Konference Formy 2013

CalcMaster – moderní p�ístup k plánování výroby

CalcMaster je jednoduchý systém, který pomáhá hledat optimum, mezi cenovými variantami. Díky mo�nostem p�izp�sobení umo��uje zachovat know-how zkušených technických pracovník�, pro další kalkulace provád�né novou generací technik�. Vhodnou, anebo naopak nevhodnou volbou parametr� pro optimalizaci lze sní�it cenu výlisku, sní�it cenu údr�by, a/nebo sní�it cenu formy. Velmi �asto ovšem stojí tyto parametry protisob�.Na za�átku výpo�tu je pot�eba si v�dy uv�domit, který parametr chce zadavatel optimalizovat. Málokdo si toti� uv�domuje, �e optimalizovat lze pouze jeden parametr.

Optimalizuje se v�dy jen jeden parametr

Velmi p�kný p�íklad z praxe, který všichni známe, jsou zimní pneumatiky. Od letošního roku je povinnost výrobc� opat�ovat pneumatiky takzvaným „energetickým štítkem“. Jak je vid�t z parametr� na štítku, je mo�né optimalizovat bu� spot�ebu, nebo bezpe�nost. Uvedené po�adavky jsou v kontradikci, tj.vzájemn� se vylu�ují. Je mo�né dosáhnout velmi dobré spot�eby – ovšem za cenu ni�ší p�ilnavosti (tvrdší sm�s pneumatiky) a tedy horších jízdních vlastností a bezpe�nosti.Nebo je mo�né dosáhnout vynikající ovladatelnosti a bezpe�nosti, tedy pou�ít m�k�í sm�s na pneumatiku, ale v tu chvíli stoupá spot�eba.

Analogie cen za formu a za výst�ik

Je mo�né ud�lat velmi levnou formu, ale cena formy se m��e projevit v delším výrobním cyklu, rozhodn� se projeví vyššími náklady na údr�bu, horšími vst�ikovacími parametry a nemo�ností ovlivnit tak dob�e parametry cyklu a výlisku. Technologické okno pro nastavování bude menší. Celkov� tedy ni�ší cena formy musí vést a také v technické praxi vede na celkov� vyšší cenu plastového dílu. Druhá varianta je, ji� od za�átku optimalizovat cenu plastového výlisku a p�iplatit za formu tak, aby spl�ovala dlouhodob� co nejkratší cykly a minimum po�adované údr�by. Je pot�eba si uv�domit, �e údr�ba se pohybuje ve t�ech oblastech:

1. Reaktivní – nejdra�ší

2. Preventivní – v�tšinou vychází výrazn� levn�ji ne� reaktivní údr�ba

3. Prediktivní – optimální varianta

Velmi výrazným vstupním faktorem pro rozhodování o cen� formy je fakt, �e cena formy vstupuje do ceny výlisku cca 15-30%, jak je vid�t na následujících grafech.

Druhá velmi d�le�itá varianta je, �e vstupní materiál pro výrobu formy – pozor kvalitní vstupní materiál – stojí všude p�ibli�n� stejn� a není mo�né zde ušet�it výrazné procenta z celkové ceny formy. Ušet�it na nákupu sice lze, ale za cenu nekvalitního materiálu, nebo nedostate�ného tepelného zpracování, tzn. bude se jednat o m�kkou formu.

Dalším výrazným vstupním faktorem jsou hodiny pot�ebné na obráb�ní. Je naivní si myslet, �e stroj v �ín�, nebo Indii pojede o 30% rychleji. Z technické praxe všichni víme, �e takto to nefunguje. �as pot�ebný na obráb�ní je všude p�ibli�n� stejný. Zde hraje rozhodující roli cena hodiny stroje (po�izovací hodnota) a pota�mo tedy i pracovníka, v�etn� jakosti-tvrdosti obráb�ného materiálu. Jak bylo �ešeno na p�ednášce pana Lubomíra Zeman na konferenci SVOBODA 2012 – p�ednáška formy z �íny – mzdová úrove� v asijských zemích dotahuje a v mnoha p�ípadech u� dosáhla stejné výše, jako jsou mzdové náklady v �R.

Jak vypadá rozlo�ení vstupních podíl� jednotlivých �ástí do ceny formy? Podíl ceny formy na jednoduché krabi�ce – kalkulováno na 300.000 kus� (graf 1). Podíl ceny formy pro slo�itý výrobek (sací hubice vysava�e) - kalkulováno na 250.000 kus�.�ím vyšší po�et zdvih� (v�tší po�et výlisk�) tím menší je podíl formy na cen� výlisku.Pouhou zm�nou parametr� (po�et výlisk� u krabi�ky) se zm�ní procentuální vstup formy do výlisku. Kalkulováno se stejnou cenou formy na 1.000.000 výlisk� se podíl formy odpovídající tomuto po�tu zm�ní z 22,7% na podíl odpovídající 8,1% vstupu do ceny výlisku (graf 2).Základní otázka tedy zní, jak p�esv�d�it klienta, �e firma umí ud�lat lepší a produktivn�jší formu s minimálním navýšením?

Co p�ináší systém CalcMaster?

V tomto p�ípad� p�icházína �adu unikátní expertní systém CalcMaster, který umo��uje velmi rychle vykalkulovat cenu formy. Tento systém nabízí ucelenou kalkulaci nejen ceny formy, ale nabízí mnohem víc. Jedná se hlavn� o tyto parametry:

• �asová hodnota výroby formy, rozd�lená na jednotlivá pracovišt�, v�etn� vstup� materiálu (zde je velmi významná mo�nost upravit technologické parametry na strojní vybavení nástrojárny) • Nejekonomi�t�jší po�et dutin v závislosti na po�adovaném po�tu výlisk� • Vst�ikovací cyklus výlisku – jedná se o optimální parametry, které je mo�né ve v�tšin� p�ípad� zkrátit • Kompletní nákladová cena výlisku, v�etn� balení, dopravy a re�ie THM.

Nákladová cena formy

Pro vyhodnocení nákladové ceny formy se vyu�ije expertní systém. Vychází p�itom z rozhodujících kritérií, jako je nap�íklad produktová geometrie, tolerance, pom�r povrch�, druh vtokových a vyhazovacích za�ízení, mechanism�, chlazení, �elisti atd. Jsou p�idány kritéria pro výrobu dutin, základního rámu formy a pod. a program vypo�ítá celkový po�et hodin výroby, konstrukce, hodiny a další náklady na materiál, kalení, horké trysky, standardní �ásti apod., a poté celkovou nákladovou cenu formy. P�i zm�n� po�tu dutin, program vypo�ítá velmi rychle novou alternativu nákladové ceny.Tato nákladová cena se následn� s pomocí dalších vypo�tených hodnot, opraví metodou postupných krok�. Analýzy náklad� na hodiny a podíly jednotlivých náklad� lze zobrazit graficky.

3 – Grafické znázorn�ní optimální doby chlazení

Vst�ikovací tlak, uzavírací síly a doby cyklu

V tomto menu m��eme pomocí matematické analýzy, spo�ítat všechna data pro vst�ikování. P�i pou�ití vstupních hodnot pro výrobek a pou�ité plasty jsou vypo�teny všechny parametry, p�i�em� se pou�ívá reologických dat z databáze. Pro zadání teploty zpracování jsou pou�ity hodnoty, které jsou doporu�eny dodavatelem plast�. Tyto hodnoty jsou automaticky p�evzaty z databáze a lze je následn� upravovat. Vst�ikovací tlak a uzavírací síly jsou kalkulovány v r�zných vst�ikovacích �asech v závislosti na štíhlostním pom�ru, tj pom�ru délky toku taveniny k tlouš�ce výst�iku.Vst�ikovací �asy jsou vybrány z programu CalcMaster a závisí na tlouš�ce st�ny výst�iku. Po výpo�tu doby chlazení se doba cyklu po�ítá a zobrazuje v detailu, kde mohou být pou�ity další korekce a vyhodnocení. U výrobk� s tlustými st�nami, u nich� ve v�tšin� p�ípad� vnit�ní jádro produkt� nemusí být ochlazeno na teplotu odformování – m��ete vybrat optimální dobu chlazení z grafu (4) pr�b�hu teploty ve vztahu k celkové tlouš�ce st�ny pro 5 variant doby chlazení. S vyu�itím grafu teplotní k�ivky m��ete zvolit správný �as odformování.

4 - Graf závislosti teploty na síle st�ny

Ekonomický po�et dutin

Stanovení optimálního po�tu dutin formy není tak jednoduché, jak se m��e zdát. CalcMaster je rozhodn� vhodným nástrojem pro jejich vyhodnocení. S vyu�itím ji� vypo�ítané ceny formy, doby cyklu, uzavírací síly, velikosti vst�ikovacího stroje a nákladové ceny produktu, program vypo�ítá nejúsporn�jší po�et dutin. Graf dává jasný p�ehled, na jeho� základ� je mo�né provést kone�né rozhodnutí a ud�lat si jasnou p�edstavu o cenách. S pomocí t�chto informací je mo�né dopo�ítat a up�esnit cenu formy a cenu výrobku na optimáln� zvolený po�et dutin.

Nákladová kalkulace ceny produktu

P�i výpo�tu nákladové ceny je nutné zohlednit všechny aspekty. Materiálové náklady ovliv�ují suroviny, barviva a ostatní p�ísady. Dopl�kové díly a skladování materiálu je mo�né vyhodnotit samostatn�. Náklady vst�ikovacího stroje jsou ur�ovány velikostí stroje a uzavírací silou. Celkové strojové náklady jsou potom ur�eny pomocí sazeb stroje a vypo�teného cyklu.Strojové sazby jsou nabídnuty v tabulce
v samostatném okn� a sta�í, abyste vybrali vhodnou volbu z této tabulky. Dále m��ete vlo�it cenu práce, re�ijní náklady a náklady na zm�nu formy. Na vypo�tené výrobní náklady se p�idává faktor selhání - zmetkovitost. Další obecné náklady, jako je úprava, doprava a balení jsou po�ítány zvláš�. Na konci výpo�tu se uplatní slevy, provize a zisky. Nákladová cena se po�ítá pro 100 kus� produktu, a je uva�ována bez amortizace formy. Nakonec jsou dopln�ny n�které obecné informace, jako je celkový obrat, po�adované mno�ství materiálu, celková doba výroby, atd. Pro lepší odhad lze nákladové ceny zobrazit graficky.

Co p�ináší systém CalcMaster

• Nákladové ceny + detailní rozpis hodin
• Výpo�et celkových náklad� formy s vyhodnocením
• Výpo�et celkových upravených náklad� formy
• Výpo�et podrobného rozpisu hodin pro konstrukci
• Výpo�et kompletní podrobné skladby celkových hodin
• Export všech dat do reportu (Automobilový pr�mysl) ve formátu MS Exel

V�etn�:

• Výrobních hodin dutin
• Výrobních hodin základního rámu formy
• Výrobních hodin pro nastavení/ vzorkování
• Po�et hodin pro programování stroj�
• Po�et hodin na technologickou p�ípravu výroby
• Celkový po�et hodin nástrojárny
• Po�et hodin pro konstrukci forem a výkresovou dokumentaci
• Náklady na materiál formy a jeho úpravy (tepelné zpracování)
• Náklady na základní rám formy
• Náklady na standardní díly
• Celkové náklady na systém horkých trysek
• Náklady na zkoušky, ov��ení, implementaci formy, poprodejní náklady a ziskové mar�e.

Jak expertní systém CalcMaster pracuje? Pro ukázkovou kalkulaci pou�ijeme model krabi�ky, z materiálu PP, celkový po�et výlisk� b�hem 5ti let bude 1.000.000 kus�, s náb�hovou k�ivkou kulminující ve t�etím roce provozu formu s po�adavkem 500.000 výlisk� za rok. Prvním vstupem je v optimální variant� 3D model. Data lze zadat i z 2D výkresu, ale tento vstup je delší a vy�aduje vyšší technické znalosti.

Systém sám najde a „rozjede“ d�lící rovinu. Tuto rovinu lze samoz�ejm� upravovat a orientovat libovoln� dle po�adavku.Po p�enesení do kalkulace je nutné zkontrolovat parametry zadání a doplnit informace, které systém z principu v�ci nem��e znát. Dále je pot�eba se rozhodnout, jakou má nástrojárna k dispozici technologii a co nejlépe nastavit parametry technologie tak, aby byla zaru�ena maximální efektivita procesu. Tzn. formu cht�jí vyrobit všichni co nejlépe, co nejrychleji a zárove� je nutné na ní vyd�lat.

Jak moc ovliv�ují cenu parametry vstup�, je mo�né velmi jednoduše ukázat práv� na této kalkulaci. Systém výpo�tu bude probíhat na stejných vzorcích a stejné databázi. Budeme m�nit parametry vstupu, sledovat jak nám tyto vypo�tené informace vstupují do ceny výlisku a zkusíme odhadnout tak naprosto nep�edpov�ditelnou v�c, jako je cena údr�by.Díky pou�itému matematickému modelu jsou tyto kalkulace pr�kazné a pravdivé. Je nutno si uv�domit, �e ka�dá firma má rozdíln� postavenou technologii a jinou úrove� hodinových sazeb. Je mo�né, �e takto kalkulovaná forma nemusí odpovídat konkrétní nástrojárn�, ale v�dy bude platit pom�r zkalkulovaných cen.

Díky jednotnému kalkula�nímu modelu se m��e teoreticky lišit cena formy a projektu o n�jakou hodnotu jak finan�ní, tak i �asovou a hlavn� se kalkulace liší v kontrolingu, testování a dopl�kových vícepracích. Obecn� ale takto koncipovaný výpo�et doká�e nazna�it, jak se bude m�nit cena formy v rámci kvality a jak se bude m�nit cena výlisku a jaké faktory to budou ovliv�ovat.

Abychom dokázali vypo�ítat cenu výlisku, musíme zkalkulovat také délku cyklu. Determinující pro délku cyklu bude tlouš�ka st�ny p�es �ebra – no�i�ky, na obrázku (5) ozna�eno �ervenými šipkami. Tam je prochlazovaný materiál o tlouš�ce 2,8mm. Zkusíme se tedy podívat i na hodnotu chlazení a to, jak se s tímto dá výrobou - a tedy cenou formy - ovlivnit cyklus (4).

5 - Determinující ší�ka st�ny a výlisku

P�i kalkulaci cen se ukázalo, �e rozptyl s TOP špi�kové kvality, formy proti nejlevn�jší form� byl v tomto p�ípad� od 21.000€/komplet forma po 16.000€/komplet forma.

Rozdíl této vstupní ceny formy se na cen� výlisku projevil cca 0,06K�.

Ovšem rozdíl v údr�b� byl od minimálních náklad� (top kvalita, dra�ší forma) a� po cca 3násobek ceny formy u nejlevn�jšího provedení.

Nep�íliš p�ekvapivým zjišt�ním tedy bylo, �e šet�it na form� se prokazateln� nevyplácí a ka�dá ušet�ený koruna na vstupu se vrátí jako vícenáklad p�í údr�b� více ne� 3x. Cena prostoj� a nepln�ní termín� nebyla vy�íslena.