레이저 절단 시간만을 기준으로 가격을 책정하면 생산 주문으로 이어질 수 있지만, 특히 판금 제조업체의 마진이 낮을 때는 손실을 내는 사업이 될 수도 있습니다.
공작기계 산업의 공급에 대해 이야기할 때, 우리는 보통 공작기계의 생산성에 대해 이야기합니다. 질소는 강철을 0.5인치(1.25cm) 정도 절단하는 데 얼마나 빠른가요? 피어싱에는 얼마나 시간이 걸리나요? 가속도는 어떻게 되나요? 시간 분석을 통해 실행 시간이 어떻게 되는지 살펴보겠습니다! 이러한 요소들은 좋은 시작점이지만, 성공 공식을 생각할 때 실제로 고려해야 할 변수일까요?
가동 시간은 좋은 레이저 사업을 구축하는 데 필수적이지만, 단순히 작업 시간을 단축하는 것 이상의 것을 고려해야 합니다. 시간 단축만을 위한 제안은, 특히 수익이 적을 경우, 마음을 아프게 할 수 있습니다.
레이저 절단에서 잠재적인 숨겨진 비용을 파악하려면 인건비, 장비 가동 시간, 리드타임 및 부품 품질의 일관성, 잠재적인 재작업 및 재료 사용량을 살펴봐야 합니다. 일반적으로 부품 비용은 장비 비용, 인건비(구매 자재 또는 사용된 보조 가스 등), 그리고 인건비의 세 가지 범주로 나뉩니다. 이를 통해 비용을 더 세부적인 요소로 나눌 수 있습니다(그림 1 참조).
인건비나 부품비를 계산할 때, 그림 1의 모든 항목은 총비용에 포함됩니다. 한 열에는 비용을 계산하고 다른 열에는 비용에 미치는 영향을 제대로 계산하지 않으면 상황이 다소 혼란스러워집니다.
재료를 최대한 활용한다는 아이디어는 누구에게도 영감을 주지 못할 수도 있지만, 그 이점을 다른 고려 사항과 비교해 봐야 합니다. 부품 비용을 계산해 보면 대부분의 경우 재료가 가장 큰 비중을 차지한다는 것을 알 수 있습니다.
소재를 최대한 활용하기 위해 동일선상 절단(CLC)과 같은 전략을 구현할 수 있습니다. CLC는 한 번의 절단으로 부품의 두 모서리를 동시에 생성하므로 소재와 절단 시간을 절약할 수 있습니다. 하지만 이 기법에는 몇 가지 한계가 있습니다. 바로 형상에 따라 크게 달라진다는 점입니다. 어떤 경우든 넘어지기 쉬운 작은 부품은 공정 안정성을 위해 조립해야 하며, 누군가는 이러한 부품들을 분해하고 경우에 따라 버를 제거해야 합니다. 이는 시간과 인력을 추가로 필요로 하는데, 이는 결코 쉽게 얻을 수 있는 것이 아닙니다.
두꺼운 소재를 작업할 때 부품 분리는 특히 어려운데, 레이저 절단 기술은 절단 두께의 절반 이상인 "나노" 라벨을 제작하는 데 도움이 됩니다. 빔이 절단면에 남아 있기 때문에 라벨을 제작하더라도 작업 시간에 영향을 미치지 않습니다. 탭을 제작한 후에는 소재를 다시 넣을 필요가 없습니다(그림 2 참조). 이러한 방법은 특정 기계에서만 작동합니다. 하지만 이는 단순히 작업 속도만 늦추는 것이 아닌 최근의 발전 사례 중 하나일 뿐입니다.
CLC는 형상에 크게 의존하기 때문에 대부분의 경우, 웹을 완전히 없애는 것보다는 웹의 너비를 줄이는 것을 고려합니다. 네트워크가 축소되고 있습니다. 이는 문제가 없지만, 부품이 기울어 충돌을 일으키면 어떻게 될까요? 공작 기계 제조업체는 다양한 솔루션을 제공하지만, 누구나 사용할 수 있는 한 가지 방법은 노즐 오프셋을 추가하는 것입니다.
지난 몇 년간 노즐에서 가공물까지의 거리를 줄이는 것이 추세였습니다. 그 이유는 간단합니다. 파이버 레이저는 빠르고, 특히 대형 파이버 레이저는 정말 빠르기 때문입니다. 생산성을 크게 높이려면 질소 유량을 동시에 늘려야 합니다. 강력한 파이버 레이저는 CO2 레이저보다 절단면 내부의 금속을 훨씬 빠르게 기화시키고 용융시킵니다.
기계 속도를 늦추는 대신 (역효과가 있을 수 있지만), 노즐을 가공물에 맞게 조정합니다. 이렇게 하면 압력은 증가하지 않고 노치를 통과하는 보조 가스의 흐름이 증가합니다. 레이저가 여전히 매우 빠르게 움직이고 기울기가 더 큰 문제가 된다는 점을 제외하면, 좋은 방법 같습니다.
그림 1. 부품 비용에 영향을 미치는 세 가지 주요 영역은 장비, 운영 비용(사용 자재 및 보조 가스 포함), 그리고 인건비입니다. 이 세 가지가 총 비용의 일부를 차지합니다.
프로그램에서 부품 뒤집기가 특히 어려운 경우, 더 큰 노즐 오프셋을 사용하는 절삭 기법을 선택하는 것이 좋습니다. 이 전략의 타당성은 적용 분야에 따라 달라집니다. 프로그램 안정성과 노즐 변위 증가에 따른 보조 가스 소비량 증가 사이의 균형을 맞춰야 합니다.
부품 전복을 방지하는 또 다른 방법은 소프트웨어를 사용하여 수동 또는 자동으로 탄두를 파괴하는 것입니다. 여기서 우리는 다시 선택의 기로에 서게 됩니다. 섹션 헤더 파괴 작업은 공정 신뢰성을 향상시키지만, 소모품 비용을 증가시키고 프로그램 속도를 저하시킵니다.
슬러그 파괴를 사용할지 여부를 결정하는 가장 논리적인 방법은 부품을 떨어뜨리는 것입니다. 만약 이것이 가능하고 잠재적 충돌을 방지하도록 안전하게 프로그래밍할 수 없다면, 몇 가지 옵션이 있습니다. 마이크로 래치로 부품을 고정하거나 금속 조각을 잘라 안전하게 떨어뜨릴 수 있습니다.
문제 프로필이 전체 세부 사항 자체라면 다른 선택의 여지가 없으므로 표시해야 합니다. 문제가 내부 프로필과 관련된 경우, 금속 블록을 수리하고 분해하는 데 드는 시간과 비용을 비교해야 합니다.
이제 문제는 비용입니다. 마이크로태그를 추가하면 둥지에서 부품이나 블록을 추출하기가 더 어려워질까요? 탄두를 파괴하면 레이저의 작동 시간이 길어질 것입니다. 부품을 분리하는 데 인력을 추가하는 것이 더 저렴할까요, 아니면 기계의 시간당 비용에 노동 시간을 추가하는 것이 더 저렴할까요? 기계의 시간당 생산량이 높다는 점을 고려하면, 결국 얼마나 많은 부품을 작고 안전한 조각으로 잘라야 하는지가 관건일 것입니다.
인건비는 큰 비용 요소이며, 저인건비 시장에서 경쟁하려면 인건비를 관리하는 것이 중요합니다. 레이저 절단에는 초기 프로그래밍 관련 인건비(후속 재주문 시 비용이 절감됨)와 기계 작동 관련 인건비가 필요합니다. 기계가 자동화될수록 레이저 작업자의 시급에서 얻을 수 있는 수익은 줄어듭니다.
레이저 절단에서 "자동화"는 일반적으로 재료의 가공 및 분류를 의미하지만, 최신 레이저는 이보다 훨씬 더 다양한 유형의 자동화를 갖추고 있습니다. 최신 기계에는 자동 노즐 교체, 능동적 절단 품질 관리, 그리고 이송 속도 제어 기능이 탑재되어 있습니다. 이는 투자이지만, 결과적으로 발생하는 인건비 절감 효과는 비용을 정당화할 수 있습니다.
레이저 기계의 시간당 임금은 생산성에 따라 달라집니다. 예전에는 두 교대 근무가 필요했던 작업을 한 교대 근무로 처리할 수 있는 기계를 상상해 보세요. 이 경우, 두 교대 근무에서 한 교대 근무로 전환하면 기계의 시간당 생산량을 두 배로 늘릴 수 있습니다. 각 기계의 생산량이 증가할수록 같은 양의 작업을 처리하는 데 필요한 기계의 수는 줄어듭니다. 레이저 기계의 수를 절반으로 줄이면 인건비도 절반으로 절감됩니다.
물론, 장비의 신뢰성이 떨어진다면 이러한 절감 효과는 물거품이 될 것입니다. 기계 상태 모니터링, 자동 노즐 검사, 커터 헤드 보호 유리의 먼지를 감지하는 주변광 센서 등 다양한 가공 기술이 레이저 절단의 원활한 작동을 유지하는 데 도움을 줍니다. 오늘날에는 최신 기계 인터페이스의 지능을 활용하여 다음 수리까지 남은 시간을 확인할 수 있습니다.
이러한 모든 기능은 기계 유지 관리의 일부 측면을 자동화하는 데 도움이 됩니다. 이러한 기능을 갖춘 기계를 직접 소유하든, 아니면 기존 방식(근면과 긍정적인 태도)으로 장비를 유지 관리하든, 유지 관리 작업이 효율적으로 그리고 적시에 완료되도록 해야 합니다.
그림 2. 레이저 절단 기술의 발전은 여전히 절단 속도 향상뿐 아니라 전체적인 성능 향상에도 초점을 맞추고 있습니다. 예를 들어, 나노본딩(공통선을 따라 절단된 두 소재를 접합하는 방식)은 두꺼운 부품의 분리를 용이하게 합니다.
이유는 간단합니다. 높은 OEE(전체 장비 효율)를 유지하려면 기계가 최상의 작동 상태여야 하기 때문입니다. OEE는 가용성 x 생산성 x 품질로 정의됩니다. oee.com 웹사이트에 따르면, "[OEE]는 실제로 효과적인 생산 시간의 비율을 나타냅니다. OEE 100%는 100% 품질(양질 부품만), 100% 성능(최고 속도), 그리고 100% 가용성(가동 중단 없음)을 의미합니다." 대부분의 경우 100% OEE 달성은 불가능합니다. 업계 표준은 60%에 가깝지만, 일반적인 OEE는 적용 분야, 기계 수, 작업 복잡성에 따라 다릅니다. 어느 쪽이든 OEE 우수성은 노력할 가치가 있는 이상적인 목표입니다.
유명 대기업 고객으로부터 25,000개의 부품에 대한 견적 요청을 받았다고 가정해 보겠습니다. 이 작업의 원활한 진행은 회사의 미래 성장에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 그래서 우리는 10만 달러를 제안했고, 고객은 이를 수락했습니다. 이는 좋은 소식입니다. 하지만 나쁜 소식은 이윤이 적다는 것입니다. 따라서 우리는 가능한 한 최고 수준의 OEE(전장효율)를 확보해야 합니다. 수익을 창출하려면 그림 3에서 파란색 영역을 늘리고 주황색 영역을 줄이기 위해 최선을 다해야 합니다.
마진이 낮을 때는 예상치 못한 상황이 발생하여 수익이 감소하거나 아예 없어질 수도 있습니다. 프로그래밍 오류가 노즐을 망가뜨릴까요? 절단 게이지 불량으로 안전 유리가 오염될까요? 예상치 못한 가동 중단으로 예방 정비를 위해 생산을 중단해야 했습니다. 이것이 생산에 어떤 영향을 미칠까요?
프로그래밍이나 유지 관리가 미흡하면 예상 이송 속도(및 총 처리 시간 계산에 사용되는 이송 속도)가 낮아질 수 있습니다. 이로 인해 OEE(전체 장비 효율)가 감소하고 전체 생산 시간이 증가합니다. 작업자가 기계 매개변수를 조정하기 위해 생산을 중단하지 않아도 됩니다. 이제 차량 가용성에 작별을 고하세요.
또한, 우리가 만드는 부품은 실제로 고객에게 배송되는 건가요, 아니면 일부 부품은 쓰레기통에 버려지는 건가요? OEE 계산에서 낮은 품질 점수는 정말 큰 타격을 줄 수 있습니다.
레이저 절단 생산 비용은 단순히 레이저 가공 시간에 대한 청구보다 훨씬 더 세부적으로 고려됩니다. 오늘날의 공작 기계는 제조업체가 경쟁력을 유지하는 데 필요한 높은 수준의 투명성을 확보할 수 있도록 다양한 옵션을 제공합니다. 수익성을 유지하려면 위젯 판매 시 발생하는 모든 숨겨진 비용을 파악하고 이해해야 합니다.
이미지 3 특히 매우 얇은 여백을 사용할 경우 주황색을 최소화하고 파란색을 최대화해야 합니다.
FABRICATOR는 북미 최고의 금속 성형 및 금속 가공 전문지입니다. 이 잡지는 제조업체의 업무 효율 향상을 위한 뉴스, 기술 기사, 사례 연구를 게재합니다. FABRICATOR는 1970년부터 업계에 서비스를 제공해 왔습니다.
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마이런 엘킨스가 The Maker 팟캐스트에 출연해 작은 마을에서 공장 용접공으로 전향한 자신의 여정에 대해 이야기합니다.
게시 시간: 2023년 8월 28일