Jak przepływomierz azotu pomógł ograniczyć koszt cięcia laserowego. Tabela parametrów to dopiero początek.
W jednej z firm zajmujących się cięciem laserowym problem nie pojawił się od razu jako problem z azotem. Na początku wyglądał jak zwykła codzienność produkcji.
Laser fiber pracował. Zlecenia wychodziły. Operatorzy ustawiali parametry według tabel producenta maszyny. Dla danej grubości blachy była moc, prędkość, ognisko, typ dyszy i ciśnienie gazu pomocniczego. Wszystko wyglądało poprawnie.
Zmienna jakość cięcia azotem
Jednak coś nie pasowało.
Przy części detali krawędź była dobra, ale zużycie azotu rosło szybciej niż zakład zakładał. Przy innych detalach operator podnosił ciśnienie, bo bał się żużlu na krawędzi. Czasem wystarczyła zmiana partii materiału, inna geometria detalu albo lekko zużyta dysza i ustawienia z tabeli przestawały dawać powtarzalny efekt.
Najprostsza reakcja na hali była przewidywalna: dać więcej gazu.
Więcej ciśnienia, większy zapas, mniej ryzyka reklamacji. Z punktu widzenia operatora to logiczne. Nikt nie chce zatrzymywać produkcji przez niedociętą blachę albo problem z krawędzią. Z punktu widzenia kosztów to już mniej bezpieczne.
Bo laser nie zużywa złotówek na podstawie ciśnienia wpisanego w sterowniku. Laser zużywa azot przez realny przepływ gazu przez dyszę.
I tego zakład wcześniej nie widział.
Na manometrze było 14, 16 albo 18 bar. W tabeli producenta też były konkretne wartości. Brakowało jednak odpowiedzi na ważniejsze pytanie: ile Nm³/h azotu przechodzi przez układ przy danym detalu, dyszy, ciśnieniu i jakości krawędzi?
Tabela cięcia lasera
Dział techniczny zaczął od prostego założenia: tabela producenta lasera to nie optymalizacja kosztowa. To punkt startowy. W praktyce wpływ mają materiał, stan optyki, dysza, wysokość głowicy, jakość azotu, stabilność ciśnienia i sama geometria cięcia. W analizowanym materiale pojawia się dokładnie taki wniosek: ustawienie według tabeli nie daje gwarancji najlepszego punktu pracy, a przy azocie kluczowy jest nie tylko poziom ciśnienia, lecz realny przepływ gazu i jego zdolność do usuwania stopionego metalu ze szczeliny cięcia.
Zakład nie chciał robić rewolucji. Nikt nie planował wymiany lasera ani natychmiastowej przebudowy całej instalacji azotu. Najpierw trzeba było zmierzyć to, czego wcześniej nikt nie mierzył.
Przepływomierz
Do instalacji wpięto dokładny przepływomierz azotu.
Nie po to, żeby zebrać ładny wykres do prezentacji. Chodziło o praktyczną odpowiedź: przy jakim ustawieniu laser tnie stabilnie, bez pogorszenia jakości, ale bez nadmiernego wypuszczania azotu przez dyszę.
Pierwsze pomiary szybko pokazały, dlaczego sama tabela parametrów bywa myląca.
Proces dochodzenia do oszczędności
Dla jednego rodzaju detalu operatorzy pracowali na ustawieniu, które dawało dobrą krawędź. Przepływomierz pokazał jednak, że zużycie gazu było wyższe, niż wymagał proces. Po stopniowym obniżeniu nastawy i kontroli jakości krawędzi okazało się, że laser utrzymuje poprawny efekt przy niższym przepływie.
Nie chodziło o zejście z parametrami na siłę. Nikt rozsądny nie oszczędza azotu kosztem jakości wyrobu. Test prowadzono ostrożnie. Zmieniano jeden parametr, obserwowano krawędź, sprawdzano stabilność cięcia i zapisywano realny przepływ.
W tym miejscu wyszła największa wartość przepływomierza.
Przepływomierz nie mówi operatorowi: „tnij taniej za wszelką cenę”.
On pokazuje: „tu masz dane, na których widać, gdzie kończy się realna potrzeba procesu, a zaczyna kosztowny zapas”.
Pomiar przepływu i oszczędności azotu
W jednym z testów (laser fiber Trumpf TruLaser 3030 L49, rezonator TruDisk 4010, nierdzewka o grubości 12 mm, dysza 2,7mm, ciśnienie 20 bar) różnica nie wyglądała spektakularnie na pierwszy rzut oka. Przepływ spadł z około 81 Nm³/h do 72 Nm³/h przy zachowaniu akceptowalnej jakości krawędzi. Różnica wyniosła 9 Nm³/h.
Na hali 9 Nm³/h nie brzmi jak wielki temat. To jedynie 11% mniej. W kosztach robi się z tego konkret.
Przy 6 godzinach cięcia dziennie daje to 54 Nm³ azotu mniej. Gdy koszt zakupu azotu jest na poziomie 7,50 zł/Nm³ oznacza to około 405 zł dziennie. Przy 22 dniach pracy daje to ponad 8.900 zł miesięcznie. W skali roku wychodzi prawie 107.000 zł oszczędności na jednym typie pracy i jednym laserze.
A przecież w wielu zakładach laser nie pracuje tylko na jednym materiale, jednej dyszy i jednej grubości blachy.
Zmiana podejścia do cięcia laserem fiber
Najważniejsze było jednak coś innego. Firma przestała rozmawiać o azocie w sposób ogólny.
Wcześniej pytanie brzmiało: „na ilu barach tniemy?”
Po wdrożeniu pomiaru pytanie zmieniło się na: „ile azotu zużywa ten proces i przy jakim przepływie krawędź jest jeszcze dobra?”
To zmieniło rozmowę między operatorem, utrzymaniem ruchu i zarządem. Operator dalej miał bezpieczeństwo jakości. Utrzymanie ruchu widziało stabilność układu. Zarząd dostał dane kosztowe, a nie przeczucia.
Pomiary i znajdowanie ograniczeń
Pomiary pokazały też ograniczenia instalacji. Przy części prac problemem nie był sam laser, lecz spadki ciśnienia przy większym poborze. Wtedy podnoszenie nastawy na panelu nie rozwiązywało sprawy. Trzeba było spojrzeć na średnice przewodów, reduktory, armaturę, zbiornik buforowy i sposób zasilania gazem.
To ważny wniosek dla firm, które myślą o generatorze azotu do lasera.
Generator dobrany wyłącznie na podstawie katalogowej wydajności i ciśnienia z tabeli maszyny bywa źle dobrany. Nie dlatego, że ktoś źle policzył urządzenie. Dlatego, że nie znał profilu poboru gazu.
Laser ma piki. Ma różne programy, przestoje, zmienną strukturę zleceń. Bez pomiaru łatwo dobrać generator za mały, który nie pokryje szczytów, albo za duży, który podniesie koszt inwestycji.
Przepływomierz pomaga uporządkować ten proces.
Najpierw pokazuje realne zużycie azotu. Potem pozwala znaleźć punkt pracy dla konkretnych detali. Na końcu daje dane do rozmowy o generatorze, buforze, ciśnieniu, czystości gazu i jakości sprężonego powietrza zasilającego układ.
Proces optymalizacji nie trwa jeden dzień
W opisywanym zakładzie nie było jednego cudownego dnia, po którym wszystkie koszty spadły o połowę. To był spokojny proces. Pomiar, test, korekta, zapisanie parametrów, rozmowa z produkcją. Potem kolejny materiał i kolejna grubość.
Efekt był praktyczny.
Ograniczono niepotrzebne zużycie azotu w wybranych programach. Operatorzy zyskali lepszą kontrolę nad procesem. Dział techniczny dostał dane do dalszej optymalizacji instalacji. Firma zaczęła patrzeć na azot jak na koszt procesu, a nie tylko pozycję z faktury albo parametr na manometrze.
To chyba najlepszy wniosek z tej historii.
Tabela producenta lasera pomaga uruchomić proces. Przepływomierz pomaga go zrozumieć.
A dopiero zrozumiany proces da się realnie optymalizować.