Produkcja ręczna spotyka automat
Wyobraźmy sobie małą firmę produkcyjną: Warsztat z kilkoma pracownikami w którym nawijanie cewek odbywa się ręcznie. Wykwalifikowany operator może wyczuć niuanse układania zwojów, kontrolować prowadzenie drutu i naprężenia. Jest to bardzo wartościowe przy produkcji precyzyjnej. Niestety, ta „ręczna finezja” ma swoją cenę: przyrost wydajności jest ograniczony fizycznymi możliwościami człowieka…
Nie zapominajmy też o jakości – przy rosnącym zmęczeniu operatorów efektywność spada, co przekłada się na częstsze błędy (defekty, nierównomierności uzwojeń, uszkodzenia izolacji drutu) i wyższy odsetek odrzuconych wyrobów niezgodnych.
Przede wszystkim jednak ręczne nawijanie cewek ma twardy pułap ilościowo-wydajnościowy. Czas wykonania jednej sztuki produktu będzie zależał od:
- stopnia komplikacji,
- czasu nawijania,
- czasu operacji dodatkowych,
- czasu kontroli wyrobu,
- współczynnika wprawy operatora.
Zależnie od rodzaju wyrobu, zdolny, pełnoetatowy pracownik produkujący cewki przez 8 godzin może nawinąć co najwyżej kilkadziesiąt do kilkuset cewek dziennie. Przy większych wymaganiach ilościowych pojawia się rozdroże:
- Trzeba zaangażować więcej ludzi. Możliwe. To rozwiązanie oznacza liniowe uzależnienie wydajności produkcji od ilości pracowników.
- Trzeba zmienić technologię produkcji? Zmiana konstrukcji produktu (w NEOTECH mówimy na to utechnologicznienie) uprości proces i przyspieszy produkcję – ale to zwykle decyzja Klienta a nie producenta.
- Trzeba zainwestować w maszynę. Może. Ale w jaką? I za ile? I kiedy inwestycja się zwróci?
Pełna automatyzacja: Wydajność, ale jakim kosztem?
Oszacujmy koszty pracownicze: minimalne wynagrodzenie pracownika w Polsce to dziś ok. 4800–5300 zł brutto (czyli zakres 58 – 64 tys. zł rocznie). Po doliczeniu wszystkich narzutów pracodawcy (podatki, ubezpieczenia, nadgodziny, premie) realny koszt jednego pracownika może sięgać ~75–80 tys. zł/rok – a nawet więcej! Dziesięciu specjalistów produkcyjnych to już 800–900 tys. zł rocznie.
Przy produkcji ręcznej, wzrost zapotrzebowania na wyroby oznacza proporcjonalne zwiększenie zatrudnienia. Automatyczne nawijarki i linie produkcyjne odwracają tę logikę. Zamiast pracowników mamy wydajne maszyny z równoległymi lub szeregowymi stacjami roboczymi, sterowane przez sterowniki PLC. Główne zalety są znane wszystkim: wydajność, prędkość, powtarzalność i ciągłość pracy. Przykładowo, kompleksowa linia automatycznego nawijania LAN-01 produkcji NEOTECH, wyposażona w 10-wrzecionową nawijarkę CNW-204, może wyprodukować do ok. 1000 dławików indukcyjnych na godzinę, czyli nawet 6000-8000 sztuk dziennie (przy jednej zmianie). A to przy jednym operatorze nadzorującym proces i kontrolującym jakość półproduktów i wyrobów gotowych. W praktyce jedno gniazdo z taką maszyną potrafi zastąpić kilkoro pracowników manualnych. Porównując: gdzie wcześniej było potrzebnych 10 osób, tam teraz wystarczą dwie lub trzy!
Wydajność takiego rozwiązania bije na głowę ręczną pracę (produkcja rzędu tysięcy sztuk na godzinę przeciwko kilkuset). Pytanie – gdzie jest haczyk? Proste – osiągnięcie tego pułapu wymaga inwestycji, znacznego nakładu kapitału. Zaawansowane maszyny do nawijania to już inwestycje rzędu setek tysięcy euro. Prosty wniosek: automatyzacja dobrze się zwróci tylko przy bardzo dużych wolumenach. W zamian za wysoki koszt wejścia dostajemy dostępną ciągłość pracy 24/7. Przy odpowiedniej skali produkcji, całkowity koszt posiadania (TCO) linii automatycznej może być niższy niż ciągła obecność pracowników i wymiana materiału w procesie ręcznym. Niektórzy producenci powiedzą, że dodatkowymi zaletami są niemal zerowe straty materiału i jakość powyżej 99,9% (brak ręcznych błędów). Każdy kto wdrażał takie maszyny wie że nie zawsze jest tak doskonale – ale mimo to, przy dużych wolumenach produkcja automatyczna po prostu się opłaca.
Liczymy opłacalność: Kiedy inwestycja się zwróci?
Rozwiązaniem pośrednim w temacie nawijarek są maszyny półautomatyczne. Na przykład jedno- lub kilkowrzecionowe urządzenia przy których pracownik wykonuje tylko część operacji. Kosztują zwykle od kilkudziesięciu tysięcy euro i oznaczają pewien kompromis – niższy koszt wejścia i możliwe że mniejszą wydajność. Za to w NEOTECH stosujemy takie stanowiska zwłaszcza tam, gdzie skomplikowanie wyrobu jest na tyle duże, że uzasadnia precyzyjną kontrolę 100% wyrobów przez człowieka – doświadczonego operatora.
Kluczowe pytanie dla decydentów brzmi: Od jakiej rocznej produkcji zaczyna się opłacać automat? Matematycznie możemy to ująć tak: inwestycja w maszynę powinna się zwrócić w czasie T, czyli:
T × roczne oszczędności ≥ koszt maszyny
Maszyna zwróci się po następującym czasie:
T = koszt maszyny / roczne oszczędności
Po upływie tego czasu możemy „odcinać kupony” (tak na prawdę, to nie do końca 🤔 – o tym trochę dalej).
Przykładowo, załóżmy linię produkcyjną której koszt wyniósł 500 tys. PLN. Załóżmy też, że ta konkretna linia umożliwia zastąpienie 5 pracowników jednym. Roczny koszt 5 pracowników (wraz ze wszystkimi narzutami): powiedzmy 5×80 tys. = 400 tys. PLN/rok. Jeśli automat pozwala zastąpić cztery z tych pięciu osób (pozostaje np. 1 operator za ~80 tys./rok), oszczędzamy ~320 tys. PLN rocznie. Zwrot nastąpi w czasie: 500/320 = ~1,5 roku! Około 19 miesięcy. To przy bardzo uproszczonych założeniach, ale strategia się broni: już po kilkunastu miesiącach dalsza produkcja to „czysty zysk” wynikający z wyższego wolumenu przy niższych kosztach stałych.
Prawda jest jednak taka, że koszty pracownicze to nie wszystko – maszyny też mają przestoje a z czasem – remonty i awarie. Ostatnie doświadczenia pokazują też, że różne koszty rosną w czasie wydłużając okres amortyzacji. Alternatywnie, samodzielne wydłużenie czasu amortyzacji maszyny pozwoli na zmniejszenie narzutów cenowych na produkty – za co podziękują nam klienci.
Nasze doświadczenia i studia przypadków potwierdzają, że przy typowych parametrach ROI automatycznych linii jest w granicach 24 miesięcy. Potwierdza to raport jednego z dostawców:
Klienci osiągają pełny zwrot inwestycji zwykle w ciągu półtora roku do dwóch lat. Potem maszyna generuje przewagę konkurencyjną już tylko szybszymi dostawami i niższymi kosztami jednostkowymi„
Wniosek: O próg rentowności łatwo się potknąć!
W praktyce granica opłacalności jest nie do obliczenia „jednym prostym wzorem”, bo będzie zależeć od konkretnych parametrów projektu:
- kosztów robocizny w danej fabryce,
- kosztów energii,
- ceny produktów (na przykład cewek),
- wymaganej jakości oraz
- procentowego wskaźnika defektów.
Ogólnym wyznacznikiem może być jednak wielkość produkcji w tysiącach sztuk rocznie. Jeśli mówimy o dziesiątkach tys. podobnych produktów na rok, ręczne nawijanie jeszcze się broni. Gdy zaś wolumen rośnie do setek tys. produktów rocznie, prosta kalkulacja pokazuje, że automatyzacja zaczyna przeważać.
Dokładnego progu nie ma, ale przykłady z branży sugerują, że już przy poziomie ~100 tysięcy sztuk/rok wymagana liczba pracowników i czas zatrudnienia sprawiają, że koszt inwestycji w automat jest porównywalny z kosztami pracy.
