廃棄物を削減：スタンピング工程でのスクラップ最小化のための主要戦略

要点まとめ

スタンピング作業におけるスクラップの削減には、インテリジェントな設計、リーン製造プロセス、データ駆動型技術を統合した包括的な戦略が必要です。最も効果的なアプローチは、高度な部品ネスティング、最適化された金型設計、および継続的なプロセス改善に重点を置いています。これらの手法を採用することで、製造業者は材料の廃棄を大幅に削減し、運用効率を高め、全体的な生産コストを低下させることができます。

設計とエンジニアリング：スクラップ対策の第一線

最も効果的なスクラップ削減の取り組みは、金属が切断される前から始まります。能動的な設計およびエンジニアリングの選択は、材料効率の基盤となります。この段階で特に重要な戦略の2つは、高度な部品ネスティングとスマートダイ設計です。部品ネスティングとは、原材料のシート上に部品形状を配置し、材料使用率を最大化して余剰スクラップを最小限に抑えることを指します。最新のCAD（Computer-Aided Design）ソフトウェアを使用することで、エンジニアはさまざまな配置を試すことができ、ブランクの回転や、大きな部品の空きスペースに小さな部品を fitting するなどの方法も検討できます。

しかし、効果的なネスティングは単なる幾何学的なパズル以上のものです。エンジニアは、特に高張力鋼の場合、材料の繊維方向を考慮しなければなりません。ある記事で詳述されているように 製造業者 、部品を材料の繊維方向に平行に曲げると割れが生じる可能性があり、本来は良好な部品も廃棄品となってしまうことがあります。これは、材料の性質が設計上の制約条件を決定づけるという包括的なアプローチの必要性を示しています。同じ材料および板厚を持つ部品であれば、異なる製品の部品であっても単一の連続ダイス内に配置して加工するという高度な技術があります。これにより材料の節約だけでなく、第2のプレス工程および作業員の削減にもつながり、大幅なコスト削減が可能になります。

ダイス設計自体にも、廃材の削減に大きく貢献する可能性があります。セグメント化されたダイスを使用することで、1回のプレスストロークで複数の工程を実行でき、中間段階での廃材を低減できます。さらに、大きなDリングの内側の素材から小さなリングを打ち抜くなど、1枚のブランクから複数の部品を製造するようにダイスを設計することは、本来なら廃棄されるはずの材料から価値を生み出す確立された方法です。カスタムダイス製造の専門業者と提携することで、 Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. 初期から材料の利用を最大限に高める複雑なプログレシブ・マートを作るための 先進的なシミュレーションと専門知識にアクセスできます

この原則が一貫して適用されることを確保するために,エンジニアは設計段階のチェックリストを使用することができます.

• 巣の最適化 異なる部品を回転させ組み合わせることなど,すべてのネイジングの可能性が CAD ソフトウェアで探査されているか?
• 繊維方向： 部品の向きは,すべての必要な曲がりで材料の粒の方向と一致していますか?
• 材料の選択: 強く軽く 軽い素材は 容量が少ないのに 同じ性能を 発揮できるのでしょうか?
• 代替方法: 材料の廃棄物や生産時間を減らすために 機械加工ではなく スタンプを施すことができるか?
• 廃棄物 再利用: この処理によるスクラップ (生地) は,次要プロセスで他の小型の部品を生産するのに適していますか?

プロセス最適化と精巧な製造原理

設計段階を超えて 製造フロアが 廃棄物の削減の次の境界線です 精益的な製造哲学を採用することは,作業流程全体で廃棄物を体系的に特定し,排除するために重要です. 利害関係のない活動を排除することで 価値を最大化することに焦点を当てています この方法の核心技術として,素材と情報の流れを視覚的に図表し,ボトルネックや廃棄物発生段階を特定する価値流れマッピング (VSM) が使われています.

価値流れがマッピングされると,製造者は特定のスタンプパラメータの最適化に集中することができます. プレス 速度,温度,圧力 など の 要因 は 精密に 調整 さ れ なけれ ば なり ませ ん.誤った 設定 に よっ て 材料 が 変形 し,り,裂け,破損 する こと が でき ます. 試験試験を行い,パラメータ調整を注意深く記録することで,安定した,繰り返し可能なプロセスが確立され,一貫して高品質の部品が生産されます. この体系的なアプローチは,施設を反応的で問題解決モードから積極的で継続的な改善文化へと移行させます.

製造における"6つの大きな損失"と 呼ばれている廃棄物の源を特定するための 公式なプロセス監査は 優れたツールです 装置の故障,長時間設定や調整,小さな停止,速度低下,起動障害,生産の拒絶などです 管理者はこれらの領域を 体系的に調査することで 廃棄物堆積に寄与する 隠された非効率性を明らかにできます 例えば,プロセス監査では,長時間変形する模具の交換時間が長ければ,良い走行が始まる前に多くの試験部品が廃棄される可能性があることが明らかになる.

スタンプラインの基本プロセス監査の簡略化ガイドは以下の通りです.

1. 範囲を定義する 分析する特定のスタンププロセスまたはマシンを選択します.
2. プロセス を 観察 し て ください 材料の積載から 完成した部品の噴出まで プロセス全体を観察します 操作者による操作や機械のサイクルを含むすべてのステップを記録する.
3. データを収集する: セットアップ時間、サイクル時間、停止発生回数、不良品の数量など、主要な指標を測定します。各不良の原因も記録してください。
4. 無駄の特定： 「6大ロス」をガイドとして使い、観察された非効率を分類します。たとえば、機械の停止、減速、品質欠陥などを記録します。
5. 根本原因の分析： 最も大きな無駄の原因について、「なぜ」を繰り返し問いかけて、症状だけでなくその背後にある根本的な問題を明らかにします。
6. 対策の検討と実施： 是正措置をブレインストーミングで挙げ、影響度と実施の手間をもとに優先順位をつけ、変更を実施します。
7. 測定と繰り返し： 実施後、プロセスを再測定して改善を確認し、今後の監査のための新しいベースラインを確立します。

技術とデータを活用したスクラップ低減

現代のテクノロジーは、不良品発生後の対応から、未然に防止するプロアクティブなアプローチへ移行するための強力なツールを提供しています。CNCマシンや自動レーザーカッターなどの高度な設備は、人為的ミスや材料の無駄を最小限に抑える精度を保証します。しかし、最も変革的な効果は、リアルタイムの生産データを活用することによって得られます。工作機械の監視プラットフォームは、このデータ主導型アプローチの中核を成しており、センサーを使用して工場現場の設備から直接情報を収集・分析します。

このデータにより、製造業者は廃棄の根本原因を非常に高い精度で特定できるようになります。推測に頼るのではなく、品質管理担当者はパレート図などのツールを活用して部品が拒絶される最も頻度の高い原因を視覚化し、その改善努力を最大の効果が得られる場所に集中させることができます。例えば、データによって特定の金型がシフト終了時に一貫して仕様外の部品を生産していることが明らかになり、工具の摩耗や長時間使用後の再キャリブレーションの必要性を示している可能性があります。

廃棄物削減における最も重要な技術的進歩の一つは、予防保全から予知保全への移行です。振動、温度、潤滑状態などの変数を追跡するための状態監視センサーを使用することで、製造業者は工具の故障が発生する前であっても、その兆候となる異常を検出できます。これによりメンテナンス担当チームはまさに最適なタイミングで対応でき、多数の不良品を生み出すような重大な故障を未然に防止できます。あるケーススタディで MachineMetrics が指摘しているように、ある企業はモニタリングを活用して工具摩耗による廃棄をなくした結果、一台あたり72,000ドルのコスト削減を実現しました。

以下は、従来型と現代型のメンテナンス戦略の比較です。

この技術を効果的に活用するためには、作業部門が歩留まり率、初回合格率、設備総合効率（OEE）、機械停止時間などの主要業績評価指標（KPI）をモニタリングすべきである。これらの指標を追跡することで、パフォーマンスおよび改善施策の影響について明確かつ客観的な視点を得ることができる。

人的要因：トレーニング、メンテナンス、品質管理

技術と設計は強力ですが、熟練した人材と堅牢な手順によって支えられた場合にのみ効果を発揮します。人的要素は、いかなる成功したスクラップ削減プログラムにおいても極めて重要な構成要素です。これは厳格かつ継続的な従業員教育から始まります。プレス加工プロセスや使用する材料、および自身の行動が与える影響を理解しているオペレーターは、高品質な部品を生産し、問題が深刻化する前に潜在的な課題を特定する可能性がはるかに高くなります。

明確なコミュニケーションと文書化は同様に重要です。設計変更や新しい作業手順が効果的に伝達されない場合、オペレーターの誤りのリスクが著しく高まります。手順、仕様、BOMについて標準化された、容易にアクセス可能なデジタル文書を整備することで、全員が最新の情報をもとに作業を行うことが保証されます。従業員が改善提案を行うことを奨励するリソース節約の文化を築くことも、無駄の大幅な削減につながります。ある施設では、従業員参加型プログラムを開始した結果、材料の無駄を15％削減しました。

定期的なダイスメンテナンスは、品質管理において不可欠な要素です。時間の経過とともにダイスは摩耗し、精度が低下してスクラップの発生率が高まります。体系的なメンテナンス計画により、ダイスは性能が劣化する前に点検、清掃および修理または交換されます。この予防的アプローチは、スクラップの発生だけでなく、プレス機自体に潜在的な損傷をもたらす可能性のある摩耗したダイスに対処するよりも、はるかに費用対効果が高いものです。

最後に、包括的なスクラップ管理プログラムには、後処理工程が含まれます。スクラップを分別、収集、リサイクルするための体制を整えることで、材料の価値を可能な限り維持できます。さらに一部の工程では、「オフアルダイス（offal dies）」を使用して、大きな部品のスクラップから小さな部品を製造し、廃棄物を新たな収益源に変えることも可能です。

包括的なスクラップ削減プログラムの実行可能なチェックリストには、以下の項目が含まれるべきです。

• トレーニングプログラム： すべてのオペレーターに対して、機械の操作、品質基準、および不良品の識別について定期的なトレーニングを実施してください。
• メンテナンススケジュール： すべての金型および機械について、厳格な予防保全および予知保全のスケジュールを作成し、遵守してください。
• 通信プロトコル: 設計変更、作業手順、品質アラートについて、すべてのシフト間で明確な連絡プロセスを確立してください。
• 文書管理システム： すべての重要な生産関連文書を整理し、誰でも容易にアクセスでき、最新の状態を維持したデジタルライブラリを管理してください。
• 従業員フィードバックループ： 従業員が問題を報告したり、プロセス改善を提案したりできる正式なシステムを構築してください。
• スクラップ管理： 不要材の分別、リサイクル、可能な場合は再利用を行うための明確なプロセスを導入してください。

よく 聞かれる 質問

1. 製造工程でのロス率をどのように低減できますか？

スクラップ率を削減するには、多面的なアプローチが必要です。まず設計の最適化から始め、ネスティングソフトウェアを使用して材料使用率を最大化します。バリューストリームマッピングなどのリーン生産方式を導入し、工程内の無駄を特定して排除します。また、機械監視技術を活用してリアルタイムデータを取得し、予知保全を可能にして欠陥を未然に防止します。最後に、従業員への定期的なトレーニングと型の体系的なメンテナンスに投資することで、一貫性と品質を確保します。

2. スクラップ金属を削減するための最も効果的な最初のステップは何ですか？

最も効果的な最初のステップは、設計およびエンジニアリング段階に注力することです。ここでは、スクラップが発生する前に対策を講じる最大のチャンスがあります。原材料シート上の部品配置（ネスティング）を最適化し、賢く効率的な金型を設計することで、工程の初めから廃棄物を設計上排除できます。この能動的なアプローチは、製造現場での後手に回った対策よりもはるかに大きな成果をもたらします。

3. スタンピング工程で発生するスクラップは再利用可能ですか？

はい、もちろんです。単なるリサイクルを超えて、スクラップ（または「オフカット」）は頻繁に再利用されます。多くのスタンピング工場では、大きな部品の残り材から小型部品を製造するために、二次用の「オフカット用金型」を使用しています。さらに、スクラップを継ぎ足したり接合したりして連続ストリップを作成し、別のプログレッシブ金型に供給できる場合もあり、本来廃棄されるはずの材料の使用効率をさらに高めることができます。