Tecnologia 01/06/20 Avaliação de ROI para determinar o valor real de um centro de usinagem

Cálculos simplificados de retorno do investimento podem esconder resultados financeiros importantes para a empresa. Entender a composição de custos permite selecionar o melhor equipamento e garantir lucros crescentes. 

Justificar a aquisição de um meio produtivo calculando o retorno sobre o investimento (ROI[1]) para o equipamento pode representar um desafio para muitas fábricas. Frequentemente os usuários levam em consideração apenas o preço ao efetuar esses cálculos, deixando de avaliar o ciclo de vida completo ou o desempenho esperado do equipamento. Na verdade, os custos de aquisição, operação, manutenção e retirada de operação podem afetar o cálculo do retorno sobre o investimento real da máquina. É importante ponderar esse quesito atentamente para tomar uma decisão sólida em relação ao equipamento a ser adquirido, pois isso poderá determinar o período de retorno do investimento para a máquina.

Esse artigo analisa como efetuar um cálculo completo do retorno sobre o investimento levando em consideração quatro pontos:

1. Os fatores das máquinas de alto desempenho que afetam o retorno sobre o investimento;
   
2. Como a automação pode aumentar o retorno sobre o investimento;
   
3. Como arrendar versus comprar afeta o retorno sobre o investimento;
   
4. Exemplos de retorno sobre o investimento.
   

 
Fatores que afetam o retorno sobre o investimento

Os usuários tipicamente adquirem novos equipamentos para aumentar sua capacidade ou aprimorar os métodos e tecnologias usadas na produção. Ao se determinar o retorno sobre o investimento para essas máquinas, é comum a análise atenta do preço de compra, unicamente. A equação é muito mais complexa e entrelaçada, envolvendo diversos outros custos inerentes ao equipamento, ao ambiente, ao mercado e a gestão (figura 1). 

Figura 1 – Iceberg dos custos de propriedade

Os custos, de forma geral, são classificados em custos de aquisição, de operação, de manutenção e de retirada de operação. Os três últimos podem tornar o preço de compra original insignificante. A figura 2 mostra a interação entre estas etapas.

Figura 2 – Custo do Ciclo de Vida (CCV)

Custos de aquisição 

Incluem o preço de compra, instalação e treinamento. Os serviços pós-venda, reputação do fornecedor, garantia e serviços de suporte oferecidos são outros fatores importantes a considerar. A disponibilidade do fornecedor para efetuar treinamento em operação e manutenção e aumentar a competência dos funcionários é algo que pode evitar problemas de produtividade. 

Custos de operação 

Em termos destes custos, os usuários devem determinar o impacto que o novo equipamento terá sobre a produtividade. A filosofia por trás do projeto e construção de uma máquina pode afetar significativamente esse fator. Um centro de usinagem de alto desempenho possui projeto e construção que melhoram os aspectos principais da operação, incluindo duração do ciclo, vida da ferramenta, qualidade das peças e confiabilidade. 

Duração do ciclo: Por exemplo, um centro de usinagem de alto desempenho possui um spindle (eixo árvore) de alta potência que facilita cortes em alta velocidade e baixos esforços de usinagem. Um spindle de construção rígida permite também aceleração e desaceleração rápida para reduzir o tempo gasto em atividades que não sejam de corte. Os rolamentos do spindle são o suporte principal para a ferramenta, e um rolamento maior é mais adequado para lidar com forças de corte.

O tipo e a posição dos rolamentos também podem afetar a rigidez da máquina e os tipos de forças que ela pode suportar. Uma coluna escalonada contribui para a resistência da máquina e pode ser mais estável. Máquinas com base em peça única e fundida, nivelamento em três pontos e colunas multi nível podem reduzir a vibração da máquina.

Uma real avaliação da duração do ciclo de uma máquina pode ser efetuada levando-se em consideração esses atributos de alto desempenho do projeto de máquinas. Várias peças podem ser usinadas em uma única configuração e a máquina pode ser pré-programada para cada trabalho. É possível usinar mais peças por turno em comparação a máquinas comuns. Produzir mais peças e reduzir mão de obra reduz automaticamente o custo real por peça e compensa o preço de compra original. 

Vida da ferramenta: Também os fatores que afetam o ROI de uma ferramenta se aplicam a todo o ciclo de vida da máquina. Embora esses fatores possam não demonstrar o retorno sobre o investimento imediato, eles são importantes para mostrar aos usuários que os resultados serão afetados. Centros de usinagem de alto desempenho têm demonstrado aumentar a vida e o desempenho da ferramenta. Sua construção rígida significa que é necessário um número menor de passadas com a ferramenta, o que reduz os tempos de processamento.

A deflexão rotacional geralmente reduz a vida da ferramenta por deixar materiais mais pesados ou variações de materiais para as ferramentas de acabamento. Uma máquina de alto desempenho elimina isso. Ao controlar as forças e a deflexão, a vida da ferramenta de acabamento também aumenta porque ela não precisa de passadas adicionais para algumas operações. Para essas operações, esse controle pode economizar até 50 por cento dos custos de ferramentas perecíveis. 

A estabilidade da máquina de alto desempenho permite profundidades axiais maiores, aumentando a quantidade de metal removida por cada ferramenta. Uma máquina de alto desempenho também garante a integridade do refrigerante, mantendo isolados os resíduos de óleo e partículas de metal, o que aumenta a vida da ferramenta.

Os gráficos a seguir ilustram testes de vida da ferramenta realizados com um centro de usinagem convencional e de alto desempenho durante operações de desbaste (figura 3) e de acabamento (figura 4) em ferro dúctil 65-45-12. Durante operações de desbaste, o centro de usinagem de alto desempenho aumentou em 20% o tempo de usinagem antes de atingir um nível idêntico de desgaste da ferramenta. 

Além disso, o centro de usinagem convencional apresentou forte deflexão, deixando para trás uma camada de material de 0,05 mm. Essa camada extra de material foi compensada durante as operações de acabamento com uma profundidade radial de corte de 0,18 mm, enquanto a opção de alto desempenho teve uma profundidade radial de corte de 0,12 mm.

Figura 3 – Desgaste da ferramenta (mm) x tempo de usinagem (min) em desbaste

 

Figura 4 – Desgaste da ferramenta (mm) x tempo de usinagem (min) em acabamento

Os custos associados à maior vida da ferramenta incluem mais do que apenas a ferramenta em si. Uma vida mais longa da ferramenta gera menos intervenções do operador e reduz o custo por peça. Existe o acréscimo de mão de obra associado à troca de ferramenta na máquina, atualização das informações da ferramenta, transporte para a sala de ferramentas, troca de ferramentas e medição do comprimento da nova ferramenta. Os usuários se beneficiam da melhor qualidade, precisão e consistência das peças, além dos custos menores de refugos.

Em testes comparativos de máquinas de alto desempenho e centros de usinagem convencionais, o projeto da primeira pode aumentar a vida das ferramentas em até 36%. Um mero aumento de 15% da vida da ferramenta tem demonstrado reduzir o custo das peças em até 2%, aumentando o retorno sobre o investimento em 6% e a margem bruta em 2%.

O desgaste da ferramenta observado em um centro de usinagem de alto desempenho após 38 passadas de desbaste em liga de aço 4140 pode ser visto na figura 5. 

O custo de reposição foi de US$ 60,00 para quatro novos insertos. Já o desgaste observado em um centro de usinagem convencional após 28 passadas de desbaste no mesmo material está demonstrado na figura 6. O custo de reposição neste caso foi de US$ 924,00 para quatro novas guarnições e substituição total do corpo. 

Figura 5 – Ferramenta de corte utilizada em centro de usinagem de alto desempenho

Figura 6 – Ferramenta de corte utilizada em centro de usinagem convencional

Qualidade das peças: A exatidão e a precisão de uma máquina de alto desempenho também afeta a qualidade das peças. Quando operações secundárias como marcação, acabamento manual ou longos processos de eletroerosão podem ser eliminadas ou reduzidas, os tempos de resposta e lead time são afetados. Mesmo peças com geometrias complexas podem sair das máquinas com altas tolerâncias e acabamentos de superfície de alta qualidade, reduzindo os custos de mão de obra e permitindo que os fabricantes aceitem mais pedidos. 

Confiabilidade: Também afeta o retorno sobre o investimento, especialmente quando relacionada à máquina e ao fornecedor da máquina. Quando os fornecedores de máquinas podem manter laços estreitos com os clientes e oferecer suporte de alto nível a esses clientes, geram economia de tempo em longo prazo. Recursos de programação especiais também significam que os operadores não precisam permanecer ao lado das máquinas para reinicializar programas, e que o equipamento pode operar sem interrupção ou sem operador. Ainda é importante lembrar que garantias não asseguram contra tempo de parada. Peças de reposição gratuitas não compensam o custo da baixa produtividade causada por máquinas paradas. A capacidade de produzir peças de maneira confiável e consistente vale mais do que os benefícios aparentes de uma garantia.]

Finalmente, existem fatores operacionais geralmente ignorados em uma abordagem típica de retorno sobre o investimento. Ao examinar esses custos de propriedade ocultos, uma empresa deve levar em conta os seguintes fatores:

· Qual o desempenho esperado da máquina: haverá menos refugo, menos desperdício e peças de melhor qualidade fabricadas?

· O equipamento e seus processos dão à empresa vantagem competitiva sobre os concorrentes?

· Com que frequência a empresa usa esse equipamento?

· A empresa pode reduzir o espaço ocupado usando menos máquinas?

· Qual o impacto financeiro dos estoques e trabalho em processo (WIP)?

· Existe alguma vantagem em termos de consumíveis e eficiência no uso de energia?

 

Custos de manutenção 

Os custos de manutenção e reparos também devem ser analisados. Existem muitos custos frequentemente não calculados associados com a manutenção. É importante lembrar que, uma vez iniciada a produção, paradas não programadas podem erodir rapidamente qualquer economia no preço de compra. 

Como as verbas de manutenção são tipicamente incorporadas aos custos operacionais, elas provavelmente não são contabilizadas no cálculo do retorno sobre o investimento para equipamentos. Os custos associados a reparos, manutenção preventiva e quaisquer custos de paradas não programadas devem ser incluídos nos cálculos. Com uma máquina de alto desempenho, esses custos não são os mesmos da operação de máquinas ineficientes e menos confiáveis.

Um exemplo de manutenção considera: com um fuso de esferas recirculantes hipotético, a reposição da peça pode variar de US$ 3.700,00 a US$ 4.900,00. Instalação e mão de obra custam de US$ 1.500,00 a US$ 2.000,00 adicionais. Existe ainda o custo das peças rejeitadas, paradas não planejadas e de horas extras para compensar a produção perdida. 

A produção cai a zero até que a peça seja reparada. Também é importante lembrar que a falha do fuso de esferas recirculantes não aconteceu de repente. A máquina provavelmente estava sofrendo um declínio de desempenho antes que se soubesse o que havia de errado que afetava a qualidade das peças. Se a máquina está parada, o custo do evento não planejado é muito maior do que os custos dos reparos. A lucratividade da empresa depende de operações eficientes. 

Custos de retirada de operação

 Ao comprar equipamentos, os usuários também devem incluir os custos de retirada de operação. O valor residual da máquina deve ser incluído no retorno sobre o investimento real. Tipicamente, no final do contrato ou do financiamento, deve-se decidir o que fazer com a máquina. O proprietário pode se desfazer da máquina ou mantê-la em operação por outros quatro a dez anos.

Como a máquina de baixo custo é totalmente depreciada em três anos, ela aparece de forma econômica nos livros contábeis. Esse tipo de raciocínio leva os empresários a manter a máquina em operação muito além do tempo que seria razoável. 

Tipicamente, com uma máquina de baixo custo, do quarto ao décimo segundo ano, os custos de manutenção sobem às alturas, a qualidade das peças diminui e o refugo aumenta, além da elevação dos custos das ferramentas perecíveis. No final de três anos, o valor da máquina é mínimo. Por outro lado, uma máquina de alto desempenho pode prorrogar a vida e aumentar a confiabilidade dos componentes, reduzir os custos de manutenção e reter 50% do seu valor no final de três anos. Esses benefícios devem ser incluídos no cálculo do retorno sobre o investimento.

Aumento do retorno sobre o investimento pela automação

Muitos empresários não levam em consideração o fato de que a automação pode aumentar o uso de uma máquina para até 95% porque elas são mantidas em ciclo. Assim que uma peça é concluída, a próxima peça entra em produção, algumas vezes operando 24 horas por dia, 7 dias por semana. 

Troca rápida de tipos de peças resulta em baixo tempo de setup na máquina. Mais peças produzidas ajudam a empresa a se tornar mais lucrativa. Ao se incluir o uso mais eficiente das máquinas por meio de um centro de usinagem de alto desempenho, também é possível diminuir o número de máquinas. As empresas podem comprar um número menor de máquinas para obter os volumes de produção desejados. A automação também permite quantidades de produção flexíveis. 

A variedade e o volume de peças podem ser alterados rapidamente de maneira confiável para satisfazer as necessidades variáveis dos clientes. Os lead times são menores. A automação também reduz os tempos de ciclos, elimina movimentos repetitivos, aumenta a vida das ferramentas e reduz a mão de obra, fornecendo ainda mais peças por turno. O resultado inclui peças de maior qualidade com menos refugo e custos menores por peça. A empresa pode obter vantagem competitiva no mercado devido ao menor custo de mão de obra e despesas com peças.

Todos esses fatores reforçam o fato de que a automação deve ser incluída em qualquer cálculo de retorno sobre o investimento. Magazines de ferramentas de corte, trocador de paletes, manipulador de colocação e remoção de peças (figura 7) são apenas alguns exemplos de automação dos processos.

Figura 7 – Sistema automático de manuseio materiais Makino MMC2 

O impacto de arrendar X comprar

Em procedimento de análise realizada para o mercado nos Estados Unidos, foram identificados alguns pontos interessantes que devem ser abordados para melhor entendimento dos empresários.

Após avaliar o custo por peça da aquisição, operação, manutenção e automação, o usuário deve examinar a melhor maneira de pagar pelo equipamento. Existem duas formas praticadas no mercado: à vista ou através de financiamento. 

Pagar a vista garante à empresa a propriedade do equipamento assim que a operação é concluída. A empresa pode amortizar o custo pela vida útil do equipamento em sua contabilidade. Entretanto, comprar também pode reduzir a disponibilidade de caixa da empresa para outros investimentos como expansão de fábricas ou melhorias, marketing ou compra de equipamentos futuros.

Um financiamento permite que a empresa administre melhor seu fluxo de caixa gerado pelo equipamento em relação ao pagamento mensal. Existem duas maneiras de se financiar uma compra: por meio de um empréstimo tradicional ou pelo arrendamento do equipamento. 

Com um empréstimo tradicional, o financiado paga certo valor mensal e obtém a posse do equipamento no final do prazo de financiamento. Já o arrendamento é uma estratégia de aquisição alternativa que pode reduzir o custo operacional de equipamentos de alto desempenho.

Dentre as opções de financiamento, o arrendamento oferece a maior flexibilidade para atender às necessidades específicas de cada empresa. Ao se comprar um ativo, é essencial levar em consideração os custos de propriedade em longo prazo, como manutenção e tempo de parada, que podem crescer quando uma empresa mantém um ativo ao longo do tempo. 

O arrendamento permite que a empresa administre melhor seu fluxo de caixa obtendo, ao mesmo tempo, equipamentos melhores e um retorno sobre o investimento maior. O arrendamento oferece flexibilidade de capacidade e financiamento. A empresa pode adicionar outras máquinas se o cliente solicitar um volume de produção maior. O equipamento pode ser devolvido no final do contrato, se desejado, ou adquirido no final do prazo de arrendamento.

Se a produção de uma empresa durar apenas três anos, faz mais sentido arrendar porque a empresa pagará apenas pela depreciação da máquina, mas ainda terá todos os benefícios de uma máquina de alto desempenho. Por outro lado, se uma máquina de menor qualidade for adquirida com a intenção de descartá-la no final dos três anos, os custos totais serão os mesmo daqueles se a empresa tivesse arrendado uma máquina de alto desempenho, mas sem os benefícios desta.

Um arrendamento pode economizar fluxo de caixa mensalmente, o que não ocorre com pagamentos de financiamento ou pagamentos à vista. Isso ocorre porque a empresa estará pagando pelo valor da máquina que está sendo usada somente durante o prazo de arrendamento. Existem duas modalidades de arrendamento:

 

Arrendamento de capital 

A modalidade é similar a um empréstimo a prazo. O ativo e o passivo de arrendamento são contabilizados nos livros fiscais da empresa que mostram a despesa mensal com depreciação e juros. No final do arrendamento, a empresa pode adquirir o equipamento por um valor nominal. Em um arrendamento de capital, a empresa paga pelo custo total da máquina pelo prazo do arrendamento e detém a posse do equipamento no final desse prazo, exatamente como um empréstimo tradicional.

 

Arrendamento de operação 

Esta modalidade é similar a alugar a máquina por um período de tempo. O pagamento mensal representa uma despesa operacional. Um arrendamento operacional representa o menor valor de pagamento mensal, pois a empresa só paga pelo valor do equipamento usado durante o prazo de arrendamento. 

O valor do equipamento no final do prazo é o elemento de custo mais importante para se determinar o valor do pagamento mensal. No final do prazo de arrendamento, a empresa decide se deseja prorrogar o prazo de arrendamento, adquirir o equipamento ou devolver o equipamento.

Exemplos de retorno sobre o investimento 

Para competir em manufatura, muitas vezes será o melhor produto e solução técnica que trarão o melhor retorno sobre o investimento. Dois exemplos ilustram esse raciocínio.

Centro de usinagem vertical

 Ao comparar um centro de usinagem vertical de baixo custo (VMC) a um VMC de alto desempenho que custa 50% a mais, se uma empresa levar em conta que a máquina de alto desempenho é 10% mais rápida, representa um custo por peça 32% menor e possui margem bruta de 65%. Mesmo custando 50% a mais essa máquina terá um retorno sobre o investimento melhor com um custo total por peça menor. 

Centro de usinagem horizontal 

Ao comparar um centro de usinagem horizontal de baixo custo (HMC) e um HMC de alto desempenho, temos que a máquina de alto desempenho custa 50% a mais do que a opção de baixo custo. Entretanto, a máquina de alto desempenho produz mais peças e é 15% mais rápida, resultando em um custo 19% menor por peça e gerando duas vezes o retorno sobre o investimento. A margem bruta é de 25% na máquina de baixo custo e 54% na máquina de alto desempenho.

Conclusões 

Para manter-se competitiva no mercado atual, a empresa deve usar a tecnologia mais avançada disponível no mercado e usar toda a sua capacidade. Adquirir uma máquina de alto desempenho pode aumentar drasticamente o retorno sobre o investimento por meio de confiabilidade, precisão e performance de longo prazo.

Considere-se ainda que: máquinas de baixo custo possuem valor mínimo no final de três anos, enquanto máquinas de alto desempenho retêm 50% de seu valor; o projeto e a construção de máquinas de alto desempenho melhoram os custos operacionais e a produtividade; adquirir a solução de baixo custo acaba por custar mais à empresa devido aos custos maiores de peças, menor vida útil das ferramentas, maior volume de refugo, tempo de parada não planejado e custos de manutenção maiores; máquinas de alto desempenho retêm seu valor ao longo do tempo; a maneira como a máquina é financiada pode afetar o custo de propriedade em longo prazo.

Para competir em manufatura, o melhor produto e a melhor solução técnica fornecem tipicamente o maior retorno sobre o investimento. Investir em centros de usinagem de alto desempenho em vez de opções mais baratas pode representar uma solução melhor para a empresa.

 

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