Normowanie czasu pracy w obróbce skrawaniem, jak liczyć tpz i tj

Czas operacji dzieli się na część liczoną raz na partię i część liczoną na sztukę. Poniższa tabela porządkuje oznaczenia, które spotkasz w dokumentacji technologicznej.

Wzór na czas jednostkowy zapisuje się następująco: tj = (tg + tp) · (1 + k/100). Dodatek k mieści zwykle kilka do kilkunastu procent, zależnie od rodzaju stanowiska i sposobu organizacji pracy. Wartość trzeba dobrać dla swojego zakładu, a nie przepisywać z tabel ogólnych.

Czas główny wynika z geometrii przejścia i parametrów skrawania. Dla toczenia wzdłużnego liczy się go ze wzoru tg = (L · i) / (f · n), gdzie L to droga narzędzia w milimetrach razem z dobiegiem i wybiegiem, i to liczba przejść, f to posuw na obrót w milimetrach, a n to prędkość obrotowa wrzeciona w obrotach na minutę.

Prędkość obrotową obliczasz z prędkości skrawania vc: n = (1000 · vc) / (π · D), gdzie D to średnica obrabianej powierzchni w milimetrach, a vc jest podana w metrach na minutę. Prędkość skrawania zależy od materiału, gatunku płytki i chłodzenia, dlatego bierzesz ją z katalogu producenta narzędzi, a nie z pamięci.

Przy frezowaniu czas główny liczy się z posuwu minutowego vf = fz · z · n, gdzie fz to posuw na ząb, a z to liczba zębów freza. Czas to droga narzędzia podzielona przez vf. Przy wierceniu analogicznie: głębokość z dobiegiem podzielona przez iloczyn posuwu na obrót i obrotów.

Dla obróbki na obrabiarkach sterowanych numerycznie czas główny można odczytać z symulacji programu, ale dobrą praktyką jest porównanie go z liczeniem ręcznym. Symulator pomija zwykle przyspieszanie i zwalnianie osi na krótkich odcinkach, więc wynik bywa optymistyczny.

Czas pomocniczy to wszystko, co dzieje się przy każdej sztuce, a nie jest skrawaniem. Zamocowanie w uchwycie, zamknięcie drzwi, start cyklu, otwarcie, pomiar suwmiarką lub sprawdzianem, odłożenie detalu. Na obrabiarkach z automatycznym podawaniem część tych czynności nakłada się na czas główny i nie dolicza się jej drugi raz.

Najpewniejszy sposób ustalenia tp to pomiar na hali: stoper lub zapis z rejestracji operacji z kilku wykonanych sztuk, uśrednienie bez skrajnych wyników. Dla nowych detali, których jeszcze nie robiono, bierze się wartości z podobnych operacji i koryguje o masę detalu, sposób bazowania i wymaganą dokładność pomiaru.

Pamiętaj o czasie wymiany narzędzia. Jeśli płytka wytrzymuje na przykład 120 sztuk, a wymiana trwa 2 minuty, to na jedną sztukę przypada około 0,017 minuty. Pojedyncza wartość jest mała, ale przy partii kilku tysięcy sztuk rośnie do godzin, więc nie wolno jej pomijać.

Poniższy przykład pokazuje samą metodę, wartości są dobrane dla czytelności. Weźmy wałek ze stali konstrukcyjnej o średnicy 40 mm i długości toczenia 100 mm, obrabiany w dwóch przejściach zgrubnych.

Prędkość obrotowa przy vc = 180 m/min wynosi n = 1000 · 180 / (π · 40), czyli około 1 432 obr/min. Przy posuwie f = 0,25 mm/obr posuw minutowy to około 358 mm/min. Droga z dobiegiem to L = 103 mm, więc jedno przejście zajmuje 103 / 358, czyli około 0,29 min. Dwa przejścia dają tg = 0,58 min.

Czas pomocniczy (zamocowanie, start cyklu, pomiar, zdjęcie) przyjmujemy jako tp = 0,80 min, a dodatek k = 12 procent. Wtedy tj = (0,58 + 0,80) · 1,12, czyli około 1,55 min na sztukę. Czas przygotowawczo zakończeniowy ustalamy na tpz = 45 min.

Dla stawki stanowiska 180 zł za godzinę, czyli 3 zł za minutę, partia 50 sztuk kosztuje w tej operacji 367,50 zł, a jedna sztuka 7,35 zł. Ta sama sztuka w partii 10 sztuk kosztuje 18,15 zł. Różnica wynika wyłącznie z rozłożenia tpz, dlatego cena jednostkowa musi zależeć od wielkości zamówienia.

Czas partii liczysz ze wzoru T = tpz + n · tj. Czas przypadający na sztukę to T/n, czyli tj + tpz/n. Przy małych seriach dominuje tpz, przy dużych dominuje tj. Z tego wynika praktyczna zasada ofertowania: ten sam detal ma różne ceny dla 10 i dla 1 000 sztuk i nie jest to rabat, tylko arytmetyka.

Kolejna konsekwencja dotyczy planowania. Jeżeli tpz jest długie, opłaca się łączyć zlecenia tego samego detalu w jedną partię, o ile pozwalają na to terminy i wartość zamrożonych materiałów. Jeżeli tpz da się skrócić, na przykład przez wstępne ustawianie narzędzi poza maszyną albo przyrządy ze stałym bazowaniem, można produkować mniejsze serie bez utraty marży.

Błędy powtarzają się w większości zakładów i dają się łatwo wychwycić, gdy porównujesz normę z rzeczywistym czasem z hali.

• Pominięcie tpz w wycenie małych serii, przez co zlecenie na 5 sztuk jest wyceniane jak część dużej partii.
• Przyjęcie czasu z symulacji programu jako pełnego tj, bez czasu pomocniczego i dodatków.
• Jedna stała wartość dodatku k dla wszystkich maszyn, choć stanowiska pracują w różnych warunkach.
• Brak aktualizacji norm po zmianie narzędzi, materiału dostawcy lub programu.
• Liczenie czasu bez kolejki i przestojów, czyli mylenie czasu operacji z czasem przejścia zlecenia przez zakład.
• Normy trzymane w wielu plikach, z których nikt nie wie, który jest aktualny.

Norma jest hipotezą, dopóki nie porówna się jej z wykonaniem. Najprościej rejestrować start i koniec każdej operacji na zleceniu i zestawiać średni czas rzeczywisty z normą dla tego samego detalu. Odchylenie powyżej kilkunastu procent w jedną stronę jest sygnałem, że norma wymaga korekty albo że na stanowisku dzieje się coś, co warto sprawdzić.

W Technolodzy rejestracja operacji odbywa się z telefonu przez kod QR na zleceniu, a czasy rzeczywiste trafiają do zestawienia z normami z karty. Dzięki temu widzisz koszt rzeczywisty kontra wycena dla każdego zlecenia i poprawiasz normy na podstawie danych, a nie wrażeń. Normy z karty zasilają też harmonogram produkcji, więc ich jakość przekłada się na realność terminów.

Technolodzy generują z rysunku kartę technologiczną z propozycją marszruty oraz norm tpz i tj dla każdej operacji. To propozycja do przejrzenia: technolog sprawdza ją, poprawia wartości według wiedzy o swoich maszynach i zatwierdza. Zatwierdzone normy przechodzą do kalkulacji kosztu, do planowania produkcji i do zleceń na hali.

Gdy zakład ma już kilkadziesiąt kart, kolejne wyceny opierają się na własnych, sprawdzonych normach, a nie na szacunku. To najszybsza droga do wycen, które są jednocześnie konkurencyjne i opłacalne.