Design to Material Cost

Minulý týden jsme s účastníky Design to Cost Akademie 2019 úspěšně absolvovali první modul zaměřený na základní systémové a inženýrské modely a přístupy pro snižování přímých nákladů na produkty. Pro sdílení praktických zkušeností jsme navštívili společnost Kendrion s.r.o v Prostějově, německého výrobce ovládacích prvků pro automobilový průmysl. Manažer technologie Aleš Buchta nám na příkladu jednoho z jejich klíčových produktů ukázal, jak dosáhli požadovaných cílových nákladů, při zachování vysoké „customizace“ pro zákazníky a špičkové funkční kvalitě produktů. To vše pomocí zmiňované metodiky Lean designu, konkrétně „Design to Cost„ –  a to ve spolupráci s dodavateli materiálů a výrobních strojů.

V březnu pořádáme druhý modul Akademie, zaměřený na snižování přímých materiálových nákladů – Design to Material Cost. Firmy řeší problém, jak systematickým způsobem dosáhnout cílových materiálových nákladů na produkt nebo jak nějakou metodou zredukovat o desítky procent materiálové náklady na produkt. Na základě našich projektových zkušeností, vlastního výzkumu a integrace nejúčinnějších metod z inženýrské praxe, jsme vytvořili metodiku – soubor metod a znalostí pro redukování přímých materiálových nákladů na produkt.

Přímé materiálové náklady na produkt

Přímé materiálové náklady jsou součástí kalkulačního vzorce, který se může lišit jednak strukturou, ale i proporcí jednotlivých typů nákladů na produkt. Na obr. 1 je ukázka typového kalkulačního vzorce. Přímé materiálové náklady na produkt tvoří cena polotovarů potřebných na výrobu dílů vstupujících do produktu (hrubá hmotnost) a cena hotových nakupovaných položek vstupujících do produktu (součástky, subsystémy, komerční systémy).

Kategorie

Typ nákladu

1. Přímý materiál (cca 50 %)
2. Přímé mzdy (cca 30 %)
3. Výrobní režie (cca 10 %)
Přímé náklady výroby
4. Správní režie
Vlastní náklady výroby
5.Odbytové náklady
Úplné vlastní náklady
6. Zisk
Cena produktu
Obr. 1 Typový kalkulační vzorec nákladů na produkt.

Když řešíme projekty snižování přímých nákladů na produkty ve firmách, tak obyčejně materiálové náklady průmyslových a spotřebních produktů tvoří víc než 50 % přímých nákladů na produkt. Zbytek jsou výrobní a montážní náklady, výrobní režie, správní režie. Je tedy logické, že prioritou pro redukci nákladů je snížení přímých materiálových nákladů.

Product Design to Material Cost

Náš přístup ke snižování přímých nákladů vychází z toho, že jsou k dispozici stupně volnosti pro změny, které samostatně nebo v kombinaci umožňují generovat řešení úsporné z hlediska materiálových nákladů.

Myšlení v intencích životního cyklu výrobku

Z našich zkušenosti vyplývá, že každá fáze životního cyklu výrobku má vliv na přímé materiálové náklady na produkt. Cílenou změnou produktu v každé fázi životního cyklu výrobku a k němu příslušného systému (např. výrobní, montážní systém) je možné vygenerovat nové varianty, slibující redukci přímých materiálových nákladů.

Obr. 2 Myšlení v intencích životního cyklu produktu je využitelné při redukci materiálových nákladů na produkt.

Se znalostí myšlení v intencích životního cyklu jsme vytvořili sérii metod a konstrukčních principů pro každou fázi životního cyklu. Pro ilustraci uvádíme dvě metody, které budeme probírat na 2. modulu Design to Cost Akademie:

  1. Metoda funkčních domén
  2. Metoda činných ploch.

Metoda funkčních domén produktu

Jednou z vlastností produktu, která významně ovlivňuje materiálové náklady, je počet součástek v produktu. Pro redukci počtu součástek často využíváme Metodu Domén (viz obr. 3). Každý technický produkt je možné a užitečné modelovat 4 systémovými pohledy neboli doménami:

  • procesní struktura produktu,
  • funkční struktura produktu,
  • orgánová struktura produktu,
  • součástková struktura produktu.

Změnou produktové technologie, nebo změnou funkcí, nebo změnou orgánové struktury anebo součástkové struktury, je možné najít nový prostor, kde jsou řešení s minimálním nebo redukovaným počtem součástek.

Obr. 3 Metoda funkčních domén pro redukci počtu funkčních součástek a modulů.

Na čím vyšší úrovni dokážeme měnit funkční strukturu produktu, tím snáze je možné najít řešení, které je úsporné z hlediska materiálových nákladů. Když můžeme měnit jen součástkovou strukturu produktu a není možné z různých důvodů měnit orgánovou, ani funkční nebo procesní strukturu produktu, je možné najít součástkové struktury s redukovaným počtem součástek.

Když ale máme možnost měnit např. už procesní technologii produktu, je možné se dostat do řešitelského prostoru, kde jsou produkty s vysoce integrovanou a z hlediska počtu součástek minimální součástkovou strukturou. Na obrázku 3 je ilustrace metody na příkladu lisu na česnek, který tradičně obsahuje cca 10 součástek. Když ale pro dosažení stejného výsledku aplikujeme úplně jinou technologii, např. zpětného protlačování, je možné navrhnout česnekový lis, který obsahuje jenom jednu součástku.

Metoda funkčních domén je účinná metoda pro redesign produktu (jeho funkční struktury) cíleně z hlediska snížení materiálových nákladů.

Metoda činných ploch (tzv. „wirkflachen“)

Silný potenciál je i na úrovni součástek nebo orgánů, jako nositelů funkcí. Metoda činných ploch vychází z toho, že každá součástka má v principu „činné“ plochy, které jsou nevyhnutelné pro plnění funkce. Prostor mezi činnými plochami je pak jejich materializace. Není jedno, jak je tento prostor materializován z hlediska spotřeby materiálu a typu materiálu (cena za kilogram). Se znalostí principů navrhování součástek z hlediska nákladů je možné vygenerovat cíleným způsobem součástky, které slibují optimální materiálové náklady. Na obr. 4 je příklad sifonu hygienických vpustí, kde se aplikací metody činných ploch podařilo zredukovat materiálové náklady o 25 %.

Obr. 4 Metoda činných ploch pro redukci materiálových nákladů.

Design to Cost Akademie – modul Design to Material Cost

Uvedené metody jsou jen částí know-how, které budeme probírat na 2.modulu design to Cost Akademie. Modul Design to Material Cost proběhne 27. – 28. 3. 2019 ve Fryčovicích. Hostem modulu bude Ing. Ivan Boruta, majitel filmy Borcad. Dlouhodobě rozvíjí Lean design ve své firmě, která je předním evropským výrobcem sedadel do regionálních a mezinárodních vlaků. Borcad patří mezi evropskou špičku, získal vícero evropských a národních cen za design a inovace, naposledy Swedish Steel Award za úsporu hmotnosti sedadel do vlaků při zvýšení bezpečnosti a snížení nákladů. Exkurze do společnosti Borcad je součástí programu.

Více informací a přihlašování na Design to Cost Akademii