Forse non te ne rendi conto, ma molti dei prodotti che acquisti in realtà costano molto di più del prezzo iniziale che hai pagato. Ad esempio, supponiamo che tu abbia pagato 25.000 dollari per la tua auto. Quanti chilometri percorri e quanti litri di benzina consumi ogni settimana? Con quale frequenza cambi l'olio, fai la rotazione degli pneumatici o effettui altri interventi di manutenzione?

Nell'arco di 5 anni, le spese necessarie per la gestione del veicolo possono facilmente raggiungere i 12.000 dollari, ovvero circa la metà del prezzo di acquisto. Anche il tempo impiegato per effettuare ricerche online, leggere recensioni e visionare potenziali veicoli contribuisce al costo totale di proprietà.

Un ragionamento analogo si applica all'acquisto di beni strumentali: è facile aggiungere costi imprevisti all'esperienza di possesso, sia prima che dopo l'acquisto, se si considera solo il prezzo di acquisto iniziale.

La soluzione "economica" a breve termine potrebbe rivelarsi più costosa nel lungo periodo. In questo articolo, analizzeremo come il costo totale di proprietà (TCO) si applica ai sistemi di movimentazione lineare.

I sistemi di movimento lineare, noti anche come moduli lineari o attuatori elettromeccanici, combinano in genere un meccanismo di azionamento lineare, come una vite a ricircolo di sfere di precisione o una cinghia dentata, con un sistema di guida lineare, spesso costituito da una guida a sfere o a rulli conici, all'interno di un alloggiamento per creare un singolo asse lineare.

Sono disponibili numerose dimensioni e stili, il che facilita la loro combinazione in sistemi robotici multiasse personalizzati per un'ampia gamma di applicazioni.

Sistemi estremamente piccoli possono essere combinati per creare un sistema di dosaggio a 3 assi per l'automazione di laboratorio, ad esempio, oppure sistemi molto grandi possono essere utilizzati per costruire un sistema di movimentazione per componenti automobilistici pesanti.

Per un sistema più integrato, sono necessari motori, amplificatori di azionamento e controllori e, per semplificare la specifica e l'ordinazione, alcune aziende produttrici di sistemi di movimento lineare hanno iniziato a offrire sistemi di movimento cartesiano completi e preconfigurati.

Le aziende produttrici e confezionatrici di dispositivi medici spesso scelgono questi sistemi preconfigurati e preassemblati per eliminare le perdite di tempo e le complicazioni legate al montaggio e all'allineamento di più assi, alla selezione della combinazione motore-azionamento più adatta e alla progettazione delle interfacce di montaggio, consentendo loro di concentrarsi sulla propria competenza: la produzione di dispositivi, lo screening ad alta produttività o il confezionamento.

TCO applicato al moto lineare
Il principio del costo totale di proprietà (TCO) è stato definito per la prima volta negli anni '80 per quantificare il costo di implementazione dei personal computer sul luogo di lavoro.

Da allora, la teoria del TCO (Total Cost of Ownership, costo totale di proprietà) è stata ampiamente applicata in tutti i principali settori industriali, compreso quello manifatturiero, per analizzare i costi totali di gestione delle principali risorse durante il loro ciclo di vita. Un robot cartesiano o un altro sistema di produzione multiasse ben implementato, ad esempio, non solo può ridurre i tempi di produzione e aumentare la produttività, ma può anche migliorare la qualità e i profitti.

Se implementato male, tuttavia, quei profitti possono svanire in rilavorazioni, riprogettazioni o costi di manutenzione imprevisti. Nel nostro esempio dell'auto, abbiamo valutato i costi di gestione e manutenzione del veicolo come considerazioni importanti, oltre al prezzo di acquisto iniziale. Ma quali fattori bisogna considerare quando si valutano i costi di un sistema di movimento lineare? In questo caso, i costi non pianificati o considerati raramente si riscontrano spesso in tre fasi distinte dell'implementazione del sistema.

Attività preliminari all'acquisto, come la progettazione e la definizione delle specifiche.
Il processo di acquisto comprende l'ordinazione, la ricezione della merce, l'assemblaggio del sistema e la sua messa in funzione.
La fase successiva all'acquisto, che comprende la manutenzione e il riutilizzo del sistema.

La fase pre-acquisto: il punto di partenza critico
La fase di pre-acquisto è la fase più importante nell'implementazione di un sistema di movimentazione lineare. In questa fase, gli elementi di costo che influenzano il costo totale di proprietà (TCO) dipendono dal tempo necessario per progettare, specificare e acquistare il sistema di movimentazione lineare più adatto. Fare scelte oculate nella fase di pre-acquisto può far risparmiare tempo nella progettazione del sistema e nell'approvvigionamento dei componenti. Una pianificazione accurata fin dall'inizio garantisce inoltre un avvio senza intoppi e un funzionamento senza problemi. Con una buona pianificazione, è possibile risparmiare denaro in questa fase senza incorrere in problemi in seguito.

La chiave del successo in questa fase risiede nel dimensionamento e nella selezione del modulo o dei moduli lineari più adatti al proprio sistema. Per semplificare il processo di dimensionamento e selezione, la maggior parte delle aziende leader nel settore del movimento lineare offre numerose risorse sotto forma di strumenti online per il dimensionamento e la selezione.

Un tipico sistema cartesiano a tre assi richiede in genere almeno 17 ore di progettazione solo per dimensionare il sistema e garantire che i moduli siano adatti a soddisfare i requisiti dell'applicazione, evitando sovradimensionamenti o sottodimensionamenti. Ad esempio, l'automazione di laboratorio spesso richiede sistemi più piccoli. Se il sistema è più grande di quanto necessario per l'applicazione, si sprecano sia denaro che spazio.

Strumenti di dimensionamento efficaci possono guidare l'utente attraverso i principali fattori da considerare, riducendo i tempi a tre ore o meno. Abbinati a generatori di disegni automatici, che offrono accesso immediato a modelli 2D e 3D anche per sistemi complessi, consentono di risparmiare 1.120 dollari o più solo sui costi di progettazione.

I risparmi sui costi derivanti da una buona pianificazione vanno ben oltre il tempo di progettazione risparmiato. Si considerino le conseguenze di un sistema mal progettato. Un sistema non sufficientemente robusto per gestire l'applicazione, se installato, porta a enormi sprechi dovuti a prestazioni scadenti, perdita di produttività e mancati ricavi derivanti da opportunità di lancio sul mercato non sfruttate.

Inoltre, bisogna considerare i costi aggiuntivi e le complicazioni derivanti dalla rimozione del sistema inefficiente, dal ridimensionamento dell'applicazione, dal nuovo ordine, dalla reinstallazione e dall'avvio di un nuovo sistema. Il tempo e il denaro sprecati possono facilmente superare le migliaia di dollari e, se siete costruttori di macchinari, potrebbero costarvi un cliente perso.

Una volta selezionato e integrato nell'applicazione il sistema di movimentazione lineare, iniziano le attività di acquisto. Alcune aziende sono in grado di fornire un unico codice articolo per un sistema elettromeccanico multiasse completo, semplificando il processo di ordinazione e riducendo i 20 o 30 codici articolo a uno solo.

Il risultato: risparmio sul numero di fornitori, ordini di acquisto e voci di spesa, con conseguente risparmio di tempo durante le fasi di approvazione, approvvigionamento e ricezione. Considerando un costo di elaborazione di 100 dollari per ordine di acquisto, il risparmio potrebbe arrivare a 2.000 dollari o più per sistema (vedi Tabella 1). E se è necessario ordinare un sistema duplicato, il risparmio sui costi di ripetizione è già incluso.

Dopo aver ricevuto il sistema di movimentazione lineare, può essere necessario dedicare molto tempo all'assemblaggio e alla messa in funzione. Per ridurre i costi in questa fase del ciclo di vita del prodotto, è importante scegliere un sistema facile da installare e che non richieda procedure di avviamento complesse.

I moduli lineari preassemblati e i sistemi cartesiani offrono la minore complessità in questo senso, poiché l'80% del lavoro di assemblaggio, integrazione e programmazione viene svolto dal produttore.

Consapevoli di questi risparmi sui costi, molte aziende di integrazione di sistemi utilizzano sistemi cartesiani preconfigurati per ridurre i costi e i tempi di consegna e, come vantaggio competitivo, trasferiscono tali risparmi ai propri clienti finali.

Insieme ai sistemi preassemblati, le interfacce uomo-macchina (HMI) intuitive e i protocolli di programmazione possono far risparmiare ancora più tempo e denaro, offrendo ai costruttori di macchine e agli utenti finali semplici opzioni di programmazione open-based.

La fase successiva all'acquisto
Oppure cosa significa "lubrificato a vita"?
Dopo la messa in servizio del sistema, gli interventi di manutenzione possono aggiungere diverse migliaia di dollari al costo totale di proprietà durante l'intero ciclo di vita del sistema. Questo è un aspetto fondamentale spesso sottovalutato dai progettisti di macchine (e dall'ufficio acquisti). Alcuni prodotti lineari vengono commercializzati in modo intelligente con la dicitura "lubrificati a vita".

Tuttavia, è importante notare che la durata (numero di metri o giri percorsi) è spesso definita senza alcun carico applicato al sistema. Assicuratevi di comprendere le "clausole scritte in piccolo" del produttore. Quando viene applicato un carico di appena 100 libbre, la durata di questi componenti "lubrificati a vita" può essere ridotta di cinque volte, ad esempio, da 25.000 km a 5.000 km.

Per una macchina con una corsa di 1 metro, che viaggia a 1 m/s per 16 ore al giorno, ciò equivale a circa un anno intero di vita utile perso. Se la sostituzione programmata del sistema di movimentazione lineare è ogni tre anni, un anno di vita utile perso aumenta la frequenza di sostituzione del 33%.

Per ridurre i costi di manutenzione o sostituzione, scegliete un sistema di movimentazione lineare dotato di guarnizioni a contatto totale, che preservano la lubrificazione all'interno dei componenti in movimento e impediscono l'ingresso di contaminanti. I tempi e gli sforzi necessari per la rilubrificazione possono essere ridotti anche optando per un sistema con punti di lubrificazione facilmente accessibili o con la possibilità di utilizzare un sistema di lubrificazione automatica. Il personale addetto alla manutenzione apprezzerà sicuramente una soluzione di questo tipo.

Oltre alla lubrificazione e alla manutenzione preventiva, a volte è necessario riparare o aggiornare una macchina per aumentarne le prestazioni, il che spesso comporta la sostituzione o l'aggiornamento del sistema di movimentazione lineare. In molti casi, non è necessario aggiornare o sostituire l'intero sistema lineare, ma solo uno o due componenti.

Alcuni produttori di prodotti lineari semplificano la sostituzione di una sola parte del loro sistema offrendo componenti intercambiabili, come ad esempio guide profilate e blocchi di scorrimento. Ciò riduce non solo il costo dei pezzi necessari, ma anche il tempo richiesto per apportare le modifiche alla macchina. Grazie ai componenti intercambiabili, il costo di sostituzione o aggiornamento di un sistema di movimentazione lineare può essere ridotto del 75%, ad esempio, se è necessario sostituire solo il blocco di scorrimento e non la guida profilata.

Il TCO (Total Cost of Ownership) contestualizza il prezzo basso.
L'ambiente manifatturiero odierno è sempre più caratterizzato da iniziative lean, volte a ridurre gli sprechi ovunque possibile. Tuttavia, il pensiero lean viene spesso applicato solo per riorganizzare i processi produttivi.

Come abbiamo visto, la riduzione degli sprechi per ottimizzare il costo totale di proprietà (TCO) può avvenire in ogni fase di un progetto di investimento in beni strumentali. Tutto, dalla ricerca e progettazione iniziale, passando per i costi di acquisizione e avviamento, fino alla gestione e manutenzione del sistema, contribuisce al costo totale di proprietà.

Non limitatevi a considerare il prezzo indicato nel preventivo del fornitore, ma valutate anche i costi relativi alla specifica, alla progettazione, all'acquisto e alla manutenzione del sistema. Il risparmio a breve termine, ottenuto semplicemente acquistando i prodotti con il prezzo iniziale più basso, viene rapidamente annullato dai costi imprevisti che si presentano in queste altre aree.

Il raggiungimento dell'eccellenza produttiva, l'eliminazione degli sprechi, il miglioramento della soddisfazione dei lavoratori, l'aumento dei ricavi e dei profitti e il miglioramento della qualità sono tutti obiettivi che si possono raggiungere applicando i principi del costo totale di proprietà (TCO) nella specifica e nell'acquisto delle tecnologie di produzione.