Como calcular os custos de fabrico CNC para T e aumentar a produtividade

Para conhecer o desempenho, a produtividade e os custos no fabrico CNC, são necessários métodos especiais adaptados às tecnologias e à gestão de dados. Encontrar as variáveis óptimas de maquinagem requer conhecimentos avançados em termos de tempos e custos de maquinagem.

Existem atualmente relações matemáticas que permitem determinar os tempos de maquinagem e os custos associados à maquinagem de componentes simples. No entanto, para peças mecânicas complexas, estas variáveis são difíceis de calcular manualmente e devem ser utilizadas. CAM software de fabrico assistido por computador.

Atualmente, a utilização de software CAM tornou-se uma necessidade básica para todos os equipamentos de maquinagem CNC, é essencial mantê-los actualizados e investir neles, está provado que o retorno do investimento das máquinas-ferramentas O número de dados actualizados é realmente elevado.

Estes softwares permitem a simulação de processos de fabrico, onde o design primário pode ser verificado e podem ser feitas correcções ao projeto antes da implementação. Uma das vantagens mais importantes do desenho assistido em tecnologias de maquinagem é o facto de permitir a simulação do ambiente de trabalho. A simulação de uma operação ou de todo o processo de maquinação consiste geralmente em:

- Determinar a trajetória da ferramenta e evitar colisões entre a ferramenta e a peça de trabalho, evitar impactos na máquina ou nos seus dispositivos durante o fabrico.

- Determinar o tempo de maquinação, tanto para cada operação como para a peça completa. Estes tempos incluem o tempo bruto de maquinação, os tempos de mudança de ferramenta e os tempos de paragem e arranque da máquina.

O processo de simulação fornece dados importantes sobre as capacidades da máquina CNC, o tempo total de maquinação e o custo de maquinação; para estabelecer as condições e variáveis de trabalho óptimas. Finalmente, tudo isto fornece critérios reais para otimizar os custos de fabrico CNC. Neste ponto, iremos analisar como calcular estes custos, optimizá-los e aumentar a produtividade.

Custos de fabrico CNC que devem ser tidos em conta

Existem vários modelos para calcular os custos de maquinagem CNC e há vários factores envolvidos. Os custos da maquinagem CNC dependem de uma multiplicidade de elementos, tais como

• Custos de equipamento CNC.
• Custos das ferramentas a utilizar no processo.
• Custos de monitorização do sistema de maquinagem.
• Quantidade e custos dos consumíveis.
• Custos relacionados com o pessoal ou o operador da máquina CNC.
• Configuração e ajustamento do equipamento, custos de inatividade.
• Custos indirectos impostos pelo processo de fabrico.
• Custos energéticos.

Este último pode ser subdividido em custos diretos da energia consumida durante o processo de fabrico e custos indirectos da energia suplementar consumida durante o processo de trabalho, como a iluminação geral, o aquecimento, etc.

O mais importante para a otimização é analisar cada um destes custos no fabrico CNC e minimizá-los o mais possível. Quanto maior for o número de factores envolvidos na simulação e otimização, mais reais serão as poupanças e os ganhos de produtividade.

Exemplo de cálculo de custos no fabrico CNC

Vejamos um modelo simples, que pode ser aplicado ao fabrico de um componente, e que poderá ser de grande utilidade para aumentar a produtividade e otimizar os custos no fabrico CNC. Este modelo divide o custo total da maquinação em 4 factores: Custos relacionados com o material em bruto, custos relacionados com o equipamento CNC, custos relacionados com o operador e custos das ferramentas utilizadas, vejamos a seguinte relação:

CMachining = CMaterial Part + CMachine CNC + COperation + CHtooling

O custo da máquina CNC está ligado à amortização da energia eléctrica consumida durante o fabrico de uma única peça, da seguinte forma, em que P é o preço e t é o tempo:

CM Máquina CNC=PAquisição-Máquina CNC tAmortização*tTrabalho * tProgramação+PElectricidade*tProgramação*P KW

O custo de exploração é representado pela remuneração do operador e pelo ajustamento manual a efetuar na máquina, em que f representa a fração do tempo de programação necessário para os ajustamentos e as actividades de programação:

COperação=tProgramação+f*tProgramação* Salário por hora

A última componente de custo é representada pelas ferramentas que são utilizadas para maquinar a peça e resulta de um somatório do custo relacionado com as cabeças de corte da ferramenta, no que diz respeito ao tempo de fabrico de cada ferramenta, à durabilidade da ferramenta e ao número de arestas de corte que possui, sendo que TEconomic é um fator que representa o tempo de vida económico da ferramenta.

CHTool=Cabeças de corte* CHTool=Cabeças de corte* CHTool=Cabeças de cortetFerramentaTEconomic*Ferramenta de corte nº *Ferramenta de corte nº.

Como se pode constatar, este simples algoritmo de cálculo de custos pode ser de grande utilidade para otimizar os custos de fabrico CNC e aumentar a produtividade da oficina metalomecânica. No entanto, as variáveis de cada uma destas equações devem ser determinadas com a maior precisão possível, daí a importância de simular uma operação ou todo o processo de maquinação, para alimentar o algoritmo com dados fiáveis. Para cada operação de maquinação, a partir da simulação CAM, é possível conhecer os parâmetros relacionados com o regime de fabrico, as ferramentas e os tempos de trabalho.

Por exemplo, o custo gerado pelas ferramentas de corte pode ser determinado conhecendo o preço da ferramenta, a vida útil da ferramenta, o número de substituições de componentes de corte e o preço por minuto de cada ferramenta. Com base no tempo total de maquinação, é possível determinar o custo imposto pela máquina, bem como o consumo de energia eléctrica e do operador. Tudo isto é produto da interpretação correta dos resultados da simulação, o que permite propor estratégias de otimização dos custos de fabrico CNC e de gestão das variáveis da operação de maquinagem para aumentar a produtividade.

Outros modelos apresentados para o cálculo dos custos totais de maquinação foram incluídos como um fator adicional e independente dos custos energéticos, mas foi demonstrado que estes custos energéticos são relativamente baixos, podendo rondar os 8%. No entanto, para processos em que se fabrica um grande volume de peças, estes custos energéticos podem aumentar e seriam um fator determinante na otimização dos custos no fabrico CNC.

O material da peça e os custos da máquina CNC representam 40% do custo total de maquinação.

É importante lembrar que cada oficina tem caraterísticas diferentes e a distribuição dos seus custos e despesas pode variar significativamente de uma para outra; no entanto, há uma tendência em muitas oficinas que mostra que o peso dos custos referentes ao material da peça e à máquina CNC representa 40% do custo total de maquinação, os custos da ferramenta também estão perto de 40%, 12% são estimados para os custos operacionais e 8% para os custos de energia. Daqui se conclui que a diminuição dos tempos de mão de obra, a diminuição do número de operadores e o aumento da vida útil das ferramentas são estratégias que estão constantemente a ser propostas para diminuir os custos no fabrico CNC.

O que foi dito acima é uma ideia geral das estratégias que muitas oficinas metalomecânicas com máquinas CNC consideram, mas é muito importante efetuar um estudo aprofundado dos custos associados a cada empresa e atacar aqueles que podem ser reduzidos para aumentar a rentabilidade.

Por fim, podemos concluir que a chave para aumentar a produtividade e otimizar os custos no fabrico CNC se centra, em primeiro lugar, na implementação de um software CAM que permita a simulação dos processos de maquinação CNC, de modo a obter dados fiáveis que alimentem o modelo matemático ou algoritmo adequado aos procedimentos e caraterísticas da oficina, com o objetivo de facilitar o cálculo do custo total de maquinação. Uma vez simulado o processo e quantificado o custo total de maquinação, a otimização dos custos de fabrico CNC pode ser eficazmente alcançada.

Não se deve esquecer que o monitorização em tempo real da produção de máquinas CNC, será o mecanismo mais eficiente para a avaliação e controlo dessa otimização, garantindo que as alterações nas variáveis de funcionamento das máquinas CNC correspondem às expectativas e geram um aumento de produtividade.