Jak obniżyć koszt jednej roboczogodziny maszyny zamiast tylko zwiększać jej prędkość?

Przy inwestycjach w maszyny produkcyjne bardzo łatwo skupić się na jednym parametrze: prędkości. Szybsze cięcie, szybszy ruch belki, większe przyspieszenie albo krótszy czas jednego cyklu brzmią jak oczywisty sposób na obniżenie kosztów.

W rzeczywistości koszt roboczogodziny maszyny zależy od znacznie większej liczby czynników.

Jeżeli urządzenie przez sporą część zmiany czeka na operatora, materiał, program albo przezbrojenie, nawet bardzo duża prędkość robocza nie zapewni dobrej ekonomiki. Z kolei nieco wolniejsza maszyna, która przez większą część zmiany rzeczywiście produkuje, może wygenerować znacznie niższy koszt gotowego detalu.

Dlatego zamiast pytać wyłącznie „jak przyspieszyć maszynę?”, warto zadać inne pytanie: „jak zwiększyć udział czasu, w którym maszyna naprawdę zarabia?”.

Najpierw trzeba rozdzielić czas produkcyjny od czasu dostępności

Maszyna może być dostępna przez osiem godzin, ale nie oznacza to, że przez osiem godzin wykonuje detale.

W ciągu zmiany pojawiają się przezbrojenia, ustawianie programu, pobieranie materiału, kontrola pierwszej sztuki, przerwy operatora, usuwanie błędów i nieplanowane zatrzymania.

Jeżeli rzeczywisty czas pracy produkcyjnej wynosi pięć godzin, a pozostałe trzy są czasem nieproduktywnym, zwiększenie prędkości procesu o kilka procent może dać znacznie mniejszą korzyść niż odzyskanie jednej godziny przestoju.

To właśnie dlatego koszt roboczogodziny powinien być analizowany przez wykorzystanie maszyny, a nie tylko przez jej parametry katalogowe.

Najdroższa maszyna to często ta, która stoi

Koszty inwestycji, finansowania, powierzchni hali, serwisu i infrastruktury ponoszone są niezależnie od tego, czy maszyna w danej chwili produkuje.

Każda minuta bezczynności oznacza więc, że koszt stanowiska nadal powstaje, ale nie jest przypisany do żadnego gotowego produktu.

Im więcej takich przestojów, tym wyższy koszt każdej rzeczywiście wyprodukowanej sztuki.

Dlatego pierwszym krokiem przy obniżaniu kosztu roboczogodziny powinno być ustalenie, dlaczego maszyna stoi.

Przezbrojenia mogą kosztować więcej niż wolniejszy cykl

To szczególnie ważne w produkcji krótkoseryjnej.

Załóżmy, że jedna maszyna wykonuje detal o kilka sekund szybciej, ale zmiana narzędzi i programu zajmuje kilkanaście minut dłużej.

Przy serii liczącej tysiące elementów szybszy cykl może mieć decydujące znaczenie.

Przy serii liczącej dwadzieścia czy trzydzieści sztuk większym kosztem staje się jednak przezbrojenie.

Dlatego przy produkcji high mix low volume bardzo często bardziej opłaca się skracać czas pomiędzy zleceniami niż maksymalnie przyspieszać sam proces.

Automatyczna zmiana narzędzi może przynieść większą oszczędność niż szybsze gięcie

Dobrym przykładem jest prasa krawędziowa.

Samo gięcie pojedynczego detalu może trwać bardzo krótko. Problem zaczyna się wtedy, gdy operator musi ręcznie zdjąć narzędzia, znaleźć kolejne, ustawić je w odpowiednich pozycjach i sprawdzić konfigurację.

Jeżeli takich zmian jest kilka lub kilkanaście dziennie, ich łączny czas staje się znaczący.

Właśnie dlatego rozwiązania z obszaru automatyzacji gięcia obejmują nie tylko robota. Mogą integrować również szybkie mocowania, magazyny stempli i matryc, automatyczną zmianę narzędzi oraz przygotowanie programu offline.

Celem jest ograniczenie czasu, w którym prasa czeka zamiast giąć.

Robo Mate pozwala lepiej wykorzystać już posiadaną prasę

Obniżenie kosztu pracy stanowiska nie zawsze wymaga zakupu całkowicie nowej linii.

Rozwiązania modułowe pozwalają rozwijać istniejącą produkcję etapowo.

SafanDarley Robo Mate jest modułowym systemem umożliwiającym budowę zrobotyzowanej celi przy prasach serwoelektrycznych, hydraulicznych i hybrydowych. System może pracować w trybie automatycznym, a w razie potrzeby pozwala również wrócić do produkcji ręcznej.

Taka elastyczność może mieć duże znaczenie dla ekonomiki stanowiska. Produkcja powtarzalna może być realizowana automatycznie, natomiast krótkie i nietypowe zlecenia nie muszą być na siłę dopasowywane do pracy robota.

Operator powinien produkować wartość, a nie czekać na maszynę

Koszt roboczogodziny stanowiska obejmuje również pracę ludzi.

Jeżeli operator przez cały cykl musi stać przy maszynie tylko po to, żeby wykonać jedną powtarzalną czynność, jego czas jest przypisany wyłącznie do tego jednego stanowiska.

Automatyzacja zmienia tę sytuację.

Robot może obsługiwać powtarzalny proces, a operator może w tym czasie przygotowywać kolejne zlecenie, kontrolować jakość lub nadzorować więcej niż jedno stanowisko.

W takim przypadku koszt pracy człowieka nie znika, ale zaczyna być rozłożony na większą ilość produkcji.

To jeden z najważniejszych sposobów obniżania kosztu jednostkowego bez przyspieszania samej maszyny.

Możliwość pracy poza standardową zmianą zmienia ekonomikę inwestycji

Automatyzacja może również zwiększyć liczbę godzin, przez które stanowisko generuje produkcję.

SafanDarley wskazuje przy swoich zautomatyzowanych rozwiązaniach możliwość wydłużania godzin produkcji bez proporcjonalnego zwiększania zapotrzebowania na pracę operatora.

Jeżeli koszt zakupu maszyny jest rozkładany na większą liczbę wyprodukowanych detali i większą liczbę godzin efektywnej pracy, koszt przypadający na jedną sztukę może znacząco spadać.

Właśnie dlatego automatyzacja powinna być analizowana nie tylko przez oszczędność etatów, ale również przez zwiększenie wykorzystania aktywów.

Software może być jednym z najtańszych sposobów odzyskania czasu produkcji

W wielu zakładach maszyna nadal jest programowana bezpośrednio przy stanowisku.

Oznacza to, że urządzenie warte setki tysięcy lub miliony złotych stoi, podczas gdy operator przygotowuje kolejne zlecenie.

Programowanie offline pozwala przenieść tę pracę na osobne stanowisko.

Program, narzędzia, kolejność operacji i symulacja mogą zostać przygotowane wcześniej, podczas gdy maszyna nadal realizuje poprzednią serię.

W przypadku automatycznych systemów gięcia SafanDarley wykorzystuje software i sterowanie celi jako jeden z podstawowych elementów automatyzacji, obok prasy i robota.

Przy laserze ogromne znaczenie ma czas pomiędzy konturami

Podobna zasada obowiązuje przy cięciu laserowym.

Nie tylko prędkość przesuwu głowicy decyduje o czasie wykonania arkusza.

Liczy się również przebijanie, rozpoznanie arkusza, zmiana dyszy, ustawienie ogniska i wszystkie ruchy, podczas których laser nie wykonuje właściwego cięcia.

W Bodor P Series wykorzystywane są funkcje automatycznego wykrywania krawędzi, kompensacji, automatycznej zmiany dysz i systemy wspierające szybkie rozpoczęcie procesu.

Jeżeli takie operacje zostaną skrócone na każdym arkuszu, ich suma może dać większą oszczędność niż niewielkie zwiększenie maksymalnej prędkości cięcia.

Niezawodność ma bezpośrednią wartość finansową

Maszyna, która jest bardzo szybka podczas pracy, ale regularnie wymaga zatrzymania, może mieć gorszą ekonomikę niż nieco wolniejsze, ale stabilne stanowisko.

Każda awaria oznacza brak produkcji, czas serwisu, reorganizację zleceń i możliwe opóźnienia.

Dlatego przy analizowaniu kosztu roboczogodziny warto brać pod uwagę również niezawodność i koszty utrzymania.

SafanDarley podkreśla, że niezawodność prasy jest jednym z kluczowych warunków efektywnej automatyzacji. Jeżeli podstawowa maszyna generuje przestoje, robot i software nie są w stanie zrekompensować utraconej produkcji.

Jakość wpływa na koszt roboczogodziny bardziej, niż się wydaje

Nie każda wyprodukowana sztuka jest sztuką sprzedaną.

Jeżeli część detali trafia do poprawki lub odpadu, czas maszyny wykorzystany na ich wykonanie został zmarnowany.

Dlatego poprawa stabilności jakości jest także sposobem na obniżanie kosztu roboczogodziny.

Jeżeli wcześniej w ciągu ośmiu godzin powstawało 100 sztuk, z czego pięć wymagało poprawki, a po stabilizacji procesu wszystkie 100 nadaje się do dalszej produkcji, realna produktywność stanowiska wzrosła bez jakiegokolwiek zwiększenia prędkości.

Pomiar kąta może ograniczyć czas wykonywania prób

Przy gięciu jednym ze źródeł strat są sztuki próbne.

Operator wykonuje pierwszy detal, mierzy go, poprawia program i dopiero wtedy rozpoczyna właściwą produkcję.

W przypadku krótkiej serii każda taka próba jest znaczącym kosztem.

Automatyczne systemy pomiaru kąta ograniczają konieczność wykonywania kolejnych ręcznych korekt i pomagają szybciej uzyskać prawidłowy detal.

To kolejny przykład sytuacji, w której poprawa kontroli procesu obniża koszt produkcji bez zwiększania prędkości samego ruchu prasy.

Materiał również trzeba dostarczyć dokładnie wtedy, kiedy jest potrzebny

Bardzo szybka maszyna nie ma większej wartości, jeżeli regularnie czeka na arkusz, detal lub kolejną paletę.

Dlatego częścią optymalizacji roboczogodziny jest również logistyka wokół stanowiska.

W automatycznych celach gięcia stosowane są podajniki, stackery, systemy rozpoznawania orientacji, odkładanie na palety i inne rozwiązania pozwalające ograniczyć ręczne operacje związane z przepływem materiału.

Im mniej czasu operator spędza na szukaniu i przenoszeniu detali, tym większą część zmiany można wykorzystać produkcyjnie.

Warto mierzyć OEE zamiast samej liczby sztuk na godzinę

Jednym z praktycznych sposobów oceny stanowiska jest OEE, czyli Overall Equipment Effectiveness.

W uproszczeniu wskaźnik pozwala spojrzeć jednocześnie na dostępność maszyny, jej rzeczywistą wydajność oraz jakość produkcji.

Dzięki temu można zobaczyć, czy problemem jest prędkość, czy może większy potencjał znajduje się w ograniczeniu przestojów i braków.

Maszyna może wykonywać detal bardzo szybko, ale jeżeli jej dostępność jest niska albo powstaje dużo braków, końcowy rezultat nadal będzie słaby.

Dlatego analiza OEE często daje więcej informacji niż porównywanie samego czasu cyklu.

Energia to kolejny składnik kosztu pracy maszyny

Koszt roboczogodziny obejmuje także zużycie energii.

Ma ono szczególne znaczenie w przypadku stanowisk pracujących wiele godzin dziennie.

Przy inwestycji warto więc analizować nie tylko produktywność, ale także to, ile energii zużywane jest zarówno podczas produkcji, jak i w czasie oczekiwania.

W przypadku prasy serwoelektrycznej inne są charakterystyki energetyczne niż przy klasycznym napędzie hydraulicznym, dlatego dobór technologii również może wpływać na koszt całej godziny pracy.

Najniższy koszt nie zawsze osiąga więc najszybsza maszyna, ale ta, która w całym cyklu najlepiej wykorzystuje energię i czas.

Automatyzacja nie powinna tworzyć kolejnego wąskiego gardła

Robotyzacja sama w sobie nie gwarantuje oszczędności.

Jeżeli robot obsługuje bardzo szybką prasę, ale nie nadąża z podawaniem lub odkładaniem detali, stanowisko nadal będzie czekało.

Dlatego automatyczna cela powinna być projektowana jako jeden proces.

SafanDarley wskazuje trzy główne komponenty automatyzacji: prasę, robotykę i software. Wszystkie muszą ze sobą współpracować, ponieważ najsłabszy element ogranicza wydajność całego systemu.

Trzeba analizować koszt gotowego detalu, nie koszt pojedynczego ruchu

To najważniejsza zmiana sposobu myślenia.

Firma nie sprzedaje klientowi sekund pracy serwonapędu ani metrów przejazdu głowicy. Sprzedaje gotowy detal.

Dlatego najlepszą miarą optymalizacji jest koszt wykonania prawidłowego produktu.

Powinien uwzględniać czas maszyny, operatora, energię, materiał, przezbrojenia, przestoje, poprawki i koszty utrzymania.

Dopiero wtedy można uczciwie porównać dwa stanowiska.

Może się okazać, że maszyna wykonująca samą operację wolniej osiąga niższy koszt końcowy dzięki lepszej automatyzacji i mniejszej liczbie przestojów.

Jak zacząć optymalizację w praktyce?

Najlepiej przez kilka tygodni zapisywać, co naprawdę dzieje się z maszyną podczas całej zmiany.

Nie wystarczy sprawdzić liczby wykonanych sztuk.

Trzeba zmierzyć czas właściwej produkcji, przezbrojeń, oczekiwania na materiał, przygotowania programu, kontroli jakości, awarii i innych zatrzymań.

Po takim pomiarze bardzo często okazuje się, że największa rezerwa nie znajduje się tam, gdzie wcześniej zakładano.

Jeżeli maszyna przez dwie godziny dziennie nie produkuje, najpierw warto odzyskać te dwie godziny, a dopiero później walczyć o kilka procent szybszy cykl.