All’interno del mondo di automazione industriale le tazze vibranti costituiscono il sistema di alimentazione di parti di maggior diffusione. Le tazze vibranti garantiscono elevate cadenze produttive e una notevole autonomia: tra gli alimentatori automatici di parti e come alimentatori a tazza rappresentano uno dei migliori strumenti di automazione industriale in termini di rapporto qualità-prezzo. Laddove un sistema di alimentazione flessibile di parti sia richiesto, come sempre più spesso accade nell’assemblaggio, le tazze vibranti possono essere sostituite da strumenti di automazione flessibile.
Vibratori a tazza: Flexibowl l'alternativa più efficiente
Questo articolo desidera spiegare perché Flexibowl® è una soluzione altamente efficiente, basandosi su indicatori di performance reali.
La gestione del ciclo di vita degli equipaggiamenti industriali (ALM- Asset Lifecycle Management) è una strategia secondo cui le fasi di manutenzione, di progettazione, realizzazione, installazione e dismissione devono essere considerate nel calcolo del Costo Totale di utilizzo (TCO-Total Cost of Ownership). Tale indicatore tiene conto di tutti i costi da sostenere durante il ciclo di vita dello strumento.
Per quanto riguarda la fase di Utilizzo (Middle of Life- MOL), la manutenzione e i servizi correlati sono particolarmente importanti poiché impattano fortemente nei costi di utilizzo della macchina e nelle sue prestazioni. Interesse crescente è riservato anche alla fase di dismissione dell’equipaggiamento industriale.
Porre attenzione all’intero ciclo di vita degli strumenti industriali permette di evidenziare non solo i costi visibili, come quelli sostenuti al momento dell’acquisto della macchina, ma anche quelli relativi alla fase di utilizzo e dismissione, che incidono fortemente sul valore totale di costo dell’equipaggiamento.
La seguente figura spiega questo concetto:
Possiamo distinguere i costi sostenuti durante il ciclo di vita della macchina come:
- CAPEX (Capital Expenditure) : costi iniziali. Devono essere sostenuti per realizzare e rendere operativa la macchina. Sono composti principalmente da costi di investimento per progettazione e sviluppo.
- OPEX (Operational Expenditure): costi operativi, di utilizzo. Comprendono i costi da sostenere durante la vita operativa dello strumento. Includono i costi di manutenzione e di dismissione.
CAPEX è composto da:
- Costi di Ingegnerizzazione e sviluppo, i quali considerano: costi di ricerca, progettazione, ingegnerizzazione e sviluppo
- Costi di investimento, che comprendono i costi di acquisto e realizzazione, costruzione e installazione
OPEX è composto da:
- Costi di manutenzione come lavoro diretto e indiretto, parti di ricambio, costi legati all’impatto ambientale
- Costi operativi dovuti a energia consumata, materiali utilizzati e personale dedicato
- Costi di dismissione
Il caso reale
Comparando le tazze vibranti con i sistemi di alimentazione flessibili due fattori dovrebbero essere tenuti in considerazione per organizzare un’analisi corretta: costo di acquisto e valore residuo.
Ad oggi molti addetti ai lavori sono convinti che le tazze vibranti siano significativamente meno costose rispetto a sistemi alternativi, considerando la seguente analisi dei costi questa idea potrebbe essere rivista:
OEE – Overall Equipment Efficiency – Efficienza complessiva dell’equipaggiamento
L’indicatore OEE misura l’efficacia di un equipaggiamento industriale. E’ determinato dalla combinazione di: disponibilità, efficienza e qualità.
[OEE = disponibilità x performance x tasso di produzione conforme]
Il tasso di disponibilità [(AR)- Availability rate] è il tempo in cui l’equipaggiamento è realmente al lavoro rispetto al tempo in cui avrebbe dovuto garantire disponibilità.
Il tasso di performace [Performance Rate (PR)] considera la quantità di materiale prodotto nel tempo di lavoro rispetto alla quantità che avrebbe dovuto produrre secondo le specifiche del costruttore. Un basso tasso di performance può essere la conseguenza di stop frequenti o di una produzione a velocità ridotta.
[Quality Rate (QR)] Il tasso di produzione conforme riguarda l’ammontare di materiale prodotto accettabile rispetto al materiale totale prodotto
I valori di OEE riportati sopra sono basati su applicazioni reali condotte nei campi della cosmetica e dell’assemblaggio di componenti nel settore automotive.
Applicazione cosmetica: Alimentazione di spazzolini mascara
In questa applicazione reale sono tati registrati i seguenti dati di OEE:
I componenti cosmetici devono rispettare un elevato standard di qualità – sfregature, graffi, piccoli difetti superficiali comportano uno scarto nell’accettazione della produzione. Lo sfregamento delle parti non può essere evitato lungo le guide delle tazze vibranti, mentre Flexibowl® muove le parti più delicatamente, evitando qualunque danno alla superficie del prodotto. I valori di OEE esprimono i costi di inefficienza associati alle tazze vibranti, come mostra la tabella sopra. Le tazze vibranti infatti possono danneggiare i pezzi e alimentano anche parti non conformi. Flexibowl® supera questo problema con il sistema di visione : le parti non conformi possono essere individuate e scartate. Differenti valori di performance riflettono il fatto che le tazze vibranti hanno fermate frequenti, principalmente a causa dell’incastrarsi delle parti.
Il caso automotive: membrane, dischi di gomma
FlexiBowl® può alimentare una vasta gamma di componenti come membrane, parti in gomma e altri componenti simili con forma irregolare e con superfici ad elevata aderenza. Questo tipo di parti sono difficili da alimentare con le tazze vibranti, come si vede dai risultati in tabella:
Membrane e dischi in gomma sono utilizzati non solo nel settore automotive, ma anche in quello medico, elettrico e con componenti elettromeccanici. Flexibowl® assicura operazioni efficienti e affidabili evitando che le parti si incastrino. Le prestazioni sono mostrate nella tabella sopra: valori di disponibilità, performance e qualità possono essere considerate pari a quelle dell’esempio precedente nel campo della cosmetica. Le performance delle tazze vibranti sono più basse rispetto all’esempio precedente, principalmente a causa della minore disponibilità della macchina. La presenza di bave e variazioni dimensionali nelle parti da alimentare possono causare una diminuzione delle performance delle tazze vibranti. Inoltre, fermate frequenti richiedono manodopera dedicata, che comporta un aumento dei costi totali del sistema.
Vantaggi dei sistemi di alimentazione flessibile
Quando questi risultati sono estesi a sistemi composti da unità multiple di alimentazione, l’efficienza globale dell’intero sistema diminuisce significativamente, e i vantaggi di un sistema di alimentazione flessibile diventano ancor più evidenti:
Esempio:
Le performance inerenti alle tazze vibranti causano una rapida diminuzione delle performance globali del sistema, poiché la fermata di ogni tazza vibrante causa la fermata dell’intero sistema aumentando i tempi di fermo della macchina. La differenza nelle performance globali del sistema può essere notevole. Soluzioni flessibili basate sull’utilizzo simultaneo di più unità di alimentazione FlexiBowl® assicurano performance certamente più elevate.
Un altro vantaggio dell’utilizzo di sistemi flessibili può essere evidenziato tramite l’analisi del valore residuo: si può infatti considerare un valore residuo del 90% con una perdita di valore del 10% per usura dopo un anno di utilizzo per il sistema di alimentazione FlexiBowl®. Lo stesso valore di usura del 10% può essere considerato per le tazze vibranti con la differenza che ad ogni cambio di produzione le tazze vibranti perdono anche il loro valore residuo.
Riferendosi alla prima tabella, le seguenti considerazioni dovrebbero essere analizzate:
- In una prospettiva di lungo termine, una soluzione dedicata come le tazze vibranti, deve competere con soluzioni flessibili che garantiscono performance migliori in molte applicazioni.
- L’investimento iniziale di un sistema flessibile può essere ammortizzato su vari prodotti e essere perciò suddiviso su un orizzonte di pianificazione più lungo.
- FlexiBowl® può raggiungere una produttività di 60 ppm. Quando prestazioni maggiori sono richieste le soluzioni dedicate come le tazze vibranti risultano più indicate
- “Total cost 1” nella tabella sopra dimostra che il costo finale di FlexiBowl® non è molto più elevato del costo di una tazza vibrante. L’automazione dedicata, molto spesso, costringe a diversi giorni di lavoro per essere resa operativa, il che comporta un aumento dei costi di installazione. Inoltre bisogna considerare che le performance di una tazza vibrante non possono essere note finché questa non è stata realizzata e resa operativa. Questo rende il progetto più rischioso rispetto all’utilizzo di un sistema di alimentazione flessibile che può essere testato facilmente prima di essere acquistato: FlexiBowl® può essere impostato in pochi minuti per verificare e testare le performance con le parti del cliente. Questo è il motivo per cui FlexiBowl® è così vantaggioso: i cambi di produzione possono essere effettuati in pochi minuti, senza costi di riattrezzaggio o perdite di tempo produttivo.
- Sebbene molto spesso il personale addetto alla manutenzione si senta più confidente nella scelta di tazze vibranti, conoscendone il funzionamento, FlexiBowl® ha dimostrato di essere altrettanto facile da gestire, non richiedendo speciali preparazioni. Inoltre la possibilità di usufruire del supporto remoto dei tecnici ARS ha convinto molti clienti all’utilizzo di FlexiBowl®.
In generale asset migliori possono avere un costo di acquisto maggiore, ma offrono maggiore affidabilità. Di conseguenza, un costo di acquisizione più elevato corrisponde a minori costi operativi. Normalmente questo è dovuto alla maggiore efficienza e a minori costi di manutenzione. La scelta di un sistema flessibile deve essere considerata una scelta strtaegica.
FlexiBowl® ha già dimostrato grandi prestazioni in diverse aree, incluso il settore medicale, cosmetico, automotive, elettrodomestico, dei beni di consumo e con componenti elettrici.