Skærende bearbejdning og produktionsøkonomi = maksimalt udbytte

En pragmatisk definition af global produktionsøkonomi er: “At
sikre maksimal sikkerhed og forudsigelighed i
bearbejdningsprocessen ved samtidig opretholdelse af højest mulig
produktivitet og lavest mulige produktionsomkostninger.” Før der
udføres detaljeret 1:1 optimering af individuelle opgaver, skal
produktivitets- og omkostningseffektivitetsbilledet for processen
set som helhed være afvejet og optimeret på makroniveau. Når dette
skridt er taget, kan der opnås yderligere forbedringer gennem
omhyggelig undersøgelse af situationer, hvor en 1:1 optimering kan
være gavnlig.

Mikro- og makromodeller
Den traditionelle tilgang til opnåelse af maksimal bearbejdning
indebærer en mikromodel med et snævert perspektiv baseret på 1:1
optimering af ét værktøj i én opgave. Makromodeller betragter
derimod produktion fra et bredere perspektiv. Med disse
makromodeller eller globale modeller spiller den samlede tid, der
kræves til at producere et givet emne, en mere afgørende
rolle.
Et forenklet eksempel på global optimering omfatter to maskiner,
som anvendes sammen til at fremstille en komponent. Det nytter ikke
at optimere standtider og øge udbyttet på maskine “A”, hvis det
ikke er muligt at udføre lignende forbedringer på maskine “B”. Det
øgede udbytte vil kun give ekstra omkostninger til lagring af
halvfabrikata, som venter på at blive behandlet på den anden
maskine. I dette eksempel vil det være meget bedre at optimere
omkostningerne på maskine A. Dette vil muligvis begrænse
produktiviteten på maskine A, men det vil reducere de samlede
omkostninger uden at sænke udbyttet.

I en situation, hvor maskine B står stille og venter på at
behandle dele, der fremstilles af maskine A, vil en forøgelse af
udbyttet for maskine A på den anden side øge det samlede udbytte.
Meget afhænger af, hvordan værkstedet organiserer sine
produktionsopgaver: om det er samlebåndsproduktion, serieproduktion
eller enkelt styks produktion. Der er ikke én universel løsning,
men disse eksempler viser, at det er nødvendigt at betragte
produktionen fra et bredere perspektiv, og de illustrerer, at
mikromodeloptimering skal udføres meget omhyggeligt.

Kravet om et bredere perspektiv kan også gælde selve maskinen.
En typisk situation kunne være et værksted, som har en fræsemaskine
med fuld belastning i 40 timer om ugen og beslutter at erstatte den
med en højhastighedsmaskine. Når den nye maskine er taget i brug,
bruger den halvdelen af tiden på at stå stille. Værkstedet står nu
over for udfordringen og udgiften ved at skulle finde mere arbejde
for at holde den nye maskine i gang og retfærdiggøre investeringen
i den. Det ville have været en bedre løsning først at undersøge det
samlede billede og forudse, hvad resultatet af den nye maskines
større udbytte ville være.

Optimering af standtider i forhold til
omkostninger
En 1:1 optimering fokuserer på én anvendelse og ét værktøj og har
til formål at skabe høje spånfjernelsesgrader ved de lavest mulige
omkostninger. Processen omfatter valg af det værktøj, som egner sig
bedst til maskinbearbejdning af delen samt anvendelse af den størst
mulige spåndybde og højest mulige tilspænding. De maksimale
spåndybder og tilspændinger er naturligvis underlagt begrænsninger
med hensyn til tilgængelig maskineffekt og -moment, stabilitet ved
fastspænding af emnet og sikkerhed ved fastspænding af
værktøjet.

Det sidste trin i 1:1 optimering er at vælge et passende
kriterium med hensyn til minimale omkostninger eller maksimal
produktivitet og anvende skærehastighed til at finjustere
opfyldelsen af dette kriterium. Det er vigtigt at huske
Taylor-modellen for fastlæggelse af værktøjets levetid. Denne model
viser, at der for en given kombination af spåndybde og tilspænding
findes et vist vindue for skærehastigheder, hvor værktøjsslidet er
sikker, forudsigelig og kontrollerbar. Når der arbejdes inden for
dette vindue, er det muligt at kvalificere og kvantificere
forholdet mellem skærehastighed, slid på værktøjet og værktøjets
levetid.

Indledningsvist falder bearbejdningstiden, og produktiviteten
stiger, når skærehastigheden øges. Men efter et vist punkt begynder
omkostningerne atter at stige. Over en vis skærehastighed bliver
værktøjets levetid så kort, at skæreæggen kræver hyppig
udskiftning. Samlet set har faldet i omkostningerne til
bearbejdningstiden en mindre indvirkning end de hastigt stigende
værktøjsomkostninger. Der findes et punkt for skærehastigheden,
hvor summen af de to omkostningstyper er i balance og resulterer i
minimale samlede omkostninger.

I jagten på produktivitet skal værkstederne passe på ikke at
lægge for meget vægt på detaljer og for lidt vægt på det samlede
billede, dvs. den samlede tid, som kræves til at producere
emnet.
Kvalitet og produktivitet: Tilstrækkelig, men ikke for
høj
De kvalitetsniveauer, som kræves i dag, er meget højere end før i
tiden. Men man kan også gå for vidt i bestræbelserne på at opnå
topkvalitet. Høj kvalitet er godt, men alt for høj kvalitet er
spild af penge. Et enkelt, teoretisk spørgsmål, som opsummerer
situationen, lyder: “Hvordan kan vi producere det værst mulige
arbejdsemne, som stadig er acceptabelt ud fra et funktionelt
synspunkt?” Omkostninger kan reduceres drastisk, og produktivitet
kan øges markant ved blot at opfylde minimumskravene.

På samme måde kan det, når der udelukkende fokuseres på maksimal
produktivitet med hensyn til lavere cyklustider, ske, at
pålideligheden af en bearbejdningsproces forringes. Når en proces
hele tiden kører på grænsen af det mulige, og disse grænser
overskrides, sker det på bekostning af afviste eller kasserede
emner og tabt tid.

Kvalitet, produktionstid og omkostninger
Produktionseffektivitet omfatter tre faktorer: Kvalitet,
produktionstid og omkostninger. Der skal også tages højde for
miljømæssige faktorer, såsom energiforbrug og bortskaffelse eller
genanvendelse af slidte værktøjer og spåner samt sikkerhedsfaktorer
vedrørende medarbejdernes velfærd.

Mange individuelle tekniske faktorer påvirker
produktionseffektiviteten.

For skæreprocesser er det ikke usædvanligt, at en eller flere af
50-70 individuelle faktorer har en betydelig indvirkning på
effektiviteten. Typiske faktorer omfatter
værktøjer/værktøjssystemer, emnekonfiguration og -materialer,
udstyrsprocesevner og -data, menneskelige faktorer, periferiudstyr
og vedligeholdelsesforhold.

En af de vigtigste faktorer er resultatet af samspillet
mellem værktøjet og emnet.

Forståelse af slid på værktøj og emnets tolerancer er af
afgørende betydning for at styre skæreprocesser. Slidrelaterede
fænomener er generelt gradvise og forudsigelige, mens andre
fejltilstande, som f.eks. brud på værktøjet, ikke er tilstrækkeligt
forudsigelige til at opretholde en pålidelig proces.

Universalværktøj
Afbalancering af produktivitet, pålidelighed og
værktøjsomkostninger kræver værktøj, som er alsidigt og fleksibelt
over et bredt anvendelsesområde. Alsidigt værktøj eller
universalværktøj (see sidebar below) er også et svar på den
tydelige tendens til mindre partistørrelser i produktionen.
Omlægningen til mindre partistørrelser i bearbejdning stammer fra
øget anvendelse af just-in-time-produktionsstrategier og væksten i
outsourcing.
Underleverandører stilles over for mindre partistørrelser, som
skal produceres jævnligt, men ikke konstant. Før i tiden hjalp
automatisk værktøjsskift med at reducere nedetid ved skift af
værktøj, og brugen af palleskiftere reducerede nedetid ved
emnehåndtering. Universalværktøj kan reducere nedetid ved at
minimere den tid, det tager at skifte til et nyt værktøj, når emnet
ændres, samt ved at eliminere behovet for at opsætte og prøvekøre
et nyt værktøj. Ved at minimere antallet af forskellige værktøjer
på værkstedet er det muligt at reducere værktøjshåndteringstiden og
forøge den tid, der er til rådighed til bearbejdningsopgaver.
 Den traditionelle tankegang ved valg af værktøj har en
tendens til at være anvendelsesorienteret: f.eks. at lede efter et
specifikt værktøj til stål eller rustfrit stål eller til
grovslibning eller fræsning. Det, der er mere vigtigt end at vælge
værktøj til en enkelt operation, er, hvordan operationen passer ind
i det samlede billede. Valget bør hælde mod, hvad der er ønskeligt
med hensyn til produktivitet, omkostningseffektivitet eller
pålidelighed, og hvad der passer bedst ud fra en bred betragtning
af produktionsprocessen.

Enkle løsninger
Det behøver ikke at være kompliceret at se den brede vinkel ved
procesoptimering. Det kan gøres ved hjælp af meget basale, simple
handlinger og analyse. Undersøgelse af brugte værktøjer er et godt
eksempel. Korrekt tydning af, hvad værktøjerne viser, kan give en
bred forståelse for, hvad der foregår på værkstedet. Hvis et
værksted for eksempel generelt bruger skær med 12 mm lange
skæreægge, og slidmønstrene på værktøjerne kun er 2 mm eller 2,5
mm, anvender værkstedet sandsynligvis skær, som er alt for store
til det arbejde, der udføres. Værktøj med 6 mm skæreægge ville være
mere end rigeligt, og et værktøj med 6 mm lange skæreægge er
betydeligt billigere end et værktøj med en 10 mm skæræg. En simpel
observation som denne kan reducere værktøjsomkostningerne med 50
procent, uden at produktiviteten falder.
Værktøjsproducenter anerkender og reagerer i dag på kravet om
fleksible værktøjssystemer, som kombinerer produktivitet og
økonomi. Nyudviklede universalværktøjer forbedrer udbyttet og
reducerer samtidig omkostningerne til værktøjslager,
værktøjshåndtering, nulstilling og afprøvning.

Et eksempel på sådanne værktøjer er Seco’s serie af
Turbo-fræsere. Disse værktøjer giver alsidighed og fleksibilitet
til en bred vifte af anvendelsesområder for at opnå en kombination
af omkostningseffektivitet og høj ydelse. Fræserne er udviklet til
at give problemfri produktion og emnefinish med høj kvalitet.
Fræsernes positive skæregeometri nedsætter strømforbruget, hvilket
giver længere levetid for værktøjet og mulighed for øgede
spåndybder og tilspændinger. Deres egenskaber repræsenterer de
første skridt hen imod en fuldstændig optimeret proces.

En anden tilgang til universalværktøj omfatter samling af et sæt
værktøjer, som passer til en lang række anvendelsesområder. Seco
Selection program af udvalgte værktøjer er udviklet til at give
fleksibilitet. Den valgte gruppe omfatter et begrænset antal
værktøjer, som ikke nødvendigvis giver absolut maksimal
produktivitet eller omkostningseffektivitet, men som vil være det
bedste og mest økonomiske valg, når der ønskes maksimal
fleksibilitet til maskinbearbejdning af et hurtigt skiftende udvalg
af emnematerialer og komponenter.

Dette program dækker naturligvis ikke alle behov. Den står for
eksempel i kontrast til udvikling af stærkt specialiserede
produkter, såsom PCBN-værktøj, som er rettet mod anvendelser, der
kræver ekstremt høj kvalitet og/eller produktiv maskinbearbejdning
af specialiserede emnematerialer. Et PCBN-værktøj er på ingen måde
billigt, men det er det bedste valg til visse specialiserede
anvendelser.

I den anden ende af batch spektret er kundetilpassede værktøjer
(CET) en tilgang, som er skræddersyet til produktioner med store
batches. Værktøjet har til formål at begrænse behovet for
lagerføring af forskellige værktøjer, men giver ikke desto mindre
mulighed for både mikro- og makrooptimeringstiltag.

Ligesom produktionsværksteder skal vælge skærende bearbejdning
ud fra en bred betragtning af hele produktionsprocessen, skal
værktøjsproducenter udvikle deres produkttilbud til at opfylde en
bred vifte af kundebehov