Sukses Pemesinan Membutuhkan Keseimbangan Produktif

Pengantar

Dalam memproduksi berbagai macam suku cadang dari bahan benda kerja yang sangat berbeda, pabrikan menggunakan berbagai proses pemesinan. Terlepas dari itu, tujuan umum semua produsen adalah untuk membuat sejumlah benda kerja dengan kualitas yang diinginkan, dalam jumlah waktu tertentu dan dengan biaya yang sesuai.

Banyak pabrikan mencapai tujuan itu dengan mengikuti model perspektif sempit yang dimulai dengan pemilihan alat dan aplikasi serta pemecahan masalah secara reaktif. Membalikkan pendekatan itu, bagaimanapun, dapat mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi. Alih-alih menunggu masalah muncul dan kemudian membuat penyesuaian pada operasi pemesinan individual, pabrikan harus fokus terlebih dahulu pada perencanaan awal proaktif yang bertujuan menghilangkan suku cadang yang ditolak dan waktu henti yang tidak direncanakan. Setelah proses yang stabil dan andal telah ditetapkan, menerapkan konsep ekonomi produksi dapat membantu produsen menemukan keseimbangan antara tingkat produksi dan biaya produksi. Kemudian, dengan membangun di atas fondasi operasi yang aman dan kuat secara ekonomi, produsen dapat memilih alat dan kondisi pemotongan yang akan sepenuhnya mengoptimalkan proses pemesinan.

Ekonomi produksi

Sebelum mengambil langkah untuk mengoptimalkan pemotongan logam, penting bahwa prosesnya aman dan andal, tanpa komponen yang rusak atau waktu henti yang tidak direncanakan. Mencapai keamanan proses membutuhkan penciptaan lingkungan produksi yang stabil. Area yang harus dianalisis oleh pabrikan meliputi perawatan alat mesin, pemrograman CAM, sistem penahan alat, dan aplikasi pendingin. Otomatisasi penanganan pekerjaan seperti palet atau sistem bongkar/muat bagian robot juga dapat menjadi bagian dari evaluasi.

Seni dan ilmu ekonomi produksi berfokus pada memastikan keamanan maksimum, dan prediktabilitas, proses manufaktur, sambil mempertahankan produktivitas tertinggi dan biaya produksi terendah. Ketika proses pemotongan logam dan lingkungan aman dan dapat diprediksi, ekonomi produksi menjadi pengejaran dua dimensi:menemukan keseimbangan antara output produksi dan biaya manufaktur yang sesuai untuk situasi spesifik pabrikan. Misalnya, dalam produksi massal suku cadang sederhana, memaksimalkan output dengan biaya minimal mungkin menjadi pertimbangan utama. Di sisi lain, dalam produksi komponen kompleks yang berharga dengan campuran tinggi dan volume rendah, penekanannya harus pada keandalan dan akurasi total sebelum menangani biaya produksi.

Mikro versus makro

Pendekatan tradisional untuk memaksimalkan hasil pemotongan logam melibatkan model mikro berperspektif sempit berdasarkan optimalisasi masing-masing alat dalam operasi individual. Model makro, di sisi lain, mempertimbangkan proses manufaktur dari perspektif yang lebih luas. Model ini berkonsentrasi pada total waktu dari lantai ke lantai yang dibutuhkan untuk menghasilkan benda kerja tertentu.

Keterkaitan antara model ekonomi mikro dan makro dapat dibandingkan dengan perspektif seorang seniman ketika menciptakan sebuah lukisan. Model mikro berkonsentrasi pada detail individu, dengan cara yang sama seperti seorang seniman berkonsentrasi pada sapuan kuas individu. Model makro melangkah mundur dan melihat proses produksi bagian secara keseluruhan, seperti dalam melihat lukisan secara keseluruhan. Jelas bahwa perhatian terhadap detail diperlukan, tetapi bukan berarti mengabaikan tujuan keseluruhan dari upaya tersebut.

Biaya tersembunyi

Fiksasi berlebihan pada detail dapat mengalihkan perhatian dari hasil akhir proses. Misalnya, adalah kerugian untuk mengurangi waktu pemotongan sepuluh detik bila dicapai dengan alat tambahan yang menambahkan sepuluh menit dalam waktu pengaturan dan pengindeksan. Demikian pula, bekerja untuk mencapai kualitas produk di luar persyaratan pelanggan akan meningkatkan biaya dan waktu produksi. Hampir serius, seseorang dapat bertanya, “Berapa lama waktu yang dibutuhkan, dan berapa biayanya, untuk menghasilkan benda kerja terburuk, yang masih dapat diterima secara fungsional?”

Biaya operasi

Model untuk biaya pemesinan juga dapat mewakili perspektif mikro dan makro. Model mikro mempertimbangkan proses pemotongan dari sudut pandang yang sempit, menghubungkan kondisi pemotongan secara langsung dengan pemotongan biaya. Model makro-ekonomi bekerja dari perspektif yang lebih luas, menekankan keseluruhan waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan benda kerja tertentu.

Produsen mengukur tingkat produksi dengan berbagai cara, mulai dari benda kerja yang diselesaikan selama periode waktu tertentu hingga total waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan suatu operasi. Banyak faktor yang mempengaruhi tingkat produksi, termasuk persyaratan geometri benda kerja dan karakteristik material, aliran produk di seluruh fasilitas, masukan personel, pemeliharaan, peralatan periferal dan lingkungan, daur ulang, dan masalah keselamatan.

Beberapa elemen biaya produksi adalah tetap. Kompleksitas benda kerja dan material umumnya menentukan jenis dan jumlah operasi pemesinan yang diperlukan untuk membuat suatu bagian. Biaya untuk memperoleh dan memelihara peralatan mesin fasilitas dan kekuatan untuk menjalankannya pada dasarnya adalah biaya tetap. Biaya tenaga kerja agak lebih fleksibel, tetapi secara efektif ditetapkan setidaknya untuk jangka pendek. Biaya ini harus diimbangi dengan pendapatan dari penjualan komponen mesin. Meningkatkan tingkat produksi – kecepatan di mana benda kerja diubah menjadi produk jadi – dapat mengimbangi biaya tetap.

Pengoptimalan individu

Setelah gambaran produktivitas dan efisiensi biaya secara keseluruhan dari suatu proses diseimbangkan dan dioptimalkan secara makro, produsen dapat mencapai peningkatan lebih lanjut dengan optimalisasi operasi individu secara hati-hati. Kondisi pemotongan – yaitu kedalaman pemotongan, kecepatan pemakanan dan kecepatan pemotongan – memainkan peran penting dalam menyeimbangkan produktivitas dan biaya. Salah satu atau ketiganya dapat berkontribusi pada pengurangan waktu pemesinan, tetapi dampak masing-masing pada keandalan proses sangat bervariasi. Kedalaman potong pada dasarnya tidak berpengaruh pada umur pahat. Laju umpan sedikit memengaruhi masa pakai alat. Namun, dampak kecepatan potong pada umur pahat, serta keandalan proses pemotongan, adalah signifikan.

Banyak manajer toko percaya bahwa hanya dengan meningkatkan kecepatan potong akan menghasilkan lebih banyak suku cadang per periode waktu dan dengan demikian mengurangi biaya produksi. Biasanya itu benar, tetapi ada pengorbanan yang terlibat. Secara umum, semakin cepat operasi berjalan, semakin tidak stabil. Kecepatan tinggi menghasilkan lebih banyak panas yang mempengaruhi pahat dan benda kerja. Keausan pahat terjadi lebih cepat dan kurang dapat diprediksi, dan keausan pahat atau getaran dapat menyebabkan dimensi bagian bervariasi dan permukaan akhir menurun.

Sebuah pahat dapat merusak dan mengotori benda kerja. Selain itu, proses yang beroperasi di luar batas keandalan biasanya tidak dapat berjalan tanpa pengawasan atau setengah-setengah, menghilangkan sumber potensi penghematan tenaga kerja. Kecepatan potong yang sangat tinggi dan parameter pemesinan yang agresif dapat meningkatkan biaya perawatan alat berat dan bahkan waktu henti akibat kegagalan alat berat.

Menyadari masalah ini, insinyur mesin Amerika F.W. Taylor, pada awal tanggal 20 abad, mengembangkan model untuk penentuan umur pahat. Model tersebut menunjukkan bahwa untuk kombinasi kedalaman potong dan pemakanan tertentu, ada jendela tertentu untuk kecepatan pemotongan di mana kerusakan pahat aman, dapat diprediksi, dan dapat dikontrol. Model Taylor memungkinkan untuk mengukur hubungan antara kecepatan potong, keausan pahat, dan masa pakai pahat, menyeimbangkan efisiensi biaya dan produktivitas, serta memberikan gambaran yang jelas tentang kecepatan potong optimal untuk suatu operasi.

Secara umum, pabrikan harus memilih kedalaman pemotongan terbesar dan laju umpan tertinggi yang mungkin untuk setiap operasi, tergantung pada stabilitas penjepitan pahat, pemasangan benda kerja dan perkakas mesin, serta kekuatan perkakas mesin. Keselamatan operasional, dalam hal pembentukan dan evakuasi chip, getaran dan deformasi benda kerja, juga harus dipertimbangkan. Pendekatan yang seimbang melibatkan pengurangan kecepatan pemotongan yang disesuaikan dengan peningkatan proporsional dalam laju umpan dan kedalaman pemotongan. Memanfaatkan kedalaman pemotongan terbesar yang mungkin mengurangi jumlah lintasan pemotongan yang diperlukan dan dengan demikian mengurangi waktu pemesinan. Laju umpan harus dimaksimalkan juga, meskipun kualitas benda kerja dan persyaratan permukaan akhir dapat dipengaruhi oleh laju umpan yang berlebihan. Dalam kebanyakan kasus, peningkatan laju pemakanan dan kedalaman pemotongan sambil mempertahankan atau menurunkan kecepatan pemotongan akan menghasilkan laju pelepasan logam yang sama dengan yang dicapai hanya dengan kecepatan pemotongan yang lebih tinggi.

Biaya produksi merupakan penjumlahan dari biaya alat dan biaya mesin. Dengan meningkatnya kecepatan potong, waktu pemesinan menjadi lebih pendek dan biaya alat berat berkurang. Namun, dari titik tertentu, biaya keseluruhan meningkat karena umur pahat yang lebih pendek meningkatkan biaya perkakas dan waktu penggantian pahat yang cukup untuk melampaui penghematan biaya alat berat.

Ketika kombinasi yang stabil dan andal antara laju pemakanan dan kedalaman potong telah tercapai, kecepatan potong dapat digunakan untuk kalibrasi akhir operasi. Targetnya adalah kecepatan potong yang lebih tinggi yang mengurangi biaya waktu alat berat tetapi tidak secara berlebihan meningkatkan biaya pahat melalui keausan pahat yang dipercepat.

Masalah tidak penting

Masalah lingkungan dan keselamatan merupakan faktor yang semakin penting dalam ekonomi produksi. Produsen berada di bawah tekanan untuk menghemat energi. Penggunaan dan pembuangan cairan pendingin dan minyak potong semakin diatur dan mahal. Pendekatan yang seimbang terhadap kondisi pemotongan dapat membantu produsen mengatasi masalah ini dan masalah serupa. Kecepatan pemotongan yang lebih rendah dikombinasikan dengan peningkatan laju umpan dan kedalaman pemotongan yang lebih kecil mengurangi jumlah energi yang dibutuhkan untuk menghilangkan logam. Kondisi yang seimbang juga meningkatkan masa pakai alat, mengurangi konsumsi alat dan masalah pembuangan. Konsumsi energi yang lebih rendah menghasilkan pengurangan panas yang dihasilkan, menawarkan peluang untuk pemesinan dengan pendingin minimal atau tanpa pendingin.

Kesimpulan

Mengadopsi konsep ekonomi produksi memerlukan analisis menyeluruh terhadap lingkungan pemesinan dan menerima cara berpikir yang bertentangan dengan banyak praktik pemotongan logam yang sudah mapan. Namun, menjalankan strategi yang direkomendasikan dapat meningkatkan penghematan biaya dan kualitas benda kerja serta memungkinkan produksi yang lebih ramah lingkungan, sementara pada saat yang sama mempertahankan produktivitas dan profitabilitas dalam proses manufaktur yang stabil dan andal secara keseluruhan.

Perspektif seluruh fasilitas

Manfaat melihat proses pemesinan dari perspektif makro melampaui operasi pemotongan logam individual. Pandangan luas mempertimbangkan keterkaitan semua langkah dalam produksi. Contoh sederhana melibatkan dua peralatan mesin yang digunakan secara seri untuk menghasilkan komponen. Jika alat mesin A dioptimalkan untuk meningkatkan outputnya tetapi hasil dari mesin B tidak dapat ditingkatkan, suku cadang dari mesin pertama akan menunggu yang kedua sebagai persediaan setengah jadi, meningkatkan biaya. Dalam hal ini, hanya dengan mengoptimalkan biaya pemotongan (bukan output) pada mesin pertama akan menurunkan biaya pemesinan secara keseluruhan sambil mempertahankan output.

Di sisi lain, dalam situasi di mana mesin B duduk diam menunggu untuk memproses bagian dari mesin A, meningkatkan output dari mesin pertama akan meningkatkan total output. Banyak tergantung pada apakah alur produksi toko diatur dalam urutan baris, batch, atau paralel.

Biaya perolehan peralatan mesin juga dapat dievaluasi relatif terhadap bisnis pabrikan secara keseluruhan. Situasi khas melibatkan toko yang menjalankan mesin penggilingan dengan muatan penuh 40 jam seminggu dan memutuskan untuk menggantinya dengan mesin yang lebih mahal, lebih canggih, dan berkecepatan lebih tinggi. Namun, saat mesin baru aktif dan berjalan, ia menghabiskan separuh waktunya untuk diam.

Toko menghadapi tantangan dan biaya untuk mencari lebih banyak pekerjaan agar mesin baru tetap sibuk dan membenarkan investasi di dalamnya. Selanjutnya, pekerjaan yang memanfaatkan sepenuhnya kemampuan alat berat baru mungkin tidak cocok dengan operasi toko atau pasar lainnya. Jalan yang lebih baik adalah pertama-tama memeriksa gambaran yang lebih besar dan mengantisipasi apa yang akan dihasilkan dari output mesin baru yang lebih besar. Mesin yang lebih murah dan kurang canggih mungkin lebih cocok dengan kebutuhan suku cadang dan volume produksi saat ini dan yang diantisipasi. Dipasangkan dengan alat berat yang lebih tua, alat mesin yang dipilih dengan lebih hati-hati juga dapat memberikan fleksibilitas dan redundansi yang diperluas untuk menangani waktu henti alat berat yang terjadwal atau tidak terjadwal.

Mengambil pandangan komprehensif tentang optimasi proses juga dapat melibatkan tindakan dan analisis yang sangat mendasar dan sederhana. Pemeriksaan alat yang digunakan memberikan pandangan luas tentang apa yang terjadi di bengkel. Misalnya, jika toko umumnya menggunakan sisipan dengan ujung potong sepanjang 12 mm tetapi pola keausan pada pahat hanya mencapai 2 mm atau 2½ mm, toko mungkin menggunakan sisipan yang terlalu besar untuk apa yang mereka lakukan. Pahat dengan tepi potong 6 mm akan lebih dari cukup, dan pahat dengan tepi potong panjang 6 mm jauh lebih murah daripada pahat dengan tepi tajam 12 mm. Pengamatan sederhana seperti itu dapat mengurangi biaya alat hingga 50 persen tanpa mempengaruhi produktivitas.

Sebelumnya ditampilkan di SecoTools.com.