Автоматизированное против ручного тестирования МКБ: когда инвестиции окупаются?

Завод OEM по производству миниатюрных автоматических выключателей в Харьяне, Индия, работал в смены по 8-10 часов и при этом выпускал максимум 2000 полюсов в день. Его крупнейший клиент, Siemens India, требовал ежемесячные объемы, которые ручная линия просто не могла обеспечить, независимо от того, сколько сверхурочных было запланировано. Столкнувшись с выбором между потерей контракта и изменением способа производства продукта, производитель инвестировал в Автоматизированная линия тестирования автоматических выключателей. Сегодня тот же завод стабильно производит 15 000 полюсов в день, имеет показатель выхода годной продукции с первого прохода выше 90%, и с тех пор получил дополнительные заказы OEM от других крупных брендов. Большинство первоначального персонала не было уволено; они перешли к подготовке компонентов и окончательной упаковке — этапам, где человеческая гибкость все еще превосходит машины.

Фраза “в 7,5 раза больше продукции в день” звучит привлекательно, хотя это не тот показатель, который действительно волнует владельца завода. Цифры, которые интересуют владельца завода, полезны для принятия решения о покупке такого оборудования. По сути, каковы затраты на ручное тестирование в месяц, каковы сбережения при автоматизированной линии и когда владелец завода окупит инвестиции. Это руководство показывает скрытую структуру затрат ручных процессов, сравнивает их с автоматизированными, предоставляет формулу окупаемости для любого завода и указывает объемы, при которых произошел переход.

Реальная стоимость ручного тестирования и сборки — не в зарплате

Когда производители сравнивают ручное и автоматизированное производство, первая мысль — посмотреть на стоимость зарплаты оператора по сравнению со стоимостью машины. Однако такое сравнение вводит в заблуждение, поскольку прямые зарплаты обычно составляют менее 50% от общей стоимости ручной сборки.

Наибольшие скрытые затраты составляют брак и переделки. Уровень дефектов на линиях с ручной сборкой и ручной регулировкой обычно колеблется от 1% до 5%. До того, как дефект будет обнаружен, бракованная деталь потребляет такое же количество ресурсов, как материалы, часы работы машины и производственные площади, как и исправная. Гарантийные претензии и возвраты возникают по изделиям, дефекты которых не были выявлены. В случае оборудования, критичного для безопасности, такого как автоматические выключатели, отклонение одной партии сертифицирующим органом или крупным клиентом может свести на нет экономию за год работы в части зарплат.

Далее идет изменчивость. Ручной выпуск зависит от различных факторов, таких как смены, праздничные сезоны или месяцы с высокой текучестью кадров, когда объемы снижаются, а также уровень квалификации оператора. Завод в Харьяне, упомянутый здесь, имел много работы, но не было ничего стабильного. Сверхурочные позволяли производить больше продукции, но приводили к дефектам, связанным с усталостью, с которыми знакомы многие производители. Наконец, среди невидимых затрат производства — период обучения, который происходит на рынке труда с ограниченным предложением.

Ручное против автоматизированного: структура затрат рядом

Строка прослеживаемости заслуживает внимания, поскольку именно она выигрывает контракты, а не просто сокращает расходы. Крупные OEM-покупатели всё чаще требуют данные калибровки и тестирования для каждой отдельной единицы. Завод, который может предоставить тестовую запись, связанную с серийным номером каждого полюса, участвует в торгах на другом уровне по сравнению с тем, кто этого сделать не может, независимо от цены.

Что определяет размер инвестиций

Автоматизированная линия функционирует как оборудование, уже настроенное по спецификации, а не как продукт под собственным именем, который можно найти в каталоге. На практике инвестиции зависят от спецификаций, определяемых количеством станций, целевым временем цикла, типами производимых изделий, а также уровнем тестирования и интеграции данных. Для иллюстрации: строительство одной линии для умеренно быстрой сборки одного типа корпуса МКВ гораздо проще, чем создание линии для переключения между несколькими типами размеров корпусов и обработки полного тестового набора данных для каждого полюса.

Существуют два часто упускаемых из бюджета элемента, которые гораздо значительнее любой полной стоимости проекта. Первый — это ввод в эксплуатацию и обучение операторов, что делает необходимость выбора опытного подрядчика, специализирующегося на установке и поддержке запуска, более важной, чем самый дешевый вариант. Второй — стабильность конструкции продукта: автоматизация продукта, который будет переработан, — это пустая трата инструментов, поэтому лучшее время для инвестиций в проект — когда дизайн завершён и объёмы растут.

Формула окупаемости, которую вы можете применить на своём заводе

Он период окупаемости автоматизированной линии не является загадкой. Он сводится к одной дроби:

Период возврата (в месяцах) = Общие инвестиции / (Ежемесячная экономия на трудозатратах + Ежемесячное сокращение затрат за счёт уменьшения брака и доработок + Ежемесячная прибыль от увеличения продаж).

Проработайте это с реалистичными входными данными. Представьте, что в ручном участке тестирования занято 20 сотрудников, а автоматизация приводит к формированию команды мониторинга из всего 4 сотрудников; экономия на выплатах зарплаты будет немедленной и постоянной. Предположим, что потери 3% из-за дефектов снижаются до менее чем 0,5%; что это означает при значительном объеме производства за один месяц? Однако третья цифра обычно самая большая, которую большинство заводов недооценивает: а именно, маржинальный доход от объема продукции, произведенной впервые.

Производитель из Харьяны предоставляет лучший пример третьего ранее упомянутого пункта. Линия обеспечила дополнительную мощность благодаря существующему долгосрочному стабильному партнерству с Siemens India, каждый полюс, произведенный на линии, уже продан. Поэтому проект смог полностью окупиться в течение 12–24 месяцев с момента ввода в эксплуатацию. Модель этой операции должна служить примером для других: доходы от автоматизации видны быстрее всего, когда они соответствуют спросу на продукцию.

Когда автоматизация становится выгодной? Точка пересечения

Автоматизация может быть неприменима на всех заводах. В случае простых продуктов с минимальным количеством компонентов и низкой вероятностью дефектов, ручные методы производства могут оставаться экономичным вариантом при очень высоких уровнях производства, даже превышающих 100 000 единиц в год. В отличие от них, точка перехода для сложных, критичных с точки зрения безопасности продуктов, которые тестируются индивидуально, наступает гораздо раньше — обычно при относительно низких уровнях производства менее 50 000 единиц в год — из-за эффекта масштабирования расходов на тестирование, требований к сертификации и рисков дефектов.

Существование трех признаков указывает на то, что производитель достиг точки пересечения. Во-первых, спрос был потерян, потому что производственная линия не справляется; это означает, что маржа по этому потерянному спросу теперь больше, чем стоимость мощности. Во-вторых, значительный клиент или сертификационный орган предъявил новые требования к качеству или прослеживаемости, которые нельзя задокументировать с помощью трудоемких процессов. В заключение, стоимость/доступность рабочей силы создает ситуацию, при которой все последующие годы трудоемкого производства будут стоить дороже предыдущих. Производитель из Харьяны столкнулся со всеми тремя сигналами одновременно, в то время как большинство компаний сталкиваются только с одним сигналом за раз; мудрые действуют сразу при первом сигнале, не дожидаясь третьего.

Вам не нужно автоматизировать всё сразу

Для большинства малых и средних производителей наиболее экономичным решением является поэтапная автоматизация, которая обычно начинается с тестирования, а не с производства. Тестирование — это процесс, в котором требования к сертификации становятся критически важными, где требуется прослеживаемость данных, и где одна автоматизированная линия заменяет множество проблемных ручных процессов. Производственные процессы могут последовать после достижения необходимых объемов, и обычно завод сначала автоматизирует калибровку и тестирование, анализирует результаты, а затем переходит к этапу сборки во второй фазе автоматизации.

Benlong Automation проектирует свое оборудование именно с учетом этого прогресса: автономные испытательные стенды, полностью автоматические испытательные линии и интегрированные линии, такие как Автоматизированная сборочная линия MCB и Автоматизированная производственная линия MCCB которые могут расширяться станция за станцией. Для технического обзора по станциям смотрите наше полное руководство: Что такое автоматизированная линия тестирования автоматических выключателей? Полное техническое руководство..

Часто задаваемые вопросы

Что определяет стоимость автоматической сборочной линии?

Количество станций, приемлемое время цикла, разнообразие продукции, которую линия должна производить, и глубина тестирования и интеграции данных — это критические факторы, влияющие на инвестиции. Кроме того, в бюджет необходимо включить конфигурацию и обучение, а также потребности в послепродажной поддержке. Поскольку ввод в эксплуатацию каждой линии требует внимания к конкретному продукту и производственной мощности, всегда проводится техническое исследование, которое дает значимую оценку.

Каков хороший срок окупаемости автоматизации завода?

В индустрии автоматических выключателей и низковольтного электрооборудования срок окупаемости сборочных и испытательных линий обычно составляет от 12 до 24 месяцев, когда дополнительная мощность оправдана реальным спросом, например, долгосрочным OEM-контрактом. Сроки окупаемости менее 3 лет обычно считаются хорошими инвестициями в оборудование с сроком службы от 8 до 15 лет.

Является ли автоматизация дешевле ручного труда?

Да, при определенном объеме производства и обычно с большим отрывом, чем указывает соотношение заработной платы. Это связано с тем, что автоматизация снижает количество дефектов, переделок, гарантийных обязательств и расходов на обучение, а также обеспечивает данные тестирования на уровне единицы продукции, недоступные при ручных операциях. Однако при меньших объемах производства ручные и полуавтоматические варианты остаются более экономичными.

Сколько рабочих заменяет автоматизированная производственная линия?

В обычном отделе автоматизации происходит значительное сокращение числа операторов машин из-за автоматизации, но большинство из них перенаправляются на другие задачи. В данном случае конкретный завод перераспределил высвобожденных сотрудников на более интересные работы, и заводу удалось увеличить выпуск продукции в 7,5 раза, что означает, что завод достиг значительно более высокого выпуска на одного рабочего, чем уменьшилось количество работников.

Заключение

Вопрос редко касается того, превысят ли затраты на автоматизированное тестирование его выгоды. Вместо этого больше беспокоит определение пределов объема и качества, необходимых для того, чтобы это изменение произошло. Для ваших собственных расчетов, если речь идет о МКВ, МККВ или аналогичной низковольтной продукции, пожалуйста, свяжитесь с Benlong Automation.