Vous ne vous en rendez peut-être pas compte, mais de nombreux produits que vous achetez coûtent en réalité bien plus cher que leur prix d'achat initial. Par exemple, imaginons que vous ayez payé 25 000 $ pour votre véhicule. Quelle distance parcourez-vous et quelle quantité d'essence consommez-vous chaque semaine ? À quelle fréquence effectuez-vous la vidange, la rotation des pneus ou d'autres travaux d'entretien ?

Sur une période de 5 ans, les frais d'entretien 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 essais automobiles et à examiner les véhicules d'occasion potentiels contribue également au coût total de possession.

Une logique similaire s'applique à l'achat d'équipements : il est facile d'ajouter des coûts imprévus à l'expérience de possession, avant et après l'achat, si l'on ne considère que le prix d'achat initial.

La solution « économique » à court terme peut s'avérer plus coûteuse à long terme. Dans cet article, nous examinerons comment le coût total de possession (CTP) s'applique 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 dentée, avec un système de guidage linéaire — souvent un ensemble de guidage à billes ou à galet — à l'intérieur d'un boîtier pour créer un seul axe linéaire.

De nombreuses tailles et de nombreux styles sont disponibles, ce qui facilite leur combinaison en 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 destiné à l'automatisation de laboratoire, par exemple, ou des systèmes très grands peuvent être utilisés pour construire un système de manutention pour des composants automobiles lourds.

Pour un système plus intégré, des moteurs, des amplificateurs de commande et des contrôleurs sont nécessaires, et pour simplifier la spécification et la commande, certaines entreprises de mouvement linéaire ont commencé à proposer des systèmes de mouvement cartésien complets et préconfigurés.

Les entreprises de fabrication et d'emballage de dispositifs médicaux optent souvent pour ces systèmes préconfigurés et préassemblés afin d'éliminer les contraintes de temps et de temps liées au montage et à l'alignement de plusieurs axes, à la sélection de la combinaison moteur/entraînement appropriée et à la conception des interfaces de montage, ce qui leur permet de se concentrer sur leur expertise : la fabrication de dispositifs, le criblage à haut débit ou l'emballage.

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

Depuis, la théorie du coût total de possession (CTP) a été largement appliquée dans tous les grands secteurs industriels, y compris l'industrie manufacturière, pour analyser le coût global du cycle de vie des principaux actifs. Un robot cartésien bien conçu ou un autre système de production multi-axes, par exemple, permet non seulement de réduire les délais de production et d'accroître le rendement, mais aussi d'améliorer la qualité et la rentabilité.

Cependant, en cas de mauvaise mise en œuvre, ces profits peuvent disparaître en raison de travaux de reprise, de modifications de conception ou de coûts de maintenance imprévus. Dans notre exemple de voiture, nous avons évalué les coûts d'exploitation et d'entretien comme des éléments importants à prendre en compte, au-delà du prix d'achat initial. Mais quels facteurs faut-il considérer pour évaluer les coûts d'un système de mouvement linéaire ? Dans ce cas, les coûts imprévus ou rarement pris en compte se manifestent souvent lors de trois phases distinctes de la mise en œuvre du système.

Activités préalables à l'achat telles que la conception et la spécification.
L'achat, qui comprend la commande, la 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 préachat : le point de départ critique
La phase de préachat est cruciale pour la mise en œuvre d'un système de mouvement linéaire. Durant cette phase, les coûts influant sur le coût total de possession (CTP) dépendent du temps nécessaire à la conception, à la spécification et à l'acquisition du système approprié. Faire les bons choix en amont permet de gagner du temps lors de la conception du système et de l'approvisionnement des composants. Une planification rigoureuse garantit également un démarrage sans accroc et un fonctionnement optimal. Ainsi, il est possible de réaliser des économies substantielles et d'éviter des problèmes ultérieurs.

La réussite de cette phase repose sur le dimensionnement et la sélection du ou des modules linéaires adaptés à votre système. Pour faciliter ce processus, la plupart des fabricants réputés de systèmes de mouvement linéaire proposent des outils en ligne performants de dimensionnement et de sélection.

Un système cartésien triaxial classique nécessite généralement au moins 17 heures de travail d'ingénierie pour dimensionner le système et s'assurer d'obtenir les modules adaptés aux exigences de l'application, sans sous-dimensionnement ni surdimensionnement. Par exemple, l'automatisation de laboratoire requiert souvent des systèmes plus compacts. Un système surdimensionné représente un gaspillage d'argent et d'espace.

De bons outils de dimensionnement guident l'utilisateur dans l'identification des principaux facteurs à prendre en compte et permettent de 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, ils permettent à l'utilisateur d'économiser 1 120 $ ou plus rien qu'en frais d'ingénierie.

Les économies réalisées grâce à une bonne planification vont bien au-delà du simple gain de temps d'ingénierie. Prenons l'exemple d'un système mal conçu. Un système insuffisamment robuste pour l'application, une fois installé, engendre un gaspillage considérable dû à ses performances médiocres, à la perte de productivité et aux pertes de revenus liées aux opportunités manquées de lancement sur le marché.

De plus, il faut tenir compte des coûts et des désagréments supplémentaires 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 ainsi perdus peuvent facilement dépasser plusieurs milliers d'euros et, si vous êtes constructeur de machines, vous risquez de perdre un client.

Une fois le système de mouvement linéaire sélectionné et intégré à l'application, la procédure d'achat peut commencer. Certaines entreprises proposent une référence unique pour un système électromécanique multiaxes complet, simplifiant ainsi le processus de commande en réduisant de 20 ou 30 références à une seule.

Résultat : des économies sur le nombre de fournisseurs, de bons de commande et de lignes de commande, ce qui permet de gagner du temps tout au long des processus d’approbation, d’approvisionnement et de réception. Avec des frais de traitement de 100 $ par bon de commande, les économies pourraient atteindre 2 000 $ supplémentaires, voire plus, par système (voir tableau 1). De plus, si vous devez commander un système supplémentaire, les économies sur les coûts récurrents sont déjà intégrées.

Une fois le système de mouvement linéaire reçu, son assemblage et sa mise en service peuvent prendre un temps considérable. Afin de 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 démarrage complexes.

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

Conscientes de ces économies potentielles, de nombreuses sociétés d'intégration de systèmes utilisent des systèmes cartésiens préconfigurés pour réduire leurs coûts et leurs délais de livraison et, comme avantage concurrentiel, répercutent ces économies sur leurs utilisateurs finaux.

Associées à des systèmes pré-assemblés, des interfaces homme-machine (IHM) conviviales et des protocoles de programmation peuvent permettre de réaliser encore plus d'économies de temps et d'argent en offrant 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 » ?
Une fois le système mis en service, les opérations de maintenance peuvent alourdir le coût total de possession de plusieurs milliers de dollars sur sa durée de vie. Il s'agit d'un aspect crucial souvent sous-estimé par les concepteurs de machines (et le service des achats). Certains produits linéaires sont astucieusement commercialisés comme étant « lubrifiés à vie ».

Il est toutefois important de noter que la durée de vie (nombre de mètres ou de tours effectués) est souvent définie sans charge. Assurez-vous de bien comprendre les spécifications du fabricant. L'application d'une charge de seulement 45 kg (100 livres) peut réduire la durée de vie de ces composants « lubrifiés à vie » d'un facteur cinq, par exemple de 25 000 km à 5 000 km.

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

Pour réduire les coûts de maintenance et de remplacement, privilégiez un système de mouvement linéaire équipé de joints d'étanchéité à contact total. Ces joints préservent la lubrification des composants mobiles et empêchent toute contamination. Le temps et les efforts de relubrification seront également réduits grâce à un système doté de points de graissage facilement accessibles ou compatible avec un système de graissage automatique. Le personnel de maintenance appréciera cette 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 améliorer les performances, ce qui implique souvent de modifier 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 ; seuls un ou deux composants suffisent.

Certains fabricants de systèmes linéaires facilitent le remplacement partiel de leurs équipements en proposant des composants interchangeables, tels que des rails profilés et des blocs de guidage. Cela permet de réduire non seulement le coût des pièces nécessaires, mais aussi le temps d'intervention sur la machine. Grâce à ces 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 bloc de guidage doit être remplacé, et non le rail profilé.

Le coût total de possession (TCO) replace les prix bas dans leur contexte.
L'environnement industriel actuel est de plus en plus marqué par les initiatives d'amélioration continue, visant à réduire le gaspillage autant que possible. Cependant, la pensée d'amélioration continue est souvent appliquée uniquement à la réorganisation des processus de fabrication.

Comme nous l'avons vu, la réduction des gaspillages pour optimiser le coût total de possession peut intervenir à chaque étape d'un projet d'équipement lourd. De la recherche et la conception initiales aux coûts d'acquisition et de mise en service, en passant par l'exploitation et la maintenance du système, tout contribue au coût total de possession.

Ne vous contentez pas d'examiner le 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 optant pour les produits les moins chers sont rapidement annulées par les coûts imprévus qui surviennent dans ces autres domaines.

L’excellence en matière de fabrication, l’élimination du gaspillage, l’amélioration de la satisfaction des travailleurs, l’augmentation des revenus et des bénéfices, et l’amélioration de la qualité sont autant de résultats possibles si les considérations relatives au coût total de possession (TCO) sont appliquées lors de la spécification et de l’achat des technologies de fabrication.