正確な CNC 加工コスト分析:ROI を向上させ、情報に基づいた意思決定を行う

機械加工業務の投資収益率 (ROI) を向上させたいと考えていますか? CNC 加工の総コストを計算する必要があります。

多くのメーカーが行っている誤解を招く計算の 1 つは、次のようなものです。生産コストを削減するために、低価格の CNC 工作機械に投資します。結局のところ、CNC マシニング センターやターニング センターの価格は、数万ドル、数十万ドル、さらには数百万ドルに及ぶ場合もあります。

悲しいことに、このような考え方はメーカーの間ではかなり一般的です。機械工場での CNC 加工オペレーションの実行にかかる総コストは考慮されていません。多くの場合、工作機械の価格は、CNC 加工の実際のコストのほんの一部にすぎません。

この記事では、CNC 加工コストの主な構成要素を学び、見逃しがちな隠れたコストを考慮し、CNC 加工オペレーションのコストを節約する方法を明らかにします。

CNC 加工コストの 10 の主な要素

CNC 加工コストのさまざまな要素について詳しく説明する前に、顧客向けに部品製造を行うメーカーの一般的な加工プロセスを確認する必要があります。 

多くの場合、製造業者 (当社の顧客) は、製作注文の見積もりに関する問い合わせを受けます。ジョブを遂行するために、製造業者は複数の要素を考慮して総加工コストを正確に計算する必要があります。 

これらの加工コストの構成要素が何であるかを正確に知らないと、見積もりを低く見積もったり (結果として損失が発生したり)、あるいは見積もりを高く見積もったり (その結果、見込み客が代替サプライヤーを探すことになる可能性があります) する可能性があります。

では、これらの主な要因は何でしょうか?以下でそれらを見てみましょう。

#1 パーツの設計と複雑さ

まず、作成する部品がどれだけ複雑かを考慮する必要があります。実際、部品の設計と形状は機械加工コストに重要な役割を果たす可能性があります。 

部品が複雑になればなるほど、その部品の製造コストが高くなる可能性があります。これは、より高度な機械の必要性、各部品の製造時間、複数のセットアップやプロセスが必要になる可能性、厳しい公差によるより厳格な品質管理の必要性など、さまざまな要因によるものです。

薄壁、深い空洞、不規則な保持サイズ、または高い表面品質などの非標準部品も、製造される部品あたりのコストが高くなる可能性があります。

#2 生産量

これは、加工コストに関して最も広く理解されている要素の 1 つです。生産される部品の量が大きくなるほど、部品あたりのコストは低くなります。 

ここでの大きな課題は、多品種少量生産への移行であり、そのため機械工場は少量のバッチで多種多様な製品を製造する必要があります。このような方法では、加工コストが確実に増加します。

#3 マテリアルの種類

材料が異なればコストも異なります。ステンレス鋼の標準ブロックは、ブロックあたりの価格に基づいて、インコネルのようなより高度な合金よりも確実に安価になります。 

機械加工に使用される標準的な材料には、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮、さらにはチタン合金などがあります。選択した材料に応じて、機械加工性とコストの程度が異なります。

#4 CNC 機械関連コスト

CNC 工作機械の効率、柔軟性、精度、耐久性は、加工コストにおいて重要な役割を果たします。ここでは、機械関連コストの次の要素を考慮する必要があります。

• 工作機械自体のコスト
• スペアの年間推定コスト（そのマシンで製造または使用される品質を反映）
• マシンが年間で稼働できる推定時間数
• マシンの操作に必要な人件費
• 機械で使用できる切削工具の種類
• 実現可能な表面仕上げ
• 自動化システムの利用可能性（華川市の仕組みについてはこちらをご覧ください）
• 複数の軸にわたって加工できる能力
• パーツのセットアップ、管理、後処理に必要な時間
• 必要なメンテナンスと修理の費用（予防メンテナンスの導入方法についてはこちらをご覧ください）

ご覧のとおり、マシン自体の初期価格をはるかに超える、マシン関連のコストが多数かかります。

#6 プログラミングコスト

プログラミングは、必要な部品の設計とデジタル化に専門の人的資源と必要な CAD / CAM のレベルが必要なため、費用がかかることがよくあります。 

まず、製品を CAD (Computer Aided Design) ファイルに作成した設計者に渡す必要があります。次に、製造エンジニアは、設計が効率的に製造できることを確認し、機械加工性を改善するための提案を行う必要があります。最後に、プログラマは CAD ファイルを CAM ファイルに変換する必要があります。CAM ファイルは CNC マシンに入力されます。

(これは部品の複雑さにも関係します。設計が複雑になればなるほど、設計とプログラミングに必要な工数も増えます。)

#7 セットアップ、切り替え、処理コスト

製造業の世界では、時は金なりです。部品の製造に時間がかかるほど、機械加工プロセスのコストが高くなります。

セットアップ費用には生産エンジニアが関与することが多く、最初の部品バッチを生産する前にすべての準備が整っていることを確認する必要があります。彼は、生産ワークフロー、必要な材料、機械のセットアップ、材料や部品をクランプする方法、必要な切り替え（必要な場合）に対応する方法、CAM を使用した CAD ファイルの後処理を計画する必要があります。

#8 品質コスト

品質コスト (COQ) とも呼ばれます。品質コストは、品質低下のコストとしてより正確に理解されます。品質コストは、品質に関連する製品の問題の予防、検出、対処に関連しています。

機械加工環境では、このようなコストには以下が含まれる場合があります。

• 製造された部品の品質問題を評価するために必要な検査費用
• 部品の品質と一貫性をチェックするために必要なテスト機器
• 欠陥製品が製造された場合の内部故障コスト - これらは廃棄または再加工する必要がある
• 顧客に欠陥のある製品が納品されたときに発生する外部故障費用。製品のリコール、保証請求、フィールド サービス、さらには顧客からの訴訟が発生した場合、特に費用がかかる可能性があります。

#9 機会費用

これらはメーカーには見えないことが多いですが、機械加工オペレーションの収益性に大きな違いをもたらす可能性があります。

機会費用には次のいずれかが含まれる場合があります。

• ダウンタイム:製造の中断によるダウンタイムが長ければ長いほど、より多くの損失が発生します
• 中断:中断は主に人的ミスまたは機器の故障が原因であり、場合によっては工作機械のクラッシュと同じくらい重大な場合もあります。
• キャパシティ:製造設定によっては、機械加工オペレーションのキャパシティのため、追加のジョブを引き受けることができない場合があります
• 能力:これは機会損失につながるもう 1 つの要因である可能性があり、適切な機器や熟練した人材の不足が含まれる可能性があります

#10 光熱費、スペース、人件費、トレーニング、その他のコスト

最後に、電気、水道、廃棄物処理、清掃、スペース、その他の継続的な運営コストのコストを考慮する必要があります。機械工場で 24 時間 365 日稼働している場合、これらはかなりの額になる可能性があります。 

また、各プロセスに必要なオペレーターの数だけでなく、人員のシフトにも対応する必要があることも忘れてはなりません。従業員の熟練度やスキル レベルに応じて、トレーニングやスキルアップのニーズにも応える必要があります。

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