Vous ne le réalisez peut-être pas, mais bon nombre des produits que vous achetez coûtent en réalité bien plus cher que leur prix initial. Par exemple, imaginons que vous ayez payé 25 000 $ pour votre véhicule. Quelle distance parcourez-vous et combien de litres d'essence consommez-vous chaque semaine ? À quelle fréquence effectuez-vous les vidanges, la permutation des pneus ou d'autres travaux d'entretien ?

Sur une période de cinq ans, les dépenses liées à l'utilisation de votre véhicule peuvent facilement atteindre 12 000 $, soit environ la moitié de son prix. Le temps passé à effectuer des recherches en ligne, à lire des avis sur les véhicules et à examiner les véhicules potentiels contribue également au coût de possession du véhicule.

Une logique similaire s’applique à l’achat d’équipements d’investissement : il est facile d’ajouter des coûts inattendus à l’expérience de propriété, avant et après l’achat, si l’on considère uniquement le prix d’achat initial.

Une solution « bon marché » à court terme peut s'avérer plus coûteuse à long terme. Dans cet article, nous explorerons l'application du coût total de possession (TCO) aux systèmes de mouvement linéaire.

Les systèmes de mouvement linéaire, également appelés modules linéaires ou actionneurs électromécaniques, combinent généralement un mécanisme d'entraînement linéaire, tel qu'une vis à billes de précision ou une courroie crantée, avec un système de guidage linéaire (souvent un ensemble de guidage à billes ou à rouleaux à cames) à l'intérieur d'un boîtier pour créer un seul axe linéaire.

De nombreuses tailles et styles sont disponibles, ce qui permet de les combiner facilement dans des systèmes robotiques multi-axes personnalisés pour une large gamme d'applications.

Des systèmes extrêmement petits peuvent être combinés pour créer un système de distribution à 3 axes pour l'automatisation de laboratoire, par exemple, ou de très grands systèmes peuvent être utilisés pour construire un système de manutention pour les composants automobiles lourds.

Pour un système plus intégré, des moteurs, des amplificateurs d'entraînement et des contrôleurs sont nécessaires, et pour simplifier les spécifications et les commandes, certaines sociétés de mouvement linéaire ont commencé à proposer des systèmes de mouvement cartésiens complets et préconfigurés.

Les entreprises de fabrication et d'emballage médical choisissent souvent ces systèmes préconfigurés et pré-assemblés pour éliminer le temps et les tracas liés au montage et à l'alignement de plusieurs axes, à la sélection de la combinaison appropriée de moteur et d'entraînement et à la conception d'interfaces de montage, ce qui leur permet de se concentrer sur leur expertise : fabrication d'appareils, criblage à haut débit ou emballage.

TCO appliqué au mouvement linéaire
Le principe du coût total de possession a été défini pour la première fois dans les années 1980 pour quantifier le coût de mise en œuvre des ordinateurs personnels sur le lieu de travail.

Depuis lors, la théorie du coût total de possession (CTP) a été largement appliquée dans tous les grands secteurs d'activité, y compris l'industrie manufacturière, pour analyser le coût total de vie des actifs majeurs. Un robot cartésien bien implémenté ou un autre système de fabrication multi-axes, par exemple, peut non seulement réduire les délais de production et augmenter la productivité, mais aussi améliorer la qualité et les profits.

Cependant, en cas de mauvaise mise en œuvre, ces bénéfices peuvent disparaître en raison de coûts de révision, de reconception ou de maintenance imprévus. Dans notre exemple de voiture, nous avons évalué les coûts récurrents d'exploitation et d'entretien du véhicule comme des facteurs importants, au-delà du prix d'achat initial. Mais quels facteurs faut-il prendre en compte lors de l'évaluation des coûts d'un système de mouvement linéaire ? Dans ce cas, les coûts imprévus ou rarement pris en compte se situent souvent dans trois phases distinctes de la mise en œuvre du système.

Activités préalables à l’achat telles que la conception et la spécification.
Achat, qui comprend la commande, la prise de livraison, l'assemblage du système et la mise en service.
La phase post-achat, incluant la maintenance et la réutilisation de votre système.

La phase de pré-achat : le point de départ critique
La phase de pré-achat est la plus importante de la mise en œuvre d'un système de mouvement linéaire. Durant cette phase, les éléments de coût influençant le coût total de possession (CTP) dépendent du temps nécessaire à la conception, à la spécification et à l'achat du système de mouvement linéaire approprié. Faire les bons choix dès la phase de pré-achat permet de gagner du temps lors de la conception du système et de l'approvisionnement des composants. Une bonne planification précoce garantit également un démarrage fluide et un fonctionnement sans problème. Une bonne planification permet de réaliser des économies sans engendrer de problèmes ultérieurs.

La clé du succès de cette phase réside dans le dimensionnement et la sélection du ou des modules linéaires adaptés à votre système. Pour faciliter ce processus, la plupart des entreprises de mouvement linéaire réputées proposent des outils web de dimensionnement et de sélection très complets.

Un système cartésien trois axes classique nécessite généralement au moins 17 heures d'ingénierie, rien que pour dimensionner le système et garantir l'utilisation de modules adaptés aux exigences de l'application, sans sous-dimensionnement ni surdimensionnement. Par exemple, l'automatisation en laboratoire nécessite souvent des systèmes plus petits. Si le système est plus grand que ce que requiert l'application, vous gaspillez de l'argent et de l'espace.

De bons outils de dimensionnement peuvent guider l'utilisateur à travers les principaux facteurs à prendre en compte et réduire ce temps à trois heures, voire moins. Associés à des générateurs de dessins automatisés, qui offrent un accès instantané aux modèles 2D et 3D, même pour les systèmes complexes, l'utilisateur peut économiser 1 120 $ ou plus en coûts d'ingénierie uniquement.

Les économies réalisées grâce à une planification rigoureuse vont bien au-delà du gain de temps d'ingénierie. Imaginez les conséquences d'un système mal conçu. Un système insuffisamment robuste pour gérer l'application, s'il est installé, engendre un gaspillage considérable dû à de faibles performances, une perte de productivité et un manque à gagner dû aux opportunités de lancement manquées.

De plus, il faut tenir compte des coûts supplémentaires et des complications liés à la suppression du système inefficace, au redimensionnement de l'application, à la nouvelle commande, à la réinstallation et au démarrage d'un nouveau système. Le temps et l'argent perdus peuvent facilement dépasser des milliers de dollars et, si vous êtes un constructeur de machines, vous risquez de perdre un client.

Une fois le système de mouvement linéaire sélectionné et intégré à l'application, les achats peuvent commencer. Certaines entreprises peuvent fournir une référence unique pour un système électromécanique multi-axes complet, ce qui simplifie le processus de commande en réduisant simplement 20 ou 30 références à une seule.

Résultat : des économies sur le nombre de fournisseurs, de bons de commande et de postes, ce qui se traduit par des gains de temps supplémentaires tout au long des processus d'approbation, d'approvisionnement et de réception. Avec un coût de traitement de 100 $ par bon de commande, les économies pourraient atteindre 2 000 $ supplémentaires, voire plus, par système (voir tableau 1). Et si vous devez commander un système en double, les économies récurrentes sont déjà intégrées.

Une fois le système de mouvement linéaire reçu, un temps considérable peut être consacré à son assemblage et à sa mise en service. Pour réduire les coûts à ce stade du cycle de vie du produit, il est important de choisir un système facile à installer et ne nécessitant pas de procédures de mise en service complexes.

Les modules linéaires pré-assemblés et les systèmes cartésiens offrent la moindre complexité à cet égard, puisque 80 % du travail d'assemblage, d'intégration et de programmation est effectué par le fabricant.

Conscientes de ces économies de coûts, de nombreuses entreprises d'intégration de systèmes utilisent des systèmes cartésiens préconfigurés pour réduire leurs coûts et leurs délais et, en guise d'avantage concurrentiel, répercutent ces économies sur leurs utilisateurs finaux.

En conjonction avec des systèmes pré-assemblés, des interfaces homme-machine (IHM) conviviales et des protocoles de programmation peuvent permettre d'économiser encore plus de temps et d'argent en fournissant aux constructeurs de machines et aux utilisateurs finaux des options de programmation simples et ouvertes.

La phase post-achat
ou que signifie « lubrifié à vie » ?
Après la mise en service du système, les travaux de maintenance peuvent augmenter de plusieurs milliers de dollars le coût de possession sur toute sa durée de vie. Il s'agit d'un poste clé souvent sous-estimé par les concepteurs de machines (et le service des achats). Certains produits linéaires sont astucieusement commercialisés sous le label « lubrifiés à vie ».

Il est toutefois important de noter que la durée de vie (nombre de mètres ou de tours parcourus) est souvent définie sans charge appliquée au système. Assurez-vous de bien comprendre les instructions du fabricant. Avec une charge de seulement 45 kg, la durée de vie de ces composants « lubrifiés à vie » peut être divisée par cinq, passant par exemple de 25 000 km à 5 000 km.

Pour une machine d'une course d'un mètre, se déplaçant à 1 m/s pendant 16 heures par jour, cela équivaut à environ une année de vie perdue. Si le remplacement programmé du système de mouvement linéaire est effectué tous les trois ans, une année de vie perdue augmente la fréquence de remplacement de 33 %.

Pour réduire les coûts de maintenance ou de remplacement, optez pour un système de mouvement linéaire intégrant des joints à contact intégral, qui préservent la lubrification des composants mobiles et empêchent la contamination. Le temps et les efforts de relubrification peuvent également être réduits en choisissant un système doté d'orifices de lubrification faciles d'accès ou en utilisant un système de lubrification automatique. Le personnel de maintenance appréciera une telle conception.

Au-delà de la lubrification et de la maintenance préventive, il est parfois nécessaire de réparer ou de moderniser une machine afin d'en accroître les performances, ce qui implique souvent de changer ou de moderniser le système de mouvement linéaire. Dans de nombreux cas, il n'est pas nécessaire de moderniser ou de remplacer l'ensemble du système linéaire : il suffit d'un ou deux composants.

Certains fabricants de produits linéaires facilitent le remplacement d'une partie seulement de leur système en proposant des composants interchangeables, comme des rails profilés et des patins. Cela réduit non seulement le coût des pièces nécessaires, mais aussi le temps nécessaire aux modifications de la machine. Grâce à des composants interchangeables, le coût de remplacement ou de mise à niveau d'un système de mouvement linéaire peut être réduit de 75 %, par exemple si seul le patin doit être remplacé, et non le rail profilé.

Le TCO met le prix bas en contexte
L'environnement industriel actuel est de plus en plus marqué par des initiatives Lean, visant à réduire les gaspillages autant que possible. Or, la réflexion Lean est souvent déployée uniquement pour réorganiser les processus de fabrication.

Comme nous l'avons vu, la réduction des gaspillages pour optimiser le coût total de possession (CTP) peut intervenir à chaque étape d'un projet d'équipement. De la recherche et de la conception initiales à l'exploitation et à la maintenance de votre système, en passant par les coûts d'acquisition et de démarrage, tout contribue à votre CTP.

Ne vous limitez pas au prix indiqué sur le devis du fournisseur : tenez compte des coûts liés à la spécification, à la conception, à l’achat et à la maintenance du système. Les économies à court terme réalisées en achetant simplement les produits au prix d’achat initial le plus bas sont rapidement éclipsées par les coûts imprévus liés à ces autres aspects.

L’atteinte de l’excellence en matière de fabrication, l’élimination des déchets, l’amélioration de la satisfaction des travailleurs, l’augmentation des revenus et des bénéfices et l’augmentation de la qualité peuvent tous être obtenus si les considérations de coût total de possession sont appliquées lors de la spécification et de l’achat des technologies de fabrication.