アブレシブウォータージェット切断のビジネスケース

アブレイシブウォータージェットシステムは生産コストを削減し、ジョブショップにとっては生産能力を販売しやすくするはずです。 部品ごとのコストがこの方程式の中心となります。 ゲッティイメージズ

「どうして彼らはこの仕事でお金を稼げるのでしょうか？」 これは、金属製造業界の人々が問い続けている疑問であり、通常は、競合他社からの一見コストを下回る入札について知った後です。 多くの人は、これは顧客を獲得するための単なる低予算のオファーであると考えています。 競合他社はその価格で長期間提供することはできず、数週間または数か月以内に見込み客が再び別の見積もりを要求することになります。

もちろん、これは起こります。 とはいえ、ドットコム崩壊、大不況、あるいは2020年の経済大麻痺など、大きな経済不況により、コストを適切に管理できない店舗は淘汰される傾向にあります。 そのため、コストを非常にうまく管理し、業績の高い事業所が残り、競争に負けて仕事を獲得しても、それを維持し、さらに良いことに収益性を維持または向上させる傾向があります。

彼らは具体的にどのようにこれを行うのでしょうか? 彼らはオペレーショナルエクセレンスに重点を置き、見積もりから入金までのサイクル全体を精査します。 その一環として、部品あたりのコストに重点を置いています。 戦略的な技術投資を続けるにつれて、部品あたりのコストは下がり続けています。 ただし、これは製造業者が全体像を考慮し、特定のテクノロジーの購入と運用に関連するすべてのコストを比較検討した場合にのみ起こります。

研磨ウォータージェット切断はその代表的な例です。 研磨ウォータージェットプロセスに関連するすべてのコスト、特にこれらのコストが目的の用途にどのように適用されるかを理解することは、思っているほど簡単ではありません。

研磨剤はウォータージェットの最先端です。 ウォータージェット システムのセットアップ、切断対象物、必要な刃先品質に応じて適切なガーネット砥粒ヒンジを選択することは、それ自体が科学です。 しかし、研磨剤は方程式の半分に過ぎません。 残りの半分は、鋭いエッジの研磨粒子が切り口をどのように推進するかに関係します。

高圧水を生成するダイレクトドライブポンプまたは増圧ポンプから始まり、ジュエルオリフィスを通って流れて高速水になります。 水と研磨剤は混合チャンバー内で混合され、そこで研磨粒子は水流に近い速度まで加速されます。 次に、それらは混合または集束チューブを通って凝集した切断ストリームに再集束されます。 集束管の内径は、通常、ジュエルオリフィスの直径の 3 倍であることが推奨されます。 たとえば、内径 0.010 インチのオリフィスは、内径 0.030 インチの混合チューブと接続されます。

アイデアは、用途に合わせて研磨ウォータージェット流の速度と出力密度を最適化することです。 ワークピースを切断する砥粒に適切な速度と力を与えると、切断動作がより効果的になります。

1971 年以来、ウォータージェット切断システムは世界中の製造工場で稼働しています。 過去 49 年間に多くのテクノロジーが進歩しました。 2008 年にウォータージェット メーカーは、生産能力を向上させるために 90,000 PSI のウォータージェット ポンプを導入しました。

長年にわたり、多くの人がウォータージェット切断プロセスを分析し、さまざまなポンプ、圧力、切断ヘッドのセットアップ、テーブルの利点を説明してきました。 ただし、これらはすべてパズルのピースにすぎません。 本当に重要なのは結果です。 ビジネス オーナーは、大部分のジョブ ミックスで部品あたりのコストを最小限に抑えながら、品質要件を満たすかそれを上回る適切な方法で部品を組み立てる必要があります。

ポンプの運転コストは、その馬力に直接応じて変化します（「図1 ）。 より大きなHPを持つポンプは、より広いオリフィスを通してより多くの水と研磨剤を送り込むことができます。 60 馬力、90,000 PSI ポンプの最大オリフィス サイズは 0.011 インチですが、125 馬力、90,000 PSI ポンプは 0.016 インチのオリフィスを介してより大きな流れを高速で駆動できます。 オリフィス。

はい、30 馬力のポンプを 125 馬力のポンプの隣に 8 時間のシフトで運転すると、125 馬力のポンプの方が運転コストが高くなります。 しかし、これでは部品ごとの本当のコストはわかりません。 実際、その高馬力だけに基づいてウォータージェットを購入することは、大型ピックアップトラックを購入し、私道に駐車してから、運ぶものを探すのと少し似ています。 トラックを道具として使用する事業主にとって、何を購入するかは、何を運ぶ必要があるかによって決まります。 同様に、製造業者は、現在抱えている仕事と将来就きたい仕事の組み合わせと量に基づいて、ウォータージェット システムを含む機器を購入します。

部品ごとのコストは作業によって異なりますが、変数はほぼ同じです。 説明のために、特定のジョブ (切断面積 50 インチ、部品数 250 個、厚さ 1 インチの正方形アルミニウム) を、あるメーカー (KMT ウォータージェット) のさまざまなウォータージェット ポンプで異なる馬力と圧力でテストしてみましょう。 。

テスト結果は、図2切削速度は一般に馬力によっても直接変化することがわかります。 このアルミニウムの切断作業では、ポンプの馬力が大きいほど、ウォータージェット流の速度が速くなり、より速く切断できます。 これを考慮すると、全体的な容量も馬力とともに増加することは驚くべきことではありません (「図3 ）。 機械の処理能力が向上すると、オペレーターは 1 日あたりにより多くの部品を切断し、複数の作業を行うことができます。

しかし、これだけでも全体像がわかるわけではありません。なぜなら、最大のコストの 1 つである研磨剤の使用が無視されているからです。 ポンプ、使用する特定の研磨剤、量、およびカッティング ヘッドの数に応じて、研磨剤の使用は総運転コストの 50% ～ 75% を占めます。

図4アルミニウムの研磨用途を示しています。 研磨剤の使用は PSI によって異なりますが、これも個々の研磨粒子の威力と速度に関係します。 馬力の増加と動作圧力の 60,000 から 90,000 PSI への増加の組み合わせにより、ガーネットと混合されたウォータージェット流の速度により、システムで使用する砥粒の量が大幅に減り、部品をより速く切断できるようになります。 この作業では、より高い PSI のポンプは、より低い PSI のポンプよりもはるかに少ない研磨剤の使用を実現しました。

研磨剤の使用を減らすことは重大な意味を持ちます。 一般的な運転コストの計算には、使用量、つまり切り口を通ってタンクに流れる研磨材の量のみが組み込まれます。 しかし、特に研磨剤の取り扱いにおいては、隠れたコストが膨大です。 これには、より多くの研磨剤の購入、より多くの保管スペース、施設​​内での研磨剤の輸送、機械のホッパーへの降ろし、タンクからの取り出し、および廃棄にかかる初期の自己負担コストが含まれます。 週に 10 時間、店舗内で研磨材を輸送すると、時給 40 ドルの労働賃金が年間約 20,000 ドルに達する可能性があります。

部品あたりのコストを削減するには、1 分あたりのインチ数が最も多くなる設定を選択するだけでは不十分です。 繰り返しになりますが、IPM は方程式の一部にすぎません。 より高い圧力、研磨剤の使用量の削減、および切断速度の向上が連携して部品あたりのコストを削減し、図に示す部品あたりのコストにつながります。図5。

60,000 PSI の 100 HP ポンプ、90,000 PSI の 60 HP ポンプ、60,000 PSI の 50 HP ポンプのいずれかを選択する必要があるとします。 図 1 は、100 馬力ポンプの運転コストが当然高くなることを示しています。 図 2 と 3 は、60 馬力システムと 100 馬力システムの両方がこれら 1 インチをカットしていることを示しています。 基本的に同じ速度でアルミニウム部品を滑らかなエッジに仕上げます。 50 馬力システムは、劇的に遅くはありませんが、切断が少し遅くなります。

しかし、繰り返しになりますが、これで話は終わりではありません。 図 4 に示すように、90,000 PSI システムでは研磨剤の使用量がはるかに少なくなりました。 そのため、この超高圧 60 HP システムは、高 HP システムよりも部品あたり 1 ドル近く、低 HP システムよりも部品あたり約 3 ドル安くこの作業を削減できます。

グラフ上のポンプスペクトルの上限と下限では、違いがさらに顕著になります。 125 HP ポンプを使用すると、30 HP ポンプの部品あたりのコストの半分以下でこの作業を削減できます。

図1運転コストは馬力に応じて増加しますが、これがすべてではありません。 (この表の運転コストには、研磨剤の使用量 (1 ポンドあたり 0.30 ドル)、光熱費、消耗品および磨耗部品が含まれています。)

この部品あたりのコストと投資収益率 (ROI) を比較検討することで、全体像をしっかりと見据えて新しいウォータージェット技術に取り組むことができます。 当然ながら、HP が低いシステムの ROI は、HP が高いシステムよりも短くなります。 ただし、特に部品あたりの平均コストが大幅に低い場合、高 HP システムの ROI は変動する可能性があります。 このコストの低下により、ウォータージェット切断作業の量が大幅に増加し、ROI が短縮される可能性があります。

すべてのウォータージェット事業にはそれぞれのニッチ分野、望ましい ROI、および独自の市場状況があるため、このようなさまざまなウォータージェット システムが利用可能です。 成功は、運用のキャパシティを販売できるかどうかにかかっており、そのキャパシティの販売を容易にするという考えです。

部品あたりのコストを決定すると、HP や PSI などのウォータージェット システムの仕様が、ジョブ ショップの「ウォータージェット切断能力の販売」方程式に適合する変数に効果的に変換されます。 確かに、部品あたりのコストだけが要因ではありません。 ショップのジョブルーティングにおける他の製造ステップと同様に、市場の動向も影響を及ぼします。 「切断のみ」のジョブは、複数レベルの部品表を含む複雑なジョブ ルーティングの一部にすぎないウォータージェット切断部品とは大きく異なります。

それでも、部品あたりのコストの計算は依然として重要です。 多くの場合、これは製造業者が既存の市場でより多くのシェアを獲得し、全く新しい市場にウォータージェット切断を導入することを可能にする重要な要素です。

見込み顧客が、高価な機械加工プロセスをウォータージェット切断に置き換えたいと考えているとします。 彼はさまざまな店に電話をかけ、さまざまな価格を提示してもらいましたが、その価格はすべて現在の機械加工よりも低かったです。 ただし、考慮すべき技術承認プロセスがあり、アブレイシブ ウォータージェット用に最適化するために設計をいくつか変更する必要があるかもしれません。 その価値はありますか？

その後、見込み客は他の店よりもはるかに安い価格を提示する別の店に電話し、思い切って購入することにしました。 この店はどうやって儲かるのでしょうか？ やみくもに低いボールを投げるのではありません。 その代わりに、このショップはテクノロジーに投資し、部品ごとのコストと ROI 目標を把握し、それに応じて価格を設定し、仕事を勝ち取り、最終的にはこの地域で最も収益性の高い事業の 1 つになりました。