PLOTERY PŁASKIE W DZIAŁALNOŚCI PRODUKCYJNEJ

Jak oszacować opłacalność produkcji opakowań z wykorzystaniem ploterów tnących.

( Kalkulacje przeprowadzone w oparciu o plotery GRAPHTEC FC2240/FC2250 )

            Plotery płaskie wycinają „na wylot” kartony, tekturę litą oraz mikrofalę. Wyposażone są też w narzędzie do bigowania. Mogą zatem stanowić atrakcyjne narzędzie do produkcji pudełek, kart okolicznościowych o dowolnych kształtach, modeli, makiet oraz do realizacji wszelkich zadań, gdzie wymagane jest bardzo precyzyjne wycinanie.

            Jak oszacować konkurencyjność tej metody w stosunku do szeroko stosowanych metod opartych na wykrojnikach ?  W przypadku produkcji jednostkowej lub bardzo niskonakładowej w sposób oczywisty ploter jest urządzeniem najlepszym, generującym  znaczące oszczędności. W przypadku prototypów eliminuje żmudną pracę polegającą na wycinaniu i bigowaniu ręcznym, dla krótkich serii eliminuje konieczność inwestowania w wykrojniki. Jednak należy się zastanowić, co to znaczy seria krótka i gdzie leży granica opłacalności dla metody ploterowej. Aby odpowiedzieć na to pytanie konieczne staje się oszacowanie czasu potrzebnego na wyprodukowanie sztuki jednostkowej. Najlepiej wykonać to eksperymentalnie. Oszacowanie teoretyczne jest bardzo trudne i z pewnością obarczone zostanie sporym błędem. Na czas operacji wpływa wiele czynników. Najważniejsze, które należy uwzględnić, to :

1. Łączna długość linii cięcia
2. Możliwa szybkość poruszania się głowicy z nożem
3. Łączna długość linii bigowania
4. Rodzaj linii ( pojedyncza, podwójna, potrójna)
5. Ilość powtórzeń wymagana do skutecznego bigowania
6. Szybkość poruszania się głowicy z narzędziem bigującym

Kluczowym parametrem jest rodzaj materiału. Od tego zależy możliwa szybkość wycinania i bigowania oraz ilość powtórzeń i rodzaj linii bigowania, przy czym im grubszy i twardszy jest materiał, tym możliwa szybkość jest mniejsza, rośnie natomiast wymagana ilość powtórzeń linii bigowania. Dla szczególnie trudnych materiałów może okazać się, że również linie cięcia będą musiały być powtarzane.

Na szybkość wykonania produktu wpływa również:

1. Funkcja symulacji noża aktywnego, która zwiększa skuteczność wycinania ostrych krawędzi kosztem zwiększenia wymaganego czasu
2. Odczyt znaczników ( dwu, trzy lub czteropunktowy ) umożliwiający precyzyjne wycinanie po obrysach wcześniej naniesionej grafiki z automatycznym pozycjonowaniem

Jak widać, czynników wpływających na czas jednostkowy realizacji produktu na ploterze jest wiele. Skuteczne szacowanie wymaganego czasu jednostkowego jest możliwe dopiero po eksperymentalnym zbadaniu parametrów obrabianego materiału i wyznaczeniu dla niego maksymalnych prędkości, wymaganych linii bigowania i ilości powtórzeń.

Wracając do tematu głównego tego artykułu należy podkreślić, że zawsze wymagany czas jednostkowy produkcji na ploterze będzie większy niż czas wymagany przy sztancowaniu. Spróbujmy zatem przeprowadzić kalkulację opłacalności opierając się na danych przykładowych. Załóżmy, że wykonanie pudełka kartonowego formatu A3 na ploterze  zajmuje 5 min., a czas wykonania takiego samego pudełka na wykrojniku jest pomijalny. Wykrojnik kosztuje np. 300 zł., jedna godzina pracy operatora to 20 zł.  Z tych danych wynika, że koszt wykrojnika możemy zamienić na 15 godzin pracy naszego pracownika, który w tym czasie powinien wykonać (15godz. x 60min/godz.) / 5min./pudełko =180 pudełek. Zatem zakładając, że operator „pilnuje” plotera graniczną opłacalną serią byłoby  około 180 pudełek.

Jednak do tematu opłacalności można podejść nieco inaczej. Dysponując ploterem o dużym obszarze roboczym, np. 1800 mm x 920 mm jednorazowo możemy zmieścić 8 naszych przykładowych projektów.  Czas obróbki będzie zatem wynosił  8 x 5 min = 40 minut. W czasie pracy ploter nie wymaga obsługi. Sterowany kolorystyką linii projektu automatycznie zmienia narzędzia na odpowiednie. Po skończonym cyklu operator musi odpowiednim przyciskiem wyłączyć ssanie, zmienić arkusz, ponownie włączyć ssanie i uruchomić projekt. Czynności te nie powinny zająć operatorowi więcej niż 1 min. Przyjmując z poprzednich rozważań zaoszczędzoną na wykrojniku ilość 15 godzin i biorąc pod uwagę, że efektywny czas operatora na wyprodukowanie 8 przykładowych pudełek wynosi 1 min. można oszacować opłacalność serii. Wynosi ona : 15 godz. x 60 min./godz. x 8 szt/min. =7200 szt .Aby wykonać 7200  pudełek operator wykrojnika bez automatycznego podawania  musiałby poświęcić około 7 godz. co daje oszczędność ok. 140 zł.  Największym mankamentem jest jednak czas realizacji takiego zamówienia. Przyjmując powyższe założenia przy wykorzystaniu jednego plotera konieczny byłby czas 7200szt. x 5 min/szt=36000 min (600 godz.). Do powyższej kalkulacji należy doliczyć koszt  materiałów eksploatacyjnych, w szczególności zużywających się noży. 

600 godzin ( 75 dni ) na niezbyt duże zlecenie nie wygląda zachęcająco. Gdzie zatem szukać sposobu na skrócenie tego czasu i czy jest to w ogóle możliwe ?  Otóż, biorąc pod uwagę, że w procesie produkcji pudełka na ploterze zwykle nie wycinanie a bigowanie pochłania najwięcej czasu, można rozważyć możliwość przeniesienia samego bigowania na inne, zaprojektowane wyłącznie z myślą o bigowaniu urządzenie a ploter zatrudnić wyłącznie do wycinania. W takiej sytuacji można spodziewać się nawet pięciokrotnego skrócenia wymaganego czasu. Z 600 godzin obniżymy czas realizacji zamówienia do 120 godz. W przypadku, gdy jednak chcemy pudełko wykonać w całości na ploterze, można rozważyć zamianę procesu bigowania na nadcinanie linii zagięć. Dla wielu materiałów końcowy efekt jest identyczny lub bardzo zbliżony, a oszczędność czasu jest ogromna. Przy takiej metodzie czas potrzebny na bigowanie staje się zbliżony do czasu potrzebnego na wycięcie ( lub krótszy). Zatem czas jednostkowy dla naszego przykładowego pudełka zredukowałby się do ok. 2 min.

Oczywistym choć z pewnością nie najtańszym sposobem na skrócenie czasu realizacji zleceń jest zakup kilku ploterów i ich równoległa praca obsługiwana przez jednego przeszkolonego operatora.

Podsumowując rozważania na temat opłacalności produkcji z wykorzystaniem metod ploterowych należy podkreślić, że w przypadku większych serii (tzn. w przypadku naszego przykładowego pudełka powyżej 180 szt.) produkcyjne wykorzystanie plotera ma ekonomiczne uzasadnienie tylko wówczas, gdy wykorzystamy go do „samodzielnej” pracy, a operator poświęci mu krótką chwilę raz na kilkanaście, czy kilkadziesiąt minut. Aby obsługa plotera jak najmniej nas absorbowała,  należy wybierać modele o dużych obszarach roboczych.

W przypadku produkcji jednostkowej lub bardzo krótkich serii, metoda ploterowa jest z całą pewnością najtańsza i najszybsza.

Warto podkreślić, że również dla firm, które ukierunkowane są na produkcję wielkoseryjną, plotery mogą odegrać niezwykle istotną rolę w procesie projektowania i tworzenia prototypów, a producent wykrojnika otrzyma w formie cyfrowej sprawdzony  i jednoznacznie określony projekt.

Cenną zaletą wykorzystania metody ploterowej jest znaczne skrócenie wymaganego czasu od złożenia zamówienia do wykonania pierwszych pudełek – opakowanie powstaje natychmiast po zrobieniu i sprawdzeniu projektu. Uniezależnia to firmę od mocy przerobowych producentów wykrojników i daje mocniejszą pozycję przetargową szczególnie tam, gdzie warunkiem stawianym przez zleceniodawcę jest jak najszybsze dostarczenie pierwszej serii opakowań. Równolegle z produkcją pierwszej serii na ploterze mogą trwać prace przygotowawcze do produkcji wielkoseryjnej. Pozycję przetargową wzmacnia również możliwość szybkiego i nie obarczonego kosztami zaprezentowania wielu gotowych modeli do wyboru i akceptacji.

Na zakończenie warto zauważyć, że z wykorzystaniem plotera można wyciąć praktycznie dowolne kształty. Wykrojniki w sposób oczywisty posiadają pewne ograniczenia, wynikające z ich budowy a dotyczące szczególnie precyzyjnych kształtów. Zatem może okazać się, że metoda ploterowa, choć wolniejsza będzie jedyną skuteczną do niektórych zadań.

mgr inż. Krzysztof Jaworski