Szerszámcsere-sebesség: mikor nem térül meg a felár

Mi a hiba a gépválasztásnál, ha csak a másodperceket nézzük

A katalógusban szereplő 1–2 másodperces különbség meggyőzőnek tűnik. A képernyőn ez szinte kész termelésnövekedés. A valós CNC-ciklusban azonban a szerszámcsere csak a folyamat egyik része, nem maga az egész folyamat.

Ha egy alkatrész elkészítése 4–5 percig tart, néhány másodperc megtakarítása egyetlen szerszámcserénél ritkán változtatja meg a képet. Tegyük fel, hogy a gép 1,5 másodpercet spórol, és az alkatrészen összesen négy szerszámcsere van. A nyereség ciklusonként 6 másodperc lesz. Egy 300 másodperces ciklusnál ez nagyjából 2%. Papíron van különbség, az üzemben viszont könnyen észrevétlen marad.

Sokat maga az alkatrész dönt el. Egy egyszerű perselynél, tengelynél vagy más, kevés szerszámot használó darabnál a drága, gyors szerszámcsere gyakran nem hoz látványos termelésnövekedést. Egy bonyolult alkatrésznél viszont, ahol a program sokszor vált szerszámot, már más a helyzet. Ezért rossz szokás csak a katalógusban szereplő másodpercekre figyelni.

Gyakran nem a forgácsolás és nem is az automatika viszi el a nyereséget, hanem az üzem mindennapi munkája. A gépbeállító felszereli a készüléket, beállítja a méreteket, elkészíti az első darabot, majd jön az első ellenőrzés. Ha a tétel kicsi, ezek az операции több időt visznek el, mint amennyit a gyorsabb szerszámtár meg tud spórolni.

A felár általában nem térül meg, ha a tétel rövid és sok az átállás, az alkatrész kevés szerszámot használ, a kezelő gyakran mér kézzel, a betöltés és a kivétel lassabb, mint maga a megtakarítás, vagy a kibocsátást inkább az ellenőrzés, mint a megmunkálás fogja vissza.

Ez különösen jól látszik azokon az üzemeken, ahol gyakori a termékváltás. Ott nem a lassú szerszámcsere a legdrágább, hanem az a 30–40 perc, ami egy alkatrészről a másikra való átállásra megy el. Ezért gépválasztáskor először a ciklus szerkezetét érdemes kiszámolni: mennyi idő megy forgácsolásra, mennyi a szerszámcsere, mennyi a beállítás és az ellenőrzés.

Az EAST CNC ügyfeleinél ez a fajta elemzés általában hasznosabb, mint két modell összevetése egyetlen prospektusadat alapján. Előfordul, hogy a drágább opció valóban szükséges. De ha a szűk keresztmetszet a beállításnál vagy az első ellenőrzésnél van, nem hoz érezhető kibocsátásnövekedést.

Mikor ad valóban több kibocsátást a gyors szerszámcsere

A gyors szerszámcsere nem minden alkatrésznél hasznos. Ott működik, ahol maga a ciklus rövid, és a program gyakran hív másik szerszámot. Ha a forgácsolás 40–90 másodpercig tart, és ciklusonként sok a csere, már 1–2 másodperc megtakarítás is gyorsan órákká áll össze egy hónap alatt.

A legérthetőbb példa az ismétlődő útvonalú sorozatgyártás. Egyszer beállította a folyamatot, elindította a tételt, és sokáig nem kell a géphez nyúlni. Ilyenkor a például 2,5 és 1,2 másodperces szerszámcsere-különbség nem vész el a beállítás mögött. Közvetlenül a kibocsátásba kerül.

Ez jól látható olyan alkatrészeknél, ahol egy cikluson belül fúrás, furatbővítés, marás, letörés és simítás is szerepel, különböző szerszámokkal. Ha a program 8–12 szerszámcserét végez egy darabon, a csere sebessége már nem papíron, hanem a valós műszakban befolyásolja a ciklusidőt. Néhány ezres tételnél a különbség már érezhető.

A hatás akkor szokott kijönni, ha egyszerre több feltétel teljesül: a tétel hosszú szünetek nélkül ismétlődik, a kezelő alig tölt időt átállással az egyes megrendelések között, az ellenőrzés be van építve a folyamatba és nem tartja vissza a gépet, valamint az üzem két vagy három műszakban, egyenletes terheléssel működik.

Egyszerű példa: egy alkatrész 70 másodperc alatt készül el, ebből 10 másodperc 6 szerszámcserére megy el. Ha a gép minden csere esetén 1 másodpercet spórol, az új ciklus nem 70, hanem 64 másodperc lesz. 1000 darabnál ez nagyjából 100 perc különbség. Egyetlen tételnél ez nem tűnik soknak, de napi ismétlődésnél már beleszól a műszaktervbe.

Ilyen feladatok gyakran előfordulnak sorozatgyártásban autóipari alkatrészeknél, hidraulikánál és tipikus házjellegű daraboknál. Ilyenkor gépválasztáskor nem elég csak a teljesítményt vagy a tengelyutakat nézni. A szerszámcsere sebességét együtt kell számolni a programon belüli cserék számával, a műszakonkénti terheléssel és azzal, mennyi ideig fut a tétel megszakítás nélkül.

Hol szinte nem látszik a különbség

Az 1,5 és 3 másodperces szerszámcsere közti különbség sokszor látványosabb a bemutatón, mint az üzemben. Ha az üzem rövid tételekből él, ezek a másodpercek gyorsan elvesznek az átállás, az ellenőrzés és a kezelői várakozás mögött.

Ez leginkább a kis megrendeléseknél látszik. Ma 25 darabos tétel fut, egy óra múlva már másik termék. A kezelő cseréli az állkapcsokat, beállítja a szerszámot, korrigálja az értékeket, lefuttatja az első darabot, majd ellenőrzi a méreteket. Ha mindez 30–50 percet vesz igénybe, akkor még 10–15 másodperc megtakarítás darabonként alig befolyásolja a műszakonkénti kibocsátást.

Van egy másik helyzet is: maga a megmunkálás hosszú, a szerszámcsere pedig kevés. Például egy alkatrész 9 percig készül, miközben az egész ciklusban a szerszámcserék összesen csak 12–18 másodpercet visznek el. Ilyenkor a gyors szerszámcsere alig változtat a teljes időn. A fő időt a forgácsolás viszi el, és a tartalékot inkább a megmunkálási paraméterekben, az útvonalban és a szerszám élettartamában érdemes keresni.

Ugyanez történik a szigorú elsődarab-ellenőrzésű alkatrészeknél is. A kezelő elkészíti a próbadarabot, majd vár a mérésre, korrigálja a méretet, és újra ellenőriz. Amíg ez zajlik, a gép áll. A gyors szerszámtár itt szinte semmit nem változtat.

A kézi betöltés ugyanilyen hatású. A kezelő leveszi az alkatrészt, lefújja a forgácsot, megtisztítja a referenciafelületet, beleteszi az új munkadarabot, befogja, és bezárja az ajtót. Még ha az automata nagyon gyorsan cserél is szerszámot, a gép akkor is az emberre vár. Ilyen helyeken gyakrabban térül meg az automatikus betöltés, a kényelmesebb készülékezés vagy egyszerűen a jobb munkaszervezés.

Egyszerű példa: 40 darabos tétel, darabonként 6 szerszámcsere. A két gép közti különbség 1,5 másodperc egy csere esetén. Ez darabonként 9 másodperc, a teljes tételre 6 perc. Ha a beállítás 45 percet vett igénybe, az első darab ellenőrzése pedig még 20 percet, ez a 6 perc szinte eltűnik.

Ilyen körülmények között általában korai csak ezért drágább gépet venni. Először érdemes őszintén megnézni, hol veszít időt nap mint nap az üzem.

Hogyan számolja ki a hatást a saját alkatrészén

Ne egy havi átlagos alkatrészcsomaggal számoljon. Az szinte mindig torzít. Vegyen egy tipikus alkatrészt, amely érezhetően terheli a gépet, és bontsa fel a teljes ciklust időre.

Papíron a ciklusidőt gyakran csak a forgácsolás alapján számolják. De a szerszámcsere sebessége csak a ciklus azon részére hat, ahol a gép valóban szerszámot vált. Ha az alkatrészt sokáig mérik, gyakran átállítják vagy várnak a nyersdarabra, a drága opció sokkal kevesebbet hoz, mint amit a katalógus ígér.

A számítás kényelmes menete a következő:

1. Írja fel egy darab teljes ciklusát: forgácsolás, közelítések, eltávolítások és az összes szerszámcsere.
2. Számolja meg, hányszor vált a tár valóban szerszámot egy ciklus alatt.
3. Vegye két gép közti különbséget egy szerszámcserére, és szorozza meg az alkatrészen belüli cserék számával.
4. Szorozza fel az így kapott megtakarítást a műszakonkénti, heti vagy havi kibocsátással.
5. Külön számolja hozzá a beállítást, az első darab mérését, a közbeni ellenőrzést és az állásidőt.

Egy kis példa. Tegyük fel, hogy egy alkatrészen 12 szerszámcsere van. Az egyik gép 1,8 másodperc alatt vált, a másik 3,2 alatt. A különbség 1,4 másodperc. Egyetlen darabon ez 16,8 másodperc megtakarítás. Ha egy műszakban 180 darab készül, a nyereség 3024 másodperc, vagyis nagyjából 50 perc.

Jól hangzik, de utána jön az üzem valósága. Ha ugyanarra a műszakra 40 perc beállítás, 20 perc mérés és további 15–20 perc kisebb megállás jut, a tiszta plusz már nem tűnik olyan nagynak. Ha pedig a tétel kicsi, és egy nap kétszer kell átállni, a különbséget könnyen elviszik nem a szerszámcsere másodpercei, hanem a szervezési veszteségek.

Ezután hasonlítsa össze a megtakarítást a felszereltség árának különbségével. Ne az elvont másodperceket nézze, hanem a havi vagy éves pénzt. Ha a gyorsabb szerszámcsere havi 6–8 óra tiszta gépidőt ad, az már elég lehet a megtérüléshez. Ha csak 1–2 óra jön ki, a felár gyakran nem térül meg elfogadható időn belül.

Ha szükséges, ezt a számítást a valós alkatrészen, a technológiai tervvel és a tényleges ciklussal együtt érdemes ellenőrizni, nem pedig a gép névleges adatai alapján.

Egyszerű példa két különböző sorozatra

Vegyünk két gépet. Az elsőn a szerszámcsere 4 másodpercet, a másodikon 2 másodpercet vesz igénybe. A különbség csak 2 másodperc, mégis gyakran nagy előnyként mutatják be gépvásárláskor.

Most ugyanaz az alkatrész. A programban 12 szerszámcsere van. Ez azt jelenti, hogy a gyorsabb gép minden darabon 24 másodpercet spórol.

Egy 200 darabos tételnél ez már jól látható. Az egész sorozatra 4800 másodperc, vagyis 80 perc tiszta megtakarítás jön ki. Ha az üzem műszakonként 100 darabot gyárt, akkor körülbelül 40 percet nyer műszakonként. Szoros terhelés mellett ez adhat még néhány plusz darabot, vagy megszüntetheti a nap végi kapkodást.

Egy 20 darabos tételnél más a kép. Ugyanez a program 480 másodpercet, vagyis 8 percet jelent az egész sorozatra. Ha ezt az megrendelést egy műszak alatt zárják le, a műszakonkénti megtakarítás is csak 8 perc lesz. Formálisan javul a ciklusidő, de a valós munkában szinte nem érződik.

Miért térül meg ritkán a gyors szerszámcsere felára kis tételeknél? Mert más lépések viszik el az időt: a gép beállítása és a szerszámok felvétele, a próbadarab és a méretkorrekció, az első darab ellenőrzése és az ismételt mérések, az állkapcsok, készülékek vagy nyersdarabok cseréje.

Még ha a gyors szerszámtár 8 percet le is farag, a beállítás könnyedén elvisz 60–90 percet. És ezt az időt mindkét gépnél nagyjából ugyanúgy fizeti meg. Ilyen helyzetben a felár nem a kibocsátásba, hanem egy szép katalógusszámba megy.

Hosszú sorozatnál más a számítás. A gép órákon át ugyanazt a ciklust ismétli, és a megtakarítás minden egyes darabon összeadódik. Rövid sorozatnál inkább nemcsak a termelékenységet kell nézni, hanem azt is, milyen gyorsan indul el az első jó darab. Kis tételeknél a kényelmes beállítás gyakran többet ér, mint a szerszámcsere két másodperces gyorsítása.

Mi fékezi leginkább a ciklust

A ciklust gyakran nem a szerszámcsere sebessége, hanem egyszerűbb dolgok lassítják. Ha a gép 1–2 másodperccel gyorsabban cserél szerszámot, az jól mutat a katalógusban. Az üzemben viszont a kibocsátást gyakran a hosszú üresjárati mozgások, a felesleges ellenőrzések és a darabok közti szünetek viszik el.

Az első gyakori fék a hosszú közelítés és eltávolítás. A program lehet biztonságos, de túl óvatos: a szerszám messzire megy, majd sokáig tér vissza a vágási zónába. Egyetlen darabon ez alig látszik. Egy 300 darabos tételnél a műveletenkénti plusz 6–8 másodperc már órákká válik.

Nem kisebb probléma a rosszul összeállított műveleti sorrend. Amikor a program feleslegesen ide-oda küldi a revolverfejet, a gép nem forgácsol, hanem a műveletek közti mozgásokkal veszíti az időt. Ha a hasonló szerszámot és pozíciót igénylő műveleteket összerendezzük, a ciklus sokszor mindenféle beruházás nélkül rövidül.

Jó példa erre egy házjellegű alkatrész 10 szerszámcserével. Tegyük fel, hogy a gyors csere 12 másodpercet spórol darabonként. Ez jól hangzik. De ha a kezelő 35 másodpercet tölt a nyersdarab betöltésével, és még 20 másodpercet az alkatrész kivételével, akkor a nyereség már nem tűnik olyan nagynak.

A tétel indítása után sok üzem maga is hozzáad időt, pedig a gépnek ehhez semmi köze. A nyersdarabot lassan adják be, a kész alkatrészt sokáig szedik le és rakják el, a kezelő az első stabil darabok után is felesleges méréseket végez, a szerszám a számítottnál hamarabb kopik és váratlan megállást okoz, a programot pedig nem tisztították le az előző technológiából. Mindez többet hat a kibocsátásra, mint a szerszámcsere katalógusban szereplő különbsége.

Külön téma az ellenőrzés. Beállítás után a gyakori mérések érthetők, főleg új alkatrésznél. De előfordul, hogy a sorozat már egyenletesen fut, a kezelő mégis minden második vagy harmadik darabot megméri. Ilyenkor a szerszámcsere néhány másodperces előnye egyszerűen eltűnik a folyamatos megállások mellett.

A szerszámkopás még erősebben visszavág. A tompa lapka csökkenti az előtolást, rontja a méretet, és a legrosszabb pillanatban kényszerít megállásra. Ilyen helyzetben a gyors szerszámcsere alig segít, mert a gond nem maga a csere, hanem az, hogy a szerszámot túl későn cserélik.

Ha őszintén nézzük a ciklusidőt, először a nagy veszteségeket kell megszüntetni. Csak ezután van értelme eldönteni, hogy az Ön folyamatában megtérül-e a gyors szerszámcsere felára.

Gyakori hibák a számításban és a beszerzésben

Gépvásárláskor sokan egyetlen katalógusadatba kapaszkodnak, és ebből csinálják a fő érvet. Ez többnyire a szerszámcsere sebessége. Papíron az 1–2 másodperces különbség komolynak tűnik, de az üzemben nem mindig térül meg.

A leggyakoribb hiba egyszerű: a katalógus szerinti időt hasonlítják össze, és nem nézik meg, hogyan működik a gép egy átlagos műszakban. A gyártó általában a legjobb esetet mutatja. Egy üres, rövid, tökéletesen ismételhető ciklust, plusz megállások, mérések és korrekciók nélkül. A valódi alkatrésznél a kép szinte mindig durvább.

Ha egy alkatrész két szerszámcserét igényel, a beállítás pedig 30–40 percet vesz igénybe, a gyors szerszámtár nem menti meg a 20 vagy 50 darabos tétel gazdaságosságát. Az első jó darab is időt visz el. A gépbeállító felteszi a szerszámot, beállítja a korrekciókat, ellenőrzi a méretet, néha próbamozgást is végez. Mire az üzem megkapja az első stabil darabot, a másodpercnyi nyereség még el sem kezdett dolgozni.

A számítást gyakran négy hiba rontja el: a katalógus legjobb ciklusát veszik alapul a műszak átlagos ciklusa helyett, nem számolják az első jó darabig eltelt időt, megfeledkeznek a havi átállások számáról, és összekeverik a gyors üresjárati mozgást a tényleges szerszámcserével.

Az utolsó pont különösen gyakori. A gyors üresjárat a tengelymozgást rövidíti. A szerszámcsere a tár elfordulása, a pozíciókeresés, a rögzítés és a visszaigazolás. A gép gyorsan mozoghat üresben, de ettől még nem biztos, hogy gyorsan cserél szerszámot. Vagy fordítva. Ha ezeket az időket egyetlen összegbe teszik, a számítás szép lesz, de gyenge.

Egy másik hiba a beszerzésnél jelenik meg. A leggyorsabb konfigurációt választják minden feladatra egyszerre, miközben a darabáramlás különböző. Hosszú ciklusoknál, ahol ritka a szerszámcsere, a felár lassan térül meg. Kis sorozatoknál, gyakori átállással, lehet, hogy egyáltalán nem térül meg. Ilyenkor nem a katalógust, hanem a hónap szerkezetét érdemes nézni: hány tétel van, hány átállás, hány mérés és mennyi valódi szerszámcsere jut egy alkatrészre.

Gyors ellenőrzés döntés előtt

A gépvásárlást gyakran a katalógusban szereplő számokkal indokolják: a szerszámcsere 1–2 másodperccel gyorsabb. Egy ekkora különbség azonban nem minden üzemben térül meg. Először azt számolja ki, hogy egy műszak alatt hányszor működik ez a különbség, és mi viszi el még az időt.

Ha egy tipikus alkatrész 6–8 szerszámot használ, és a tétel kicsi, a szerszámcsere sebessége csak szerény nyereséget hozhat. Ha viszont az alkatrész 20–30 cserén megy át, és a gép hosszú sorozatban, megállás nélkül dolgozik, a helyzet már más. Ne a katalógus szerinti másodpercet nézze, hanem a saját átlagos munkanapját.

10 perc alatt a legfontosabb dolgokat ellenőrizheti:

• Hány szerszámcserét végez egy tipikus alkatrész egy ciklusban.
• Hány tételt indítanak egy hét alatt.
• Hány perc megy el egy pozíció beállítására.
• Ki végzi az ellenőrzést, és az mennyi időt vesz igénybe.
• Hol veszít most a legtöbb időt az üzem.

Egy ilyen ellenőrzés után a kép gyorsan tisztul. Tegyük fel, hogy a két gép közti szerszámcsere-különbség 1,2 másodperc, és az alkatrészen 10 csere történik. A nyereség 12 másodperc ciklusonként. Ez jól hangzik, amíg ki nem derül, hogy minden új tétel 30 perc beállítást és még 8 perc elsődarab-ellenőrzést igényel.

Négy hétközi tételnél a felár nagyon lassan térülhet meg. Hosszú sorozatoknál viszont, ahol a készülékezés stabil és az ellenőrzés be van építve a folyamatba, a ciklusidő már érezhetően csökken. Ott a gyors gép egy műszakon belül plusz darabokat adhat.

Ehhez az ellenőrzéshez nem kell bonyolult számítás. Vegyen egy tipikus alkatrészt, egy valódi hetet, és írja le őszintén az összes megállást percben. Ezekből az adatokból általában azonnal látszik, hogy a megtérülés a sebességből vagy az üzemrendből jön-e.

Mit tegyen ezután a saját üzemében

Ne vitatkozzon a szerszámcsere sebességéről a valós munkától elszakítva. Vegyen 2–3 tipikus alkatrészt, amelyek tényleg terhelik az üzemet. Érdemes különböző eseteket választani: rövid ciklusú darabot, közepes ciklusút és olyat, ahol sok idő megy el beállításra vagy ellenőrzésre.

Minden alkatrészről ugyanazokat az adatokat gyűjtse össze: tiszta forgácsolási idő, szerszámcserék száma egy ciklusban, idő az első jó darabig, ellenőrzés ideje és a szokásos tételnagyság.

Ezután hasonlítson össze két lehetőséget. Az első egy olyan gép, ahol gyorsabb a szerszámcsere. A második egy olyan változat, ahol a szerszámcsere lassabb, de a beállítás egyszerűbb, a készülékezés ismerősebb, vagy a kezelő gyorsabban hozza méretre az alkatrészt. Papíron a gyors tár sokszor jobbnak tűnik. Az üzemben a különbség más lehet.

Ha a tétel kicsi, és az első darab lassan készül el, a szerszámcserén spórolt másodpercek alig mozgatják a kibocsátást. Például 25 darabnál még 1 másodperc ciklusonként is kevesebb mint egy percet ad az egész tételre. Ha a gépkezelő 30 perccel többet tölt az indítással, ez a nyereség rögtön eltűnik.

Ezt a számítást nem érdemes egyedül megcsinálni. A technológus látja az útvonalat, és tudja, hol lehet rövidíteni a ciklust. A beállító őszintén megmondja, melyik gép indul gyorsabban a valós műszakban. A művezető pedig segít ellenőrizni, hogy a számítás egyezik-e az emberek és az ellenőrzés tényleges terhelésével, nem csak a gép adattáblájával.

Ha ezek után látszik, hogy az üzemnek az Ön termékpalettájához új gép kell, érdemes nem elvont másodpercekről, hanem konkrét alkatrészekről és tételekről beszélni. Az EAST CNC, a Taizhou Eastern CNC Technology Co., Ltd. hivatalos kazahsztáni képviselője, az ilyen kérdéseket általában a valós ciklus, a beállítás és az üzemi körülmények alapján vizsgálja, nem pedig egyetlen katalógusszám alapján. Ez segít pontosabban kiválasztani a berendezést, és nem fizetni túl olyan opciókért, amelyek nem hoznak érezhető kibocsátást.

A jó következő lépés egyszerű: vegye elő az elmúlt hónap valódi alkatrészeit, és számoljon két forgatókönyvet egy táblázatban. Utána a döntés általában nyugodtabbá és pontosabbá válik.