24.11.2023
Бережливое производство на японских электрических ТПА
Многие отечественные предприятия, стремящиеся повысить эффективность производства и, соответственно, конкурентоспособность своей продукции, рано или поздно приходят к осознанию необходимости внедрения в свою повседневную деятельность, а также ментальность трудового коллектива (что, скорее, является даже более важным) концепции Lean management, или «бережливое производство». Краеугольным камнем философии бережливого производства является сокращение потерь.
В традиционном понимании потери — этапы или операции в цепочке переработки, не создающие ценности, наличие которых не имеет никакого значения или смысла для бизнеса.
В методологии бережливого производства, как правило, выявляется семь следующих типов потерь:
— потери вследствие лишних этапов обработки;
— потери ввиду выпуска дефектной (бракованной) продукции;
— потери времени из-за ожидания;
— потери из-за избытка запасов;
— потери вследствие перепроизводства;
— потери в процессе ненужных перемещений;
— потери во время ненужной транспортировки.
В рамках статьи предлагается рассмотреть четыре из вышеперечисленных типов потерь, а также примеры того, как можно их сократить в процессе формования изделий из пластмасс на японских электрических термопластавтоматах JSW (The Japan Steel Works).
Потери вследствие лишних этапов обработки
Потери, возникающие вследствие наличия лишних этапов обработки в процессе литья, можно разделить на два вида.
Первый вид — это потери времени, которые являются следствием увеличения длительности цикла за счет выполнения отдельных операций, необходимых для борьбы с нестабильностью литьевого процесса.
В процессе работы гидравлических или гибридных термопластавтоматов все технологические операции или их часть выполняются за счет нагнетания масла гидравлическим насосом. Однако масло — инерционная среда, оно обладает сжимаемостью, стабилизация его состояния происходит не мгновенно, что приводит к задержке отклика. Это время, на которое не приходится выполнение каких-либо полезных действий по созданию добавочной стоимости продукта. Конечно, в рамках одного цикла это доли секунды ожидания, но в общем доли складываются в секунды, а затем в минуты и часы.
С течением времени гидравлическое масло в гидросистеме начинает засоряться, что также сказывается на его свойствах и нестабильности процесса.
Наконец, на свойства гидравлической среды оказывает влияние ее температура. В течение дня из-за колебаний температуры масло по-разному реагирует на создаваемые усилия, а значит, придется либо на какое-то время смириться с повышением риска возникновения брака, либо изначально «загрубить» параметры производственных операций (замедлить движение плит, увеличить время охлаждения, выдержки и так далее), то есть увеличивать время цикла.
При этом на состояние масла оказывает влияние даже температура воздуха в цеху, поэтому, если на предприятии не установлена система климат-контроля в помещении, перепады температуры также могут сказаться на качестве выпускаемой продукции.
Еще один фактор нестабильности работы на гидравлических машинах — большое количество передаточных звеньев в гидросистеме: шланги, клапаны, фильтры. Чем сложнее гидросистема, тем выше риск поломки, а также сложнее диагностика ее причины, ведь приходится проверять большое количество звеньев, тратя на это время.
Все вышеуказанные проблемы не свойственны электрическим ТПА, поскольку сервопривод всегда работает одинаково, независимо от того, какая температура в цеху, машина только запущена или уже работает какое-то время. В связи с этим, исключая привычные для гидравлической машины потери долей секунды при переходе на другую стадию работы, эксплуатанты электрических термопластавтоматов выигрывают 10% времени цикла и больше.
Так, один из клиентов компании «Японские Литьевые Машины», производящий товары для дома, начал работу на новой японской электрической машине JSW и получил сокращение времени цикла по сравнению с китайской гидравлической машиной с 19 до 11 с (производительность выросла в 1,72 раза). Но даже показатели процесса литья на гидравлических станках известных европейских брендов немногим лучше: например, с переходом на электрические ТПА JSW на тех же самых пресс-формах при отливке электротехнических изделий (розетки, выключатели) заказчик получил сокращение времени цикла с 25 до 18 с, что составляет рост производительности в 1,39 раза.
В свою очередь рост производительности позволяет получить следующие преимущества:
— увеличить выручку;
— повысить показатель эффективности труда;
— расширить номенклатуру выпускаемых изделий без вложения в дополнительное оборудование (за исключением пресс-форм);
— сократить сроки выполнения заказов, что особенно актуально для тех, кто работает с сетевыми торговыми площадками.
Таким образом, можно качественно собрать машину, но свойства такой передающей среды, как масло, останутся неизменными.
Дополнительным фактором, способствующим сокращению времени циклов, является большой опыт JSW как изготовителя электрических термопластавтоматов. Фирма The Japan Steel Works производит электрические машины с середины 80-х годов XX века. Полученный опыт позволил не только давно преодолеть большинство «детских» болезней электрики, но и приобрести собственные эксклюзивные наработки по отдельным элементам и комплектующим термопластавтоматов. В частности, на термопластавтоматах JSW используются специализированные (а не общего назначения) сервоприводы, стальные конструкции производятся из собственных марок стали, процесс выплавки которых строго контролируется. Сравнивая электрические ТПА JSW с оборудованием китайских, корейских и европейских изготовителей, можно заметить, что в японских станках плиты будут двигаться несколько быстрее, процесс пластикации при наличии шнеков с сопоставимыми параметрами будет протекать эффективнее, в обратная связь сервопривода окажется точнее. Все это опять же обеспечивает сокращение длительности цикла за счет экономии времени при выполнении отдельных операций.
Второй вид — потери электроэнергии, то есть излишнее энергопотребление в рамках производства. Энергетическая эффективность оборудования важна так же, как применение передовых технологических решений и высокое качество изготовления комплектующих.
Если сравнить схему работы гидравлических, сервогидравлических электрических термопластавтоматов (рис. 1), то сразу бросится в глаза, что технологически гидравлика и сервогидравлика гораздо сложнее, ведь передача движений в таких машинах требует работы гораздо большего количества узлов, а значит, и гораздо большее количество потерь.
Что касается реальных замеров уровня энергопотребления, то, поставив за более чем 15 лет сотни термопластавтоматов JSW, специалисты компании «Японские Литьевые Машины» смогли убедиться в том, что затраты электроэнергии на производство 1 кг продукции на японских машинах в 99% случаев находятся в диапазоне 0,2-0,5 кВТ/кг. При этом, по информации, поступавшей от заказчиков, в среднем энергозатраты при работе гидравлических и сервогидравлических машин начинались от 0,6кВТ/кг и выше — в зависимости от качества используемого оборудования, времени цикла, особенностей изделия. Надо отметить, что указанная разница не зависит от типоразмера машины.
Так, на предприятии в Егорьевске один из клиентов компании «Японские Литьевые Машины» после приобретения электрического термопластавтомата JSW с усилием смыкания 1300 т сравнил показатель электропотребления станка с тем же параметром у австрийской гидравлической машины с аналогичным усилием смыкания. По результатам замеров было установлено, что японский ТПА потребляет примерно 0,55 кВТ на 1 кг продукции (причем эта цифра включала энергозатраты на работу периферии и бустера холодильной системы), тогда как потребление энергии только у одного австрийского термопластавтомата составило 1,05 кВТ/кг.
У другого заказчика, использующего помимо оборудования JSW также европейские сервогидравлические и гидравлические машины, на станках одного класса (усилие смыкания — 100 т) разница в уровне энергопотребления составляла 2,5 раза по сравнению с сервогидравликой и 5 раз по сравнению с чистой гидравликой (ТПА JSW — 2 кВТ/ч, сервогидравлика — порядка 5 кВТ/ч, гидравлика — около 10 кВТ/ч). При средней стоимости в России 1 кВТ около 7 рублей в 2023 году можно посчитать, какие потери в час, месяц и год образуются ввиду эксплуатации менее энергоэффективного оборудования.
Таким образом, на электрической машине получится сэкономить несколько тысяч евро за год только на счет низкого уровня энергозатрат. Если взять вышеуказанный пример (машина с усилием смыкания 1300 т), то, по самым грубым подсчетам, при условии производства 1 кг продукции в минуту, добавочная стоимость электроэнергии на гидравлическом европейском термопластавтомате составит около 3 млн рублей в год (а это 35 тыс. евро по текущему курсу). Если считать, что срок эксплуатации оборудования составляет хотя бы 5 лет, то за это время придется потратить более 175 тыс. евро на оплату электроэнергии, а это, по сути, стоимость качественного термопластавтомата с усилием смыкания около 300 т.
Потери ввиду выпуска бракованной продукции
Брак — продукция, отбираемая на стадии производства и не удовлетворяющая установленным требованиям. Брак оборачивается потерями материала, времени, электроэнергии, производительности труда и мотивации персонала. Брак возникает вследствие проблем со стабильностью и повторяемостью производственного процесса.
Эдвардс Деминга, «отец» японского экономического чуда, писал: «Низкое качество означает высокие затраты». То есть дефекты, возникающие на производстве, вовсе не бесплатны: сначала их производят, затем их пытаются отловить, усиливая контроль качества, потом их нужно исправить.
На рис. 2 показано, как возникают затраты на меры, необходимые для устранения брака на производстве.
Очевидно, что стоимость материала в бракованном изделии — лишь малая часть всех потерь, связанных с браком. К сожалению, на большинстве предприятий не привыкли оценивать, в какие деньги обходится весь цикл мер по устранению брака.
Чем в борьбе с дефектами могут помочь термопластавтоматы JSW? Во-первых, в электрических термопластавтоматах отсутствует такой элемент нестабильности, как гидравлическое масло, о котором выше было рассказано. Также на электрических машинах не задействован сложный и быстро изнашиваемый механизм — гидросистема.
Сервоприводы, установленные в электрических ТПА JSW, обеспечивают время отклика до 16 тыс. раз в секунду, что позволяет максимально точно настраивать производственные процессы, и, что самое главное, сохранять стабильность их отработки на протяжении всего времени эксплуатации станка. Благодаря этому предельно сужается окно возможностей для возникновения брака как прямого следствия нестабильности процесса.
Во-вторых, оборудование JSW снабжено специальными функциями, позволяющими бороться с отдельными причинами возникновения брака.
Так, например, при литье плоских изделий одна из самых часто возникающих проблем — коробление поверхности. Этот дефект возникает вследствие того, что впрыскиваемый под высоким давлением материал, достигая стенок
формообразующих, начинает создавать эффект пружины за счет роста внутреннего напряжения. Как привыкли бороться с короблением? Путем увеличения времени выдержки и охлаждения, «замораживая» дефект. Но такой способ неизбежно понижает производительность. Ситуация усугубляется, если на форме плохо сделаны или со временем забиты выпары — тогда в месте выхода воздуха можно наблюдать на изделиях эффект серебрения поверхности.
Что позволяет сделать оборудование JSW? В рассматриваемом случае можно применить функцию инжекционно-компрессионного литья, когда за счет точной синхронизации процессов смыкания и впрыска можно начать впрыск в несомкнутую форму или в форму, в которой не набрано усилие смыкания. В результате можно добиться впрыска большей части материала с минимальным сопротивлением, что обеспечит одновременно легкий выпар воздуха и позволит не увеличивать время выдержки и охлаждения для обеспечения ровной поверхности изделия.
В табл. 1 показан эффект, достигаемый в результате применения функции инжекционно-компрессионного литья конкретного изделия на машине JSW.
Еще одной полезной функцией, особенно актуальной для литья оптических изделий, является функция стабилизации дозировки. Качество изделий, обладающих оптическими свойствами, серьезно зависит от стабильности веса детали, поскольку этот показатель напрямую влияет на преломление света в линзе.
На термопластавтоматах JSW реализованы функции, используя которые, в момент охлаждения изделия можно повысить стабильность набранной дозы на 20, 30 или даже 50%. В результате эксплуатации оборудования JSW для изготовления оптики один из заказчиков компании «Японские Литьевые Машины» сократил процент брака с 1 до 0,1%, и при этом все еще появляющиеся дефекты были следствием использования проблемного материала, а не работы машины.
Тем не менее термопластавтоматы JSW позволяют не только предотвратить возникновение брака, но оперативно скорректировать процесс литья. В контроллере каждой машины предустановлена программа (рис. 3), описывающая все основные виды дефектов, причины их возникновения, а также способы их устранения. Работа с данной программой позволяет максимально быстро идентифицировать проблему и устранить ее без обращения к дополнительным справочникам и специалистам-дефектологам.
Потери из-за избытка запасов
Еще один вид потерь, которые сложно оценить оперативно, возникает ввиду избытка запасов. Работая на гидравлических машинах, эксплуатанты привыкли к складированию достаточно большого комплекта запасных частей для минимизации негативных эффектов простоя в случае поломки оборудования. Кроме того, ремонт оборудования требует наличия специалистов с соответствующей квалификацией. Также дополнительные запасы формируются из готовой продукции на случай выявления брака: эту продукцию надо где-то хранить, при этом неопределенное время. Таким образом, нестабильность работы гидравлических машин вынуждает переработчиков больше вкладываться в осуществление мероприятий, страхующих от последствий такой нестабильности.
В поставку же каждого электрического ТПА JSW включена коробка (10-20 кг в зависимости от типоразмера машины) с бесплатным комплектом запчастей «первой необходимости», который, как правило, хранится на предприятии долгие годы. В такой комплект входят приводные ремни (обычно первая замена ремня происходит на шестой год эксплуатации или позже), предохранители, элементы шнека, нагреватели, термопары для сопла, комплект уплотнителей, комплект реле.
За 15 лет работы компании «Японские Литьевые Машины» на рынке ни один заказчик не сформировал существенный ассортимент запчастей у себя на складе, помимо пришедших с машиной. В случае же редких обращений клиентов сервис-инженеры фирмы предоставляют всю необходимую поддержку, преимущественно удаленного характера, что позволяет переработчикам экономить еще и на кадровых затратах.
Потери времени из-за ожидания
Что такое ожидание в литьевом производстве? В первую очередь это простой оборудования, который, как правило, является результатом поломок, предупредить которые можно благодаря следующим мерам:
— повышение качества комплектующих. В ТПА JSW все ответственные компоненты изготовлены ведущими японскими производителями;
— повышение культуры производства. Все термопластавтоматы JSW изготавливаются руками японских специалистов на заводе в Хиросиме, который может похвастаться высочайшей культурой производства;
— упрощение системы обслуживания. В настоящее время обслуживание термопластавтоматов JSW на 90% сводится к визуальному осмотру состояния машины, что радикально отличает процесс от обслуживания гидравлических машин. Кроме того, на термопластавтоматах JSW используется централизованная смазка, двухлетний запас которой был завезен на московский склад компании «Японские Литьевые Машины» летом 2023 года;
— снабжение машины функционалом, позволяющим предотвращать нештатные ситуации. В контроллер каждой машины JSW включены подробные инструкции, касающиеся каждого этапа работы, включая установку новой формы и отладку технологического цикла. Путем простого следования подсказкам даже неопытный наладчик или технолог сможет избежать большей части ошибок, что предотвратит значительное количество нештатных ситуаций при работе.
Также предметом особой гордости JSW является функция предзащиты формы, позволяющая предотвратить попадание между плитами сторонних предметов/неснятого изделия на протяжении всего хода плиты, а не только на финальном отрезке, когда защита формы включается принудительно. Данная функция позволяет сильно сократить случаи повреждения формы, а также обеспечить максимальную скорость движения плит без ущерба безопасности производственного процесса.
В то же время на гидравлических машинах подобная настройка в принципе невозможна, поскольку в таких ТПА точность обратной связи серьезно уменьшается вследствие инерции и сжимаемости гидравлической жидкости. Требует «загрублять» настройки защиты, ожидая нестабильности как на протяжении нескольких циклов, так и в течение рабочего дня — ввиду изменений температуры в цехе. В результате небольшая деталь или литник не будут замечены машиной и окажутся вдавлены в форму;
— внедрение сервисной поддержки для эксплуатантов оборудования, направленное на предупреждение вне-штатных ситуаций. Компания «Японские Литьевые Машины» несколько лет назад внедрила электронную систему сервисных обращений, бесплатную для клиентов, позволяющую не только оперативно давать обратную связь по вопросам работы оборудования, но и аккумулировать и анализировать обращения, направлять заказчикам материалы, касающиеся типовых ошибок, возникающих в ходе эксплуатации, и мер по их предотвращению.
Кроме того, компания «Японские Литьевые Машины» оказывает услуги по анализу отработанной смазки с машин, выявляя уровень ее загрязнения, что позволяет принять меры по заблаговременной замене изнашиваемых элементов.
Фирма уделяет особое внимание пополнению склада запчастей и смазки для электрических станков, руководствуясь правилом: если клиенту нужна запчасть под заказ, то точно такая же обязательно закупается для московского склада, даже если это первый сервисный случай за много лет и вероятность его повторения крайне мала. Помимо этого, учитывая все сложности геополитики, компания «Японские Литьевые Машины» постоянно пополняет запас запчастей для быстрой отгрузки (например, закуплены линейные направляющие для машин, выход из строя которых зачастую обусловлен оставлением инструментов после монтажа формы).
Резюмируя все вышесказанное, стоит отметить, что бережливое производство обеспечивается в первую очередь усилиями изготовителя оборудования, направленными на постоянное совершенствование технологических решений, поддержание высокой культуры производства, следование принципу обеспечения наивысшего качества продукции. При этом эксплуатация машин JSW остается максимально простой и удобной, а задача поставщика станков — постоянное повышение уровня поддержки клиентов, независимо от внешних обстоятельств. И сотрудники компании «Японские Литьевые Машины» не сомневаются, что, следуя принципам бережливого производства, любой заказчик может реализовать самые амбициозные проекты.
Посмотреть в журнале
В традиционном понимании потери — этапы или операции в цепочке переработки, не создающие ценности, наличие которых не имеет никакого значения или смысла для бизнеса.
В методологии бережливого производства, как правило, выявляется семь следующих типов потерь:
— потери вследствие лишних этапов обработки;
— потери ввиду выпуска дефектной (бракованной) продукции;
— потери времени из-за ожидания;
— потери из-за избытка запасов;
— потери вследствие перепроизводства;
— потери в процессе ненужных перемещений;
— потери во время ненужной транспортировки.
В рамках статьи предлагается рассмотреть четыре из вышеперечисленных типов потерь, а также примеры того, как можно их сократить в процессе формования изделий из пластмасс на японских электрических термопластавтоматах JSW (The Japan Steel Works).
Потери вследствие лишних этапов обработки
Потери, возникающие вследствие наличия лишних этапов обработки в процессе литья, можно разделить на два вида.
Первый вид — это потери времени, которые являются следствием увеличения длительности цикла за счет выполнения отдельных операций, необходимых для борьбы с нестабильностью литьевого процесса.
В процессе работы гидравлических или гибридных термопластавтоматов все технологические операции или их часть выполняются за счет нагнетания масла гидравлическим насосом. Однако масло — инерционная среда, оно обладает сжимаемостью, стабилизация его состояния происходит не мгновенно, что приводит к задержке отклика. Это время, на которое не приходится выполнение каких-либо полезных действий по созданию добавочной стоимости продукта. Конечно, в рамках одного цикла это доли секунды ожидания, но в общем доли складываются в секунды, а затем в минуты и часы.
С течением времени гидравлическое масло в гидросистеме начинает засоряться, что также сказывается на его свойствах и нестабильности процесса.
Наконец, на свойства гидравлической среды оказывает влияние ее температура. В течение дня из-за колебаний температуры масло по-разному реагирует на создаваемые усилия, а значит, придется либо на какое-то время смириться с повышением риска возникновения брака, либо изначально «загрубить» параметры производственных операций (замедлить движение плит, увеличить время охлаждения, выдержки и так далее), то есть увеличивать время цикла.
При этом на состояние масла оказывает влияние даже температура воздуха в цеху, поэтому, если на предприятии не установлена система климат-контроля в помещении, перепады температуры также могут сказаться на качестве выпускаемой продукции.
Еще один фактор нестабильности работы на гидравлических машинах — большое количество передаточных звеньев в гидросистеме: шланги, клапаны, фильтры. Чем сложнее гидросистема, тем выше риск поломки, а также сложнее диагностика ее причины, ведь приходится проверять большое количество звеньев, тратя на это время.
Все вышеуказанные проблемы не свойственны электрическим ТПА, поскольку сервопривод всегда работает одинаково, независимо от того, какая температура в цеху, машина только запущена или уже работает какое-то время. В связи с этим, исключая привычные для гидравлической машины потери долей секунды при переходе на другую стадию работы, эксплуатанты электрических термопластавтоматов выигрывают 10% времени цикла и больше.
Так, один из клиентов компании «Японские Литьевые Машины», производящий товары для дома, начал работу на новой японской электрической машине JSW и получил сокращение времени цикла по сравнению с китайской гидравлической машиной с 19 до 11 с (производительность выросла в 1,72 раза). Но даже показатели процесса литья на гидравлических станках известных европейских брендов немногим лучше: например, с переходом на электрические ТПА JSW на тех же самых пресс-формах при отливке электротехнических изделий (розетки, выключатели) заказчик получил сокращение времени цикла с 25 до 18 с, что составляет рост производительности в 1,39 раза.
В свою очередь рост производительности позволяет получить следующие преимущества:
— увеличить выручку;
— повысить показатель эффективности труда;
— расширить номенклатуру выпускаемых изделий без вложения в дополнительное оборудование (за исключением пресс-форм);
— сократить сроки выполнения заказов, что особенно актуально для тех, кто работает с сетевыми торговыми площадками.
Таким образом, можно качественно собрать машину, но свойства такой передающей среды, как масло, останутся неизменными.
Дополнительным фактором, способствующим сокращению времени циклов, является большой опыт JSW как изготовителя электрических термопластавтоматов. Фирма The Japan Steel Works производит электрические машины с середины 80-х годов XX века. Полученный опыт позволил не только давно преодолеть большинство «детских» болезней электрики, но и приобрести собственные эксклюзивные наработки по отдельным элементам и комплектующим термопластавтоматов. В частности, на термопластавтоматах JSW используются специализированные (а не общего назначения) сервоприводы, стальные конструкции производятся из собственных марок стали, процесс выплавки которых строго контролируется. Сравнивая электрические ТПА JSW с оборудованием китайских, корейских и европейских изготовителей, можно заметить, что в японских станках плиты будут двигаться несколько быстрее, процесс пластикации при наличии шнеков с сопоставимыми параметрами будет протекать эффективнее, в обратная связь сервопривода окажется точнее. Все это опять же обеспечивает сокращение длительности цикла за счет экономии времени при выполнении отдельных операций.
Второй вид — потери электроэнергии, то есть излишнее энергопотребление в рамках производства. Энергетическая эффективность оборудования важна так же, как применение передовых технологических решений и высокое качество изготовления комплектующих.
Если сравнить схему работы гидравлических, сервогидравлических электрических термопластавтоматов (рис. 1), то сразу бросится в глаза, что технологически гидравлика и сервогидравлика гораздо сложнее, ведь передача движений в таких машинах требует работы гораздо большего количества узлов, а значит, и гораздо большее количество потерь.
Что касается реальных замеров уровня энергопотребления, то, поставив за более чем 15 лет сотни термопластавтоматов JSW, специалисты компании «Японские Литьевые Машины» смогли убедиться в том, что затраты электроэнергии на производство 1 кг продукции на японских машинах в 99% случаев находятся в диапазоне 0,2-0,5 кВТ/кг. При этом, по информации, поступавшей от заказчиков, в среднем энергозатраты при работе гидравлических и сервогидравлических машин начинались от 0,6кВТ/кг и выше — в зависимости от качества используемого оборудования, времени цикла, особенностей изделия. Надо отметить, что указанная разница не зависит от типоразмера машины.
Так, на предприятии в Егорьевске один из клиентов компании «Японские Литьевые Машины» после приобретения электрического термопластавтомата JSW с усилием смыкания 1300 т сравнил показатель электропотребления станка с тем же параметром у австрийской гидравлической машины с аналогичным усилием смыкания. По результатам замеров было установлено, что японский ТПА потребляет примерно 0,55 кВТ на 1 кг продукции (причем эта цифра включала энергозатраты на работу периферии и бустера холодильной системы), тогда как потребление энергии только у одного австрийского термопластавтомата составило 1,05 кВТ/кг.
У другого заказчика, использующего помимо оборудования JSW также европейские сервогидравлические и гидравлические машины, на станках одного класса (усилие смыкания — 100 т) разница в уровне энергопотребления составляла 2,5 раза по сравнению с сервогидравликой и 5 раз по сравнению с чистой гидравликой (ТПА JSW — 2 кВТ/ч, сервогидравлика — порядка 5 кВТ/ч, гидравлика — около 10 кВТ/ч). При средней стоимости в России 1 кВТ около 7 рублей в 2023 году можно посчитать, какие потери в час, месяц и год образуются ввиду эксплуатации менее энергоэффективного оборудования.
Таким образом, на электрической машине получится сэкономить несколько тысяч евро за год только на счет низкого уровня энергозатрат. Если взять вышеуказанный пример (машина с усилием смыкания 1300 т), то, по самым грубым подсчетам, при условии производства 1 кг продукции в минуту, добавочная стоимость электроэнергии на гидравлическом европейском термопластавтомате составит около 3 млн рублей в год (а это 35 тыс. евро по текущему курсу). Если считать, что срок эксплуатации оборудования составляет хотя бы 5 лет, то за это время придется потратить более 175 тыс. евро на оплату электроэнергии, а это, по сути, стоимость качественного термопластавтомата с усилием смыкания около 300 т.
Потери ввиду выпуска бракованной продукции
Брак — продукция, отбираемая на стадии производства и не удовлетворяющая установленным требованиям. Брак оборачивается потерями материала, времени, электроэнергии, производительности труда и мотивации персонала. Брак возникает вследствие проблем со стабильностью и повторяемостью производственного процесса.
Эдвардс Деминга, «отец» японского экономического чуда, писал: «Низкое качество означает высокие затраты». То есть дефекты, возникающие на производстве, вовсе не бесплатны: сначала их производят, затем их пытаются отловить, усиливая контроль качества, потом их нужно исправить.
На рис. 2 показано, как возникают затраты на меры, необходимые для устранения брака на производстве.
Очевидно, что стоимость материала в бракованном изделии — лишь малая часть всех потерь, связанных с браком. К сожалению, на большинстве предприятий не привыкли оценивать, в какие деньги обходится весь цикл мер по устранению брака.
Чем в борьбе с дефектами могут помочь термопластавтоматы JSW? Во-первых, в электрических термопластавтоматах отсутствует такой элемент нестабильности, как гидравлическое масло, о котором выше было рассказано. Также на электрических машинах не задействован сложный и быстро изнашиваемый механизм — гидросистема.
Сервоприводы, установленные в электрических ТПА JSW, обеспечивают время отклика до 16 тыс. раз в секунду, что позволяет максимально точно настраивать производственные процессы, и, что самое главное, сохранять стабильность их отработки на протяжении всего времени эксплуатации станка. Благодаря этому предельно сужается окно возможностей для возникновения брака как прямого следствия нестабильности процесса.
Во-вторых, оборудование JSW снабжено специальными функциями, позволяющими бороться с отдельными причинами возникновения брака.
Так, например, при литье плоских изделий одна из самых часто возникающих проблем — коробление поверхности. Этот дефект возникает вследствие того, что впрыскиваемый под высоким давлением материал, достигая стенок
формообразующих, начинает создавать эффект пружины за счет роста внутреннего напряжения. Как привыкли бороться с короблением? Путем увеличения времени выдержки и охлаждения, «замораживая» дефект. Но такой способ неизбежно понижает производительность. Ситуация усугубляется, если на форме плохо сделаны или со временем забиты выпары — тогда в месте выхода воздуха можно наблюдать на изделиях эффект серебрения поверхности.
Что позволяет сделать оборудование JSW? В рассматриваемом случае можно применить функцию инжекционно-компрессионного литья, когда за счет точной синхронизации процессов смыкания и впрыска можно начать впрыск в несомкнутую форму или в форму, в которой не набрано усилие смыкания. В результате можно добиться впрыска большей части материала с минимальным сопротивлением, что обеспечит одновременно легкий выпар воздуха и позволит не увеличивать время выдержки и охлаждения для обеспечения ровной поверхности изделия.
В табл. 1 показан эффект, достигаемый в результате применения функции инжекционно-компрессионного литья конкретного изделия на машине JSW.
Еще одной полезной функцией, особенно актуальной для литья оптических изделий, является функция стабилизации дозировки. Качество изделий, обладающих оптическими свойствами, серьезно зависит от стабильности веса детали, поскольку этот показатель напрямую влияет на преломление света в линзе.
На термопластавтоматах JSW реализованы функции, используя которые, в момент охлаждения изделия можно повысить стабильность набранной дозы на 20, 30 или даже 50%. В результате эксплуатации оборудования JSW для изготовления оптики один из заказчиков компании «Японские Литьевые Машины» сократил процент брака с 1 до 0,1%, и при этом все еще появляющиеся дефекты были следствием использования проблемного материала, а не работы машины.
Тем не менее термопластавтоматы JSW позволяют не только предотвратить возникновение брака, но оперативно скорректировать процесс литья. В контроллере каждой машины предустановлена программа (рис. 3), описывающая все основные виды дефектов, причины их возникновения, а также способы их устранения. Работа с данной программой позволяет максимально быстро идентифицировать проблему и устранить ее без обращения к дополнительным справочникам и специалистам-дефектологам.
Потери из-за избытка запасов
Еще один вид потерь, которые сложно оценить оперативно, возникает ввиду избытка запасов. Работая на гидравлических машинах, эксплуатанты привыкли к складированию достаточно большого комплекта запасных частей для минимизации негативных эффектов простоя в случае поломки оборудования. Кроме того, ремонт оборудования требует наличия специалистов с соответствующей квалификацией. Также дополнительные запасы формируются из готовой продукции на случай выявления брака: эту продукцию надо где-то хранить, при этом неопределенное время. Таким образом, нестабильность работы гидравлических машин вынуждает переработчиков больше вкладываться в осуществление мероприятий, страхующих от последствий такой нестабильности.
В поставку же каждого электрического ТПА JSW включена коробка (10-20 кг в зависимости от типоразмера машины) с бесплатным комплектом запчастей «первой необходимости», который, как правило, хранится на предприятии долгие годы. В такой комплект входят приводные ремни (обычно первая замена ремня происходит на шестой год эксплуатации или позже), предохранители, элементы шнека, нагреватели, термопары для сопла, комплект уплотнителей, комплект реле.
За 15 лет работы компании «Японские Литьевые Машины» на рынке ни один заказчик не сформировал существенный ассортимент запчастей у себя на складе, помимо пришедших с машиной. В случае же редких обращений клиентов сервис-инженеры фирмы предоставляют всю необходимую поддержку, преимущественно удаленного характера, что позволяет переработчикам экономить еще и на кадровых затратах.
Потери времени из-за ожидания
Что такое ожидание в литьевом производстве? В первую очередь это простой оборудования, который, как правило, является результатом поломок, предупредить которые можно благодаря следующим мерам:
— повышение качества комплектующих. В ТПА JSW все ответственные компоненты изготовлены ведущими японскими производителями;
— повышение культуры производства. Все термопластавтоматы JSW изготавливаются руками японских специалистов на заводе в Хиросиме, который может похвастаться высочайшей культурой производства;
— упрощение системы обслуживания. В настоящее время обслуживание термопластавтоматов JSW на 90% сводится к визуальному осмотру состояния машины, что радикально отличает процесс от обслуживания гидравлических машин. Кроме того, на термопластавтоматах JSW используется централизованная смазка, двухлетний запас которой был завезен на московский склад компании «Японские Литьевые Машины» летом 2023 года;
— снабжение машины функционалом, позволяющим предотвращать нештатные ситуации. В контроллер каждой машины JSW включены подробные инструкции, касающиеся каждого этапа работы, включая установку новой формы и отладку технологического цикла. Путем простого следования подсказкам даже неопытный наладчик или технолог сможет избежать большей части ошибок, что предотвратит значительное количество нештатных ситуаций при работе.Также предметом особой гордости JSW является функция предзащиты формы, позволяющая предотвратить попадание между плитами сторонних предметов/неснятого изделия на протяжении всего хода плиты, а не только на финальном отрезке, когда защита формы включается принудительно. Данная функция позволяет сильно сократить случаи повреждения формы, а также обеспечить максимальную скорость движения плит без ущерба безопасности производственного процесса.
В то же время на гидравлических машинах подобная настройка в принципе невозможна, поскольку в таких ТПА точность обратной связи серьезно уменьшается вследствие инерции и сжимаемости гидравлической жидкости. Требует «загрублять» настройки защиты, ожидая нестабильности как на протяжении нескольких циклов, так и в течение рабочего дня — ввиду изменений температуры в цехе. В результате небольшая деталь или литник не будут замечены машиной и окажутся вдавлены в форму;
— внедрение сервисной поддержки для эксплуатантов оборудования, направленное на предупреждение вне-штатных ситуаций. Компания «Японские Литьевые Машины» несколько лет назад внедрила электронную систему сервисных обращений, бесплатную для клиентов, позволяющую не только оперативно давать обратную связь по вопросам работы оборудования, но и аккумулировать и анализировать обращения, направлять заказчикам материалы, касающиеся типовых ошибок, возникающих в ходе эксплуатации, и мер по их предотвращению.
Кроме того, компания «Японские Литьевые Машины» оказывает услуги по анализу отработанной смазки с машин, выявляя уровень ее загрязнения, что позволяет принять меры по заблаговременной замене изнашиваемых элементов.
Фирма уделяет особое внимание пополнению склада запчастей и смазки для электрических станков, руководствуясь правилом: если клиенту нужна запчасть под заказ, то точно такая же обязательно закупается для московского склада, даже если это первый сервисный случай за много лет и вероятность его повторения крайне мала. Помимо этого, учитывая все сложности геополитики, компания «Японские Литьевые Машины» постоянно пополняет запас запчастей для быстрой отгрузки (например, закуплены линейные направляющие для машин, выход из строя которых зачастую обусловлен оставлением инструментов после монтажа формы).
Резюмируя все вышесказанное, стоит отметить, что бережливое производство обеспечивается в первую очередь усилиями изготовителя оборудования, направленными на постоянное совершенствование технологических решений, поддержание высокой культуры производства, следование принципу обеспечения наивысшего качества продукции. При этом эксплуатация машин JSW остается максимально простой и удобной, а задача поставщика станков — постоянное повышение уровня поддержки клиентов, независимо от внешних обстоятельств. И сотрудники компании «Японские Литьевые Машины» не сомневаются, что, следуя принципам бережливого производства, любой заказчик может реализовать самые амбициозные проекты.
Посмотреть в журнале