Stabilire un prezzo basato solo sul tempo di taglio laser può portare a ordini di produzione, ma può anche rivelarsi un'operazione in perdita, soprattutto quando i margini del produttore di lamiera sono bassi.
Quando si parla di forniture nel settore delle macchine utensili, di solito si parla di produttività delle macchine utensili. Quanto velocemente l'azoto taglia l'acciaio di mezzo pollice? Quanto tempo impiega una foratura? Qual è la velocità di accelerazione? Facciamo uno studio sui tempi e vediamo come si presenta il tempo di esecuzione! Sebbene questi siano ottimi punti di partenza, sono davvero variabili da considerare quando si pensa alla formula del successo?
L'operatività è fondamentale per costruire un'attività di successo nel settore laser, ma non dobbiamo pensare solo a quanto tempo ci vuole per ridurre il lavoro. Un'offerta basata esclusivamente sulla riduzione dei tempi può spezzare il cuore, soprattutto se il profitto è basso.
Per individuare eventuali costi nascosti nel taglio laser, dobbiamo analizzare l'utilizzo della manodopera, il tempo di attività della macchina, la coerenza dei tempi di consegna e della qualità dei pezzi, eventuali rilavorazioni e l'utilizzo di materiali. In generale, i costi dei pezzi rientrano in tre categorie: costi delle attrezzature, costi di manodopera (come materiali acquistati o gas ausiliario utilizzato) e manodopera. Da qui, i costi possono essere scomposti in elementi più dettagliati (vedere Figura 1).
Quando calcoliamo il costo di una manodopera o di un componente, tutte le voci nella figura 1 concorreranno al costo totale. La situazione diventa un po' confusa quando teniamo conto dei costi in una colonna senza tenere conto adeguatamente dell'impatto sui costi in un'altra colonna.
L'idea di sfruttare al meglio i materiali potrebbe non entusiasmare nessuno, ma dobbiamo soppesare i vantaggi alla luce di altre considerazioni. Quando si calcola il costo di un componente, si scopre che nella maggior parte dei casi il materiale rappresenta la parte più rilevante.
Per sfruttare al meglio il materiale, possiamo implementare strategie come il taglio collineare (CLC). Il CLC consente di risparmiare materiale e tempo di taglio, poiché i due bordi del pezzo vengono creati contemporaneamente con un unico taglio. Questa tecnica presenta però alcune limitazioni. Dipende molto dalla geometria. In ogni caso, i pezzi piccoli che tendono a ribaltarsi devono essere assemblati per garantire la stabilità del processo, e qualcuno deve smontarli ed eventualmente sbavarli. Questo comporta un dispendio di tempo e manodopera non del tutto gratuito.
La separazione delle parti è particolarmente difficile quando si lavora con materiali più spessi, e la tecnologia di taglio laser aiuta a creare etichette "nano" con uno spessore superiore alla metà di quello del taglio. La loro creazione non influisce sui tempi di esecuzione perché i raggi rimangono nel taglio; dopo aver creato le linguette, non è necessario reinserire i materiali (vedi Fig. 2). Tali metodi funzionano solo su alcune macchine. Tuttavia, questo è solo un esempio dei recenti progressi che non si limitano più a rallentare il processo.
Anche in questo caso, la CLC dipende molto dalla geometria, quindi nella maggior parte dei casi cerchiamo di ridurre la larghezza della rete nel nido piuttosto che farla scomparire completamente. La rete si sta restringendo. Questo va bene, ma cosa succede se il pezzo si inclina e causa una collisione? I produttori di macchine utensili offrono diverse soluzioni, ma un approccio accessibile a tutti è l'aggiunta di un offset dell'ugello.
La tendenza degli ultimi anni è stata quella di ridurre la distanza tra l'ugello e il pezzo in lavorazione. Il motivo è semplice: i laser a fibra sono veloci, e i laser a fibra di grandi dimensioni sono davvero veloci. Un aumento significativo della produttività richiede un contemporaneo aumento del flusso di azoto. I laser a fibra più potenti vaporizzano e fondono il metallo all'interno del taglio molto più velocemente dei laser a CO2.
Invece di rallentare la macchina (il che sarebbe controproducente), regoliamo l'ugello in base al pezzo da lavorare. Questo aumenta il flusso di gas ausiliario attraverso l'intaglio senza aumentare la pressione. Sembra una soluzione vincente, se non fosse che il laser si muove ancora molto velocemente e l'inclinazione diventa un problema più serio.
Figura 1. Tre aree chiave che incidono sul costo di un componente: attrezzatura, costi operativi (inclusi materiali utilizzati e gas ausiliario) e manodopera. Questi tre fattori incideranno in parte sul costo totale.
Se il programma presenta particolari difficoltà nel capovolgere il pezzo, è opportuno scegliere una tecnica di taglio che utilizzi un offset dell'ugello maggiore. L'efficacia di questa strategia dipende dall'applicazione. Dobbiamo bilanciare l'esigenza di stabilità del programma con l'aumento del consumo di gas ausiliario derivante dall'aumento dello spostamento dell'ugello.
Un'altra opzione per prevenire il ribaltamento dei componenti è la distruzione della testata, creata manualmente o automaticamente tramite software. Anche in questo caso ci troviamo di fronte a una scelta. Le operazioni di distruzione della testata di sezione migliorano l'affidabilità del processo, ma aumentano anche i costi dei materiali di consumo e rallentano i programmi.
Il modo più logico per decidere se utilizzare la distruzione a slug è valutare la possibilità di far cadere i dettagli. Se ciò è possibile e non possiamo programmare in modo sicuro per evitare una potenziale collisione, abbiamo diverse opzioni. Possiamo fissare le parti con micro-fermi o tagliare pezzi di metallo e lasciarli cadere in sicurezza.
Se il problema riguarda l'intero dettaglio, allora non abbiamo altra scelta: dobbiamo contrassegnarlo. Se il problema riguarda il profilo interno, allora è necessario confrontare i tempi e i costi di riparazione e rottura del blocco metallico.
Ora la questione diventa quella dei costi. L'aggiunta di microtag rende più difficile estrarre un pezzo o un blocco da un nido? Se distruggiamo la testata, prolungheremo il tempo di funzionamento del laser. È più economico aggiungere manodopera extra per separare i pezzi o aggiungere tempo di manodopera alla tariffa oraria di una macchina? Data l'elevata produttività oraria della macchina, probabilmente la questione si riduce a quanti pezzi devono essere tagliati in pezzi piccoli e sicuri.
La manodopera rappresenta un fattore di costo enorme ed è importante gestirla quando si cerca di competere in un mercato a basso costo del lavoro. Il taglio laser richiede manodopera associata alla programmazione iniziale (sebbene i costi si riducano con i successivi riordini) e manodopera associata al funzionamento della macchina. Più le macchine sono automatizzate, minore sarà il guadagno orario che potremo ottenere dall'operatore laser.
Nel taglio laser, il termine "automazione" si riferisce solitamente alla lavorazione e alla selezione dei materiali, ma i laser moderni offrono anche molti altri tipi di automazione. Le macchine moderne sono dotate di cambio automatico degli ugelli, controllo attivo della qualità del taglio e controllo della velocità di avanzamento. Si tratta di un investimento, ma il risparmio di manodopera che ne deriva può giustificarne il costo.
La tariffa oraria delle macchine laser dipende dalla produttività. Immaginate una macchina che può fare in un turno ciò che prima richiedeva due turni. In questo caso, passare da due turni a uno può raddoppiare la produzione oraria della macchina. Man mano che ogni macchina produce di più, riduciamo il numero di macchine necessarie per svolgere la stessa quantità di lavoro. Dimezzando il numero di laser, dimezzeremo i costi di manodopera.
Naturalmente, questi risparmi andranno sprecati se le nostre attrezzature si rivelano inaffidabili. Diverse tecnologie di lavorazione contribuiscono a garantire il corretto funzionamento del taglio laser, tra cui il monitoraggio delle condizioni della macchina, l'ispezione automatica degli ugelli e i sensori di luce ambientale che rilevano la presenza di sporco sul vetro protettivo della testa di taglio. Oggi, possiamo utilizzare l'intelligenza delle moderne interfacce macchina per visualizzare quanto tempo manca alla prossima riparazione.
Tutte queste funzionalità contribuiscono ad automatizzare alcuni aspetti della manutenzione delle macchine. Che si tratti di possedere macchine dotate di queste funzionalità o di manutenerle alla vecchia maniera (con impegno e atteggiamento positivo), dobbiamo garantire che le attività di manutenzione vengano completate in modo efficiente e puntuale.
Figura 2. I progressi nel taglio laser sono ancora focalizzati sul quadro generale, non solo sulla velocità di taglio. Ad esempio, questo metodo di nanobonding (unione di due pezzi tagliati lungo una linea comune) facilita la separazione di parti più spesse.
Il motivo è semplice: le macchine devono essere in condizioni operative ottimali per mantenere un'elevata efficienza complessiva delle apparecchiature (OEE): disponibilità x produttività x qualità. O, come afferma il sito web oee.com: "[OEE] definisce la percentuale di tempo di produzione realmente efficace. Un OEE del 100% significa qualità al 100% (solo componenti di qualità), prestazioni al 100% (prestazioni più rapide) e disponibilità al 100% (nessun tempo di fermo)". Raggiungere il 100% di OEE è impossibile nella maggior parte dei casi. Lo standard di settore si avvicina al 60%, sebbene l'OEE tipico vari in base all'applicazione, al numero di macchine e alla complessità operativa. In ogni caso, l'eccellenza OEE è un obiettivo ideale per cui vale la pena impegnarsi.
Immaginiamo di ricevere una richiesta di preventivo per 25.000 componenti da un cliente importante e noto. Garantire il corretto svolgimento di questo lavoro può avere un impatto significativo sulla crescita futura della nostra azienda. Offriamo quindi 100.000 dollari e il cliente accetta. Questa è una buona notizia. La cattiva notizia è che i nostri margini di profitto sono ridotti. Pertanto, dobbiamo garantire il massimo livello possibile di OEE. Per generare profitti, dobbiamo fare del nostro meglio per aumentare l'area blu e diminuire quella arancione nella figura 3.
Quando i margini sono bassi, qualsiasi sorpresa può compromettere o addirittura annullare i profitti. Una programmazione errata rovinerà il mio ugello? Un calibro di taglio difettoso contaminerà il mio vetro di sicurezza? Ho un fermo macchina imprevisto e ho dovuto interrompere la produzione per manutenzione preventiva. In che modo ciò influirà sulla produzione?
Una programmazione o una manutenzione inadeguata possono causare una riduzione della velocità di avanzamento prevista (e di quella utilizzata per calcolare il tempo di lavorazione totale). Questo riduce l'OEE e aumenta il tempo di produzione complessivo, anche senza che l'operatore debba interrompere la produzione per regolare i parametri della macchina. Dite addio alla disponibilità delle auto.
Inoltre, i componenti che produciamo vengono effettivamente spediti ai clienti o alcuni vengono buttati via? Scarsi punteggi di qualità nei calcoli dell'OEE possono davvero danneggiare.
I costi di produzione del taglio laser sono considerati in modo molto più dettagliato rispetto alla semplice fatturazione del tempo di lavorazione laser diretto. Le macchine utensili odierne offrono numerose opzioni per aiutare i produttori a raggiungere l'elevato livello di trasparenza di cui hanno bisogno per rimanere competitivi. Per rimanere redditizi, dobbiamo solo conoscere e comprendere tutti i costi nascosti che paghiamo quando vendiamo gadget.
Immagine 3 Soprattutto quando utilizziamo margini molto sottili, dobbiamo ridurre al minimo l'arancione e massimizzare il blu.
FABRICATOR è la rivista leader nel settore della lavorazione e della deformazione dei metalli in Nord America. La rivista pubblica notizie, articoli tecnici e case history che consentono ai produttori di svolgere il proprio lavoro in modo più efficiente. FABRICATOR è al servizio del settore dal 1970.
Ora è disponibile l'accesso digitale completo a The FABRICATOR, che ti consente di accedere facilmente a preziose risorse del settore.
Ora è disponibile l'accesso digitale completo a Tubing Magazine, che vi consentirà di accedere facilmente a preziose risorse del settore.
È ora disponibile l'accesso digitale completo a The Fabricator en Español, che consente di accedere facilmente a preziose risorse del settore.
Myron Elkins partecipa al podcast The Maker per parlare del suo percorso da piccola città a saldatore in fabbrica...
Data di pubblicazione: 28-08-2023