Вопрос, который мы чаще всего получаем от команд роботов, обычно примерно через три недели после успешной опытной сборки: «Мы подтвердили на десяти. Теперь нам нужно двести. Вы просто запустите то же самое ещё двадцать раз?»
Честный ответ — нет, — и причина не в том, что кто-то сделал что-то не так. Дело в том, что количество меняет процесс, а не только счёт. Процесс, правильный для десяти деталей, обычно неверен для двухсот — так же, как походная плитка — неправильный способ готовить для ресторана.
Эта статья о том, где сидят эти изменения, чтобы вы могли рассчитать их по времени, вместо того чтобы обнаруживать.
Сделать одну хорошую деталь легко
Любая квалифицированная мастерская может сделать одну хорошую деталь. Вы ставите на неё лучшего программиста, самого внимательного оператора, измеряете всё, подстраиваете, пока не будет правильно.
Трудная задача — сделать деталь 200 такой же, как деталь 1. Это совершенно иная способность, и она не приходит из заботы. Она приходит из приспособлений, письменного процесса и ритма измерений, — все три стоят денег, которые имеют смысл только выше определённого количества.
Когда вы сравниваете поставщиков по серийной расценке, вот о чём стоит спросить. Не «можете ли вы сделать эту деталь», а «что вы будете делать иначе на двухстах, чем делали на десяти?» Поставщик, который не может ответить на это конкретно, даёт вам расценку на двадцать прототипных прогонов.
Четыре отрезка
Конструкционные детали робота не масштабируются плавно. Они пересекают пороги, где правильный процесс меняется.
| Количество | Как выглядит процесс | Что доминирует в стоимости |
|---|---|---|
| 1–10 (прототип) | Без специального приспособления. Мягкие кулачки, тиски, часто одна установка на 5-осевом. Основной ресурс — внимание программиста. | Программирование + настройка + контроль первого изделия |
| 10–50 (опытная партия) | Простое специальное приспособление или модульная оснастка начинают окупаться. Первый письменный лист настройки. Специфический инструмент. | Машинное время, затем настройка |
| 50–300 (мелкосерийное производство) | Жёсткое приспособление или правильная модульная система. Управление стойкостью инструмента. Выборочный контроль. Материал закупается одной партией. | Машинное время + материал |
| 300+ (серия) | Деталь, вероятно, следует перепроектировать под другой процесс — литьё, прессование или фрезерно-токарная ячейка. | Материал и вопрос, остаётся ли ЧПУ правильным решением |
Две вещи, достойные внимания в этой таблице.
Первая — опытная партия — это то место, где всплывают проблемы конструкции, а не прототип. Десять деталей слишком мало, чтобы выявить проблему сборки; вы отобрали десять, которые подходят. Пятьдесят заставляет задать вопрос, потому что на пятидесяти вы встречаете детали, которые не выбирали.
Вторая — последняя строка. Если конструкционная деталь действительно пойдёт по 1 000 в год, ЧПУ из прутка и плиты часто уже не самый дешёвый ответ, и поставщик, который не поднимает этот вопрос, оставляет деньги на вашем столе. Мы его поднимаем.
Что делает структура стоимости
В десятистанционном обходе мы разобрали расценку на десять деталей построчно. Вот как эти строки движутся по мере роста количества — на том же примере детали, индексированной к 10 шт = 100:
| Количество | Индекс стоимости на деталь | Доля программирования + настройки | Крупнейшая строка |
|---|---|---|---|
| 10 | 100 | ~30% | программирование + настройка + FAI |
| 50 | ~60 | ~12% | машинное время |
| 200 | ~45 | ~4% | машинное время + материал |
| 1 000 | ~38 | ~1% | материал |
Прочитайте это как одно предложение: постоянные затраты делятся, переменные — нет. Программирование, настройка и контроль первого изделия оплачиваются один раз независимо от количества, поэтому они сокращаются на деталь по мере роста партии. Материал и машинное время на деталь почти не двигаются. Это весь экономический аргумент в пользу объёма, и также причина, почему падение с 10 до 50 драматично, а падение с 200 до 1 000 — скромно.
Следствие важно для планирования: бóльшая часть доступного снижения стоимости происходит на первом шаге вверх. Переход от 10 к 50 меняет вашу удельную стоимость намного больше, чем переход от 200 к 1 000.
Пять вещей, которые ломаются при масштабировании
Это отказы, которые мы действительно видим, и ни один из них не виден на десяти деталях.
-
Износ инструмента становится размером. На десяти деталях один инструмент выдерживает всю работу, и вы никогда не замечаете его износа. На двухстах инструменты изнашиваются в течение партии, и размеры медленно уплывают — недостаточно, чтобы завалить любую отдельную деталь, достаточно, чтобы последние пятьдесят отличались от первых пятидесяти. Решение скучное: счётчик стойкости инструмента, интервал замены и компенсация коррекции, записанные, а не запомненные.
-
Партия материала становится проблемой внешнего вида и сертификации. Десять деталей из одного прутка совпадают друг с другом. Двести из четырёх поставок 6061 могут не совпасть, визуально, после анодирования, — поэтому мы постоянно возвращаемся к закупке всего материала на прогон одной партией и к тому, что анодирование делает с цветом. Если вам нужны сертификаты материала, это также закупочное решение, принятое до первой стружки, а не после.
-
Вынесенный на аутсорс этап становится узким местом. На десяти деталях анодирование — поручение. На двухстах это запланированная партия с очередью за ней, и один цикл переделки — это двухнедельная задержка вместо двухдневной. Каким бы ни был ваш срок изготовления, расписание анодировщика — бóльшая его часть, чем у механического цеха.
-
Контроль должен быть спланирован. Полный контроль первого изделия на детали № 1, затем план выборочного контроля: какие размеры измеряются на каждой детали, какие каждую десятую, какие только при настройке. Без этого плана вы либо измеряете всё вечно (дорого), либо ничего (как вы отгружаете бракованную партию).
-
Заморозка конструкции становится дорогой. Как только построено жёсткое приспособление, изменение базирующего признака означает изменение приспособления. Это настоящая стоимость «ещё одной правки».
Что заморозить и когда
- Заморозьте до опытной партии: базы, критические допуски, материал, спецификацию поверхностной обработки. Эти четыре определяют приспособление и оснастку.
- Всё ещё обсуждаемо во время опытной партии: некритические размеры, косметические пометки, количество отверстий на поверхностях, от которых приспособление не базируется, размеры резьбы.
- Дорого после постройки приспособления: всё, к чему приспособление касается или на чём базируется.
И один совет, который экономит больше денег, чем всё это: если вы уже знаете, что грядёт ревизия B, скажите об этом при расценке. Мы намеренно сохраним процесс «мягким» — мягкие кулачки вместо жёсткого приспособления, модульный вместо специального, — и примем чуть бóльшую удельную стоимость, чтобы ваша ревизия оставалась дешёвой. Поставщик, который строит вам красивое специальное приспособление на деталь, которую вы собираетесь менять, не оказал вам услуги.
Почему в робототехнике часто так и не оправдывается жёсткое приспособление
Вот часть, специфичная для этой отрасли, и она идёт против стандартного совета по производству.
Стандартный совет: по мере роста объёма инвестируйте в специальное приспособление и амортизируйте его. В потребительском или автомобильном производстве это, очевидно, верно — вы делаете 50 000 одной вещи.
Робототехника ведёт себя не так. Конструкционные детали компании-производителя роботов обычно живут в диапазоне 20–200 штук до изменения конструкции, потому что вся машина всё ещё эволюционирует: шарнир получает бóльший подшипник, звено становится легче, жгут перемещается, и приходит ревизия B. Жёсткое приспособление, амортизированное на 150 деталях, а затем пущенное в утиль, хуже, чем вообще никакое приспособление.
Поэтому правильная стратегия для большинства деталей робота — спроектировать процесс под изменение:
- Модульная или мягкая оснастка вместо специальной.
- 5-осевая обработка за одну установку вместо многооперационного приспособления — вы получаете согласованность уровня приспособления, не владея приспособлением, которое выбросите.
- Держите лист настройки как документ, чтобы процесс был воспроизводимым, даже если оборудование универсальное.
- Покупайте материал одной партией на ревизию, чтобы каждая ревизия хотя бы совпадала сама с собой.
Это намеренный компромисс: чуть бóльшая удельная стоимость, намного меньшая стоимость ошибки. Для машины, которую всё ещё доводят, это почти всегда правильный вариант.
Часто задаваемые вопросы
Можете ли вы удержать ту же удельную цену на 200, что вы расценили на 10?
Нет, и вы не должны этого хотеть. На 200 цена должна быть существенно ниже за деталь — это постоянные затраты делятся. Но процесс под этим другой, и если расценка возвращается с одним и тем же числом для обоих количеств, кто-то либо накрутил 200, либо недобрал на 10.
Стоит ли нам просто заказать 200 сейчас, чтобы получить лучшую цену?
Только если конструкция заморожена. Иначе вы покупаете 200 деталей, которые собираетесь менять, в тот самый момент, когда стоимость изменения максимальна. Закажите опытное количество, узнайте то, чему учит опытная партия, затем зафиксируйтесь. Скидка за объём всё ещё будет.
Нужно ли нам приспособление на 20 деталях?
Обычно нет. Двадцать — это территория мягких кулачков или одной установки, если только допуск действительно нельзя удержать иначе, — а если так, то этот допуск стоит пересмотреть, прежде чем стоит приспособления.
Как вы на самом деле гарантируете, что деталь 200 соответствует детали 1?
Четыре вещи, ни одна из них не героическая: приспособление или задокументированная воспроизводимая настройка, письменный лист настройки, вокруг которого никто не импровизирует, ритм измерений с планом выборочного контроля и одна партия материала. Вот и всё. Согласованность — это система, а не человек, — и поэтому же вы должны подозрительно относиться к любому поставщику, чей ответ на этот вопрос — имя его лучшего токаря или фрезеровщика.
Где мы подходим
Мы живём в диапазоне 10–300, — именно там, где живут компании-производители роботов. Мы скажем вам, когда приспособление стоит строить, а когда нет, когда ваша деталь переросла ЧПУ и когда ревизия достаточно вероятна, чтобы мы намеренно держали оснастку мягкой.
Пришлите STEP, PDF и — если знаете — количество, которое, как вы думаете, вам реально понадобится за следующий год. Это последнее число меняет процесс больше, чем сам чертёж.