของส่วนต่างๆ ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของกระบวนการ แต่ก็เพิ่มต้นทุนวัสดุสิ้นเปลืองและทำให้โปรแกรมทำงานช้าลงด้วย
วิธีที่สมเหตุสมผลที่สุดในการตัดสินใจว่าจะใช้การทำลายสลักหรือไม่คือการพิจารณาการทิ้งรายละเอียด หากทำได้และเราไม่สามารถเขียนโปรแกรมเพื่อหลีกเลี่ยงการชนได้อย่างปลอดภัย เรามีทางเลือกหลายทาง เราสามารถยึดชิ้นส่วนด้วยไมโครแลตช์ หรือตัดชิ้นส่วนโลหะออกแล้วปล่อยให้ตกลงมาอย่างปลอดภัย
หากปัญหาเกิดจากรายละเอียดทั้งหมด เราไม่มีทางเลือกอื่น เราต้องทำเครื่องหมายไว้ หากปัญหาเกี่ยวข้องกับโปรไฟล์ภายใน ก็ต้องเปรียบเทียบเวลาและค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมและทำลายบล็อกโลหะ
ทีนี้คำถามคือต้นทุน การเพิ่มไมโครแท็กทำให้การแยกชิ้นส่วนหรือบล็อกออกจากรังทำได้ยากขึ้นหรือไม่ หากเราทำลายหัวรบได้ เราจะยืดเวลาการทำงานของเลเซอร์ออกไป การเพิ่มแรงงานให้กับชิ้นส่วนแยกชิ้นจะถูกกว่า หรือการเพิ่มเวลาแรงงานให้กับอัตราค่าจ้างรายชั่วโมงของเครื่องจักรจะถูกกว่าหรือไม่ เมื่อพิจารณาจากผลผลิตต่อชั่วโมงที่สูงของเครื่องจักรแล้ว ปัจจัยสำคัญน่าจะอยู่ที่จำนวนชิ้นส่วนที่ต้องตัดให้เป็นชิ้นเล็กๆ ที่ปลอดภัย
แรงงานเป็นปัจจัยต้นทุนที่สูง และการจัดการแรงงานจึงเป็นสิ่งสำคัญเมื่อต้องการแข่งขันในตลาดที่มีต้นทุนแรงงานต่ำ การตัดด้วยเลเซอร์ต้องใช้แรงงานที่เกี่ยวข้องกับการเขียนโปรแกรมเบื้องต้น (แม้ว่าต้นทุนจะลดลงเมื่อสั่งซื้อซ้ำในครั้งต่อไป) รวมถึงแรงงานที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเครื่องจักร ยิ่งเครื่องจักรทำงานอัตโนมัติมากเท่าไหร่ เราก็ยิ่งได้รับค่าจ้างรายชั่วโมงของผู้ควบคุมเลเซอร์น้อยลงเท่านั้น
“ระบบอัตโนมัติ” ในการตัดด้วยเลเซอร์มักหมายถึงการประมวลผลและการคัดแยกวัสดุ แต่เลเซอร์สมัยใหม่ก็มีระบบอัตโนมัติอีกมากมาย เครื่องจักรสมัยใหม่มีระบบเปลี่ยนหัวฉีดอัตโนมัติ ระบบควบคุมคุณภาพการตัดแบบแอคทีฟ และระบบควบคุมอัตราป้อน แม้จะถือเป็นการลงทุนที่คุ้มค่า แต่การประหยัดแรงงานที่เกิดขึ้นอาจคุ้มค่ากับต้นทุน
การจ่ายค่าจ้างรายชั่วโมงสำหรับเครื่องเลเซอร์ขึ้นอยู่กับผลผลิต ลองนึกภาพเครื่องจักรที่สามารถทำงานได้ในหนึ่งกะ ในขณะที่เมื่อก่อนต้องใช้เวลาสองกะ ในกรณีนี้ การเปลี่ยนจากสองกะเป็นหนึ่งกะสามารถเพิ่มผลผลิตต่อชั่วโมงของเครื่องจักรเป็นสองเท่า เมื่อเครื่องจักรแต่ละเครื่องผลิตได้มากขึ้น เราจะลดจำนวนเครื่องจักรที่จำเป็นในการทำงานเท่าเดิม การลดจำนวนเลเซอร์ลงครึ่งหนึ่งจะช่วยลดต้นทุนแรงงานลงครึ่งหนึ่ง
แน่นอนว่าการประหยัดค่าใช้จ่ายเหล่านี้จะสูญเปล่าหากอุปกรณ์ของเราไม่น่าเชื่อถือ เทคโนโลยีการประมวลผลที่หลากหลายช่วยให้การตัดด้วยเลเซอร์ทำงานได้อย่างราบรื่น ซึ่งรวมถึงการตรวจสอบสภาพเครื่องจักร การตรวจสอบหัวฉีดอัตโนมัติ และเซ็นเซอร์วัดแสงโดยรอบที่ตรวจจับสิ่งสกปรกบนกระจกป้องกันของหัวตัด ปัจจุบัน เราสามารถใช้ความชาญฉลาดของอินเทอร์เฟซเครื่องจักรที่ทันสมัยเพื่อแสดงให้เห็นว่าเหลือเวลาอีกเท่าใดก่อนการซ่อมแซมครั้งต่อไป
คุณสมบัติทั้งหมดนี้ช่วยทำให้การบำรุงรักษาเครื่องจักรบางส่วนเป็นระบบอัตโนมัติ ไม่ว่าเราจะมีเครื่องจักรที่มีคุณสมบัติเหล่านี้ หรือบำรุงรักษาอุปกรณ์ด้วยวิธีเดิมๆ (ทำงานหนักและมีทัศนคติเชิงบวก) เราต้องมั่นใจว่างานบำรุงรักษาจะเสร็จสิ้นอย่างมีประสิทธิภาพและตรงเวลา
รูปที่ 2 ความก้าวหน้าในการตัดด้วยเลเซอร์ยังคงมุ่งเน้นไปที่ภาพรวม ไม่ใช่แค่ความเร็วในการตัด ตัวอย่างเช่น วิธีการเชื่อมนาโนบอนด์ (การเชื่อมชิ้นงานสองชิ้นที่ตัดตามแนวเส้นตรงเดียวกัน) วิธีนี้ช่วยให้แยกชิ้นส่วนที่มีความหนาออกจากกันได้ง่ายขึ้น
เหตุผลนั้นง่ายมาก: เครื่องจักรต้องอยู่ในสภาพการทำงานที่ดีที่สุดเพื่อรักษาประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ (OEE) ให้สูง: ความพร้อมใช้งาน x ผลผลิต x คุณภาพ หรือดังที่เว็บไซต์ oee.com กล่าวไว้ว่า: “[OEE] กำหนดเปอร์เซ็นต์ของเวลาในการผลิตที่มีประสิทธิภาพอย่างแท้จริง OEE ที่ 100% หมายถึงคุณภาพ 100% (เฉพาะชิ้นส่วนคุณภาพ) ประสิทธิภาพ 100% (ประสิทธิภาพสูงสุด) และความพร้อมใช้งาน 100% (ไม่ต้องหยุดทำงาน)” การบรรลุ OEE 100% นั้นเป็นไปไม่ได้ในกรณีส่วนใหญ่ มาตรฐานอุตสาหกรรมอยู่ที่ประมาณ 60% แม้ว่า OEE ทั่วไปจะแตกต่างกันไปตามการใช้งาน จำนวนเครื่องจักร และความซับซ้อนของการดำเนินงาน ไม่ว่าจะอย่างไร ความเป็นเลิศของ OEE ก็เป็นอุดมคติที่ควรค่าแก่การมุ่งมั่น
ลองนึกภาพว่าเราได้รับคำขอใบเสนอราคาชิ้นส่วน 25,000 ชิ้นจากลูกค้ารายใหญ่ที่มีชื่อเสียง การรับประกันการดำเนินงานที่ราบรื่นของงานนี้สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการเติบโตของบริษัทในอนาคต เราจึงเสนอราคา 100,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ และลูกค้าก็ตกลง นี่คือข่าวดี แต่ข่าวร้ายคืออัตรากำไรของเราค่อนข้างต่ำ ดังนั้นเราจึงต้องรักษาระดับ OEE ให้ได้สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อสร้างรายได้ เราต้องพยายามอย่างเต็มที่โดยเพิ่มพื้นที่สีน้ำเงินและลดพื้นที่สีส้มในรูปที่ 3
เมื่ออัตรากำไรขั้นต้นต่ำ ความไม่คาดฝันใดๆ ก็อาจบั่นทอนหรือแม้กระทั่งทำให้กำไรสูญเปล่าได้ การเขียนโปรแกรมที่ไม่ดีจะทำให้หัวฉีดของฉันเสียหายหรือไม่? เกจวัดการตัดที่ไม่ดีจะทำให้กระจกนิรภัยของฉันปนเปื้อนหรือไม่? ฉันต้องหยุดการผลิตโดยไม่ได้วางแผนไว้และต้องหยุดการผลิตเพื่อการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน สิ่งนี้จะส่งผลกระทบต่อการผลิตอย่างไร?
การเขียนโปรแกรมหรือการบำรุงรักษาที่ไม่ดีอาจทำให้อัตราป้อนที่คาดหวัง (และอัตราป้อนที่ใช้ในการคำนวณเวลาการประมวลผลทั้งหมด) น้อยลง ซึ่งจะช่วยลด OEE และเพิ่มเวลาการผลิตโดยรวม แม้ว่าผู้ปฏิบัติงานจะไม่ต้องหยุดการผลิตเพื่อปรับพารามิเตอร์ของเครื่องจักรก็ตาม บอกลาปัญหารถยนต์ไม่พร้อมใช้งานได้เลย
แล้วชิ้นส่วนที่เราผลิตส่งถึงลูกค้าจริงหรือเปล่า หรือบางชิ้นถูกทิ้งลงถังขยะ คะแนนคุณภาพที่ต่ำในการคำนวณ OEE อาจส่งผลเสียได้มาก
ต้นทุนการผลิตงานตัดด้วยเลเซอร์ได้รับการพิจารณาอย่างละเอียดมากกว่าแค่การเรียกเก็บเงินสำหรับเวลาทำงานด้วยเลเซอร์โดยตรง เครื่องมือกลในปัจจุบันมีตัวเลือกมากมายที่ช่วยให้ผู้ผลิตบรรลุความโปร่งใสในระดับสูงที่จำเป็นต่อการรักษาความสามารถในการแข่งขัน เพื่อรักษาผลกำไร เราเพียงแค่ต้องรู้และเข้าใจต้นทุนแอบแฝงทั้งหมดที่ต้องจ่ายเมื่อขายวิดเจ็ต
ภาพที่ 3 โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเราใช้ระยะขอบที่บางมาก เราจะต้องลดสีส้มให้เหลือน้อยที่สุดและเน้นสีน้ำเงินให้มากที่สุด
FABRICATOR คือนิตยสารชั้นนำด้านการขึ้นรูปโลหะและงานโลหะในอเมริกาเหนือ นิตยสารนี้เผยแพร่ข่าวสาร บทความทางเทคนิค และกรณีศึกษาต่างๆ ที่ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถดำเนินงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น FABRICATOR ให้บริการแก่อุตสาหกรรมนี้มาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2513
ขณะนี้สามารถเข้าถึง The FABRICATOR ในรูปแบบดิจิทัลได้อย่างเต็มรูปแบบแล้ว ช่วยให้คุณเข้าถึงแหล่งข้อมูลอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
ตอนนี้สามารถเข้าถึง Tubing Magazine ในรูปแบบดิจิทัลได้อย่างเต็มรูปแบบแล้ว ช่วยให้คุณเข้าถึงแหล่งข้อมูลอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
ขณะนี้สามารถเข้าถึง The Fabricator en Español ในรูปแบบดิจิทัลเต็มรูปแบบได้แล้ว ช่วยให้เข้าถึงแหล่งข้อมูลอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
ไมรอน เอลกินส์เข้าร่วมพอดแคสต์ The Maker เพื่อพูดคุยเกี่ยวกับการเดินทางของเขาจากเมืองเล็กๆ สู่โรงงานเชื่อมโลหะ…