PUNZONATURA E STAMPAGGIO

Come confrontare il costo di produzione

  Una breve guida per identificare la tecnologia tra quelle disponibili, per il minor costo di produzione possibile, in base al numero e al tipo di parti da produrre.

  Lo scopo dell'ingegneria di processo è identificare il ciclo di produzione meno costoso per realizzare un prodotto. Un prodotto in lamiera segue un ciclo che parte dalla materia prima, passa attraverso la cesoiatura (punzonatura, tranciatura o taglio laser) seguita dalla formazione (piegatura, stiratura o goffratura, rollforming). Le tecnologie di taglio mediante punzonatura e stampaggio (figura 1) saranno prese in considerazione in queste pagine a causa delle loro somiglianze. Lo scopo è quello di identificare la tecnologia tra quelle disponibili che, in una specifica situazione lavorativa (numero e tipo di parti da produrre) completa la produzione al minimo costo. Quindi analizzeremo queste tecnologie per definire i costi tipici di ciascuna, Individuando innanzitutto i tre fattori che sommati danno il costo di produzione: materia prima, utensili e costo orario della macchina, l'ultimo valore viene moltiplicato per le ore necessarie per la produzione. Per calcolare il costo orario della macchina, verranno analizzati altri quattro fattori: costo della manodopera connesso al funzionamento della macchina, costo di manutenzione, costo dell'energia e infine il costo dell'ammortamento dell'impianto.

  Infine, verranno confrontati i costi di produzione con punzonatrici o punzonatrici. Allo stesso modo per i costi di produzione con punzonatrice e pressa con matrice. Quest'ultima parte fornirà anche formule utili, dato il tipo di prodotto e la quantità richiesta, per identificare la tecnologia per ottenere la produzione al minor costo.

LE TECNOLOGIE

  Le tecnologie analizzate per la tranciatura piana del pezzo sono: punzonatura da bobina, punzonatura da lamiera e stampaggio con pressa. Punzonare con l'alimentazione del foglio è la tecnologia che consente la massima flessibilità (fig. 2). Forme complesse possono essere ottenute all'interno dello spazio del foglio e il sistema è adatto anche alla produzione di un singolo pezzo. Ci sono macchine con carico e scarico manuale o automatico; in entrambi i casi la macchina deve fermarsi quando il foglio viene caricato e il prodotto finito scaricato (figura 3). La perforazione con capacità di alimentazione della bobina è una tecnologia adatta alla produzione di quantità media e piccola. La macchina carica la striscia metallica direttamente dalla bobina; la macchina lavora quindi sempre nel ciclo automatico con una buona flessibilità (figura 4). La stampa è la tecnologia adatta alla produzione di massa. In questo caso la velocità è massima, ma la flessibilità è bassa: uno stampo è realizzato per ogni prodotto e il suo costo deve essere ammortizzato in produzione (figura 5).

COSTO DI PRODUZIONE: TRE FATTORI

  Il principio guida alla base della scelta della tecnologia da utilizzare è quello del costo di produzione più basso. Questo è dato sommando tre fattori. Il primo è il costo della materia prima, che può essere in fogli (per le punzonatrici alimentate con fogli) o bobina (per le punzonatrici a bobina e stampaggio a pressione). Il costo per tutti viene considerato il materiale grezzo necessario per il completamento della produzione. A ciò si aggiunge il costo degli utensili. Gli utensili per punzonatrici con lamiera o per punzonatrici a bobina sono punzoni standard disponibili da vari produttori (ad esempio punzoni a torretta spessa). Quest'ultimo produce una forma standard (fori tondi o quadrati e così via) o forme speciali ad ogni corsa della punzonatrice. Lo strumento per la pressa di stampa è realizzato su misura per il prodotto da fabbricare.

I punzoni standard hanno indubbiamente costi inferiori rispetto agli utensili speciali. L'ultimo fattore è il costo orario della macchina, che viene moltiplicato per le ore che la macchina richiederà per completare la produzione. Tutto questo è riassunto dalla formula: [costo di produzione] = [materia prima] + [strumenti] + [costo orario] x [ore di produzione] .Fig. 6 dà il significato di questa formula in forma grafica.

COSTO ORARIO: QUATTRO FATTORI

  Altri quattro fattori devono essere sommati per calcolare il costo orario di una macchina. Il primo fattore di costo è la manodopera connessa alla macchina. Quando la macchina necessita di una supervisione continua, deve essere preso in considerazione il costo di un operatore dedicato alla macchina (da 20 a 25.000 euro l'anno da dividere per 1800 ore all'anno). Il secondo fattore è rappresentato dai costi di manutenzione annuali, che includono i materiali di consumo, l'olio idraulico e i lubrificanti, il costo dell'assistenza tecnica e dei pezzi di ricambio. Il costo di manutenzione sostenuto per la macchina in un anno, diviso per 1800 ore all'anno, dà questo valore. Il terzo fattore è il costo di l'elettricità consumata dalla pianta ogni ora. Mancano i dati relativi all'impianto di elettricità, un calcolo prudente potrebbe essere la metà della potenza installata.

  Il quarto fattore è il costo dell'ammortamento della macchina. Per calcolare questo costo orario è sufficiente dividere il tasso di ammortamento previsto per la macchina durante l'anno in corso e ancora una volta dividerlo per 1800 ore all'anno. Se la macchina è stata acquistata tramite leasing, la rata annuale divisa per 1800 ore può essere considerato invece del costo dell'ammortamento. In questo modo, al completamento dell'ammortamento della macchina o alla scadenza del contratto di leasing, si avrà una riduzione del costo orario della macchina.

LA VELOCITÀ DELLA PRODUZIONE

  Per completare il calcolo del costo di produzione, è necessario moltiplicare il costo orario in base alle ore richieste dalla macchina per eseguire il lavoro. Conoscendo il ciclo temporale di un pezzo (in ore / pezzo), questa cifra viene moltiplicata per il numero totale di pezzi. N. In una punzonatrice alimentata a fogli il tempo di ciclo dipende fortemente dal tipo di macchina, dal percorso dello strumento sulla superficie della lamiera e il numero di cambi utensile richiesti. A questo tempo di punzonatura si deve quindi aggiungere il tempo per caricare il foglio e scaricare il prodotto (da 30 a 50 centesimi di minuto). Nella punzonatrice a batteria, il tempo di produzione si ottiene con le formule empiriche come segue: [Tempo di produzione] = [Numero di operazioni per pezzo] x [Tempo medio per operazione] + [Lunghezza del pezzo in metri] x [Tempo per metro]. In questo caso il tempo di punzonatura della batteria è uguale al tempo totale di produzione, poiché il carico e i tempi di scarico non esistono. Infine, il tempo di produzione nella pressa di stampaggio è minimo: ogni tratto della pressa produce un pezzo. La produttività dipende quindi dalla velocità della stampante (60, 80, 120 e più colpi al minuto). In conclusione, lo stampo è il sistema di produzione più veloce, seguito dalla punzonatrice a batteria e infine dalla punzonatrice a foglio. È stato sottolineato nel paragrafo che descrive le tecnologie, che la punzonatrice alimentata a fogli è il sistema più flessibile, seguita dalla punzonatrice a batteria e dalla linea di stampaggio. A questo punto è interessante costruire un diagramma di flessibilità produttiva, che è riportato in fig. 7.

CONFRONTO DI TECNOLOGIE

  Con una produzione N da produrre, è necessario trovare la tecnologia per realizzarla al minor costo. Nei paragrafi seguenti il ​​valore numerico del costo della materia prima o il costo orario non saranno più calcolati. I costi saranno invece valutati in relazione ad altre tecnologie per fornire il confronto dei costi richiesto. I concetti saranno supportati da riferimenti numerici; in questo modo le formule date fino a questo punto possono quindi essere applicate a ogni singola situazione lavorativa.

CONFRONTO TRA PUNZONATURA E PUNZONATURA A FASCIA

  Allo stato attuale delle conoscenze, la punzonatura da bobina (figura 8) è particolarmente indicata per la realizzazione di prodotti con due lati corrispondenti ai lati della bobina (figure 9-11) e per produzioni medie e piccole (da 200 pezzi a 500.000 pezzi all'anno in un turno). Inoltre, la punzonatura a spirale è ideale per la produzione in serie di pezzi "diversi l'uno dall'altro" se appartengono alla stessa famiglia (lotto 1). Ad esempio, i serramenti sono prodotti in serie come pezzi singoli: la punzonatura è simile, ma le dimensioni (altezza e larghezza della porta o della finestra) differiscono da un prodotto all'altro.

  La punzonatura da foglio viene utilizzata per la produzione di pezzi rettangolari (come la punzonatrice a bobina), ma può anche produrre forme molto complesse, annidandole nel foglio. La punzonatura alimentata a fogli può anche produrre un pezzo unico totalmente diverso dagli altri ottenuti dallo stesso foglio. Viene quindi utilizzato anche per produzioni molto piccole (da 1 a 50 pezzi). Le due tecnologie saranno confrontate per una produzione media di pezzi che possono essere realizzati con entrambe le macchine. Ciascuno dei fattori che compongono il costo di produzione sarà analizzato e le conclusioni tratte, che saranno valide rispetto alle ipotesi già espresse.

Materiale grezzo

  La punzonatrice alimentata a fogli funziona con lamiere di dimensioni standard commerciali o tagliate a misura. Nel primo caso è necessario prendere in considerazione dal 10% al 20% di rifiuti a causa dell'impossibilità di utilizzare completamente la superficie del foglio. Lavorando con gli spazi tagliati a misura, la percentuale di scarto è minima, ma il costo degli spazi tranciati è superiore a quello delle dimensioni standard. La punzonatrice per coil invece lavora strisce di bobine che provengono da centri di servizio con la giusta larghezza. La percentuale di rifiuti in una bobina è al massimo dell'1%. Mentre la punzonatrice da coil utilizza fondamentalmente tutto il materiale della bobina, la punzonatrice alimentata a fogli genera un costo maggiore della materia prima a causa di maggiori sprechi o del costo maggiore di pezzi grezzi tagliati a misura.

Utensili

  Per quanto riguarda il costo dell'utensile, si stima che entrambe le punzonatrici, utilizzando punzoni standard (ad esempio utensili a torretta spessa standard), sostengano la stessa spesa per gli utensili.

Costo orario

  L'ultimo fattore da valutare è il costo orario, che verrà moltiplicato per il tempo di produzione. Ai fini del calcolo, i costi di manutenzione e di elettricità sono considerati uguali nei due tipi di macchine.

Il costo della manodopera dipende dal tipo di sistema. La punzonatrice a foglio richiede la presenza costante di almeno un operatore per le operazioni di carico e scarico del pezzo. Questo costo può essere eliminato introducendo un sistema di carico e scarico robotizzato sulla punzonatrice alimentata a fogli; in questo caso il sistema richiede ovviamente un investimento maggiore con conseguente aumento del costo di ammortamento della punzonatrice a foglio, come verrà analizzato. Una semplice punzonatrice a batteria invece produce automaticamente senza la presenza costante di un operatore, che carica solo bobine

  e scarica pallet. Il costo dell'ammortamento per le punzonatrici e le linee di punzonatura alimentate a fogli dipende dal tipo di sistema che è stato acquistato. In questa analisi consideriamo il costo dell'ammortamento di un alimentatore di foglipunzonatrice con carico e scarico manuale ad un costo equivalente diammortamento di una punzonatrice a batteria. Se la punzonatrice alimentata a fogli ha il carico e lo scarico automatico, il costo orario della manodopera sarà ridotto, ma il costo di ammortamento della macchina sarà più alto. Ci sono anche perforatrici compattemacchine disponibili che consentono ancor meno investimenti (figura 8) e quindi anche un numero pariminor costo di ammortamento orario. Per le ragioni sopra esposte, nelle varie condizioni operative, la punzonatrice a pettine ha mostrato dal 20% al 30% di costi orari inferiori rispetto al sistema a foglio.

Tempi di produzione

  Il valore del costo orario deve essere moltiplicato per le ore di produzione. Nella punzonatrice alimentata a fogli, come descritto nel paragrafo sulla velocità di produzione, il tempo necessario per caricare il foglioe scaricare il pezzo deve essere aggiunto al tempo di punch. Il tempo passa da 30 a 50 centesimi di aminuto, se l'operazione viene eseguita manualmente o automaticamente. Nella punzonatrice da coil, tuttavia, il tempo della macchina è uguale al tempo di ciclo del prodotto, il che significa che la punzonatura della bobinala macchina è normalmente più veloce della macchina alimentata a fogli e quindi richiede meno ore acompleta la produzione. In linea generale, più semplice è il pezzo, più produttiva è la bobinapunzonatrice rispetto alla punzonatrice a foglio.

Conclusione

La materia prima ei costi orari sono quindi inferiori per la punzonatrice a bobina, che richiede anche meno tempo per completare la produzione. Il primo e il terzo addendo della somma [materia prima] + [utensili] + [costo orario] x [ore diproduzione] = [costo di produzione] sono meno nella bobina rispetto alla punzonatrice alimentata a fogli. Si può quindi concludere che per medie e piccole produzioni e con pezzi idonei per la produzione da coil, quest'ultimo èla tecnologia che realizza la produzione al minor costo.