La tarification basée uniquement sur le temps de découpe laser peut générer des commandes de production, mais peut également s'avérer déficitaire, surtout lorsque les marges du fabricant de tôles sont faibles.
Dans le secteur des machines-outils, on parle généralement de productivité. À quelle vitesse l'azote découpe-t-il de l'acier sur 12,7 mm (0,5 pouce) ? Combien de temps dure un perçage ? Quel est le taux d'accélération ? Faisons une étude des temps pour analyser le temps d'exécution ! Bien que ces questions constituent un bon point de départ, sont-elles vraiment des variables à prendre en compte pour définir la recette du succès ?
La disponibilité des équipements est essentielle à la réussite d'une entreprise spécialisée dans les lasers, mais il ne faut pas se contenter de réduire le temps de travail. Une offre basée uniquement sur la réduction du temps peut être très décevante, surtout si la marge bénéficiaire est faible.
Pour identifier les coûts cachés potentiels de la découpe laser, il est nécessaire d'examiner la main-d'œuvre, le temps de fonctionnement des machines, la régularité des délais de livraison et la qualité des pièces, les éventuelles retouches et la consommation de matériaux. De manière générale, les coûts des pièces se répartissent en trois catégories : les coûts d'équipement, les coûts de main-d'œuvre (tels que l'achat des matériaux ou la consommation de gaz auxiliaire) et la main-d'œuvre elle-même. Ces coûts peuvent ensuite être ventilés en éléments plus détaillés (voir figure 1).
Lorsqu'on calcule le coût de la main-d'œuvre ou le coût d'une pièce, tous les éléments de la figure 1 sont pris en compte dans le coût total. La situation se complique lorsqu'on comptabilise les coûts d'une colonne sans tenir compte de leur impact sur les coûts d'une autre colonne.
L'idée d'optimiser l'utilisation des matériaux n'est peut-être pas des plus séduisantes, mais il est essentiel d'en évaluer les avantages au regard d'autres facteurs. Lors du calcul du coût d'une pièce, on constate que, dans la plupart des cas, le matériau représente la part la plus importante.
Pour optimiser l'utilisation du matériau, nous pouvons mettre en œuvre des stratégies telles que la découpe colinéaire (CLC). La CLC permet d'économiser du matériau et du temps de découpe, car deux arêtes de la pièce sont créées simultanément en une seule passe. Cependant, cette technique présente certaines limites. Elle est très dépendante de la géométrie. De plus, les petites pièces susceptibles de basculer doivent être assemblées pour garantir la stabilité du processus, et il faut ensuite les démonter et éventuellement les ébavurer. Cela représente un coût supplémentaire en temps et en main-d'œuvre.
La séparation des pièces est particulièrement complexe lors de l'usinage de matériaux épais. La découpe laser permet de créer des étiquettes « nano » d'une épaisseur inférieure à la moitié de celle de la découpe. Leur création n'impacte pas le temps de production, car le faisceau reste confiné dans la découpe ; après la création des languettes, il n'est plus nécessaire de réintroduire le matériau (voir Fig. 2). Ces méthodes ne sont compatibles qu'avec certaines machines. Il s'agit là d'un exemple parmi d'autres des progrès récents qui ne se limitent plus à des ralentissements.
Là encore, le CLC est très dépendant de la géométrie ; c’est pourquoi, dans la plupart des cas, on cherche à réduire la largeur du réseau dans l’imbrication plutôt qu’à le faire disparaître complètement. Le réseau se rétrécit. C’est bien, mais que se passe-t-il si la pièce s’incline et provoque une collision ? Les fabricants de machines-outils proposent diverses solutions, mais l’une d’entre elles, accessible à tous, consiste à ajouter un décalage de buse.
Ces dernières années, la tendance a été à la réduction de la distance entre la buse et la pièce à usiner. La raison est simple : les lasers à fibre sont rapides, et les lasers à fibre de grande taille le sont encore plus. Une augmentation significative de la productivité exige une augmentation simultanée du débit d'azote. Les lasers à fibre puissants vaporisent et fondent le métal à l'intérieur de la zone de coupe beaucoup plus rapidement que les lasers CO2.
Au lieu de ralentir la machine (ce qui serait contre-productif), nous ajustons la buse à la pièce à usiner. Cela augmente le débit de gaz auxiliaire à travers l'encoche sans augmenter la pression. L'idée semble excellente, sauf que le laser se déplace toujours très vite et que l'inclinaison devient plus problématique.
Figure 1. Trois facteurs clés influant sur le coût d'une pièce : l'équipement, les coûts d'exploitation (incluant les matériaux utilisés et le gaz auxiliaire) et la main-d'œuvre. Ces trois éléments représentent une partie du coût total.
Si votre programme éprouve des difficultés à retourner la pièce, il est judicieux d'opter pour une technique de découpe utilisant un décalage de buse plus important. La pertinence de cette stratégie dépend de l'application. Il convient de trouver un équilibre entre la nécessité de stabilité du programme et l'augmentation de la consommation de gaz auxiliaire induite par un déplacement de buse accru.
Une autre option pour éviter le basculement des pièces consiste à détruire l'ogive, manuellement ou automatiquement par logiciel. Là encore, un choix s'impose. Si la destruction de l'en-tête de section améliore la fiabilité du processus, elle augmente également les coûts des consommables et ralentit les programmes.
La méthode la plus logique pour décider d'utiliser ou non la destruction par impact est d'envisager la chute des pièces. Si cela est possible et qu'il est impossible de programmer en toute sécurité pour éviter une collision potentielle, plusieurs options s'offrent à nous. Nous pouvons fixer les pièces avec des micro-loquets ou découper des morceaux de métal et les laisser tomber sans danger.
Si le problème concerne la pièce elle-même, nous n'avons d'autre choix que de la signaler. Si le problème est lié au profil interne, il faut comparer le temps et le coût de la réparation et du remplacement du bloc métallique.
La question qui se pose maintenant est celle du coût. L'ajout de micro-étiquettes complique-t-il l'extraction d'une pièce ou d'un bloc d'un nid ? La destruction de l'ogive prolongera la durée de fonctionnement du laser. Est-il plus économique d'embaucher du personnel supplémentaire pour séparer les pièces, ou d'ajouter ce temps de travail au taux horaire de la machine ? Compte tenu du rendement horaire élevé de la machine, le choix dépendra probablement du nombre de pièces à découper en petits morceaux sûrs.
La main-d'œuvre représente un poste de dépense important et sa maîtrise est essentielle pour rester compétitif sur un marché où le coût du travail est bas. La découpe laser nécessite de la main-d'œuvre pour la programmation initiale (même si les coûts diminuent sur les commandes suivantes) ainsi que pour l'exploitation des machines. Plus les machines sont automatisées, moins le salaire horaire de l'opérateur laser est rentable.
En découpe laser, le terme « automatisation » désigne généralement le traitement et le tri des matériaux, mais les lasers modernes offrent bien d'autres fonctionnalités. Les machines modernes sont équipées de systèmes de changement automatique de buse, de contrôle actif de la qualité de coupe et de régulation de la vitesse d'avance. C'est un investissement, certes, mais les économies de main-d'œuvre qui en résultent peuvent justifier le coût.
Le coût horaire des machines laser dépend de leur productivité. Imaginez une machine capable d'effectuer en une seule équipe le travail qui en nécessitait deux auparavant. Dans ce cas, passer de deux équipes à une seule permet de doubler la production horaire de la machine. Plus chaque machine produit, moins on a besoin de machines pour réaliser le même travail. En divisant par deux le nombre de lasers, on divise par deux les coûts de main-d'œuvre.
Bien entendu, ces économies seront vaines si notre équipement s'avère peu fiable. Diverses technologies de traitement contribuent au bon fonctionnement de la découpe laser, notamment la surveillance de l'état de la machine, l'inspection automatique des buses et des capteurs de lumière ambiante qui détectent les saletés sur la vitre de protection de la tête de découpe. Aujourd'hui, grâce à l'intelligence des interfaces machines modernes, nous pouvons afficher le temps restant avant la prochaine réparation.
Toutes ces fonctionnalités contribuent à automatiser certains aspects de la maintenance des machines. Que nous possédions des machines dotées de ces capacités ou que nous entretenions le matériel de manière traditionnelle (à grands frais et avec enthousiasme), nous devons veiller à ce que les tâches de maintenance soient effectuées efficacement et dans les délais impartis.
Figure 2. Les progrès en découpe laser privilégient toujours une approche globale, et non la seule vitesse de coupe. Par exemple, cette méthode de nano-assemblage (assemblage de deux pièces découpées le long d'une même ligne) facilite la séparation de pièces épaisses.
La raison est simple : les machines doivent être en parfait état de fonctionnement pour maintenir un taux de rendement global (TRG) élevé : disponibilité x productivité x qualité. Ou, comme l’indique le site web oee.com : « Le TRG définit le pourcentage de temps de production réellement effectif. Un TRG de 100 % signifie 100 % de qualité (pièces de qualité uniquement), 100 % de performance (performance maximale) et 100 % de disponibilité (aucun temps d’arrêt). » Atteindre un TRG de 100 % est impossible dans la plupart des cas. La norme du secteur se situe autour de 60 %, bien que le TRG typique varie selon l’application, le nombre de machines et la complexité de l’opération. Quoi qu’il en soit, l’excellence en matière de TRG est un idéal à atteindre.
Imaginons que nous recevions une demande de devis pour 25 000 pièces d'un client important et renommé. Le bon déroulement de cette production peut avoir un impact significatif sur la croissance future de notre entreprise. Nous proposons donc 100 000 $ et le client accepte. C'est une bonne nouvelle. La mauvaise nouvelle, c'est que nos marges bénéficiaires sont faibles. Par conséquent, nous devons garantir un TRS (Taux de Rendement Synthétique) aussi élevé que possible. Pour être rentables, nous devons tout mettre en œuvre pour augmenter la zone bleue et réduire la zone orange sur la figure 3.
Lorsque les marges sont faibles, le moindre imprévu peut compromettre, voire annuler, les bénéfices. Une erreur de programmation risque-t-elle d'endommager ma buse ? Un calibre de coupe défectueux risque-t-il de contaminer mon verre de sécurité ? J'ai subi un arrêt imprévu et j'ai dû interrompre la production pour une maintenance préventive. Quel sera l'impact sur la production ?
Une programmation ou un entretien inadéquats peuvent entraîner une diminution du débit d'avance prévu (et du débit d'avance utilisé pour calculer le temps de traitement total). Cela réduit le TRS et augmente le temps de production global, même sans que l'opérateur ait à interrompre la production pour ajuster les paramètres de la machine. Adieu la disponibilité des véhicules !
Par ailleurs, les pièces que nous fabriquons sont-elles réellement expédiées aux clients, ou certaines finissent-elles à la poubelle ? De mauvais résultats en matière de qualité, selon le TRS (Taux de Rendement Synthétique), peuvent avoir des conséquences très néfastes.
Les coûts de production liés à la découpe laser sont analysés bien plus en détail que la simple facturation du temps laser effectif. Les machines-outils actuelles offrent de nombreuses options permettant aux fabricants d'atteindre le haut niveau de transparence nécessaire pour rester compétitifs. Pour garantir la rentabilité, il est essentiel de connaître et de comprendre tous les coûts cachés liés à la vente de produits.
Image 3 Surtout lorsque nous utilisons des marges très fines, nous devons minimiser l'orange et maximiser le bleu.
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Date de publication : 28 août 2023