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    Gesamtbetriebskosten eines Linearbewegungssystems

    Sie wissen es vielleicht nicht, aber viele der Produkte, die Sie kaufen, kosten tatsächlich viel mehr als den ursprünglichen Preis, den Sie dafür bezahlt haben. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie haben 25.000 $ für Ihr Fahrzeug bezahlt. Wie weit fahren Sie und wie viel Liter Benzin verbrauchen Sie jede Woche? Wie oft wechseln Sie das Öl, drehen die Reifen oder lassen andere Wartungsarbeiten durchführen?

    Über einen Zeitraum von 5 Jahren können sich die für den Betrieb Ihres Fahrzeugs erforderlichen Kosten leicht auf 12.000 US-Dollar oder etwa die Hälfte des Fahrzeugpreises belaufen. Die Zeit, die Sie mit der Durchführung von Online-Suchen, dem Lesen von Autobewertungen und dem Betrachten potenzieller Kauffahrzeuge verbracht haben, trägt ebenfalls zu den Kosten des Fahrzeugbesitzes bei.

    Eine ähnliche Logik gilt beim Kauf von Investitionsgütern: Es ist leicht, unerwartete Kosten zum Eigentumserlebnis hinzuzufügen, sowohl vor als auch nach dem Kauf, wenn Sie nur den ursprünglichen Kaufpreis betrachten.

    Die kurzfristig „günstige“ Lösung kann Sie langfristig mehr kosten. In diesem Artikel untersuchen wir, wie sich die Gesamtbetriebskosten (TCO) auf Linearbewegungssysteme auswirken.

    Linearbewegungssysteme, auch als Linearmodule oder elektromechanische Aktuatoren bezeichnet, kombinieren typischerweise einen linearen Antriebsmechanismus, wie z. B. eine Präzisions-Kugelumlaufspindel oder einen Zahnriemen, mit einem Linearführungssystem – häufig einer Kugelschienen- oder Nockenrollenführungsbaugruppe – in einem Gehäuse um eine einzelne lineare Achse zu erstellen.

    Viele Größen und Stile sind verfügbar, was es einfach macht, sie zu benutzerdefinierten mehrachsigen Robotersystemen für eine Vielzahl von Anwendungen zu kombinieren.

    Kleinste Anlagen können beispielsweise zu einem 3-Achs-Dosiersystem für die Laborautomation kombiniert werden oder sehr große Anlagen zum Aufbau eines Handlingsystems für schwere Automobilkomponenten.

    Für ein stärker integriertes System sind Motoren, Antriebsverstärker und Steuerungen erforderlich, und um die Spezifikation und Bestellung zu vereinfachen, haben einige Linearbewegungsunternehmen damit begonnen, vollständige, vorkonfigurierte kartesische Bewegungssysteme anzubieten.

    Medizinische Fertigungs- und Verpackungsunternehmen entscheiden sich häufig für diese vorkonfigurierten, vormontierten Systeme, um Zeit und Aufwand für die Montage und Ausrichtung mehrerer Achsen, die Auswahl der richtigen Motor- und Antriebskombination und die Gestaltung von Montageschnittstellen zu vermeiden, sodass sie sich auf ihr Fachwissen konzentrieren können : Geräteherstellung, Hochdurchsatz-Screening oder Verpackung.

    TCO angewendet auf Linearbewegungen
    Das Prinzip der Gesamtbetriebskosten wurde erstmals in den 1980er Jahren definiert, um die Kosten für die Implementierung von PCs am Arbeitsplatz zu quantifizieren.

    Seitdem wird die TCO-Theorie in allen wichtigen Branchen, einschließlich der Fertigungsindustrie, umfassend angewendet, um die Lebenszykluskosten wichtiger Anlagen zu analysieren. Ein gut implementierter kartesischer Roboter oder ein anderes mehrachsiges Fertigungssystem kann beispielsweise nicht nur die Produktionszeit verkürzen und den Durchsatz erhöhen, sondern auch die Qualität und den Gewinn verbessern.

    Bei schlechter Implementierung können diese Gewinne jedoch durch Nacharbeiten, Neugestaltung oder unerwartete Wartungskosten verloren gehen. In unserem Autobeispiel haben wir die laufenden Kosten für den Betrieb und die Wartung des Fahrzeugs als wichtige Überlegungen über den ursprünglichen Kaufpreis hinaus bewertet. Aber welche Faktoren sollten Sie bei der Bewertung der Kosten eines Linearbewegungssystems berücksichtigen? In diesem Fall werden ungeplante oder selten berücksichtigte Kosten häufig in drei separaten Phasen der Systemimplementierung gefunden.

    Aktivitäten vor dem Kauf wie Design und Spezifikation.
    Einkauf, der die Bestellung, die Lieferung, die Systemmontage und die Inbetriebnahme umfasst.
    Die Phase nach dem Kauf, einschließlich der Wartung und Neuverwendung Ihres Systems.

    Die Vorkaufsphase: Der kritische Ausgangspunkt
    Die Vorkaufsphase ist die wichtigste Phase bei der Implementierung eines Linearbewegungssystems. In dieser Phase hängen die Kostenelemente, die die TCO beeinflussen, von der Zeit ab, die für die Konstruktion, Spezifikation und den Kauf des geeigneten Linearbewegungssystems erforderlich ist. Gute Entscheidungen in der Vorkaufsphase zu treffen, kann Zeit beim Entwerfen des Systems und bei der Beschaffung der Komponenten sparen. Eine frühzeitige Richtigstellung gewährleistet zudem eine reibungslose Inbetriebnahme und einen störungsfreien Betrieb. Mit guter Planung kann man hier etwas Geld sparen, ohne später Ärger zu machen.

    Der Schlüssel zum Erfolg in dieser Phase ist die Dimensionierung und Auswahl des oder der geeigneten Linearmodule für Ihr System. Um den Dimensionierungs- und Auswahlprozess zu vereinfachen, bieten die meisten renommierten Linearbewegungsunternehmen beträchtliche Ressourcen an webbasierten Dimensionierungs- und Auswahltools an.

    Ein typisches kartesisches Dreiachsensystem erfordert normalerweise mindestens 17 Stunden Engineering-Zeit, nur um das System zu dimensionieren, um sicherzustellen, dass Sie die richtigen Module für die Anwendungsanforderungen erhalten – nicht unter- oder überdimensioniert. Beispielsweise erfordert die Laborautomatisierung oft kleinere Systeme. Wenn das System größer ist als die Anwendung erfordert, haben Sie sowohl Geld als auch Platz verschwendet.

    Gute Dimensionierungstools können den Benutzer durch die wichtigsten Faktoren führen, die berücksichtigt werden müssen, und diese Zeit auf drei Stunden oder weniger verkürzen. In Verbindung mit automatisierten Zeichnungsgeneratoren, die sofortigen Zugriff auf 2-D- und 3-D-Modelle selbst für komplexe Systeme bieten, kann der Benutzer allein bei den Konstruktionskosten 1.120 USD oder mehr einsparen.

    Kosteneinsparungen durch gute Planung gehen weit über die eingesparte Engineeringzeit hinaus. Berücksichtigen Sie die Folgen eines schlecht konstruierten Systems. Ein System, das nicht robust genug ist, um die Anwendung zu handhaben, führt, falls installiert, zu schrecklicher Verschwendung aufgrund schlechter Leistung, Produktivitätsverlust und entgangenen Einnahmen durch verpasste Markteinführungsmöglichkeiten.

    Berücksichtigen Sie außerdem die zusätzlichen Kosten und den Aufwand für die Entfernung des ineffektiven Systems, die Größenanpassung der Anwendung, die Neubestellung, Neuinstallation und Inbetriebnahme eines neuen Systems. Die verschwendete Zeit und das damit verbundene Geld können Tausende von Dollar übersteigen und, wenn Sie ein Maschinenbauer sind, Sie einen verlorenen Kunden kosten.

    Sobald das Linearbewegungssystem ausgewählt und in die Anwendung integriert ist, beginnen die Einkaufsaktivitäten. Einige Unternehmen können eine einzelne Teilenummer für ein komplettes elektromechanisches System mit mehreren Achsen bereitstellen, was den Bestellvorgang vereinfacht, indem sie einfach 20 oder 30 Teilenummern auf eine reduzieren.

    Das Ergebnis: Einsparungen bei der Anzahl von Lieferanten, Bestellungen und Einzelposten, was zu weiteren Zeiteinsparungen bei den Genehmigungs-, Beschaffungs- und Wareneingangsprozessen führt. Bei 100 $ Bearbeitungskosten pro Bestellung könnten sich Einsparungen auf weitere 2.000 $ oder mehr pro System summieren (siehe Tabelle 1). Und wenn Sie ein doppeltes System bestellen müssen, sind wiederholte Kosteneinsparungen bereits integriert.

    Nach Erhalt des Linearbewegungssystems kann viel Zeit mit dem Zusammenbau und der Inbetriebnahme des Systems verbracht werden. Um die Kosten in dieser Phase des Produktlebenszyklus zu senken, ist es wichtig, ein System zu wählen, das einfach zu installieren ist und keine komplexen Inbetriebnahmeverfahren erfordert.

    Vormontierte Linearmodule und kartesische Systeme bieten in dieser Hinsicht die geringste Komplexität, da 80 Prozent der Montage-, Integrations- und Programmierarbeiten vom Hersteller übernommen werden.

    Viele Systemintegrationsunternehmen haben diese Kosteneinsparungen erkannt und verwenden vorkonfigurierte kartesische Systeme, um ihre Kosten und Vorlaufzeiten zu senken, und geben diese Einsparungen als Wettbewerbsvorteil an ihre Endbenutzer weiter.

    In Verbindung mit vorkonfektionierten Systemen können benutzerfreundliche Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) und Programmierprotokolle noch mehr Zeit und Geld sparen, indem sie Maschinenbauern und Endbenutzern einfache Programmieroptionen auf offener Basis bieten.

    Die
    Nachkaufphase oder Was bedeutet „lebenslang geschmiert“?
    Nachdem das System in Betrieb genommen wurde, können Wartungsarbeiten die Betriebskosten über die Lebensdauer des Systems um mehrere tausend Dollar erhöhen. Dies ist ein Schlüsselbereich, der von Maschinenkonstrukteuren (und der Einkaufsabteilung) oft unterschätzt wird. Einige lineare Produkte werden geschickt als „lebenslang geschmiert“ vermarktet.

    Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Lebensdauer (Anzahl der zurückgelegten Meter oder Umdrehungen) häufig ohne Belastung des Systems definiert wird. Stellen Sie sicher, dass Sie das „Kleingedruckte“ des Herstellers verstehen. Bei einer Belastung von nur 100 Pfund kann die Lebensdauer dieser „lebensdauergeschmierten“ Komponenten um das Fünffache reduziert werden, beispielsweise von 25.000 km auf 5.000 km.

    Bei einer Maschine mit 1 Meter Hub, die 16 Stunden pro Tag mit 1 m/s fährt, entspricht dies ungefähr einem verlorenen Lebensjahr. Wenn der geplante Austausch des Linearsystems alle drei Jahre erfolgt, erhöht ein verlorenes Lebensjahr die Austauschhäufigkeit um 33 Prozent.

    Um die Wartungs- oder Austauschkosten zu senken, wählen Sie ein Linearbewegungssystem mit Vollkontaktdichtungen, die die Schmierung in den beweglichen Komponenten erhalten und das Eindringen von Verunreinigungen verhindern. Zeit und Aufwand für die Nachschmierung können auch reduziert werden, indem ein System mit leicht zugänglichen Schmieranschlüssen oder die Möglichkeit zur Verwendung eines automatischen Schmiersystems gewählt wird. Das Wartungspersonal wird ein solches Design zu schätzen wissen.

    Abgesehen von Schmierung und vorbeugender Wartung ist es manchmal notwendig, eine Maschine zu reparieren oder aufzurüsten, um die Leistung zu steigern, was häufig eine Änderung oder Aufrüstung des Linearbewegungssystems erfordert. In vielen Fällen muss nicht das gesamte Linearsystem aufgerüstet oder ausgetauscht werden – nur ein oder zwei Komponenten.

    Einige Hersteller von Linearprodukten machen es einfach, nur einen Teil ihres Systems auszutauschen, indem sie austauschbare Komponenten anbieten – zum Beispiel Profilschienen und Führungswagen. Dies reduziert nicht nur die Kosten der benötigten Teile, sondern auch die Zeit, die für die Änderungen an der Maschine benötigt wird. Mit Wechselkomponenten lassen sich die Kosten für den Austausch oder die Aufrüstung eines Linearsystems um 75 Prozent reduzieren, wenn beispielsweise nur der Führungswagen und nicht die Profilschiene ausgetauscht werden muss.

    TCO setzt niedrigen Preis in Kontext
    Die heutige Produktionsumgebung wird zunehmend von Lean-Initiativen bestimmt – um Verschwendung zu vermeiden, wo immer dies möglich ist. Lean Thinking wird jedoch häufig nur eingesetzt, um Fertigungsprozesse neu zu organisieren.

    Wie wir gesehen haben, kann es in jeder Phase eines Investitionsgüterprojekts zur Reduzierung von Verschwendung kommen, um die Gesamtbetriebskosten zu optimieren. Alles, von Ihrer anfänglichen Recherche und Konstruktion über die Anschaffungs- und Anlaufkosten bis hin zum Betrieb und der Wartung Ihres Systems, trägt zu Ihren Gesamtbetriebskosten bei.

    Schauen Sie über den Preis hinaus, der im Angebot des Anbieters angegeben ist, und berücksichtigen Sie die Kosten, die mit der Spezifikation, dem Design, dem Kauf und der Wartung des Systems verbunden sind. Die kurzfristigen Einsparungen, die durch den einfachen Kauf der Produkte mit dem niedrigsten Anschaffungspreis erzielt werden, werden schnell durch unerwartete Kosten in den Schatten gestellt, die in diesen anderen Bereichen entstehen.

    Exzellente Fertigung zu erreichen, Verschwendung zu vermeiden, die Zufriedenheit der Mitarbeiter zu verbessern, Einnahmen und Gewinne zu steigern und die Qualität zu steigern, kann alles das Ergebnis sein, wenn TCO-Überlegungen bei der Spezifikation und dem Kauf von Fertigungstechnologien berücksichtigt werden.


    Postzeit: 04.07.2022
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