Duurzaam verspanen op een rendabele manier

Minimaliseren van de post onder handen werk is net zo’n succesfactor voor duurzaam verspanen als het terugdringen van afval. En een hoger totaal energieverbruik kan uiteindelijk best wel eens beter zijn voor het milieu, als de eenheid energie per product lager is. Duurzaam verspanen verschilt niet veel van economisch duurzaam materiaal bewerken, concludeert verspaningsexpert Patrick de Vos van Seco Consultancy. Uit het ene volgt vaak het andere.

---

Duurzaamheid staat hoog op de agenda van bedrijven. Ze plakken het label op allerlei producten en activiteiten. Het gaat dan vaak vooral om milieubescherming en behoud van natuurlijke hulpbronnen. Ook duurzaam verspanen, met als doel minder verspilling van natuurlijke hulpbronnen en minder milieubelasting, is heel goed mogelijk. Veel bedrijven zien daarbij basale factoren over het hoofd, schrijft Patrick de Vos, Business Development Manager & Technical Education Manager Seco Consultancy.

Wie economisch duurzaam verspaant, houdt vanzelf rekening met de draagkracht van de aarde

Lees ook het artikel: Seco Tools duurzaam verspanen begint bij meten

Balans met de draagkracht van onze planeet

Bij het bewerken van materialen als onderdeel van de productie wordt altijd al gestreefd naar duurzaamheid, maar dan in een meer specifieke zin. Bewerkingsprocessen die efficiënter en rendabeler zijn; het constant ontwikkelen van geavanceerde en nauwkeurige productiemachines; het verbeteren van snijgereedschappen en het optimaliseren van snijsystemen in het algemeen. Denk aan hogesnelheidsverspanen, hoge-voeding-verspanen en ook aan de toepassing van digitalisering. Veel van zaken zijn eveneens nodig om duurzaamheid in bredere zin te realiseren; duurzame materiaalbewerking met als doel het verbruik van grondstoffen en energie, en het genereren van afval gedurende de hele levenscyclus van het product te beperken tot een niveau dat op zijn minst in balans is met de draagkracht van onze planeet.

Basale zaken worden over het hoofd gezien

Algemene discussies over duurzaamheid, ook als het om duurzaam verspanen gaat, concentreren zich vaak op grote wereldwijde milieuvraagstukken, waarbij echter basale zaken op het gebied van prijs, kosten, klanttevredenheid, proceskennis en betrouwbaarheid over het hoofd worden gezien. Succesvolle duurzame materiaalbewerking begint met eenvoudige, ongecompliceerde analyses en acties. Duurzaamheid bij het bepalen van prijzen bijvoorbeeld. Elk bedrijf krijgt te maken met de uitdaging om voor zijn goederen of diensten prijzen te bepalen die ook op de langere duur aanvaardbaar zijn. In veel bedrijven is echter niet duidelijk waar de kosten stoppen en de winst begint. Dat komt doordat de werkelijke kosten zelf ook onduidelijk zijn.

Reken ook verborgen kosten mee

Verborgen, genegeerde of onbekende factoren worden in de kostenberekening niet meegenomen. Typische onzichtbare kosten zijn ongeplande downtime, afgekeurde werkstukken en defecte gereedschappen. Deze kosten worden niet als representatief of “reëel” gezien. Om tot een duurzame kostenstructuur te komen, moet het onzichtbare zichtbaar worden gemaakt. Het productiepersoneel moet het bewerkingsproces en tevens de structuur en de stroom van de organisatie-activiteiten in het algemeen onderzoeken en evalueren om verborgen kosten te ontdekken.

Klanttevredenheid: ben eerlijk

Klanttevredenheid is een wezenlijk element van economische duurzaamheid. De klant wil weten wanneer zijn of haar bestelling aankomt. En levertijd is meer dan alleen maar de productietijd. Als het bewerken van een onderdeel drie weken in beslag neemt, maar het administratieproces kost nog twee weken extra, dan moet de fabriek zo eerlijk zijn – zowel tegenover zichzelf als tegenover zijn klanten – om een levertijd van vijf weken op te geven.

Afval: er is wel degelijk iets aan te doen

Bij efficiënt produceren worden er zo weinig mogelijk tijd, energie en grondstoffen verspild. De afvalproducten van materiaalbewerking, zoals spanen, snij-oliën en koelvloeistof, zijn een complex vraagstuk. Van oudsher beschouwen fabrikanten afvalproducten als iets wat het proces onvermijdelijk met zich meebrengt. Ze geloven dat het moeilijk is daarin verandering aan te brengen. Voor het effectief minimaliseren van afval en het behouden van hulpbronnen is een grondig inzicht in bewerkingsprocessen en in de kenmerken van werkstukmaterialen nodig. Voor het verkrijgen van dat inzicht moeten de procesfactoren nauwkeurig worden gemeten om precies te bepalen wat er wordt gedaan en welke resultaten dat daadwerkelijk oplevert. Bij echte nauwkeurigheid horen geen ronde getallen; ronde getallen wijzen meestal op een gebrek aan kennis van het betreffende proces en belemmeren een valide bepaling van de resultaten van veranderingen. Als een fabriek beweert dat de productie-efficiëntie “hoger is dan 60 procent”, is dat dan 61 procent of 95 procent? In één geval was een fabrikant ervan overtuigd dat zijn bedrijf 70 procent (een rond getal) van de beschikbare tijd gebruikte voor materiaalbewerking. Uit een zorgvuldige meting bleek dat dit in werkelijkheid slechts 34 procent was. Simpel gezegd: van elke drie machines in die fabriek was er een in bedrijf en stonden er twee stil. De onzorgvuldige meting (gissing) bleek dus eigenlijk waardeloos.

Objectief de arbeidsproductiviteit berekenen

Bij het analyseren van duurzaamheid in relatie tot arbeidskosten, moeten bij het beoordelen van de arbeidsproductiviteit salariskosten buiten beschouwing worden gelaten. De arbeidsproductiviteit is gelijk aan de hoeveelheid productie minus de kosten van ingekochte goederen en diensten, gedeeld door het aantal werknemers, gedeeld door een tijdseenheid. Deze formule meet de arbeidsproductiviteit zonder invloed van de personeelskosten. Hoerdoor is het mogelijk op een geldige manier de arbeidsproductiviteit in landen of bedrijven met verschillende salarisschalen te vergelijken. Het salaris van een geschoolde machine-operator in een westers land, bijvoorbeeld, is misschien tien keer zo hoog als dat van een operator in een lage-lonen-land, maar dat verschil zegt niets over hun werkelijke productiviteit. Het is best mogelijk dat de 10 operators in het lage-lonen-land minder onderdelen produceren, met een lagere kwaliteit, dan die ene operator in het westen. Als echter de daadwerkelijke arbeidsproductiviteit (gemeten zoals gezegd) in het lage-lonen-land op het hetzelfde niveau ligt als in het westerse land, dan moeten Westerse bedrijven investeren in innovatieve technologie en productiemethodes, en in de permanente scholing van het productiepersoneel. Alleen dan zullen ze tot economische duurzame productiviteit komen.

Competenties maximaal benutten

Een hoge arbeidsproductiviteit wijst erop dat het productiepersoneel een gedegen inzicht heeft in de eigen werkzaamheden en over uitgebreide kennis en vaardigheden beschikt. Hierdoor kunnen ze sneller werken, hun volledige competentie benutten en zijn ze tevredener met hun baan. Voor een vakbekwame operator is het bij het bewerken van materiaal frustrerend om met onverwachte zaken geconfronteerd te worden. Dit komt vaak voor bij de huidige High Mix Low Volume-productie, aangezien de producten en het volume van de kleine partijen die worden geproduceerd zeer snel veranderen. Vakbekwame, multidisciplinaire operators zijn echter in staat snel hun manier van werken aan te passen om knelpunten en andere storende gebeurtenissen te overwinnen.

Minimaliseer de verspilling van Work in Progress

Duurzaam verspanen vraagt om een betrouwbaar en voorspelbaar proces, en minimaliseert energieverspilling. Een onbetrouwbaar proces leidt er toe dat bewerkingen moeten worden overgedaan, dat werkstukken worden afgekeurd en zorgt voor verspilling van de grondstoffen, energie en arbeid die nodig waren voor de afgekeurde producten. Op dezelfde manier is Work in Progress (WIP) – onderhanden werkstukken – vanuit het oogpunt van duurzaamheid een verspilling. Vanuit economisch oogpunt betekenen onderhanden werkstukken verloren geld, verloren tijd en verspilde vloerruimte. Bovendien is er altijd de mogelijkheid dat een opgeslagen halffabricaat beschadigd raakt terwijl het door het logistieke systeem gaat. Daarom moet een fabriek zo weinig mogelijk onderhanden werk hebben.

Minimaliseer energieverbruik om verspilling tegen te gaan

Aan het begin van de jaren tachtig stonden er in veel werkplaatsen machines met een vermogen van 70 kilowatt of meer. Tegenwoordig is het mogelijk om met freesmachines met een vermogen van 7 kilowatt een hogere productiviteit te behalen dan met de oude, tien keer zo krachtige machines. Een duurzaam verspaningsproces minimaliseert het energieverbruik per kubieke mm verwijderd materiaal. Het minimaliseren van het energieverbruik leidt automatisch tot minder energieverspilling, waardoor het bewerken van materiaal milieuvriendelijker wordt. Efficiënt energiegebruik kan de output aanzienlijk verhogen met een minimale toename van het totale energieverbruik. In één scenario duurt het daadwerkelijk bewerken van een onderdeel één uur. Als het programmeren, instellen en de wachttijd zes uur in beslag nemen, produceert de machine twee onderdelen in een dag van acht uur. Wanneer de machine aan het snijden is, kan het energieverbruik worden beschouwd als 100 procent of nominaal één eenheid. Voor het snijden wordt 20 procent van de energie verbruikt, dus wanneer de machine niet aan het snijden is, verbruikt hij 80 procent van een energie-eenheid. Dus bedraagt het totale energieverbruik gedurende de dag 6,8 eenheden terwijl de machine twee onderdelen produceert.

Duurzaam betekent meer doen met de verbruikte energie

Méér output met minder energie per product

In een tweede scenario wordt het proces geanalyseerd met speciale aandacht voor het elimineren van tijdverspilling. De analyse maakt het mogelijk om de inactieve tijd terug te brengen tot 5 uur, een vermindering van 16,5 procent. Er is nu drie uur snijtijd beschikbaar gekomen, waardoor er drie onderdelen geproduceerd kunnen worden. Het totale energieverbruik per dag is 7 eenheden, oftewel 3 procent meer dan in scenario één. Het produceren van één werkstuk in scenario één vereist 3,4 energie-eenheden, terwijl in scenario twee de productie van elk werkstuk 2,2 eenheden energie vereist. Het energieverbruik per werkstuk in scenario twee neemt met 36 procent af bij een toename van het dagelijkse energieverbruik van slechts 3 procent. Duurzame materiaalbewerking houdt niet zo zeer in dat er minder energie verbruikt wordt, maar betekent dat er met de verbruikte energie meer gedaan wordt.

Planetaire duurzaamheid volgt uit economische duurzaamheid

Fabrikanten hebben lange tijd gestreefd naar economische duurzaamheid door materiaal te bewerken tot scherp geprijsde, hoogwaardige producten die hen in staat stellen hun bedrijf te onderhouden en het bestaan ervan te verzekeren. Economische duurzaamheid bestaat uit vele componenten, maar over het algemeen zijn deze eenvoudig en ongecompliceerd. Ze draaien vooral om realistisch, eerlijk en nauwkeurig evalueren en om het elimineren van verspilling in alle aspecten van het productieproces. Fabrikanten die economische duurzaamheid tot stand brengen, slagen er ook in de impact van hun activiteiten op het milieu aan te pakken en te verminderen en zo duurzaamheid te bereiken in planetaire zin.

Patrick de Vos, Business Development Manager & Technical Education Manager Seco Consultancy (bewerking Franc Coenen)