Realităţile cotidiene ale economiei unităţilor de producţie

Scule

de Ion Tampu

Realităţile cotidiene ale economiei unităţilor de producţie

Unitățile de producție caută să fabrice un anumit număr de repere la un nivel de calitate bine stabilit, într-un interval de timp scurt, la un cost de fabricație determinat. Pentru a atinge aceste obiective, este necesar controlul mai multor factori, inclusiv parametri de așchiere, cost cu sculele și timp de așteptare a mașinilor, cost de utilizare a utilajelor, cheltuieli logistice și cost al forței de muncă.

Economia producției este știința responsabilă cu echilibrarea factorilor procesului de producție pentru obținerea rezultatelor dorite. În cele peste două secole de istorie a prelucrărilor prin așchiere, elementele economiei producției s-au multiplicat și diversifi cat. În prima fază, producția a evoluat de la manufacturarea unui singur reper, unicat, la producția de masă a reperelor standardizate, utilizând mașini-unelte. Îmbunătățirea metodelor de producție conduce la apariția celei de a doua generații a producției de masă, apar pentru prima oară liniile de producție și se mărește considerabil numărul de repere identice fabricate: scenariul volum mare, varietate mică de repere (HVLM). Apoi, apar mașinile CNC și roboții, care duc producția de masă la a treia generație de efi ciență. Mai recent, tehnologia digitală aplicată în programare, controlul mașinilor-unelte și al sistemului de manevrare a semifabricatelor au facilitat apariția celei de-a patra generații a producției de masă, etapă cunoscută ca Industry 4.0, caracterizată prin producția de repere foarte variate în volume mici (HMLV).

Fig. 1

  • Figura 1

Pentru a realiza trecerea efectivă de la producția HVLM la HMLV, este crucial ca producătorii de piese și repere să recunoască posibilitățile reale de creștere și schimbările economiei producției și să folosească toate avantajele oferite de informațiile din piață și de tehnologiile existente, pentru a analiza toate operațiile de producție, precum și pentru atingerea obiectivelor de producție. Un element-cheie al transformării implică abandonarea abordărilor și practicilor prea simpliste și descoperirea costurilor ascunse, care pot submina atingerea potențialului maxim al producției.

Volum mare, varietate mică, economie simplă?

Standardizarea proceselor de fabricație are loc în secolul al 19-lea, ca un răspuns la nevoia de accelerare a producției de produse identice cu piese de schimb și de subansamble interschimbabile. Industria constructoare de autovehicule a rafi nat abordarea de tip HVLM, mărind drastic producția de repere, introducând liniile de transfer și alte metode similare care au făcut posibilă fabricarea a milioane de repere identice pe parcursul mai multor ani de fabricație.

Caracteristica de continuitate pe termen lung a producției HVLM permite producătorilor să ajusteze foarte exact factorii multipli ai procesului de fabricație, mărind astfel productivitatea concomitent cu scăderea costurilor. Tehnologiile auxiliare, precum schimbarea automată a sculelor și a semifabricatelor, și folosirea roboților permit desfășurarea operațiilor fără întreruperi neplanificate, asigură o predictibilitate ridicată a costurilor, scade numărul de rebuturi și a re-prelucrărilor și permite excluderea operațiilor secundare, cum ar fi debavurarea.

Una dintre estimările frecvente este costul sculelor – se consideră că acest cost este de aproximativ 3% din costul total al producției. Această estimare de 3% este un reper de referință convenabil, dar foarte rar este și corect. Caracteristicile de prelucrabilitate a semifabricatului, de exemplu, pot avea un efect dramatic: trecerea de la prelucrarea oțelului la prelucrarea titanului poate crește costul cu sculele chiar și de cinci ori. Astfel, estimarea inițială de 3% devine 15%, chiar dacă restul factorilor de producție rămân neschimbați.

Concentrarea doar pe timpul efectiv de lucru al sculei duce la neglijarea altor factori, cum ar fi timpul de schimbare a sculei. O astfel de abordare simplistă va ascunde efectiv timpul total real de prelucrare. Producătorii trebuie să înțeleagă că timpul de prelucrare, timpul de reglare, timpul de schimbare a sculei, timpul de încărcare-descărcare a semifabricatului, precum și alți factori interferează și trebuie luați în calcul.

Un exemplu simplificat de neanticipare a interacțiunii factorilor de producție implicați în proces este o unitate de producție care prelucrează un anumit reper care necesită 2 minute de așchiere și un timp total de încărcare-descărcare a semifabricatului de 2 minute, indexarea sculei durând 1 minut, cu o durată de viață a sculei de 5 piese, timpul de indexare pe piesă fiind astfel de 0,2 minute. Deoarece timpul total al procesului de prelucrare a fiecărei piese este de 4,2 minute, productivitatea va fi de 14 piese per oră. Fiecare sculă costă 15 euro, deci avem nevoie de 42 de euro pentru a prelucra cele 14 piese (2,8 scule). Costurile mașinii sunt 50 de euro per oră. Ca rezultat, costul de producție pentru 14 piese per oră este 92 de euro.

Acum, încercând să mărească productivitatea și numărul de repere fabricate per oră, unitatea de producție mărește viteza de așchiere cu 10%. Se va reduce timpul de așchiere cu 10% (la 1,8 minute), dar durata de viață a sculei se reduce aproximativ la jumătate, însemnând astfel că o muchie de așchiere va produce 2,5 piese înainte de a fi necesară indexarea. Timpul de indexare a asculei va rămâne 1 minut, iar timpul de încărcare-descărcare este tot de 2 minute. Timpul total al procesului de prelucrare va rămâne 4,2 minute per piesă (1,8 minute timp de așchiere, 2 minute manipularea semifabricatului și 0,4 minute indexarea sculei) sau 14 piese per oră. Costurile mașinii și al sculelor rămân aceleași, dar acum sunt necesare 5,6 scule (84 de euro cost cu sculele) pentru a lucra o oră. Chiar dacă s-a mărit viteza de așchiere, productivitatea este tot de 14 piese per oră, dar costul de producție crește de la 92 de euro la 134 de euro.

În acest caz, mărirea vitezei de așchiere nu face procesul de fabricație mai productiv. Schimbarea timpului de așchiere afectează alți factori în tot ciclul de prelucrare, în acest caz, durata de viață a sculei și timpul de indexare a sculei. Este astfel evident faptul că o unitate de producție trebuie să ia în considerare toate consecințele apărute după modificările aduse procesului de producție.

O altă formă de cost ascuns implică îndepărtarea unor pași din procesul de producție. În multe unități de producție, timpul consumat cu indexarea plăcuțelor, de exemplu, este un caz clasic de cost ascuns. Intervalul atribuit indexării unei plăcuțe (pachet de plăcuțe) este de 1 minut. Cu toate acestea, timpul măsurat efectiv pe linia de producție poate fi de 2, 3 sau chiar 10 minute, rezultând o diferență de timp de la 60 la 600 de secunde.

Fig. 2

  • Figura 2

Varietate mare, volum mic, consideraţii complexe

În economia actuală, competiția globală forțează producătorii să creeze diferite versiuni ale produselor proprii care să acopere nevoile unor grupuri mici de utilizatori. Tehnologiile computerizate avansate permit modificarea rapidă a designului fiecărui reper, a programelor mașinilor-unelte și, de asemenea, permit urmărirea ușoară a varietății reperelor și a inventarului. Rezultatul este trecerea la un scenariu de producție cu varietate mare de repere și volum mic pe reper. În zilele noastre, acest scenariu a fost suficient de bine dezvoltat încât să fie posibilă lansarea în fabricație a loturilor foarte mici (sub 10 piese per lot) și chiar a pieselor-unicat la costuri de producție rezonabile.

Orizontul de timp foarte mare al producției HVLM permite planificarea în avans și reglarea fină a factorilor de producție. Planificarea în situațiile HMLV este diferită. Ingineria computerizată și suportul tehnologiilor avansate permit schimbări rapide ale tipului de reper fabricat, dar procesul de planificare HMLV trebuie să fie complex și reactiv. O comandă de fabricație pentru 10 repere poate fi urmată de o comandă pentru două, cinci repere de alt tip sau chiar pentru un reper-unicat. Materialul semifabricatului poate fi modificat de la oțel la aluminiu și ulterior la titan, iar geometria piesei, de la simplă la complexă. În toate aceste cazuri, nu există timp pentru a determina durata de viață a sculei prin testări.

Pentru a putea controla durata de viață a sculei, unitățile de producție fac de obicei o estimare conservatoare a duratei de viață a sculei și, pentru mai multă siguranță, vor schimba scula înainte de fiecare lot (chiar și înainte de fiecare reper), scula neatingând astfel întreaga ei durată de viață productivă. Timpul de așchiere este doar un factor din întregul tablou. În cazul scenariului de producție HMLV, timpul necesar pentru manipularea semifabricatelor și a prinderilor, schimbarea sculelor și indexarea plăcuțelor este de obicei mult mai mare decât timpul efectiv de așchiere. Inventarul de scule, mașina, timpul de așteptare, interacțiunea umană directă și factorii de material ai semifabricatului pot conține costuri ascunse. Cea mai recentă abordare a economiei producției ia în calcul costul cu semifabricatele și cu sculele, costul echipamentelor de producție, costul timpilor de așteptare, precum și salariile și costurile de întreținere.

Fig. 3

  • Figura 3

Rapiditatea cu care se schimbă produsele în scenariul HMLV face foarte difi cilă atingerea unui randament ridicat. În cazul scenariului de producție HVLM, testările și reglajele permit atingerea unui randament de 99,99% (piese conforme). Pe de altă parte, randamentul HMLV poate fi binar. Un lot conform compus dintr-un singur reper-unicat reprezintă 100% randament, dar dacă reperul este conform sau semifabricatul este distrus în timpul fabricației, randamentul este 0%. Cererile referitoare la calitate și la efi ciența timpului și a costului rămân la fel, dar cerința de a obține un randament de 100% din prima încercare devine imperativă. În acest caz, evitarea distrugerii sculei în timpul prelucrării poate fi cel mai important factor de luat în considerație. Un avantaj poate fi faptul că uzura sculei este minimă datorită timpului scurt de utilizare și astfel unitățile de producție pot aplica (motivat) strategii de prelucrare mai agresive și parametri de așchiere mai productivi. 

O variabilă corelată este determinarea momentului în care schimbarea sculei este oportună. Amânarea momentului de schimbare a sculei poate duce la distrugerea sculei și implicit la întreruperea neprogramată a producției sau chiar la distrugerea semifabricatului. Pe de altă parte, schimbarea prea deasă a sculelor va mări cheltuielile cu sculele și va mări și timpul de așteptare pentru schimbarea sculei și/sau indexarea plăcuțelor. Determinarea condițiilor în care trebuie înlocuită scula se va face în corelație cu întregul sistem de prelucrare, se va crea un protocol de schimbare a sculei și se va urmări îndeaproape acest protocol. 

Analiza automată a procesului de fabricaţie

De la începuturile producției de masă, numărul factorilor care afectează productivitatea procesului de fabricație și costurile s-au multiplicat de mai multe ori. Așa cum operațiile de prelucrare au devenit din ce în ce mai complexe, așa s-au comportat și relațiile dintre elementele sistemelor de producție. Niciun element nu poate exista individual; modifi - carea volumului de repere fabricate, de exemplu, va afecta inventarul de scule, echipamentele, forța de muncă și alte costuri.

Determinarea numărului factorilor implicați și a relațiilor lor cu fi ecare factor este o provocare majoră. Complexitatea acestui proces necesită o abordare sistemică de măsurare, control și coordonare a procesului de fabricație.

Sistemul Seco de analiză a costurilor și a productivității (PCA) examinează întregul proces de producție pentru a determina modalitățile de reducere a costurilor și de mărire a productivității. Baza acestui sistem sunt deceniile de experiență și cunoștințe Seco în diferite procese de fabricație de pe întregul Glob. Seco aplică toate aceste cunoștințe în combinație cu algoritmi și analize computerizate sofi sticate, inclusiv tehnici de simulare Monte Carlo, pentru a permite automatizarea modelării costurilor.

Un reprezentant Seco califi cat va realiza un PCA, care va evalua toate sculele și tehnologiile utilizate în procesul de fabricație pentru a genera un raport comprehensiv ce va include informațiile de proces (durata de viață a sculelor, parametrii de așchiere etc.) și informațiile legate de costuri, care să cuprindă costul per reper, volumul de reper per oră și costul investiției inițiale. PCA poate evalua procese care variază de la o singură operație pe o mașină-unealtă până la traseul complet al semifabricatului în întregul proces de fabricație din cadrul unității de producție.

Concentrarea se face pe îmbunătățirea productivității, care are cel mai mare impact în costuri. Sistemul ia în considerare gâtuirile și constrângerile operaționale și poate recunoaște situațiile care necesită un studiu mai aprofundat.

Deoarece efectuează un studiu al timpului și costurilor implicate în procesul de fabricație sau în întreaga unitate de producție, în faza inițială programul PCA revizuiește toți factorii de proces, inclusiv parametrii de producție, timpul ciclului de producție și cerințele fi nale de calitate. În faza a doua, se fac ajustări și adaptări ale condițiilor de așchiere și ale sculelor implicate în acel proces. Faza a treia poate implica schimbări ale procesului, combinând diferite operații și chiar aducând schimbări majore în proces, cum ar fi actualizarea/modernizarea mașinilor-unelte.

Producătorii care utilizează sistemul PCA se pot aștepta în mod obișnuit la reduceri ale costurilor de fabricație cu până la 30% și la măriri ale productivității cu până la 40%, indiferent de sectorul industrial de activitate.

Concluzii 

Relațiile dintre factori în cadrul procesului de așchiere nu sunt de unu la unu. Schimbarea condițiilor de așchiere, a materialului semifabricatului sau a volumului de piese fi nite va avea un impact în durata de viață a sculei, precum și în multe alte aspecte ale procesului de fabricație. Provocarea pentru economia producției în cadrul unităților de producție stă în identifi carea acestor relații și în dezvoltarea unor strategii care să lucreze cu ele într-o manieră pragmatică. Din păcate, lucrătorul din unitatea de producție nu poate fi un profesor în matematică și nu are timpul necesar pentru a cerceta în amănunt aceste relații. Ca rezultat, furnizorii oferă servicii de analiză și control al procesului, care oferă producătorilor un tablou complet al operațiilor specifi ce și direcții, și căi de optimizare și mărire a productivității, precum și de consolidare a efortului economic.

Principala plângere a unităților de producție este că deși au sufi cient de lucru și clienți care plătesc la timp, tot pierd bani. Soluția la problemele lor este identifi carea realităților din producție, identifi carea unor multitudini de factori ai economiei producției actuale și descoperirea și eliminarea costurilor neglijate sau ascunse, astfel încât unitățile de producție să obțină un randament maxim.


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord