Forse non te ne rendi conto, ma molti dei prodotti che acquisti in realtà costano molto di più del prezzo iniziale. Ad esempio, supponiamo che tu abbia speso 25.000 dollari per il tuo veicolo. Quanti chilometri percorri e quanti litri di benzina consumi ogni settimana? Con quale frequenza cambi l'olio, ruoti gli pneumatici o esegui altri interventi di manutenzione?

In un periodo di 5 anni, le spese necessarie per la gestione del veicolo possono facilmente raggiungere i 12.000 dollari, ovvero circa la metà del prezzo del veicolo stesso. Anche il tempo dedicato a ricerche online, alla lettura di recensioni di auto e alla visione di potenziali veicoli in vendita contribuisce al costo di proprietà del veicolo.

Una logica simile si applica all'acquisto di beni strumentali: è facile aggiungere costi imprevisti all'esperienza di proprietà, sia prima che dopo l'acquisto, se si considera solo il prezzo di acquisto iniziale.

La soluzione "economica" a breve termine potrebbe finire per costare di più a lungo termine. In questo articolo, esploreremo come il costo totale di proprietà (TCO) si applica ai sistemi di movimento lineare.

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

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

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

Per un sistema più integrato sono necessari motori, amplificatori di azionamento e controller e, per semplificare le specifiche e gli ordini, alcune aziende di movimento lineare hanno iniziato a offrire sistemi di movimento cartesiano completi e preconfigurati.

Le aziende di produzione e confezionamento di prodotti medicali spesso scelgono questi sistemi preconfigurati e preassemblati per eliminare il tempo e la fatica di montare e allineare più assi, selezionare la combinazione adeguata di motore e azionamento e progettare interfacce di montaggio, il che consente loro di concentrarsi sulle proprie competenze: produzione di dispositivi, screening ad alta produttività o confezionamento.

TCO applicato al movimento lineare
Il principio del costo totale di proprietà è stato definito per la prima volta negli anni '80 per quantificare i costi di implementazione dei personal computer sul posto di lavoro.

Da allora, la teoria del TCO è stata ampiamente applicata in tutti i principali settori industriali, incluso il settore manifatturiero, per analizzare i costi di gestione nel corso del ciclo di vita dei principali asset. Un robot cartesiano ben implementato o un altro sistema di produzione multiasse, ad esempio, può non solo ridurre i tempi di produzione e aumentare la produttività, ma anche migliorare la qualità e i profitti.

Tuttavia, se implementati in modo inadeguato, questi profitti possono svanire a causa di rilavorazioni, riprogettazioni o costi di manutenzione imprevisti. Nel nostro esempio relativo all'automobile, abbiamo valutato i costi correnti di gestione e manutenzione del veicolo come fattori importanti, al di là del prezzo di acquisto iniziale. Ma quali fattori si dovrebbero considerare nella valutazione dei costi di un sistema di movimentazione lineare? In questo caso, i costi non pianificati o considerati raramente si riscontrano in tre fasi distinte di implementazione del sistema.

Attività preliminari all'acquisto, quali progettazione e specifiche.
Acquisti, che includono l'ordinazione, la consegna, l'assemblaggio e l'avviamento del sistema.
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, i fattori di costo che influenzano il TCO dipendono dal tempo necessario per progettare, specificare e acquistare il sistema di movimentazione lineare appropriato. Fare scelte oculate nella fase di pre-acquisto può far risparmiare tempo nella progettazione del sistema e nell'approvvigionamento dei componenti. Una corretta pianificazione tempestiva garantisce inoltre un avvio fluido e un funzionamento senza problemi. Con una buona pianificazione, è possibile risparmiare denaro in questa fase senza causare problemi in seguito.

La chiave del successo in questa fase è il dimensionamento e la selezione del modulo o dei moduli lineari appropriati per il vostro sistema. Per semplificare il processo di dimensionamento e selezione, la maggior parte delle aziende di movimentazione lineare più affidabili offre risorse considerevoli in strumenti di dimensionamento e selezione basati sul web.

Un tipico sistema cartesiano a tre assi richiede normalmente almeno 17 ore di progettazione solo per dimensionarlo e garantire che i moduli siano adatti a gestire i requisiti dell'applicazione, senza sottodimensionamenti o sovradimensionamenti. Ad esempio, l'automazione di laboratorio richiede spesso sistemi più piccoli. Se il sistema è più grande di quanto richiesto dall'applicazione, si sprecano denaro e spazio.

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

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

A ciò si aggiungono i costi aggiuntivi e la difficoltà di rimuovere il sistema inefficace, ridimensionare l'applicazione, riordinare, reinstallare e avviare un nuovo sistema. Lo spreco di tempo e denaro può facilmente superare le migliaia di dollari e, se siete un costruttore di macchine, potrebbe costarvi la perdita di un cliente.

Una volta selezionato il sistema di movimento lineare e integrato nell'applicazione, iniziano le attività di acquisto. Alcune aziende possono fornire un singolo codice per un sistema elettromeccanico multiasse completo, semplificando il processo di ordinazione riducendo semplicemente 20 o 30 codici a uno solo.

Il risultato: risparmi nel numero di fornitori, ordini di acquisto e articoli di riga, con un ulteriore risparmio di tempo durante i processi di approvazione, approvvigionamento e ricezione. Con un costo di elaborazione di 100 dollari per ordine di acquisto, il risparmio potrebbe arrivare ad altri 2.000 dollari o più per sistema (vedere Tabella 1). E se è necessario ordinare un sistema duplicato, i risparmi sui costi di rielaborazione sono già integrati.

Una volta ricevuto il sistema di movimentazione lineare, è possibile dedicare molto tempo all'assemblaggio e all'avviamento del sistema. Per ridurre i costi in questa fase del ciclo di vita del prodotto, è importante scegliere un sistema che sia facile da installare e che non richieda complesse procedure di avviamento.

I moduli lineari preassemblati e i sistemi cartesiani offrono la minore complessità da questo punto di vista, poiché l'80 percento del lavoro di assemblaggio, integrazione e programmazione viene eseguito dal produttore.

Riconoscendo questi risparmi sui costi, molte aziende di integrazione di sistemi stanno utilizzando sistemi cartesiani preconfigurati per ridurre i costi e i tempi di consegna e, come vantaggio competitivo, stanno trasferendo tali risparmi ai loro utenti finali.

In combinazione con sistemi preassemblati, le interfacce uomo-macchina (HMI) e i protocolli di programmazione intuitivi possono far risparmiare ancora più tempo e denaro, offrendo ai costruttori di macchine e agli utenti finali semplici opzioni di programmazione aperte.

La fase post-acquisto
o Cosa significa "lubrificato a vita"?
Dopo la messa in servizio del sistema, gli interventi di manutenzione possono aggiungere diverse migliaia di dollari al costo di gestione per l'intera vita utile del sistema. Questo è un aspetto fondamentale spesso sottovalutato dai progettisti di macchine (e dall'ufficio acquisti). Alcuni prodotti lineari vengono abilmente commercializzati come "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" del produttore. Con un carico di soli 45 kg (100 libbre), la durata di questi componenti "lubrificati a vita" può ridursi di cinque volte, ad esempio da 25.000 km a 5.000 km.

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

Per ridurre i costi di manutenzione o sostituzione, scegliete un sistema di movimento lineare che integri guarnizioni a contatto completo, che preservano la lubrificazione all'interno dei componenti in movimento e impediscono l'ingresso di contaminanti. Anche i tempi e gli sforzi di rilubrificazione possono essere ridotti scegliendo un sistema con porte di lubrificazione facilmente accessibili o con la possibilità di utilizzare un sistema di lubrificazione automatico. Il personale addetto alla manutenzione apprezzerà sicuramente questo tipo di design.

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 movimento lineare. In molti casi, non è necessario aggiornare o sostituire l'intero sistema lineare: bastano uno o due componenti.

Alcuni produttori di sistemi lineari semplificano la sostituzione di una sola parte del loro sistema offrendo componenti intercambiabili, ad esempio guide profilate e pattini. Questo riduce non solo il costo dei componenti necessari, ma anche il tempo necessario per apportare le modifiche alla macchina. Con i componenti intercambiabili, il costo di sostituzione o aggiornamento di un sistema di movimento lineare può essere ridotto del 75%, ad esempio se è necessario sostituire solo il pattino e non la guida profilata.

Il TCO mette in contesto il prezzo basso
L'ambiente produttivo odierno è sempre più caratterizzato da iniziative snelle, volte a ridurre gli sprechi ovunque possibile. Tuttavia, il pensiero snello viene spesso utilizzato solo per riorganizzare i processi produttivi.

Come abbiamo visto, ridurre gli sprechi per ottimizzare il TCO può essere fatto in ogni fase di un progetto di investimento immobiliare. Tutto, dalla ricerca e progettazione iniziali, passando per i costi di acquisizione e avviamento, fino alla gestione e alla manutenzione del sistema, contribuisce al costo totale di proprietà.

Non fermarti al prezzo indicato nel preventivo del fornitore, ma considera anche i costi associati alla specifica, alla progettazione, all'acquisto e alla manutenzione del sistema. I risparmi a breve termine ottenuti semplicemente acquistando i prodotti con il prezzo iniziale più basso vengono rapidamente annullati 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'incremento dei ricavi e dei profitti e l'aumento della qualità sono tutti obiettivi che si possono raggiungere se si tengono in considerazione i costi totali di proprietà (TCO) quando si specificano e si acquistano tecnologie di produzione.