Sự đổi mới của trục chốt thúc đẩy sự bền vững? 

Khi nghe đến tính bền vững trong sản xuất, bạn có thể nghĩ đến những hạng mục có giá trị lớn: năng lượng tái tạo cho nhà máy, chuyển sang sử dụng thép tái chế hoặc cắt giảm chất thải làm mát. Hiếm có người khiêm tốn trục chốt nghĩ đến. Đó là điểm mù phổ biến. Trong nhiều năm, người ta cho rằng ốc vít là hàng hóa – rẻ, có thể thay thế và có chức năng ổn định. Sự thúc đẩy tính bền vững được coi là điều gì đó xảy ra xung quanh họ chứ không phải thông qua họ. Nhưng nếu bạn đã có mặt tại nhà máy hoặc tham gia các cuộc họp đánh giá thiết kế, bạn sẽ biết đó là nơi mà những lợi ích hoặc tổn thất thực sự, rõ rệt về hiệu quả được xác định. Đây không phải là việc rửa sạch một bộ phận; đó là việc xem xét lại yếu tố chịu tải cơ bản để nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu, tuổi thọ và giảm thiểu tài nguyên trên toàn hệ thống. Hãy để tôi giải nén nó.

Trọng lượng của một gram: Hiệu quả vật liệu là điểm khởi đầu

Nó bắt đầu bằng một câu hỏi đơn giản: tại sao chiếc ghim này lại ở đây và nó có cần nặng đến thế không? Trong một dự án trước đây dành cho một nhà sản xuất máy móc nông nghiệp, chúng tôi đang xem xét một chốt xoay cho liên kết máy gặt. Thông số kỹ thuật ban đầu là một chốt thép carbon đặc có đường kính 40mm, dài 300mm. Nó đã như vậy trong nhiều thập kỷ, một phần được chuyển giao. Mục tiêu là giảm chi phí nhưng con đường đó lại dẫn thẳng tới sự bền vững. Bằng cách tiến hành phân tích FEA thích hợp về các chu kỳ tải thực tế—không chỉ hệ số an toàn trong sách giáo khoa là 5—chúng tôi nhận ra rằng chúng tôi có thể chuyển sang sử dụng thép hợp kim thấp, cường độ cao và giảm đường kính xuống 34mm. Điều đó đã tiết kiệm được 1,8 kg thép cho mỗi chốt. Nhân số đó với 20.000 đơn vị một năm. Tác động ngay lập tức là việc khai thác, chế biến và vận chuyển nguyên liệu thô ít hơn. Lượng khí thải carbon trong quá trình sản xuất loại thép đó là rất lớn, do đó, việc tiết kiệm gần 36 tấn thép hàng năm không chỉ là một cách tiết kiệm chi phí cho từng hạng mục; đó là một môi trường hữu hình. Thử thách không phải là kỹ thuật; việc mua sắm thuyết phục rằng loại thép tính trên mỗi kg đắt hơn một chút là xứng đáng để tiết kiệm tổng thể hệ thống. Đó là một sự thay đổi văn hóa.

Đây là nơi địa lý của sản xuất quan trọng. Ở những nơi như Quận Yongnian ở Hàm Đan, Hà Bắc—trung tâm sản xuất dây buộc ở Trung Quốc—bạn sẽ thấy phép tính vật liệu này diễn ra ở quy mô công nghiệp. Một công ty hoạt động ở đó, như Công ty TNHH Sản xuất Fastener Handan Zitai., nằm giữa một mạng lưới cung ứng rộng lớn. Các quyết định của họ về tìm nguồn cung ứng nguyên liệu và tối ưu hóa quy trình đều có ảnh hưởng. Khi họ chọn làm việc với các nhà máy thép cung cấp phôi thép sạch hơn, đồng nhất hơn, điều đó sẽ giảm tỷ lệ phế liệu trong quy trình rèn và gia công của chính họ. Ít phế liệu hơn có nghĩa là ít lãng phí năng lượng hơn khi nấu chảy lại hoặc tái xử lý các bộ phận bị lỗi. Đó là một phản ứng dây chuyền về hiệu quả bắt đầu từ phôi thô và kết thúc bằng thành phẩm trục chốt điều đó không giải quyết quá mức vấn đề. Bạn có thể tìm hiểu thêm về bối cảnh hoạt động của họ trên trang web của họ, https://www.zitai ốc vít.com.

Nhưng việc giảm thiểu vật chất có những giới hạn của nó. Bạn chỉ có thể làm cho một chiếc ghim thật mỏng trước khi nó hỏng. Biên giới tiếp theo không chỉ là lấy nguyên liệu ra mà còn đưa hiệu suất vào. Điều đó dẫn đến việc xử lý bề mặt và sản xuất tiên tiến.

Ngoài Chrome: Tiện ích mở rộng cuộc sống chưa từng thấy

Ăn mòn là kẻ giết người thầm lặng của máy móc và là kẻ thù của sự bền vững. Một chốt bị hỏng do rỉ sét không chỉ dừng máy; nó tạo ra sự lãng phí – chốt bị gãy, thời gian ngừng hoạt động, nhân công thay thế, thiệt hại tài sản thế chấp tiềm ẩn. Câu trả lời kiểu cũ là lớp mạ crôm dày. Nó hoạt động được, nhưng quá trình mạ rất khó chịu, liên quan đến crom hóa trị sáu và nó tạo ra một bề mặt có thể sứt mẻ, dẫn đến các vết ăn mòn điện.

Chúng tôi đã thử nghiệm một số lựa chọn thay thế. Một là lớp phủ polymer mật độ cao, ma sát thấp. Nó hoạt động rất tốt trong phòng thí nghiệm và trong môi trường thử nghiệm sạch sẽ. Giảm ma sát, chống ăn mòn tuyệt vời. Nhưng trên thực địa, trên một máy xúc xây dựng hoạt động trong môi trường phù sa mài mòn, nó đã bị mòn trong 400 giờ. Một thất bại. Bài học là tính bền vững không chỉ là một quy trình sạch; đó là về một sản phẩm tồn tại trong thế giới thực. Giải pháp bền vững hơn hóa ra lại là một con đường khác: xử lý cacbonat hóa nitro hóa ferritic (FNC) kết hợp với lớp bịt kín sau quá trình oxy hóa. Đây không phải là lớp phủ; đó là một quá trình khuếch tán làm thay đổi quá trình luyện kim bề mặt. Nó tạo ra một lớp sâu, cứng và chống ăn mòn đáng kinh ngạc. Lõi của chốt vẫn cứng nhưng bề mặt có thể xử lý mài mòn và chống gỉ lâu hơn nhiều so với mạ. Tuổi thọ của khớp trục trong thử nghiệm hiện trường của chúng tôi đã tăng gấp đôi. Đó là hai vòng đời với giá của một vòng đời tính theo lượng carbon tiêu tốn từ quá trình sản xuất. Năng lượng cho quá trình FNC rất đáng kể, nhưng khi được khấu hao gấp đôi thời gian sử dụng, gánh nặng môi trường tổng thể sẽ giảm mạnh.

Đây là loại phân tích đánh đổi xảy ra trên thực tế. Tùy chọn xanh nhất trên giấy không phải lúc nào cũng bền nhất. Đôi khi, một bước sản xuất sử dụng nhiều năng lượng hơn cho bộ phận này lại là chìa khóa để tiết kiệm đáng kể cho toàn bộ máy. Nó buộc bạn phải suy nghĩ theo hệ thống chứ không phải từng phần riêng lẻ.

Dấu chân hậu cần ẩn trong thùng carton

Đây là một góc độ thường bị bỏ qua: đóng gói và hậu cần. Có lần chúng tôi đã kiểm tra chi phí carbon để vận chuyển một chiếc ghim từ một nhà máy ở Hà Bắc đến dây chuyền lắp ráp ở Đức. Những chiếc ghim được gói riêng trong giấy dầu, đặt trong các hộp nhỏ, sau đó cho vào thùng carton lớn hơn, có nhiều chất độn xốp. Hiệu suất thể tích thật khủng khiếp. Chúng tôi đang vận chuyển rác thải hàng không và bao bì.

Chúng tôi đã làm việc với nhà cung cấp—một kịch bản trong đó một nhà sản xuất như Zitai, nằm gần các trục đường bộ và đường sắt chính như Đường sắt Bắc Kinh-Quảng Châu và Quốc lộ 107, có lợi thế tự nhiên—để thiết kế lại gói hàng. Chúng tôi chuyển sang một ống bọc bìa cứng đơn giản, có thể tái chế, chứa mười chiếc ghim trong một ma trận chính xác, được ngăn cách bằng các gân bìa cứng. Không có bọt, không có màng bọc nhựa (thay vào đó là loại giấy chống xỉn màu nhẹ, có thể phân hủy sinh học). Điều này đã tăng số lượng ghim trên mỗi container vận chuyển lên 40%. Tức là lượng vận chuyển container ít hơn 40% cho cùng một sản lượng. Mức tiết kiệm nhiên liệu khi vận chuyển hàng hóa bằng đường biển thật đáng kinh ngạc. Đây là trục chốt sự đổi mới? Tuyệt đối. Đó là một sự đổi mới trong hệ thống phân phối, là một phần cốt lõi trong tác động đến vòng đời của nó. Vị trí của công ty, có giao thông rất thuận tiện, không chỉ là tuyến bán hàng; nó là đòn bẩy để giảm số dặm vận chuyển hàng hóa khi kết hợp với bao bì thông minh. Nó biến một thực tế địa lý thành một tính năng bền vững.

Khi tiêu chuẩn hóa chống lãng phí

Động lực tùy biến là một cơn ác mộng về tính bền vững. Mỗi chốt duy nhất yêu cầu công cụ riêng, thiết lập riêng trên CNC, khe chứa hàng riêng, nguy cơ lỗi thời riêng. Tôi đã thấy những nhà kho chứa đầy những chiếc ghim đặc biệt dành cho những máy đã ngừng sản xuất từ ​​lâu. Đó là năng lượng và vật chất thể hiện ở trạng thái không hoạt động, sẽ trở thành phế liệu.

Một động thái mạnh mẽ là tích cực tiêu chuẩn hóa trong một dòng sản phẩm. Trong một dự án bộ pin xe điện gần đây, chúng tôi đã nỗ lực sử dụng cùng đường kính và vật liệu cho tất cả các chốt định vị cấu trúc bên trong, thậm chí trên các kích cỡ mô-đun khác nhau. Chúng tôi chỉ thay đổi độ dài, đây là một thao tác cắt bỏ đơn giản. Điều này có nghĩa là một kho nguyên liệu thô, một mẻ xử lý nhiệt, một quy trình kiểm soát chất lượng. Nó đơn giản hóa việc lắp ráp (không có nguy cơ chọn sai chốt) và giảm đáng kể độ phức tạp của hàng tồn kho. các bền vững Lợi ích đạt được ở đây là ở các nguyên tắc sản xuất tinh gọn: giảm các thay đổi trong thiết lập, giảm thiểu hàng tồn kho dư thừa và loại bỏ lãng phí do nhầm lẫn. Nó không hào nhoáng, nhưng đó là nơi tạo ra hiệu quả tài nguyên hệ thống thực sự. Điện trở thường đến từ các kỹ sư thiết kế, những người muốn tối ưu hóa từng chốt cho tải cụ thể của nó, thường có mức tăng biên. Bạn phải cho họ thấy tổng chi phí – tài chính và môi trường – của sự phức tạp đó.

Tư duy tuần hoàn: Thiết kế để tháo gỡ

Đây là một trong những khó khăn. Có thể một trục chốt có hình tròn? Hầu hết đều được ép vào, hàn hoặc biến dạng (như với một vòng tròn) theo cách khiến việc tháo ra có thể bị phá hủy. Chúng tôi đã xem xét điều này để tìm hệ thống bước tua bin gió. Các chốt giữ ổ trục lưỡi rất hoành tráng. Khi hết tuổi thọ, nếu chúng bị giữ lại hoặc hợp nhất, thì đó sẽ là hoạt động cắt đứt—nguy hiểm, tốn nhiều năng lượng và làm nhiễm bẩn thép.

Đề xuất của chúng tôi là một chốt côn có ren trích tiêu chuẩn ở một đầu. Thiết kế yêu cầu gia công chính xác hơn, vâng. Nhưng nó cho phép loại bỏ an toàn, không phá hủy bằng dụng cụ kéo thủy lực. Sau khi xuất xưởng, chốt rèn lớn, chất lượng cao đó có thể được kiểm tra, gia công lại nếu cần thiết và tái sử dụng trong một ứng dụng ít quan trọng hơn hoặc ít nhất, được tái chế dưới dạng phế liệu thép cao cấp, sạch chứ không phải là một cơn ác mộng kim loại hỗn hợp. Chi phí đơn vị ban đầu cao hơn. Đề xuất giá trị không dành cho người mua đầu tiên mà dành cho tổng chi phí sở hữu của nhà điều hành trong 25 năm và cho công ty ngừng hoạt động sau đó. Đây là tư duy vòng đời thực sự và lâu dài. Nó chưa được áp dụng rộng rãi—tư duy chi phí vốn vẫn chiếm ưu thế—nhưng đó là định hướng. Nó di chuyển ghim từ vật tiêu hao sang tài sản có thể phục hồi.

Vì vậy, là đổi mới trục chốt thúc đẩy tính bền vững? Nó có thể. Nó có. Nhưng không phải thông qua các tài liệu ma thuật hoặc từ thông dụng. Nó thúc đẩy sự bền vững thông qua sức nặng tích lũy của hàng nghìn quyết định thực tế: loại bỏ từng gam một thiết kế, chọn cách xử lý lâu dài hơn, đóng gói chúng thông minh hơn, tiêu chuẩn hóa không ngừng và dám nghĩ đến điểm cuối ngay từ đầu. Nó nằm trong tay của các kỹ sư, người lập kế hoạch sản xuất và người quản lý chất lượng ở những nơi như Hàm Đan. Ổ đĩa không phải lúc nào cũng được dán nhãn màu xanh lá cây; nó thường được dán nhãn là hiệu quả, đáng tin cậy hoặc tiết kiệm chi phí. Nhưng đích đến thì giống nhau: làm được nhiều hơn với ít nguồn lực hơn và lâu hơn. Đó là câu chuyện có thật.