Table of Contents
در تولید مدرن، فرآیند تشکیل به عنوان یک ستون فقرات برای تولید قطعات در سراسر صنایع مانند خودرو، هوافضا، کالاهای مصرفی و ماشین آلات سنگین عمل می کند. بهینه سازی چگونگی شکل مواد - چه از طریق ساخت، مهر زدن، اکستروژن، و یا نورد - می تواند به طور مستقیم بر ساختار هزینه شرکت و خط پایین تاثیر بگذارد.با شدت تشدید رقابت جهانی، تولید کنندگان به طور فزاینده ای به فرآیند بهینه سازی برای اندازه گیری یک فرآیند بهینه سازی پایدار برای ارزیابی این زمینه های کلیدی اثبات شده است، که در آن، بررسی می کند.
درک فرآیندهای ساخت در ساخت
فرایندهای تشکیل شامل یک خانواده از تکنیک هایی است که مواد را تغییر می دهند - به طور معمول فلزات، اما همچنین پلیمر ها و کامپوزیت ها - به منظور جستجوی جغرافیایی با استفاده از نیروی مکانیکی، گرما یا هر دو روش مشترک عبارتند از:
- [[۱] [۱۰]: [[۱۰]] [[۱۰]]] [۳]] نیروی فشرده سازی برای فلز گرم برای تولید اجزای با قدرت بالا مانند پیچ و مهره ها و دنده ها استفاده می شود.
- Stamping: فلز ورق از طریق مرگ و فشار تشکیل شده است، به طور گسترده ای در پانل های بدن خودرو و قطعات لوازم خانگی استفاده می شود.
- Extrusion: ماده مجبور به مرگ برای ایجاد بخش های طولانی، یکنواخت مانند فریم های آلومینیومی یا لوله کشی پلاستیکی.
- شکل گیری رول: خم شدن مداوم فلز ورق به پروفایل های پیچیده، اغلب برای کاربردهای ساختاری.
- [[۱] [۱۰]: [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱۰]] [۱] [۱] [۱]] تولید قطعات منحنی یا شکل فنجان از سفیده های مسطح.
هر تکنیک دارای محرک های هزینه منحصر به فرد مربوط به ابزار، مصرف انرژی، عملکرد مواد، زمان چرخه و کار است. درک این رانندگان اولین گام به سوی بهینه سازی سیستماتیک است.
راننده های کلیدی هزینه در ساخت عملیات
قبل از بررسی استراتژی های بهینه سازی، لازم است که مشخص کنیم هزینه ها در یک فرآیند شکل گیری معمولی کجا جمع می شوند:
- هزینه های مواد مخدر را ترک کنید [FLT 1] قیمت کویل فلزی، سفید، بیلیارد، و یا خوراک است.
- [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱]] [۳] [۱]] [۳] [۳]] ضایعات مادی از سه گانه، قطعات معیوب و به پایان رساندن ثانویه.
- [در این باره] مصرف انرژی (FLT:0) : انرژی یا سوخت مورد استفاده برای گرمایش، فشار و خنک کننده
- و در این میان، و در آن جا، به جای مرگ و میر، از آن بهره برداری و به جای آن، به صورت زیر و در صورت لزوم، به صورت زیر و رو به رو می شوند.
- کارگر و سربر؛ [FLT 1] [FLT 1] دستمزدها، زمان تنظیم و هزینه های تولید غیرمستقیم.
- کاهش زمان: تولید از دست رفته به دلیل تغییرات تجهیزات، خرابی ها و یا مسائل کیفیت.
با این حال، بهینه سازی هر یک از این اهرم ها می تواند صرفه جویی قابل توجهی ایجاد کند، اما بیشترین تاثیر اغلب از یک رویکرد یکپارچه است که به طور همزمان به رانندگان چند هزینه ای می پردازد.
استراتژی های برای بهینه سازی فرآیند
اتوماسیون و روباتیک
اتوماسیون باعث کاهش تنوع و افزایش از طریق قطع هزینه های کار می شود. [۶] سلاح های رباتیک می توانند بارگیری خالی، انتقال بخش و حتی بازرسی پردازش را انجام دهند. اتوماسیون پیشرفته مطبوعات با سیستم های سروو محور اجازه می دهد تا کنترل دقیق سرعت و نیروی حرکت، به حداقل رساندن مواد بازگشت و بهبود دقت سروو بعدی.
شبیه سازی فرآیند و دوقلوهای دیجیتال
تجزیه و تحلیل عنصر Finite (FEA) و نرم افزار شبیه سازی اختصاصی اجازه می دهد تا مهندسان به شکل گیری عملیات تقریبا قبل از برش فولاد برای مرگ.با شبیه سازی جریان مواد، توزیع استرس و گرادیان دما، تولید کنندگان می توانند نقص های بالقوه مانند چروک، پارگی، یا نازک کردن بدون کارآزمایی فیزیکی پر هزینه را شناسایی کنند.این زمان توسعه ابزار را به 40-60٪ کاهش می دهد و چرخه های آزمایشی و تکراری (FIST) را تنظیم می کند.
انتخاب و نوآوری های مادی
انتخاب مواد مناسب می تواند به طور چشمگیری ساده سازی تشکیل. فولادهای پیشرفته با قدرت بالا (AHSS)، آلیاژهای آلومینیوم، و کامپوزیت هر کدام نیاز به نیروهای تشکیل مختلف، دما و روانکاری با تبدیل به مواد با عملکرد بهتر، تولید کنندگان می توانند کاهش فشار به تناژ، گسترش زندگی و صورتحساب انرژی پایین تر، علاوه بر این، با استفاده از سفید نزدیک به درآمد - مانند انجام کارهای سفید و یا کاهش تولید کنندگان مواد، کاهش می یابد.
آموزش نیروی کار و توسعه مهارت
حتی با بهترین اتوماسیون، تخصص انسانی همچنان حیاتی است. اپراتورهایی که پارامترهای فرآیند را درک می کنند، نگهداری از مرگ و عیب یابی می توانند از تبدیل شدن به برنامه های پر هزینه جلوگیری کنند.برنامه های آموزش صلیب که دانش سنتی متال کار با سواد داده را ترکیب می کنند، به کارکنان کمک می کند تا داده های سنسور را تفسیر کنند و تغییرات زمان واقعی را ایجاد کنند.شرکت هایی که در توسعه مهارت مداوم سرمایه گذاری می کنند اغلب 10 تا 15٪ کاهش در نرخ های ضایعات و ابزار شکستن.
اندازه گیری تاثیر بر کاهش هزینه و سود
شاخص های عملکرد کلیدی (KPI)
برای تعیین مزایای بهینه سازی فرآیند، تولیدکنندگان باید معیارهای زیر را دنبال کنند:
- اثربخشی تجهیزات (OEE): ترکیب در دسترس بودن، عملکرد و کیفیت.دسترس به طور مستقیم با نفوذ بالاتر بدون هزینه های ثابت اضافه شده است.
- (کیفیت اول-Pass: درصد از قطعات که مشخصات بدون کار مجدد را برآورده می کنند، افزایش بازده از 90٪ به 98٪ کاهش هزینه های شکست داخلی است.
- انرژی بسیار زیاد است؛ کیلووات ساعت در هر بخش تولید شده است.
- [FLT: 1] تعداد سکته ها بین بازسازی های مرگ و میر. فرایندهای بهینه سازی می تواند زندگی ابزار را دو برابر کند، کاهش هزینه های سرمایه.
- زمان تغییر: زمان برای تغییر از یک بخش به دیگری.
به طور منظم بررسی این KPI ها به اولویت بندی پروژه های بهبود و توجیه سرمایه گذاری در فن آوری جدید یا آموزش کمک می کند.
مطالعه موردی: Carook
یک مرکز بزرگ مهر و موم خودرو تولید پانل های درب با افزایش هزینه های انرژی و نرخ های بالا (~8%) با پیاده سازی فشار سروو با کنترل سکته تطبیقی، گیاه کاهش مصرف انرژی توسط 25٪ و به 3.5% در یک سال به طور همزمان، آنها یک دوقلو دیجیتال برای تلاش برای مرگ، برش زمان توسعه به 50٪.
سرمایه گذاری بهینه سازی
هزینه های پیش رو شبیه سازی نرم افزار، عقب نشینی سنسور یا مدرن سازی مطبوعات می تواند قابل توجه باشد، با این حال، اکثر شرکت ها شاهد بازپرداخت در عرض 12 تا 24 ماه هستند. مطالعه ای که توسط McKinsey &؛ شرکت [FLT 1] انجام می شود، نشان می دهد که ابتکارات بهینه سازی پیشرفته می تواند هزینه های تولید را به طور سیستماتیک 15 -30٪ در هنگام تشکیل عملیات فلزی کاهش دهد.
چالش ها و ملاحظات
بهینه سازی بدون موانع نیست.چالش های مشترک شامل:
- تغییر: اپراتورهای تجربه ممکن است به نتایج شبیه سازی یا اتوماسیون جدید بی اعتماد باشند.مدیریت تغییر و آموزش فراگیر ضروری است.
- ادغام داده ها: بسیاری از امکانات هنوز هم بر روی log های کاغذی یا سیستم های سیلوی تکیه دارند.
- الزامات ایمنی و ایمنی: [FLT 1] تغییرات در پارامترهای فرایند نباید ایمنی کارکنان یا انطباق محصول را به خطر اندازد (به عنوان مثال، در دستگاه های هوافضا یا پزشکی).
- هزینه: آنچه برای یک خط پر حجم کار می کند ممکن است به طور مستقیم به یک فروشگاه کار با حجم بالا انتقال نمی یابد.
پرداختن به این چالش ها، احتمال بهینه سازی موفق و پایدار را افزایش می دهد.
آینده ی بهینه سازی فرآیند
با نگاهی به آینده، چندین روند کاهش هزینه و سودآوری را بیشتر می کنند:
- [AI] و یادگیری ماشین: الگوریتم های پیش بینی کننده می توانند پوشیدن ابزار، تنوع مواد و روند را پیش بینی کنند قبل از اینکه آنها نقص ایجاد کنند.
- اضافه کردن مکمل های تولیدی: 3D چاپ شده با کانال های خنک کننده سازگار، اتلاف گرما و زمان چرخه در شکل گیری گرم را بهبود می بخشد.
- سیستم های کنترل شکاف-Loop را از دست داد: سنسورهای تغذیه داده ها به کنترل کنندگان مطبوعات، نیروهای زمان واقعی و تنظیمات موقعیت را قادر می سازد، حتی با تنوع مواد سازگار شوند.
- رانندگان بازداشتی: کاهش انرژی و ضایعات نه تنها هزینه ها را کاهش می دهد، بلکه با اهداف ESG شرکت نیز هماهنگ می شود، به طور بالقوه دسترسی به منابع مالی سبز یا ترجیحات مشتری را باز می کند.
شرکت هایی که در اوایل این تکنولوژی ها سرمایه گذاری می کنند، مزیت رقابتی خواهند داشت، زیرا ترکیب هزینه های پایین تر و کیفیت بالاتر به یک عامل تعیین کننده بازار تبدیل می شود.
نتیجه گیری
بهینه سازی فرآیند ساخت یک پروژه یک بار نیست – یک نظم مستمر است که هر جنبه ای از تولید را لمس می کند: مواد، تجهیزات، کار و داده ها با هدف قرار دادن منظم زباله، انرژی، ابزار و از طریق مجوز، تولید کنندگان می توانند به کاهش قابل توجهی از هزینه که به طور مستقیم به خط پایین جریان می یابد، به طور همزمان، کیفیت بالاتر و پاسخ سریع تر بهبود رضایت مشتری و موقعیت بازار از طریق سرمایه گذاری کامل در هر مرحله تولید پایدار یا تقویت یکپارچه، کمک می کند.