La Tecniche Universität di Darmstadt, in Germania ha condotto un recente studio indipendente sulla lavorazione flessibile.
Haas Automation afferma che i clienti che investono in diverse macchine utensili CNC dal prezzo accessibile, anziché in una o due macchine specializzate di fascia alta, otterranno una maggiore flessibilità, costi d’investimento e gestione inferiori e, in ultima analisi, prezzi per pezzo più contenuti. È quanto sostiene anche un recente studio indipendente della Technische Universität di Darmstadt.
di Elena Mantovani
Un recente studio condotto dalla Technische Universität di Darmstadt, in Germania, dimostra che l’impiego di diverse macchine utensili CNC dal prezzo accessibile, distribuite in configurazione a celle, può offrire vantaggi importanti rispetto all’uso di macchine specializzate molto costose, configurate in operazioni “done-in-one”. La configurazione a celle studiata dall’Università tedesca comprende due centri di lavoro CNC Haas Super Mini Mill 2 e un tornio CNC Haas SL-10.
La relazione dell’Università di Darmstad, dal titolo: “Cellular Manufacturing to enable Lean Machining” – lavorazione a celle per consentire la lavorazione flessibile – è stata redatta da Stefan Seifermann, Jörg Böllhoff, Eberhard Abele e Joachim Metternich presso l’Istituto di gestione della produzione, tecnologia e macchine utensili dell’Università. Sven Bechtloff, che ora non lavora più all’Ateneo, è stato un membro fondamentale del team.
La configurazione a celle studiata all’Università di Darmstadt è composta da due centri di lavoro CNC Haas Super Mini Mill 2 e da un tornio CNC Haas SL-10.
PRODUZIONE FLESSIBILE
L’idea della ricerca si basava sull’assenza percepita di principi della produzione flessibile applicati alle operazioni di lavorazione più diffuse nelle aziende di lavorazione di ogni dimensione. Sebbene impiegati ampiamente in ambienti di assemblaggio e ingegneria di elaborazione – solitamente nel settore della lavorazione automobilistica di elevati volumi –, i principi del flusso, come elemento centrale della produzione flessibile, non sono stati spesso trasferiti adeguatamente alle operazioni di lavorazione, e raramente sono reperibili in Europa.
In sostanza, la lavorazione a celle consiste nel raggruppamento di attrezzature di natura eterogenea – in questo caso, macchine utensili CNC – per produrre una famiglia o un gruppo di pezzi simili. Solitamente, il concetto implica la disposizione delle macchine a “U” per aiutare il flusso e bilanciare il lavoro in corso con il takt time: il tempo di produzione medio di un prodotto necessario per coprire la richiesta proveniente dal cliente.
Per dimostrare i potenziali vantaggi, è stata approntata una linea di produzione di riferimento a celle presso la Process Learning Factory di PTW (CiP). La linea “done-in-one” presenta due macchine utensili dalle massime performance: un centro di lavorazione orizzontale CNC a 4 assi con cubo portapezzi e un centro di tornitura automatico a più assi CNC. La linea in concorrenza, una cella di lavorazione, è costituita da due centri di lavorazione a 3 assi Super Mini Mill 2 di Haas Automation (www.haascnc.com) e da un tornio CNC a 2 assi SL-10, sempre di Haas Automation, nonché da due centri di lavorazione CNC per uso generale e da un tornio CNC fornito da un altro costruttore di macchine utensili.
Assistenti alla ricerca condotta dalla Tecniche Universität di Darmstadt, inclusi quelli responsabili della lavorazione a celle: Stefan Seifermann (fila davanti, a sinistra) e Jorg Bollhoff (terzo da destra); Eberhard Abele e Joachim Metternich (non inquadrati nella foto); Christoph Schwarz (seconda fila, a sinistra).
CONFRONTO TECNICO-ECONOMICO
Lo studio condotto a Darmstadt indica che l’investimento per le due macchine nella linea “done-in-one” è stato pari a 780.000 €, mentre quello per le sei macchine utensili CNC, nella configurazione a celle, è risultato di appena 340.000 €. Un confronto economico tra le due linee di lavorazione, considerato sulla base della produzione di 2.000 pezzi/settimana, con un operatore assegnato a ogni linea, ha offerto risultati sorprendenti. La linea “done-in-one” ha richiesto 15 turni per completare la produzione dei 2.000 pezzi. Il tempo di produzione è stato di 25 min, mentre il costo unitario di ciascun pezzo (materiale escluso) è stato stimato attorno ai 3,95 €. Con la configurazione di lavorazione a celle, tuttavia, ci sono voluti solo 12,6 turni per completare i 2.000 componenti sulla base di specifiche uguali; il tempo di produzione è stato ridotto di 10 min e il costo unitario si è attestato su appena 2,55 €. In alternativa, se vengono impiegati due operatori presso la cella di lavorazione, il prezzo unitario cresce sensibilmente, raggiungendo i 3,10 €, quale conseguenza del costo di manodopera aggiuntivo, ma sarà ancora molto inferiore rispetto al costo unitario di 3,95 € della linea “done-in-one”; i 12,6 turni vengono ridotti a 9,8 e i tempi di produzione da 10 min scendono a 7 min. Un confronto della capacità, sulla base di15 turni, dimostra come la linea “done-in-one” porta a termine 2.000 pezzi; la cella con un operatore produce 2.377 componenti, con un incremento del 19%, mentre la cella con due operatori produce 3.064 pezzi,con un incremento del 29%.
In tutti i casi analizzati, lo studio ha preteso e garantito che la precisione dei pezzi e gli standard di qualità venissero mantenuti e che le macchine meno costose, ad uso generale, fossero utilizzate per produrre in base ad uno standard di livello pari a quello delle macchine specializzate. I costi futuri potranno essere presi in considerazione durante il confronto delle diverse strategie. Nel caso in cui la linea di produzione debba essere ampliata, l’introduzione di una nuova macchina nella cella risulterà sensibilmente più economica rispetto all’introduzione di una macchina nella linea “done-in-one”, vista l’enorme disparità nei prezzi d’acquisto individuali.
La ricerca condotta Tecniche Universität di Darmstadt dalla dimostra che la lavorazione a celle che si avvale di macchine utensili CNC per uso generale offre importanti vantaggi rispetto alle macchine specializzate di fascia alta, senza riduzioni nella precisione o nella qualità dei pezzi.
