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– Sistemas robóticos são a tendência – mais e mais empresas confiam nos ajudantes automatizados. Mas quando a compra de um robô industrial vale a pena?
Artigo original Elektrotechnick: O robô industriais oferecem muitas vantagens para as empresas – eles trabalham de forma rápida, confiável e são à prova de falhas. Mas com um sistema robótico, novos custos também chegam a uma empresa. Além do custo óbvio, há muitos custos a longo prazo a serem considerados. Mas quando é que vale a pena uma empresa usar um sistema robótico?
Comprar robôs industriais – o que deve ser considerado?
Para entender se a compra realmente vale a pena, é importante comparar toda a fábrica flexível resultante com uma produção convencional sem robôs. Além dos custos de aquisição do robô, os custos dos equipamentos periféricos e adaptações às máquinas existentes, bem como os custos de instalação, são particularmente importantes para a empresa. Planejamento, comissionamento, operação, manutenção e reparo também custam dinheiro. Os períodos de retorno dos sistemas robóticos são de 3 a 4 anos – só então o novo sistema vale a pena.
Economia de sistemas robóticos
Além dos custos diretos, os aspectos qualitativos também devem ser incluídos na avaliação de um sistema automatizado. O usuário também deve considerar a flexibilidade do robô: não apenas um robô pode ser usado para um único aplicativo, mas também pode ser usado para outras tarefas ao converter a produção. A reutilização de um robô e partes da periferia geralmente reduz significativamente os dispêndios de capital para novas instalações de produção, de modo que a lucratividade dos sistemas robóticos em comparação aos sistemas convencionais é muitas vezes aparente apenas durante uma troca de produção ou uma mudança de modelo. A seguir, vários métodos de investimento e contabilidade de custos são apresentados e ilustrados por meio de um exemplo.
Quais são os custos dos robôs?
Como os sistemas robóticos são geralmente instalados em uma área de produção, uma divisão dos custos de acordo com a área operacional não agrega valor à comparação de tais sistemas. Componentes individuais podem continuar sendo usados durante uma troca de produto. Assim, os custos são relevantes em todo o ciclo de vida e os sistemas podem ser melhor comparados por uma decomposição dos custos de acordo com os custos de aquisição, operação e reciclagem . Os tipos de custos individuais podem, então, ser subdivididos.
O custo de aquisição: o que custa um robô?
Com os custos de aquisição, os componentes individuais podem ser considerados individualmente ou grupos de componentes podem ser formados. Desta forma, o custo dos robôs pode ser comparado com o custo dos periféricos. Além disso, o custo de componentes individuais de um sistema de robô, z. Como tecnologia de segurança, sistemas de fluxo de material, sensores , efetores finais, enfrentando uns aos outros e assim o potencial de otimização podem ser visíveis.
O custo do robô em si é apenas uma pequena fração do custo total. Os custos de investimento para o robô são influenciados principalmente por suas características. Estes incluem capacidade de carga, alcance e precisão. Além disso, o número de eixos tem um impacto no custo de um robô. Fórmulas detalhadas para o cálculo dos custos de aquisição podem ser encontradas no livro Robótica Industrial , do qual este artigo é extraído.
Os custos operacionais
Por um lado, os custos operacionais são divididos em custos de manutenção de tipos de custo, custos de quartos, custos de energia, custos de consumíveis e suprimentos, custos de pessoal e custos de ferramentas. Esses custos são altamente dependentes do processo de produção e não das características do sistema. Como resultado, pode acontecer que os custos operacionais variem muito durante o período de uso. Por outro lado, os custos operacionais também incluem custos de material, configuração, armazenamento e descarte. Estes são fortemente dependentes do produto fabricado e, portanto, não são descritos em detalhes. No entanto, eles devem ser levados em conta no cálculo.
Os custos de manutenção planejados incluem os custos de manutenção, inspeção e reparo. Eles são influenciados pelo tipo, duração e frequência das medidas de manutenção. A manutenção também influencia a probabilidade de uma falha não planejada das máquinas. Como resultado, a manutenção planejada está sujeita ao compromisso entre a alta disponibilidade do sistema e os baixos custos de manutenção. Para determinar os custos de manutenção, são necessários índices relevantes para a confiabilidade dos componentes instalados. Para uma primeira aproximação, os custos de manutenção podem ser calculados por um fator. Um valor típico para os custos de manutenção anual é de 10% dos custos de aquisição do sistema.
Os custos da sala são significativamente influenciados pelo layout do sistema do robô e pelos requisitos de espaço necessários. O requisito de espaço é definido pelo dispositivo de manipulação e seu alcance e o espaço necessário para os periféricos necessários. Ao conectar o efetor final ao robô, seu espaço de trabalho cai no do robô. O fluxo de material e a estratégia de implantação e o equipamento necessário têm um grande impacto nos requisitos de espaço. Se o sistema do robô estiver cercado por uma cerca de proteção, a área dentro dessa cerca pode ser usada para o requisito de espaço necessário. No entanto, os periféricos localizados fora dessa área não devem ser negligenciados.
Os custos de energia de um sistema robótico incluem os custos de eletricidade e ar comprimido e são influenciados pelo consumo de energia dos componentes individuais do sistema e suas vidas úteis. Os custos de energia não são constantes ao longo da vida útil. Os principais consumidores de eletricidade de um sistema automatizado são robôs e controles, bem como equipamentos relacionados à aplicação, por exemplo, quando solda a mesa de soldagem, fonte de alimentação de soldagem ou transformador e o laser. Na prática, o consumo de energia do robô depende do tamanho, do alcance, da carga, da aceleração e da velocidade de deslocamento.
Os custos de consumíveis e suprimentos resultam da eficiência dos respectivos componentes e processos na tarefa de produção. Quando gás soldada arco de metal de soldagem é principalmente o consumo de gás inerte e arame de solda para chamar. O consumo de água de resfriamento pode ser omitido com sistemas de reciclagem apropriados. Para a limpeza dos bicos do queimador, é necessário um agente desmoldante.
Os custos de pessoal dependem, por um lado, do número de empregados necessários e do seu nível de formação e, por outro lado, do tempo de trabalho. Os custos referem-se a todo o sistema do robô e não a componentes individuais. Os custos de pessoal são divididos principalmente nas duas áreas de programação e operação. Sistemas altamente automatizados não requerem pessoal operacional. Só precisa estar presente para alguns funcionários das fábricas que podem intervir em caso de falha. Em sistemas semi-automatizados, no entanto, os funcionários devem ser usados, o z. B. fornecer o robô com partes individuais.
Os custos de ferramental são especialmente incorridos nas aplicações em que um processo de fabricação é realizado usando o robô. Soldagem requer uma variedade de bicos de solda ou eletrodos. Ao fresar com o robô, as ferramentas de fresagem – como com uma máquina ferramenta – devem ser substituídas após atingir um limite de desgaste. Com garras de garras paralelas, não há custos de ferramenta além dos custos de aquisição. Com ventosas, pode ser necessário substituir as ventosas individuais.
Os custos de recuperação
A fase de recuperação é dividida nas duas áreas de venda do sistema ou recuperação na forma de reciclagem ou descarte. A flexibilidade do sistema influencia o valor residual. Quanto mais flexível for um sistema, maior será o valor residual da compra. Como um sistema mais flexível também implica custos iniciais mais elevados, os custos de exploração podem ser calculados como uma porcentagem dos custos de aquisição. As horas de funcionamento do sistema também influenciam o valor residual. O custo de desmantelamento da planta também deve ser considerado. Ao descartar o sistema, duas categorias são distinguidas. Por um lado, há sucata metálica que pode ser vendida. Isso cria uma entrada. Por outro lado, a sucata é produzida, que deve ser descartada por uma taxa.
Exemplo prático: como calcular a rentabilidade dos robôs
Como parte de uma tese de mestrado, vários estágios de expansão para o bloco de células e montagem de módulos foram desenvolvidos e comparados economicamente. A seguir, o sistema desenvolvido para o nível básico será comparado com o sistema do primeiro estágio de desenvolvimento, com base nos custos de montagem e no tempo de retorno.
No estágio básico do sistema, 1000 módulos e, portanto, 8000 blocos de células serão fabricados e, no primeiro estágio, 4000 módulos ou 32.000 blocos de células serão produzidos. Os custos finais de montagem – sem o material necessário para produção – devem ser de € 240 por módulo. O tempo de operação do sistema é de 20 anos. Os índices da tabela adjacente também servem como dados de entrada para o cálculo dos custos de montagem e do período de amortização.
Nível básico: sistema não automatizado
A taxa horária do empregado é um valor médio para o salário total / custos salariais dos empregados. Ele já leva em conta os custos relacionados aos salários. Devido à operação de turno único, nenhuma permissão de turno é incorrida. Assume-se uma disponibilidade do sistema de 90%. Devido ao tamanho e equipamento dos sistemas, espera-se um fator de manutenção de 0,05. Neste caso, os custos unitários da máquina são calculados com base no número especificado de unidades e não com a saída máxima possível da unidade.
O nível básico dispensa a automação devido à baixa produção e aos baixos custos de investimento. Para aumentar a produção, empregos adicionais serão fornecidos para o excesso de capacidade. O layout final do nível básico pode ser visto na figura ao lado.
A área da fábrica é de 50 m² com um investimento de 80.000 euros. Os custos de investimento consistiam nos custos para as quatro tabelas de trabalho de € 7.500 cada e outras despesas menores para chaves de fenda, sistemas de soldagem simples e outros, totalizando € 50.000.
No total, um máximo de 1.770 módulos e 13.563 blocos de células por ano podem ser produzidos com dois funcionários. Com o aumento da demanda, o volume de produção pode ser aumentado para 27.148 blocos de células e 3290 módulos com a ajuda de dois funcionários adicionais. Nesta fase, são consumidos cerca de 2 kWh de eletricidade por hora. Os custos de montagem são de 236 euros por peça. O período de retorno é de 18,73 anos.
Estágio 1: sistema de robô pequeno é integrado
No estágio de expansão 1, todos os recursos do nível básico podem ser reutilizados. Isso reduz os custos de investimento em comparação a um novo investimento e ao esforço para reconstruir o sistema. Para o cálculo, no entanto, o investimento total é calculado para obter valores comparáveis. O investimento total é de 157.000 euros com um período de retorno de 0,41 anos.
Além dos custos do nível básico, uma mesa de trabalho adicional custa custos de investimento de 7500 euros e 75.000 euros para o sistema de robô pequeno. O robô aumenta o consumo de energia para 5 kWh. A planta tem uma área de exigência de 60 m². A fábrica pode produzir um máximo de 4631 módulos e 40.723 blocos de células por ano, com cinco funcionários. Um aumento na produção só é possível aumentando as horas de operação. Os custos de montagem são 143 euros. O layout do estágio de expansão 1 é mostrado na figura ao lado.
A tabela adjacente mostra os valores de cálculo individuais. A comparação dos dois sistemas mostra que o primeiro estágio de desenvolvimento já é amortizado após um ano com os mesmos custos de instalação de 240 euros por peça. O exemplo mostra a importância dos dados de entrada das instalações para comparação. Para um olhar mais atento, recomendamos uma olhada no livro “Industrierobotik” .
* Autores: Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart, Dipl.-Ing. Alejandro Magaña Flores, Dipl.-Ing. Carola Zwicker
* [1] Warnecke, HJ; Bullinger H.-J. Hichert, R; Voegele, A .: Contabilidade de custos para engenheiros, 5ª edição. Munique: Hanser Verlag.
* [2] Jórasz, W.: cálculo de custo e inguinal. Stuttgart: Schässer-Poeschel-Verlag, 4ª edição.
* [3] Wöhe, G .: Introdução à Administração Geral de Empresas, 23ª edição. Munique: Editora Franz Vahlen.
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