اختيار عملية القطع

	× البلازما	× الوقود الأكسجيني	× الليزر	× نفث الماء	× أدوات ميكانيكية أخرى
	الأفضل لقطع المعادن بسمك بين 6 و80 مم (1/4 بوصة إلى 3 بوصات)	الأفضل لقطع الصلب الكربوني السميك	الأفضل للمواد الرفيعة أو الأجزاء التي تتطلب نسب تفاوت قليلة للغاية	الأفضل عند قطع المواد السميكة أو مجموعة متنوعة من المواد أو عندما تتطلب عملية القطع دقة عالية أو عندما لا يُسمح بوجود منطقة متأثرة بالحرارة
السمات العامة
فئة القطع الصناعي	حراري	حراري المقارنة بالبلازما	حراري المقارنة بالبلازما	مسبب للتآكل	ميكانيكي
أنواع المواد	معظم المعادن	الفولاذ الكربوني	نطاق المواد	أي مادة تقريبًا	معدن، خشب، بلاستيك
سُمك المادة	حتى 80 مم (3 بوصات)	50 مم (2 بوصة) وأكبر مع أوسع نطاق من السُمك	عادةً 6 مم (1/4 بوصة) وأقل، ولكن حتى 30 مم (1,25 بوصة) في بعض الحالات	ما يصل إلى 305 مم (12 بوصة) وأكثر سُمكًا مع تعديلات على دعم المواد	عادةً ما يصل إلى 25 مم (1 بوصة)
جودة القطع	جيدة جدًا	جيدة جدًا	ممتاز	استثنائي	جيد
السرعة عند قطع السُمك المثالي	سريع	سريع (على الرغم من أنه يتطلب وقت تسخين مسبق)	سريع	بطيء	بطيء
تكاليف التشغيل	$ - $$	$$	$$ (أعلى مع الليزر وثاني أكسيد الكربون)	$$$	$$$$
التكلفة الرأسمالية للمعدات	$ - $$$	$	$$$$	$$$	$ - $$$$
قابلية النقل	X (بلازما الهواء فقط)	X	-	-	X
المنطقة المتأثرة بالحرارة	أكبر	أكبر	أصغر	لا يوجد	ربما
حاوية الأمان مطلوبة	لا	لا	نعم	لا	لا
القدرة على قطع المواد الصدئة أو المطلية	نعم	نعم	بقيود	نعم	نعم
	تعرّف على البلازما	تعرّف على الوقود الأكسجيني	تعرّف على الليزر	تعرّف على نفث الماء

مواد الصُنع

النوع

بعض العمليات تقطع أنواعًا معينة من المواد فقط. على سبيل المثال، يمكن للقطع بالوقود الأكسجين قطع الفولاذ الكربوني فقط، ويمكن للبلازما قطع المعادن الموصلة للكهرباء فقط، في حين يمكن للقطع بنفث الماء والليزر قطع مجموعة متنوعة من المواد.

Thickness (السُمك)

بعض العمليات تتميّز في قطع سماكات مختلفة. بشكل عام، يُستخدم الليزر في أغلب الأحيان لقطع المواد الأرق، ويُستخدم البلازما للمواد المتوسطة إلى السميكة، ويُستخدم الوقود الأكسجيني للحديد الكربوني السميك للغاية. يمكن للقطع بنفث الماء أن يقطع جميع سماكات المواد.

جودة القطع

تطبيقات القطع المختلفة تتطلب مستويات مختلفة من جودة القطع. قد يكون هذا مهمًا لأن الحافة المقطوعة ستكون مرئية لمشتري الجزء أو المنتج النهائي. وفي حالات أخرى، تكون جودة القطع مهمة بسبب تأثيرها على العمليات النهائية، مثل اللحام أو الطلاء، وستقلل عمليات القطع الجاهزة للحام من الحاجة إلى تحضير اللحام، ما يبسط الإنتاج ويقلل من تكاليف العمالة. وهناك أحيانًا ما تكون جودة القطع أقل أهمية، وقد يختار المشغلون التضحية بجودة القطع مقابل زيادة الإنتاجية.

تتحدد جودة القطع وفق عدد من العوامل، وتشمل ما يلي:

• حركة ماكينة القطع

• إذا كان مستوى قوة الماكينة متناسبًا مع سُمك المادة المراد قطعها

• الغازات المستخدمة (أو في حالة نفث الماء، المواد الكاشطة)

• إذا كانت إعدادات الماكينة والمواد الاستهلاكية الخاصة بالقطع متوافقة بشكل صحيح

في بعض العمليات، ولا سيما القطع بالوقود الأكسجيني، قد تكون مهارة المشغل هي العامل الأهم في تحديد جودة القطع. لا تعتمد العمليات الأخرى على مهارة المشغل بنفس القدر، وعندما يمكن دمج الخبرة الفنية في برامج القطع، كما هو الحال مع تقنية SureCut™ من Hypertherm، تقل الحاجة إلى المشغلين المهرة بشكل أكبر.

تُقيّم جودة القطع وفقًا للخصائص التالية:

• الزاوية – يُعتبر القطع الذي يتم بزاوية صغيرة أو دون زاوية على الإطلاق هو الأفضل

• عرض الشق − كلما كان عرض الشق أصغر، زادت دقة تفاصيل القطعة

• التفاوت – تؤدي التفاوتات المحددة بدقة أكبر إلى قطع أكثر دقة وقابلية للتكرار

• حجم منطقة التأثير الحراري − تحمي المنطقة الأصغر سلامة المعدن بشكل أفضل وتؤثر على جدوى العمليات الأخرى مثل اللحام والتثقيب

• الخبث – كلما قلّ، كان ذلك أفضل (الخبَث هو المعدن الذي يذوب أثناء عملية القطع ويبقى عالقًا على حواف القطع)

• جودة الحواف − نعومة التشطيب

• أداء التحكم في ارتفاع المشعل (THC)

الإنتاجية

غالبًا ما يُخطئ البعض في ربط الإنتاجية بسرعة القطع فقط. ورغم أهمية ذلك، هناك عوامل أخرى يجب أخذها في الاعتبار. ومنها على سبيل المثال:

• وقت البرمجة المطلوب

• الوقت المطلوب لإعداد المهمة على ماكينة القطع

• الوقت المطلوب لتحضير النظام للقطع (أو التسخين المسبق)

• عدد رؤوس القطع التي يمكن أن تقبلها الماكينة

• كفاءة برنامج التداخل وقدرته على زيادة وقت القطع إلى أقصى حد وتقليل حركات رأس القطع غير الضرورية

• القدرة على تفريغ الأجزاء بأمان أثناء قيام النظام بالقطع

• القدرة على إجراء عمليات متعددة على ماكينة واحدة، على سبيل المثال، قطع الحواف وقطع الشقوق والثقوب الداخلية والشطف

• يمكن أن يؤدي دمج الأنظمة لتنفيذ مهام متوازية، مثل التدفق المسبق أثناء عملية العبور أو IHS، إلى تحسين وقت العملية

• الوقت اللازم للعمليات الثانوية مثل التجليخ، والذي يمكن تقليصه أو الاستغناء عنه من خلال تحسين جودة القطع الخارجة من ماكينة القطع

تكلفة التشغيل

هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على التكلفة الإجمالية لتشغيل نظام القطع: المواد الاستهلاكية والطاقة والغاز والصيانة، وما إلى ذلك.

تكلفة العمالة

تكلفة العمالة عامل هام في حساب تكلفة التشغيل في معظم أنحاء العالم، حيث لا يزال ارتفاع أجور العمالة ونقص العمالة الماهرة هما ما يتحكمان في الطلب على حلول القطع الآلية. لتحسين التكاليف التشغيلية بشكل أكبر، ضع في اعتبارك حلاً آليًا بالكامل يمكنه تقليل ما يلي أو التخلص من:

• الحاجة إلى البرمجة والإعداد في نظام التحكم الرقمي (CNC)

• العمليات الثانوية مثل التجليخ للتجهيز لعمليات اللحام

• الحاجة إلى أكثر من ماكينة لتنفيذ عمليات معالجة متعددة مثل القطع والتمييز والشطف

استغلال المواد

يُعد استغلال المواد عاملاً مهمًا آخر يؤثر على تكاليف التشغيل. ورغم أنه من الممكن في كثير من الأحيان استرداد جزء من التكلفة عن طريق بيع المواد غير المستخدمة أو الخردة، إلا أن زيادة الاستفادة من تلك المواد لتقليل النفايات من الأساس يعد أمرًا أكثر فائدة بكثير. تساهم مجموعة متنوعة من العوامل في استغلال المواد، وأبرزها برامج CAD/CAM التي تحدد مكان القطع وتوجه حركته.

عند حساب تكاليف التشغيل، من المهم تجنب الاكتفاء بحساب التكلفة لكل ساعة، والتركيز بدلاً من ذلك على التكلفة لكل قطعة أو التكلفة لكل قدم. ما السبب؟ إن النظام الذي تبلغ تكلفة تشغيله حوالي 17.96 يورو (20 دولارًا أمريكيًا) في الساعة، لكنه لا ينتج سوى قطعتين في الساعة، لا يقترب بأي حال من الكفاءة التي يتمتع بها النظام الذي تبلغ تكلفة تشغيله 17.96 يورو (20 دولارًا أمريكيًا) في الساعة، لكنه ينتج 100 قطعة.

التكلفة الإجمالية

يتطلب التقييم الأكثر تعمقًا لتكاليف التشغيل فهم التكلفة الإجمالية لإنتاج جزء مكتمل، بما في ذلك العمليات اللاحقة لإعداد القطعة من أجل اللحام أو الطلاء، أو ببساطة لتشطيبها لأغراض جمالية. عندما يتسنى تقليل العمليات اللاحقة، وما تتطلبه من وقت تشغيل الماكينات وتكاليف العمالة، من خلال تحسين عملية القطع، قد تنخفض التكلفة الإجمالية لكل قطعة مكتملة.

أحد الجوانب التي غالبًا ما يتم تجاهلها في أنظمة القطع هو أداء نظام التحكم في ارتفاع المشعل (THC).  يتمتع نظام التحكم في الارتفاع عالي الأداء بالقدرة على إعداد العملية تلقائيًا من خلال نظام التحكم الرقمي (CNC) أو برنامج القطعة من أجل:

• تقليل الأخطاء الشائعة في الإعداد أو تجنبها

• تعويض تآكل القطب الكهربائي لزيادة عمر المواد الاستهلاكية إلى أقصى حد

• الحفاظ على الارتفاع المناسب للحصول على زاوية قطع مثالية

• الكشف عن اصطدامات المشعل وحمايته من التلف
  
  

التكلفة الرأسمالية للمعدات

تشمل التكلفة الإجمالية للنظام تكلفة وحدة الإمداد بالطاقة والمشعل (أو رأس القطع في حالة القطع بالماء والليزر)، بالإضافة إلى تكلفة طاولة القطع أو الروبوت ووحدة التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) وأنظمة البرمجة وغيرها من المنتجات مثل أنظمة التحكم في الأبخرة ومعالجة المياه وإزالة المواد الكاشطة وإعادة تدويرها، وما إلى ذلك. بشكل عام، تتميز أنظمة القطع بالوقود الأكسجيني بأقل تكلفة رأسمالية، تليها أنظمة البلازما والقطع بنفث الماء، في حين أن أنظمة الليزر عادةً ما تكون الأعلى تكلفةً من الناحية الرأسمالية.

وقد تختلف التكلفة الإجمالية لنوع معين من أنظمة القطع اختلافًا كبيرًا. على سبيل المثال، قد تختلف تكلفة طاولة القطع X-Y من مصنعين مختلفين اختلافًا كبيرًا، حتى وإن كانت كلتا الماكينتين تستخدمان نفس مصدر طاقة البلازما من Hypertherm ونفس المشعل ونظام التحكم في الارتفاع ونظام التحكم الرقمي (CNC) وبرامج البرمجة. في هذه الحالات، من المهم فهم أسباب هذا الاختلاف. هل توفر طاولة معينة تحكمًا فائقًا في الحركة؟ هل تُعد ماكينة معينة أكثر متانة أو موثوقية؟ هل هناك شركة تصنيع معينة تقدم تدريبًا وخدمة ودعمًا متميزًا في مرحلة ما بعد البيع؟

الاعتبارات البيئية

تتجه الشركات في جميع أنحاء العالم بشكل متزايد إلى وضع أهداف تهدف إلى الحد من الأثر البيئي لعملياتها، وكذلك تكاليفها. بالنسبة إلى الكثيرين، يمثل خفض استهلاك الطاقة والحد من هدر المواد وسيلة لتقليل الأثر البيئي وخفض تكاليف التشغيل. ويمكن أن توفر أنظمة القطع الحديثة عالية الكفاءة وبرامج CAD/CAM المتطورة مزايا كبيرة. كما أن استخدام أنظمة الدائرة المغلقة لإعادة تدوير المياه والمواد الكاشطة في القطع بنفث الماء يمكن أن يقلل من التكاليف البيئية وكذلك تكاليف التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمعدات التي يسهل تحديثها أو بيعها أو إعادة تدويرها أن تساعد في خفض التكاليف الإجمالية لدورة حياة المنتج.

نحدّ من النفايات البيئية في شركة Hypertherm في إطار تركيزنا الشامل على تقليل النفايات وتجنب التكاليف من خلال تطبيق عمليات Lean Six Sigma وأدواتها.