POINÇON ET ESTAMPAGE

Comment comparer les coûts de production

  Un petit guide pour identifier la technologie parmi celles disponibles, au coût de production le plus bas possible, en fonction du nombre et du type de pièces à produire.

  L’ingénierie des processus a pour objectif d’identifier le cycle de production le moins coûteux pour fabriquer un produit. Un produit en tôle suit un cycle qui commence à partir de la matière première, passe par un cisaillement (poinçonnage, découpage ou découpage au laser) suivi d'un formage (pliage, étirage ou gaufrage, formage au rouleau). Les technologies de découpe par poinçonnage et estampage (fig. 1) seront prises en compte dans ces pages en raison de leurs similitudes. L’objectif est d’identifier la technologie parmi celles disponibles qui, dans une situation de travail spécifique (nombre et type de pièces à fabriquer), achèvent la production au moindre coût. Nous analyserons ensuite ces technologies pour définir les coûts types de chacune d’elles, Tout d’abord, l’identification des trois facteurs qui, ensemble, donnent le coût de production: matière première, outils et coût horaire de la machine, la dernière valeur étant multipliée par le nombre d’heures nécessaires à la production. Pour calculer le coût horaire de la machine, quatre autres facteurs seront analysés: le coût de la main-d'œuvre lié au fonctionnement de la machine, le coût de la maintenance, le coût de l'énergie et enfin le coût de l'amortissement de l'installation.

Enfin, les coûts de production avec des machines de poinçonnage de feuilles ou de poinçonneuses à bobines seront comparés. De même pour les coûts de production avec la poinçonneuse à bobines et la presse à matrice. Cette dernière partie fournira également des formules utiles, en fonction du type de produit et de la quantité requise, pour identifier la technologie permettant d’obtenir la production au coût le plus bas.

LES TECHNOLOGIES

  Les technologies analysées pour la découpe à plat de la pièce sont les suivantes: poinçonnage à partir de bobine, poinçonnage à partir de tôle et estampage à la presse. Le poinçonnage avec alimentation en feuilles est la technologie qui permet une flexibilité maximale (fig. 2). Des formes complexes peuvent être obtenues dans l'espace de la feuille et le système est également adapté à la fabrication d'une seule pièce. Il existe des machines à chargement et déchargement manuel ou automatique; dans les deux cas, la machine doit s'arrêter lorsque la feuille est chargée et le produit fini déchargé (fig. 3). Le poinçonnage avec capacité d'alimentation en bobines est une technologie adaptée à la production en petites et moyennes quantités. La machine charge la bande de métal directement à partir de la bobine; la machine fonctionne donc toujours dans le cycle automatique avec une bonne flexibilité (fig. 4). L'estampage est la technologie adaptée à la production de masse. Dans ce cas, la vitesse est maximale mais la flexibilité est faible: un dé est fabriqué pour chaque produit et son coût doit être amorti en production (fig. 5).

COÛT DE PRODUCTION: TROIS FACTEURS

  Le principe directeur du choix de la technologie à utiliser est celui du coût de production le plus bas. Ceci est obtenu en additionnant trois facteurs. Le premier est le coût de la matière première, qui peut être sous forme de feuilles (pour les poinçonneuses alimentées en feuilles) ou de bobines (pour les poinçonneuses à bobines et l'estampage à la presse). La matière première nécessaire pour achever la production est prise en compte. À cela s’ajoute le coût des outils.Les outils destinés aux presses à découper à tôle ou aux poinçonneuses à bobines sont des poinçons standard disponibles auprès de divers fabricants (p. ex. des poinçons à tourelle épaisse). ces dernières produisent une forme standard (trous ronds ou carrés, etc.) ou des formes spéciales à chaque coup de la poinçonneuse. L’outil de la presse à estamper est fabriqué sur mesure pour le produit à fabriquer.

  Les poinçons standard ont sans aucun doute des coûts inférieurs à ceux des outils de presse spéciaux. Le dernier facteur est le coût horaire de la machine, qui est multiplié par le nombre d’heures qu’elle aura besoin pour achever la production. Tout cela se résume par la formule: [coût de production] = [matière première] + [outils] + [coût horaire] x [heures de production] .Fig. 6 donne le sens de cette formule sous forme graphique.

COÛT HEUREUX: QUATRE FACTEURS

  Quatre autres facteurs doivent être additionnés pour calculer le coût horaire d'une machine. Le premier facteur de coût est la main-d'œuvre associée à la machine. Lorsque la machine nécessite une surveillance continue, le coût d’un opérateur dédié à la machine doit être pris en compte (de 20 à 25 000 euros par an à diviser par 1 800 heures par an). Le deuxième facteur est le coût de maintenance annuel, qui comprend le matériel consomptible, l'huile hydraulique et les lubrifiants, le coût de l'assistance technique et des pièces de rechange.Le coût de maintenance de la machine en un an, divisé par 1800 heures par an, donne cette valeur.Le troisième facteur est le coût de l'électricité consommée par l'usine toutes les heures. Faute de données sur l'absorption d'électricité par les usines, un calcul prudent pourrait représenter la moitié de la puissance installée.

Le quatrième facteur est le coût d’amortissement de la machine. Pour calculer ce coût horaire, il suffit de diviser le taux d'amortissement envisagé pour la machine au cours de l'année en cours et de le diviser à nouveau par 1800 heures par an.Si la machine a été achetée par crédit-bail, le versement annuel divisé par 1800 heures peut être pris en compte au lieu du coût d’amortissement. De cette manière, à la fin de l'amortissement de la machine ou à l'expiration du contrat de location, le coût horaire de la machine sera réduit.

LA VITESSE DE PRODUCTION

  Pour compléter le calcul du coût de production, il est nécessaire de multiplier le coût horaire par le nombre d'heures nécessaires à la machine pour effectuer le travail. Connaissant le cycle d'une pièce (en heures / pièce), ce chiffre est multiplié par le nombre total de pièces N. Dans une poinçonneuse à feuilles, le temps de cycle dépend fortement du type de machine, du parcours de l'outil. sur la surface de la tôle et le nombre de changements d’outils nécessaires. A ce temps de poinçonnage, il faut ensuite ajouter le temps de chargement de la feuille et de déchargement du produit (de 30 à 50 centièmes de minute). Dans la poinçonneuse à bobines, le temps de production est obtenu avec des formules empiriques comme suit: [Temps de production] = [Nombre d'opérations par pièce] x [Temps moyen par opération] + [Longueur de la pièce en mètres] x [Temps par mètre]. Dans ce cas, le temps de la machine de poinçonnage de bobines est égal au temps de production total, puisque les temps de déchargement n'existent pas. Enfin, le temps de production dans la presse à estamper est minimal: chaque coup de presse produit une pièce. La productivité dépend donc de la vitesse de la presse (60, 80, 120 coups et plus par minute). En conclusion, la presse à matricer est le système de production le plus rapide, suivi de la poinçonneuse à bobines et enfin de la poinçonneuse à feuilles. Dans le paragraphe décrivant les technologies, il a été souligné que la poinçonneuse à feuilles était le système le plus flexible, suivie de la poinçonneuse à bobines et de la ligne de presse à emboutir. À ce stade, il est intéressant de construire un diagramme de productivité-flexibilité, qui est donné à la fig. 7.

COMPARAISON DES TECHNOLOGIES

  Avec un N de production à fabriquer, il est nécessaire de trouver la technologie pour le réaliser au moindre coût. Dans les paragraphes suivants, la valeur numérique du coût de la matière première ou du coût horaire ne sera plus calculée. Les coûts seront plutôt évalués par rapport à d'autres technologies afin de fournir la comparaison de coûts requise. Les concepts seront appuyés par des références numériques; De cette manière, les formules données jusqu'à présent peuvent être appliquées à chaque situation de travail.

COMPARAISON ENTRE LA PERFORATION DE FEUILLE ET LA PERFORATION DE BOBINE

  Au niveau actuel des connaissances, le poinçonnage à partir de la bobine (fig. 8) est particulièrement indiqué pour la fabrication de produits dont les deux faces correspondent aux côtés de la bobine (fig. 9 à 11) et pour les petites et moyennes séries (de 200 à 500 000 pièces). pièces par an en un quart). De plus, le poinçonnage de bobines est idéal pour la production en série de pièces «différentes les unes des autres» si elles appartiennent à la même famille (lot 1). Par exemple, les encadrements de portes et de fenêtres sont fabriqués en masse en tant que pièces uniques: le poinçonnage est similaire, mais les tailles (hauteur et largeur de la porte ou de la fenêtre) diffèrent d’un produit à l’autre.

Le poinçonnage à partir de la feuille est utilisé pour la fabrication de pièces rectangulaires (comme la poinçonneuse à bobines), mais il peut également produire des formes très complexes en les imbriquant dans la feuille. Le poinçonnage feuille à feuille peut également produire une seule pièce totalement différente des autres obtenues à partir de la même feuille. Il est donc également utilisé pour de très petites séries (de 1 à 50 pièces). Les deux technologies seront comparées pour une production moyenne de pièces pouvant être fabriquées avec les deux machines. Chacun des facteurs composant le coût de production sera analysé et les conclusions tirées valides au regard des hypothèses déjà exprimées.

Matière première

  La poinçonneuse à feuilles fonctionne à partir de tôles de taille commerciale standard ou cisaillées à la taille. Dans le premier cas, de 10% à 20% de déchets doivent être pris en compte en raison de l'impossibilité d'utiliser pleinement la surface de la feuille. Lorsque vous travaillez avec des flans découpés à la taille, le pourcentage de déchets est minimal mais le coût des flans découpés est plus élevé que pour la taille standard. La poinçonneuse de bobines travaille à la place des bandes de bobines provenant de centres de service de largeur appropriée. Le pourcentage de déchets dans une bobine est de 1% au maximum. Alors que la poinçonneuse à bobines utilise fondamentalement tout le matériau de la bobine, la poinçonneuse à feuilles génère un coût en matières premières plus élevé en raison du plus grand gaspillage ou du coût plus élevé des flans découpés à la taille.

Outils

  En ce qui concerne le coût des outils, il est estimé que les deux machines de poinçonnage, utilisant des poinçons standard (par exemple, des outils de tourelle épaisse standard), engagent la même dépense pour les outils.

Coût horaire

  Le dernier facteur à évaluer est le coût horaire, qui sera multiplié par le temps de production. Aux fins du calcul, les coûts de maintenance et d’électricité sont considérés comme égaux dans les deux types de machines.

  Le coût de la main-d'œuvre dépend du type de système.La poinçonneuse à feuille nécessite la présence constante d'au moins un opérateur pour les opérations de chargement de la feuille et de déchargement de la pièce. Ce coût peut être éliminé en introduisant un système de chargement et de déchargement robotisé sur la poinçonneuse à feuilles; dans ce cas, le système nécessite évidemment un investissement plus important, avec pour conséquence une augmentation du coût d’amortissement de la poinçonneuse à feuilles, comme nous le verrons. Une simple poinçonneuse à bobines produit automatiquement, sans la présence constante d'un opérateur, qui charge uniquement des bobines

  et décharge les palettes. Le coût d’amortissement des machines de poinçonnage de bobines et des lignes de poinçonnage à feuilles dépend du type de système acheté. Dans cette analyse, nous examinons le coût d’amortissement d’une machine à feuillespoinçonneuse avec chargement et déchargement manuel à un coût équivalent deamortissement d'une poinçonneuse à bobines. Si la poinçonneuse à feuilles a un chargement et un déchargement automatiques, le coût horaire de la main-d'œuvre sera réduit, mais le coût d'amortissement de la machine sera plus élevé. Les perforations de bobines compactes sont également compactes.machines disponibles qui permettent encore moins d’investissement (figure 8) et donc unecoût horaire d'amortissement inférieur. Pour les raisons susmentionnées, dans les différentes conditions de fonctionnement, la poinçonneuse à bobines a montré des coûts horaires inférieurs de 20% à 30% par rapport au système à feuilles.

Temps de production

  La valeur du coût horaire doit être multipliée par le nombre d'heures de production. Dans la poinçonneuse à feuilles, comme indiqué dans le paragraphe relatif à la vitesse de production, le temps nécessaire au chargement de la feuilleet le déchargement de la pièce doit être ajouté au temps de frappe. C’est le temps qui passe de 30 à 50 centièmes deminute, que l'opération soit effectuée manuellement ou automatiquement. Dans la poinçonneuse à bobines, toutefois, le temps machine est égal au temps de cycle du produit, ce qui signifie que le poinçonnage de la bobinemachine est normalement plus rapide que la machine à feuilles et nécessite donc moins d'heures àcompléter la production. De manière générale, plus la pièce est simple, plus la bobine est productivepoinçonneuse comparée à la poinçonneuse à feuilles.

Conclusion

  La matière première et les coûts horaires sont donc moins élevés pour la poinçonneuse de bobines, ce qui prend également moins de temps pour terminer la production.Le premier et troisième ajout de la somme [matière première] + [outils] + [coût horaire] x [heures deproduction] = [le coût de production] est inférieur dans la bobine par rapport à la poinçonneuse à feuilles. On peut donc en conclure que pour les petites et moyennes séries et avec des pièces appropriées pour la production à partir de bobines, cette dernière estla technologie qui réalise la production au plus bas coût.