Mange producenter opnår denne målsætning ved at følge en model
med et kortsigtet perspektiv, som begynder med valg af værktøj og
anvendelsesformål samt problemløsning på et reaktivt grundlag. Ved
at vende denne tilgang om kan omkostningerne dog reduceres og
effektiviteten øges. I stedet for at vente på at problemerne opstår
og derefter foretage justeringer i forhold til individuelle
bearbejdningsopgaver, bør producenter først og fremmest fokusere på
en proaktiv, forudgående planlægning, der stiler mod at undgå
kasserede dele og utilsigtede driftsstop. Når der er skabt en
stabil og driftssikker proces, kan implementeringen af
produktionsøkonomiens koncepter hjælpe producenterne med at finde
en balance mellem produktionskapacitet og produktionsomkostninger.
Ved at bygge videre på et fundament af sikre, økonomisk stærke
opgaver kan producenter vælge værktøj og skærebetingelser, som
optimerer bearbejdningsprocessen helt.
PRODUKTIONSØKONOMI
Inden der træffes foranstaltninger til at optimere den spåntagende
proces, er det afgørende, at processerne er sikre og pålidelige, og
der hverken er defekte dele og utilsigtede driftsstop. At opnå
processikkerhed kræver tilvejebringelse af et stabilt
produktionsmiljø. De områder, som producenter skal analysere,
omfatter vedligeholdelse af maskinværktøj, CAM-programmering,
værktøjsholdersystemer og anvendelse af kølemiddel. Automatisering
af arbejdshåndtering, såsom læsnings-/aflæsningssystemer til palle-
eller robotdele, kunne også være en del af evalueringen.
Kunsten og videnskaben inden for produktionsøkonomi fokuserer på
at sikre maksimal sikkerhed og forudsigelighed i forbindelse med
produktionsprocessen, samtidig med at der opretholdes størst mulig
produktivitet og mindst mulige produktionsomkostninger. Når den
spåntagende proces og miljøet er sikre og forudsigelige, bliver
produktionsøkonomien en todimensionel øvelse: At finde en balance
mellem produktionsmængde og produktionsomkostninger, der er
passende for en producents særlige situation. Ved masseproduktion
af simple dele kan det at maksimere mængden til den mindst mulige
pris eksempelvis være den primære overvejelse. På den anden side
skal der ved produktion af mange forskellige, værdifulde og
komplekse dele i små mængder lægges vægt på den samlede
driftssikkerhed og præcision, inden der fokuseres på
produktionsomkostningerne.
Reduktion i utilsigtede driftsstop
Maksimal udnyttelse af produktionsressourcerne kræver en reduktion
i antal driftsstop, som kort sagt er den periode, hvor
maskinværktøjet ikke laver spåner. Nogle driftsstop er nødvendige
og planlagte. De omfatter den tid, der bruges på programmering og
vedligeholdelse af maskinværktøjet, montering af
fastholdelsesanordninger, ilægning og udtagning af emner samt
værktøjsskift.
Producenter medregner planlagte driftsstop i deres
produktionsplaner. Produktionen af uacceptable dele resulterer dog
ofte i utilsigtede driftsstop. Når et kasseret emne skal
ombearbejdes, udgør den oprindelige tid til at bearbejde det et
utilsigtet driftsstop og vil være spildt.
Normalt har værksteder en reaktiv tilgang til at reducere
utilsigtede driftsstop. Når et problem forsinker produktionen,
begynder søgningen efter en løsning. I stedet for at vente med at
reagere på en negativ situation er en bedre tilgang proaktiv
planlægning, som identificerer vigtige målsætninger for
produktionen og styrer processen hen imod disse allerede fra
begyndelsen. De fleste værksteder bruger 20 procent af deres tid på
forberedende foranstaltninger efterfulgt af 80 procents
implementering og afprøvning. Det ideelle ville være at investere
80 procent i forberedelse og resten til implementering og
justeringer, hvis nødvendigt.
Under forberedelsen til en bearbejdningsopgave bør et værksted
analysere dets målsætninger og udvikle pålidelige processer til at
opnå dem. Den primære målsætning er ikke altid en øget
produktionskapacitet. Selv om nogle produktionssituationer, såsom
produktion af dele til biler, er reelle eksempler på
masseproduktion i storskala, bevæger produktionen sig generelt i
retning mod scenarier med mange forskellige dele i små mængder.
Inden for masseproduktion udgør et tab på 50 eller 100 dele
under udviklingen af en bearbejdningsproces, som vil resultere i
flere hundrede tusinde dele over en længere periode, en
forsvindende lille procentdel af den samlede mængde og kan nemt
optages. I en situation med mange forskellige dele i små mængder
skal processen derimod være så fuldt udviklet som muligt, inden
produktionen af dele overhovedet begynder. Scenarier med mange
forskellige dele i små mængder kan omfatte små partier, encifrede
partistørrelser eller endda kundetilpassede enkeltkomponentserier.
I disse tilfælde udgør kasseringen af nogle få dele forskellen på
fortjeneste og tab.
Mikro i forhold til makro
Den traditionelle tilgang til at maksimere den spåntagende
bearbejdning indebærer en mikromodel med et snævert perspektiv, der
er baseret på optimeringen af individuelle værktøjer i individuelle
opgaver. Makromodeller betragter derimod produktionsprocesserne ud
fra et bredere perspektiv. Disse modeller fokuserer på den samlede
emnebearbejdningstid, der kræves til at producere et givet
emne.
Forholdet mellem mikro- og makroøkonomiske modeller kan
sammenlignes med en kunstners perspektiv, når denne laver et
maleri. Mikromodellen fokuserer på de enkelte detaljer, på samme
måde som en kunstner vil fokusere på de enkelte penselstrøg.
Makromodellen træder et skridt tilbage og skaber sig et overblik
over den samlede emneproduktionsproces, ligesom at se på et billede
som en helhed. Det er klart, at opmærksomheden bør rettes mod
detaljen, men ikke på bekostning af at ignorere indsatsens
generelle formål.
Skjulte omkostninger
Overdrevet fokus på detaljer kan bortlede opmærksomheden fra
processens endelige resultat. Det er f.eks. ikke en fordel at
reducere skæretiden med ti sekunder, når dette opnås ved hjælp af
et ekstra værktøj, der indebærer ti minutters opsætning og
indekseringstid. På samme måde vil en bearbejdning med henblik på
at opnå en produktkvalitet, der overstiger kundens ønsker, øge
omkostningerne og produktionstiden. Man kunne stort set stille sig
selv spørgsmålet, “Hvor lang tid tager det, og hvor meget koster
det at producere det værst tænkelige emne, som funktionsmæssigt
stadig er acceptabelt?”
Driftsomkostninger
Modeller til beregning af bearbejdningsomkostninger kan også gøre
det ud for mikro- og makroperspektiver. Mikromodeller medtager
spåntagende processer ud fra et snævert synspunkt og skaber en
direkte sammenhæng mellem skærebetingelser og skæreomkostninger.
Makroøkonomiske modeller arbejder ud fra et bredere perspektiv, der
fremhæver den tid, det generelt kræver at producere et givet
emne.
Producenter måler produktionskapaciteten på forskellige måder,
fra emner færdiggjort i løbet af en periode til den samlede
varighed for at færdigbearbejde en opgave. Mange faktorer har en
indvirkning på produktionskapaciteten, herunder krav til
emnegeometri og materialeegenskaber, produktstrøm gennem et
produktionsanlæg, antal medarbejdere, vedligeholdelse,
periferiudstyr og spørgsmål om miljø, genbrug og sikkerhed (se
sidebjælke).
Nogle elementer i produktionsomkostningerne er faste.
Emnekompleksitet og -materiale dikterer typen og antallet af
bearbejdningsopgaver, der kræves for at fremstille en del.
Omkostningerne ved at anskaffe og vedligeholde et produktionsanlægs
maskinværktøjer og den energi, der bruges til at køre med dem, er
grundlæggende faste. Omkostningerne til arbejdskraft er noget mere
varierende, men er rent faktisk faste, i det mindste på kort sigt.
Disse omkostninger skal udlignes med indtægten fra salg af
bearbejdede komponenter. En stigning i produktionskapaciteten –
hastigheden, hvormed emner omdannes til færdigbearbejdede produkter
– kan udligne faste omkostninger.
Individuel optimering
Når det generelle billede af produktivitets- og
omkostningseffektiviteten i en proces er afbalanceret og optimeret
på makrobasis, kan producenter opnå yderligere forbedringer ved
omhyggeligt at optimere individuelle opgaver. Skærebetingelser –
dvs. spåndybde, tilspændinger og skærehastigheder – spiller en
væsentlig rolle i afbalanceringen af produktiviteten og
omkostningerne. Nogle eller alle tre kan medvirke til reduktion i
bearbejdningstiden, men den enkeltes indvirkning på processens
pålidelighed varierer i stor udstrækning. Spåndybden har
hovedsageligt ingen indvirkning på værktøjers standtid.
Tilspændingen har en smule betydning for værktøjers standtid.
Skærehastigheden har derimod en betydelig indvirkning på værktøjers
standtid samt på skæreprocessens pålidelighed.
Mange værkførere mener, at ved ganske enkelt at øge
skærehastighederne produceres der flere dele pr. tidsperiode,
hvorved produktionsomkostningerne reduceres. Dette er normalt
rigtigt, men det kræver visse afvejninger. Generelt er det sådan,
at jo hurtigere en opgave forløber, jo mindre stabil bliver den.
Høje hastigheder genererer mere varme, som har en betydning for
både værktøjet og emnet. Værktøjsslitage opstår hurtigere og er
mere uforudsigelig, og værktøjsslitage eller vibrationer kan få
delenes dimensioner til at variere og forringe
overfladefinishen.
Et værktøj kan gå i stykker og spolere emnet. Derudover vil en
proces, der forløber ved de ydre grænser for driftssikkerheden,
typisk være ude af stand til at køre uden overvågning eller delvist
overvågning, hvilket eliminerer en potentiel kilde til en
besparelse i arbejdskraft. Ekstremt høje skærehastigheder og
aggressive bearbejdningsparametre kan øge omkostningerne til
vedligeholdelse af maskiner og til driftsstop som følge af
maskinfejl.
I starten af det 20. århundrede udviklede den amerikanske
maskiningeniør F. W. Taylor en model til at bestemme værktøjers
standtid som følge af disse udfordringer. Modellen viser, at for en
given kombination af spåndybde og tilspænding er der et vist
skærehastighedsinterval, hvor værktøjsnedbrydningen er sikker,
forudsigelig og kan kontrolleres. Taylors model gør det muligt at
kvantificere forholdet mellem skærehastighed, værktøjsslitage og
standtid, hvorved omkostningseffektivitet og produktivitet
afbalanceres og giver et klart billede af den optimale
skærehastighed til en opgave.
Generelt bør producenter vælge de størst mulige spåndybder og de
hurtigst mulige tilspændinger til den enkelte opgave i forhold til
stabiliteten af værktøjsfastspændingen, emnefastgørelsen og
maskinværktøjet samt maskinværktøjets kraft. Driftssikkerhed, i
form af spåndannelse og -afgang, vibrationer og emnedeformation,
skal også tages i betragtning. En afbalanceret tilgang omfatter
reducerede skærehastigheder sammenlignet med proportionelle
stigninger i tilspænding og spåndybde. Ved at benytte den størst
mulige spåndybde reduceres antallet af nødvendige skæregennemløb,
hvorved bearbejdningstiden reduceres. Tilspændingen bør samtidig
maksimeres, selv om kravene til emnekvalitet og overfladefinish kan
påvirkes af for høje tilspændinger. I de fleste tilfælde vil
stigninger i tilspænding og spåndybde, samtidig med at
skærehastighederne opretholdes eller sænkes, skabe
spåntagningshastigheder, der svarer til dem, som opnås alene ved
højere skærehastigheder.
Produktionsomkostningerne er summen af værktøjsomkostninger og
maskinomkostninger. Med øgede skærehastigheder bliver
bearbejdningstiderne kortere, og maskinomkostningerne falder. Men
fra et givet tidspunkt stiger de generelle omkostninger, fordi
værktøjernes kortere standtid øger omkostningerne til værktøjer og
værktøjsskiftetider præcis nok til at overstige besparelserne ved
maskinomkostningerne.
Når man har nået en stabil og pålidelig kombination af
tilspænding og spåndybde, kan skærehastighederne bruges til den
endelige finjustering af opgaven. Målet er en højere
skærehastighed, der reducerer omkostningerne til maskintid, men som
ikke hæver omkostningerne til skæreværktøjer for meget pga.
hurtigere værktøjsslitage.
Udfordringer, der ikke forårsages af
spåntagning
Miljø- og sikkerhedsmæssige problemer udgør stadigt vigtigere
faktorer inden for produktionsøkonomi. Producenter bliver presset
til at spare på energien. Anvendelsen og bortskaffelsen af
kølemidler og skæreolier bliver i stigende grad lovreguleret og
således også dyrere. En afbalanceret tilgang til skærebetingelserne
kan hjælpe producenter med at håndtere disse og lignende
bekymringer. Lavere skærehastigheder kombineret med øgede
tilspændinger og mindre spåndybder reducerer mængden af den energi,
der skal bruges til spåntagning. Afbalancerede betingelser øger
samtidig værktøjernes standtid, hvorved værktøjsforbruget og
bortskaffelsesudfordringerne reduceres. Et lavere energiforbrug
resulterer i en reduceret varmeudvikling og giver muligheder for
bearbejdning med et minimum af eller slet intet kølemiddel.
Konklusion
Implementering af produktionsøkonomiske koncepter kræver, at der
foretages en overordnet analyse af bearbejdningsmiljøet, og at man
begynder at tænke i baner, der går imod mange velkendte
arbejdsgange inden for bearbejdning. Det kan imidlertid medføre
besparelser, give en bedre emnekvalitet og muliggøre en mere
miljøvenlig produktion at føre de anbefalede strategier ud i livet,
samtidig med at produktiviteten og fortjenesten opretholdes i en
samlet set stabil og pålidelig produktionsproces.
Underartikel
Det brede produktionsstrategiske perspektiv
Fordelene ved at se bearbejdningsprocesserne ud fra et
makroperspektiv strækker sig ud over individuelle spåntagende
opgaver. En bred anskuelse tager samspillet mellem alle faserne i
produktionen i betragtning. Et forenklet eksempel omfatter to
værktøjer, der er indsat efter hinanden for at fremstille en
komponent. Hvis værktøj A optimeres til at øge dets produktion, men
resultatet af maskine B ikke kan forbedres, venter delene fra den
første maskine på den anden som halvfabrikatalager og øger
omkostningerne. I dette tilfælde vil det at blot optimere
spåntagningsomkostningerne (i stedet for mængden) på den første
maskine overordnet set mindske bearbejdningsomkostningerne, mens
mængden opretholdes.
I en situation, hvor maskine B står stille og venter på at
bearbejde dele fra maskine A, vil en stigning i mængden fra den
første maskine på den anden side øge den samlede mængde. Meget
afhænger af, om værkstedets produktionsstrøm er organiseret i et
linje-, parti- eller parallelt forløb.
Anskaffelsesomkostninger til værktøjer kan også evalueres i
forhold til en producents samlede forretning. En typisk situation
omhandler et værksted, hvor en fræsemaskine kører med fuld
belastning 40 timer om ugen, og det besluttes at udskifte den med
en dyrere og mere avanceret maskine, der kører med en højere
hastighed. Når den nye maskine er installeret og kører, viser det
sig imidlertid, at den bruger halvdelen af tiden på at stå
stille.
Værkstedet står over for den udfordring og de omkostninger, der
ligger i at finde mere arbejde for at holde den nye maskine kørende
og retfærdiggøre investeringen i den. Derudover vil arbejde, der
udnytter den nye maskines kapacitet fuldt ud, muligvis ikke kunne
relateres til resten af værkstedets opgaver eller markeder. Det
ville have været en bedre udvej først at undersøge den større
sammenhæng og forudse, hvad resultatet ville være af den nye
maskines større kapacitet.
En mindre dyr og mindre avanceret maskine kan være et bedre match
med de aktuelle og forventede krav til dele og produktionsmængder.
Sammenlignet med den ældre maskine kunne et mere omhyggeligt
udvalgt værktøj samtidig give en øget fleksibilitet og redundans
til at håndtere tilsigtet og utilsigtet driftsstop af maskinen.
Den omfattende anskuelse ved procesoptimering kan også gøres ved
hjælp af meget basale, simple handlinger og analyse. Undersøgelse
af brugte værktøjer giver en bred forståelse af, hvad der foregår
på et værksted. Hvis et værksted for eksempel generelt bruger
indsatser med 12 mm lange skærægge, men slidmønstrene på
værktøjerne kun er 2 mm eller 2½ mm, anvender værkstedet
sandsynligvis indsatser, som er alt for store til det arbejde, der
udføres. Værktøjer med 6 mm skærægge ville være mere end rigeligt,
og et værktøj med 6 mm lange skærægge er betydeligt billigere end
et værktøj med en 12 mm skæræg. En simpel observation som denne kan
reducere værktøjsomkostningerne med 50 procent, uden at
produktiviteten påvirkes
