CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
Alan César Cadore
Metodologia de custeio de peças torneadas com base no volume de
material removido
Panambi, 2016
Alan César Cadore
Metodologia de custeio de peças torneadas com base no volume de
material removido
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à banca avaliadora do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro Mecânico.
Orientador: Felipe Tusset, MEng.
Panambi/RS 2016
Alan César Cadore
Metodologia de custeio de peças torneadas com base no volume de
material removido
Banca examinadora
________________________________________ Felipe Tusset MEng. - Orientador
________________________________________ Membro da Banca Examinadora
AGRADECIMENTOS
Durante 6 anos percorrendo 90 km diariamente de Ijuí à Panambi, conciliando horários de trabalho e faculdade, meu agradecimento inicial é a Deus, que me concedeu ânimo, força, proteção e persistência durante esta etapa da minha vida.
Aos meus pais, que nos momentos de minha exaustão me incentivaram a não desistir e seguir com dedicação. Obrigado Mãe, pelos puxões de orelha no início da faculdade que não me permitiram desistir. Obrigado Pai, pela preocupação quanto ao andamento do meu curso, pelo incentivo, apoio e pelo auxilio financeiro.
Ao meu irmão Alisson, também professor, que na existência da minha dificuldade em algumas matérias, quando esteve perto, me ajudou com os cálculos, quando longe me auxiliou por aulas via Skype. Obrigado pelo teu incentivo, tua preocupação e teu apoio durante toda a minha trajetória acadêmica.
Ao meu professor orientador Felipe Tusset, pela sua paciência, correções e contribuições. Obrigado pelo companheirismo, pela tua orientação e pela disponibilidade de toda terça-feira.
E em especial a minha namorada Caroline que sempre me deu apoio e me incentivou a não desistir de meus sonhos. Obrigado por se fazer presente em vários finais de semanas, até de madrugada, me ajudando a estruturar e organizar meu trabalho. Te amo!
RESUMO
A usinagem faz parte do processo de fabricação de peças e é de extrema importância que o seu custo seja calculado adequadamente, pois possibilita a formação correta do preço de venda, controle de custos e tomada de decisão. Sendo assim, o objetivo deste estudo é investigar a viabilidade da utilização do modelo de cálculo de custo baseado no volume de material removido no processo de usinagem. Para tanto, utilizou-se uma modelagem baseada nos parâmetros do processo. A metodologia utilizada se baseia na análise do volume de material removido em cm³, que representa uma técnica prática de cálculo de custeio. Os resultados apontam com exatidão os custos do processo de usinagem, sendo que esta metodologia apresenta diferenciais positivos se comparada ao método contábil tradicional para cálculo de custo. Neste estudo constatou-se a viabilidade da utilização do método apresentado para o cálculo dos custos referentes aos processos de usinagem. Ademais, apresenta-se a vantagem deste método em evidenciar de maneira clara, prática e simplificada todo e qualquer tempo e custo envolvido no processo de fabricação de uma determinada peça. Por fim, esse modelo serve como base para o planejamento da produção, pois apresenta características versáteis que proporcionam a realização de testes referentes aos custos durante a produção.
ABSTRACT
The machining is part of the manufacturing process of spare parts and is of utmost importance that its cost is calculated properly, since it affords to the right analyses of the selling price, cost control and taking final decisions. Thus, the aim of this study is to investigate the feasibility of using based costing model in the volume of material removed in the machining process. For this purpose, was used a modeling based on the process parameters. The methodology used is based on the analysis of the volume of removed material in cm3, which is a practical technique to attain the price cost. The results show correctly the costs of the machining process, and this approach has positive advantages compared to the traditional method for cost calculation. In this study was found the feasibility of using the method presented for the calculation of costs relating to machining processes. In addition, it presents the advantage of showing in a practical way, simplified any time and cost involved in one particular spare part during the manufacturing process. Finally, this model acts as a basis model for production planning, because it offers versatile features that provide conducting tests related to costs during the manufacturing process.
Lista de figuras
Figura 1 - Torneamento cilíndrico externo. ... 19 Figura 2 - Torneamento cilíndrico interno. ... 20 Figura 3 - Representação da vida da ferramenta segundo modelo de Taylor. . 22 Figura 4 - Tempo de fabricação por peça em função da velocidade de corte. . 26 Figura 5 - Representação gráfica de máxima eficiência. ... 31 Figura 6 - Indicação esquemática do volume removido do material. ... 34 Figura 7 - Indicação do volume de material removido ( ) de cada operação . 35 Figura 8 - Detalhamento da peça usinada. ... 43
Lista de tabelas
Tabela 1 - Valores hora/máquina fornecidos por empresas de usinagem. ... 35 Tabela 2 - Parâmetros padrões de cada tipo de máquina. ... 36 Tabela 3 - Valores padrões definidos para um modelo de máquina. ... 37 Tabela 4 - Demonstrativo dos tempos de abastecimento da máquina manual. 40 Tabela 5 - Valores orçados para a Peça 01 ... 50 Tabela 6 - Resultados calculado ... 50
Lista de siglas
– Profundidade de corte [mm] – Custo ferramental por peça [R$] CAD – Computer Aided Desing;
CNC – Comando Numérico Computadorizado;
– Diâmetro de corte [mm] – Diâmetro da peça [mm] – Área ocupada pela máquina [m²] – Avanço de corte [mm/rotação]
– Altura do filete de rosca [mm] H – Quantidade de horas trabalhada por ano [horas] – Taxa de juros por ano [%] – Custo do m² da área [R$/ano] – Custo de manutenção da máquina [R$/anos] – Custo de produção [R$] – Custo pago no inserto [R$] – Custo das ferramentas [R$] – Custo ferramental total [R$] – Custo da máquina [R$] – Custo da mão-de-obra [R$] – Custo matéria-prima [R$] – Comprimento da rosca [mm] – Comprimento da rosca [mm] – Comprimento de corte [mm] – Vida prevista para a máquina [anos] – Idade da máquina [anos] – Número de passadas para rosca [unidade] – Vida do porta-ferramenta em quantidade de aresta de corte [unidade] – Número de arestas cortantes do inserto [unidade] nt – Número de trocas ou afiações da ferramenta [unidade] P – Passo da rosca [mm]
– Taxa de remoção de material [cm³/min] - Salário e encargos do operador [R$/hora] – Tempo de corte efetivo da rosca [min]
– Tempo de vida da ferramenta [min] – Tempo de abastecimento [min] – Tempo de afiação da ferramenta [min] – Tempo de corte efetivo [min]
– Tempo de vida do suporte-ferramenta [arestas] – Tempo total [min] – Tempo total da operação por peça [min] – Tempo de vida da ferramenta [unidade] – Tempo de aproximação e afastamento da ferramenta [min] – Tempo de corte [min] – Tempo de afiação da ferramenta [min] – Tempo de troca de ferramenta [min] – Tempo de preparo da máquina [min] – Tempo secundário de usinagem [min] – Tempo total de confecção por peça [min] – Vida da ferramenta para máxima produção; [min]
– Velocidade de corte [m/min] – Velocidade de avanço [mm/min] – Valor pago pela máquina [R$] – Velocidade de máxima produção [m/min]
– Velocidade de mínima produção; [m/min] – Volume removido de material [cm³] – Valor pago pelo porta-ferramenta [R$] – Quantidade de peças [unidade] – Quantidade de arestas cortantes [unidade] – Número de peças usinadas por vida T da ferramenta [unidade] zT – Número de peças usinadas durante a vida T de uma ferramenta [unidade]
– Diâmetro final [mm] – Diâmetro inicial [mm]
$f – Preço do suporte-ferramenta [R$] $i – Preço do inserto [R$]
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 14 1.1 OBJETIVOS ... 15 1.2 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA ... 15 1.3 OBJETIVO GERAL ... 15 1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 16 1.5 JUSTIFICATIVA ... 16 2 REVISÃO DA LITERATURA ... 18 2.1 TEORIA DE BASE ... 18 2.2 USINAGEM ... 18 2.3 TORNEAMENTO ... 19 2.4 VELOCIDADE DE USINAGEM ... 20 2.5 VIDA DA FERRAMENTA ... 21
2.6 CURVA DE VIDA DA FERRAMENTA ... 21
2.7 FATORES ECONÔMICOS ... 23
2.8 AVANÇO, PROFUNDIDADE DE CORTE E TAXA DE REMOÇÃO DE CAVACO ... 23
2.9 VELOCIDADE DE CORTE PARA MÁXIMA PRODUÇÃO ... 24
2.10 CUSTOS DO PROCESSO ... 27
2.11 CUSTO DE MÃO-DE-OBRA ... 29
2.12 CUSTO DA MÁQUINA ... 29
2.13 CUSTO DA FERRAMENTA ... 30
2.14 INTERVALO DE MÁXIMA EFICIÊNCIA ... 30
2.15 MÉTODOS DE CUSTEIO ... 31
3 METODOLOGIA ... 33
3.1 DEFINIÇÕES ... 33
3.2 VOLUME REMOVIDO ... 34
3.3 MÁQUINAS-FERRAMENTAS APLICADAS NO ESTUDO ... 35
3.4 BANCO DE DADOS ... 36
3.5 METODOLOGIA DE CÁLCULO PARA A TAXA DE REMOÇÃO ... 37
3.6 METODOLOGIA DE CÁLCULO PARA O TEMPO DE CORTE EFETIVO... 38
3.7 CÁLCULO CUSTO FERRAMENTA POR PEÇA ... 39
3.8 CÁLCULO DO TEMPO TOTAL DE OPERAÇÃO ... 39
3.9 CÁLCULO DO CUSTO MÁQUINA ... 40
3.10 CÁLCULO DO CUSTO DA MATÉRIA-PRIMA ... 40
3.11 CÁLCULO DO CUSTO DE PRODUÇÃO ... 41
3.12 ERRO ADMISSÍVEL ... 41
4 ESTUDO DE CASO ... 43
4.1 DADOS DE ENTRADA DA SIMULAÇÃO ... 43
4.3 ANÁLISE DOS RESULTADOS ... 49
5 CONCLUSÃO ... 51
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 52
1
INTRODUÇÃO
A importância da criação de projetos inovadores e tecnológicos auxiliam a sociedade e o mundo na construção de um futuro melhor. Tais projetos devem ser viáveis e com capacidade de produção avançada nas indústrias. Com isso, tem-se a preocupação com base na importância da definição do custo em fabricar uma peça na hora de projetá-la e desenvolve-la, sem desperdiçar tempo. Cada vez mais os engenheiros de produto se dedicam em controles de custos de fabricação durante a criação de seu produto, tornando-o viável financeiramente. Pois para que na hora de definir o preço de venda, este seja competitivo com o mercado atual.
Com a demanda de produção elevada, as indústrias do ramo de usinagem vêm investindo cada vez mais no controle de custos de manufatura e produção. Com a concorrência aumentando cada vez mais, as empresas disputam a necessidade de baixar o custo de fabricação. Por isso, se dedicam em investigar formas rentáveis e de softwares de simulação de operações de usinagem.
O trabalho a seguir está divido em quatro partes: a primeira apresenta o problema a ser resolvido com objetivos específicos e parâmetros inerentes ao processo de torneamento para investigar a viabilidade do produto na sua fabricação. A segunda parte divide-se na revisão bibliográfica, a qual tem por objetivo mencionar formas de calcular os custos pertinentes ao processo de torneamento. Nesta parte será usado o método de custeio por volume removido de material em cm³, baseando-se em livros de autores capacitados no assunto, evidenciando formas viáveis de reduzir o custo de fabricação no processo de torneamento. Juntamente, com gráficos demonstrativos de custo máximo e mínimo de fabricação em um intervalo de máxima eficiência de produção.
A terceira parte demonstra a metodologia a ser utilizada para a definição dos cálculos de custos dos processos pertinentes a fabricação da peça usinada. Além do banco de dados definido com valores padrões obtidos de pesquisas com fabricantes de máquinas de usinagem e de ferramentas de usinagem. Finalmente, a quarta parte aborda as definições e simulações de custos dos processos, juntamente com os resultados obtidos e posterior comparação nas análises calculadas com os valores orçados com empresas que terceirizam usinagem.
1.1 OBJETIVOS
1.2 Formulação do problema
Com o aumento da competitividade no mercado, tem-se cada vez mais procurado a minimização de custos de manufatura e mantendo a qualidade do produto. A tecnologia vem aumentando cada vez mais com o passar dos anos, e com ela cresce as estratégicas técnicas para criar um produto novo no mercado. Este produto tem de ser necessariamente viável financeiramente à sua fabricação, ou seja, quanto menor o custo para fabricá-lo, maior é o rendimento da empresa.
Determinar com precisão esse custo é um desafio para os engenheiros de produto e processo. Nas operações de usinagem a determinação desse custo é fundamental para viabilizar ou não um produto. Para a usinagem de peças prismáticas a metodologia de custeio já está definida e é facilmente aplicada, porém para as operações de torneamento, a determinação do tempo de corte efetivo é mais complexa, visto que a medida que o diâmetro de corte efetivo é alterado, alteram-se todas as variáveis de cálculo.
Essa condição torna o processo de cálculo de custo para o processo de torneamento muito complexo e demorado, impedindo uma rápida análise, além de demandar pessoas com sólidos conhecimentos na área de usinagem.
Partindo dessas condições, o que pode ser feito para simplificar a modelagem de custos para o processo de torneamento, permitindo que esse custo possa ser calculado ainda na fase de projeto?
1.3 Objetivo geral
O objetivo principal deste trabalho é investigar a viabilidade da utilização do método de cálculo de tempo de corte efetivo baseado no volume de material removido para cálculo de custos inerentes a um processo de usinagem por torneamento. Para tal, utilizou-se uma modelagem baseada nos parâmetros do processo.
1.4 Objetivos específicos
Para o alcance do objetivo principal deste projeto de pesquisa, será necessária a busca pelos objetivos específicos listados a seguir:
Aprofundamento dos estudos envolvendo a influência dos parâmetros de corte na definição dos custos de um processo de usinagem;
Desenvolvimento de um banco de dados de parâmetros de corte para aplicação em operações de torneamento orientado para as capacidades dos equipamentos de usinagem onde será desenvolvido o processo;
Desenvolver uma rotina de cálculos baseada na determinação de custos totais de cada operação do processo de torneamento;
Observar o efeito da aplicação da metodologia.
1.5 Justificativa
Atualmente, a competição global entre empresas concorrentes por fornecedores, clientes e por destaque no mercado, vêm exigindo atenção constante de empresários e administradores. Jacobsen (2010) afirma que cada vez mais os competidores apresentam tecnologia avançada e atualizada oriunda de pesquisa e desenvolvimento; processos operacionais administrativos e/ou comerciais mais eficazes; bem como sistemas de informações que auxiliam de forma moderna, veloz e abrangente; ou então maior e melhor relacionamento com mercados financeiros, custos menores, facilidades de negociações, prazo e riscos menores. A partir deste contexto é possível destacar diversos motivos que influenciam e destacam os competidores empresários. Neste sentido, surge à necessidade de aprimorar processos operacionais e produtivos, na busca pela otimização de custos e paralelamente o aperfeiçoamento da qualidade de produção.
Mendes (2006) afirma que o cenário competitivo tem influenciado as diversas organizações a aprimorar a qualidade de seus processos, serviços e produtos, considerando a compatibilidade dos níveis de excelência com os custos mais apropriados possíveis. Desta maneira, a competição induz as organizações a utilizar técnicas não triviais de planejamento e melhoria da qualidade. O processo competitivo de mercado, de acordo com Mendes (2006) atinge diversas empresas e
setores dos mais variados ramos, inclusive o setor metal-mecânico que assim como os demais, deve buscar alternativas viáveis de otimização de custos, bem como a melhoria da qualidade.
Jacobsen (2010) argumenta que para a redução de custos o foco está no alvo correto, diferentemente de cortar e reduzir gastos de forma incontrolável. O objetivo desta otimização de custo está em insistir no aumento da relação entre benefício e custo. Isto implica em dizer que as organizações devem objetivar em otimização dos custos sem deixar de observar a qualidade do serviço ou produto ofertado. Conforme a pesquisa de Mendes (2006) realizada através da metodologia de superfície de resposta no processo de usinagem, observou-se que quanto menor o tempo de fabricação de uma peça obtém-se a diminuição das filas de produtos em processo e aumento de produtividade. Desta maneira, otimiza-se os custos que fazem parte do processo.
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Teoria de base
No processo mecânico de torneamento, devido à dificuldade de coletar alguns parâmetros e a complexidade de cálculos de custos, muitas empresas estimam o custo do serviço/produto de torneamento através de uma média das outras empresas ou até mesmo da própria experiência no ramo. Desta maneira, muitas vezes não se tem o custo real do processo e se estima determinado valor como sendo lucro. No entanto, essa etapa é feita sem saber realmente quanto de lucro ou até mesmo de prejuízo a empresa está tendo em um determinado serviço/produto a ser vendido.
2.2 Usinagem
De acordo com Ferraresi (2013) operação de usinagem é a conferência da peça a forma, da dimensão ao acabamento e da combinação destes itens. Nesses procedimentos é normalmente produzido cavaco, que consiste no material removido e de forma geométrica irregular durante o processo de usinagem. Para Peixoto et al. (2012) a formação de cavaco envolve alguns fenômenos como recalque, aresta postiça de corte, craterização e formação periódica do cavaco. Dutra (2011) ressalta que o termo usinagem significa todo processo mecânico onde a peça final é o resultado da retirada de material na forma de cavaco, com a ação de uma máquina ou ferramenta.
Conforme o dicionário da Língua Portuguesa (2004, p. 730), usinagem significa: “Estabelecimento que dispensa a utilização de ferramentas que trabalhem em contato com a peça”. Que na prática significa submeter o material bruto a uma ação de uma máquina e/ou ferramenta para ser trabalhado e transformado no produto final/acabado. De acordo com Ferraresi (2013), o processo mecânico de usinagem está dividido em várias classificações, tais como: torneamento,
aplainamento, furação, alargamento, rebaixamento, fresamento, roscamento entre outros.
Para Ferraresi:
“Aplainamento é o processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies regradas, geradas por um movimento retilíneo alternativo da peça ou da ferramenta;
Furação é o processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de um furo geralmente cilíndrico numa peça, com o auxilio de uma ferramenta geralmente multicortante;
Alargamento é o processo mecânico de usinagem destinado ao desbaste ou ao acabamento de furos cilíndricos ou cônicos, com o auxílio de ferramenta geralmente multicortante;
Rebaixamento é o processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de uma forma qualquer na extremidade de um furo;
Fresamento é o processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com o auxílio de ferramentas geralmente multicortantes;
Roscamento é o processo de usinagem destinado à obtenção de filetes, por meio da abertura de um ou vários sulcos helicoidais de passo uniforme, em superfícies cilíndricas ou cônicas de revolução. (2013, p. 29 a 35).”
2.3 Torneamento
De acordo com o que afirma Ferraresi (2013), este processo mecânico de usinagem, é destinado à obtenção de superfícies cilíndricas com auxílio de uma ou mais ferramenta monocortantes. A peça gira no centro do eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta cortante se desloca até a aresta da peça para dá inicio ao torneamento.
Figura 1 - Torneamento cilíndrico externo.
Para Silva (2010) o torneamento é a operação na qual um material indefinido é feito girar ao centro do eixo da máquina que faz o trabalho de usinagem. Isso ocorre ao mesmo tempo em que uma ferramenta de corte se aproxima retirando o material perifericamente do sólido fixado no centro do eixo. Deste modo, modificando-o para uma peça definida, em relação à forma e as dimensões.
Figura 2 - Torneamento cilíndrico interno.
Fonte: Silva (2010, p.02)
O processo de torneamento de uma peça é dividido em dois estágios, o processo de desbaste e o processo de acabamento. O desbaste consiste em vários passes da ferramenta removendo o máximo de material possível, sem comprometer a ferramenta, a máquina ou a peça sendo torneada. O acabamento nada mais é que um único passe da ferramenta contornando a peça depois de quase todo sobremetal ter sido removido no processo de desbaste. O principal objetivo do processo de acabamento é que a peça fique com a rugosidade e o acabamento superficial desejado. Saravanan et al. (2003) Ainda Saravanan et al. (2003) afirmam que no processo de torneamento os parâmetros que devem ser otimizados são a velocidade de corte ( ), o avanço ( ) e a profundidade de corte ( ).
2.4 Velocidade de usinagem
Segundo Ferraresi (2013), deve-se diferenciar no processo de usinagem a velocidade de corte ( ), que é a velocidade exata no ponto de partida na aresta que
é cortada tendo direção e sentido de corte; avanço de corte ( ) que é a velocidade exata da ferramenta tendo direção e sentido de avanço; e a velocidade efetiva de corte que é a velocidade exata de corte quando em contato da aresta cortante tendo direção efetiva de corte. Para obter uma boa condição econômica de usinagem, Ferraresi (2013) afirma que se deve basear principalmente em que quanto maior a velocidade ou avanço de corte, menor será o tempo de máquina, consequentemente, reduz a parte do custo de fabricação devido à máquina. Mas diminui gradativamente a vida útil da ferramenta, com isso, aumentando o custo relacionado à ferramenta. Desta forma, necessita-se trabalhar no intervalo de máxima eficiência, como irá ser mostrado no decorrer do trabalho, onde o custo total de fabricação seja o menor possível.
2.5 Vida da ferramenta
Para Novaski (1991) a vida da ferramenta é determinada pelo ponto no qual a ferramenta não satisfaz economicamente mais peças, ou seja, é o tempo efetivo que a mesma trabalha sem minimizar a capacidade de corte dentro de alguns fatores. Ferraresi (2013) afirma que por motivos desses fatores a substituição da ferramenta acontece quando há aumento excessivo das forças de usinagem. Neste ponto, a ferramenta atinge alto nível de desgaste, o acabamento superficial acaba não sendo satisfatórias, as tolerâncias dimensionais ficam fora do padrão desejado e quando o desgaste da saída da ferramenta alcança temperaturas elevadas pode ocorrer quebra do gume cortante, necessitando de substituição.
2.6 Curva de vida da ferramenta
Segundo Novaski (1991), também citado em Ferraresi (2013), a curva de vida da ferramenta está diretamente relacionado à velocidade de corte ( ). Porém, como dentro da usinagem a velocidade pode mudar dependendo do processo a ser feito com a mesma ferramenta, necessita-se construir gráficos auxiliares que nos mostram os desgastes para diferentes tempos de trabalho e velocidades. A
vida da ferramenta (T) é dada em minutos, de acordo com o que afirma Ferraresi (2013), mas em alguns casos é preferível defini-la em metros na equação 1:
[1]
Para a execução das curvas de vida da ferramenta os gráficos auxiliares citados anteriormente nos fornecem os desgastes da ferramenta para diferentes velocidades e tempos de trabalho, em determinadas condições de usinagem. Depois disto, é necessária a execução de ábacos que dão vida a ferramenta em função da velocidade de corte ( ) mostrada na Figura 3. Como se percebe, quanto maior for à velocidade, menor é a vida útil da ferramenta. Porém, o intervalo de máxima eficiência mostra em qual velocidade operar sem aumentar muito o custo de produção e sem reduzir muito o tempo de produção em minutos.
Figura 3 - Representação da vida da ferramenta segundo modelo de Taylor.
Fonte: Novaski (1991, p. 73)
Em análise dilogarítimica, a curva de vida da ferramenta T = f(v) é dada pela equação 2:
[2]
Deduzido por Taylor, os valores de x e k variam com o material da peça e da ferramenta, fluído de corte e fatores de fim da vida da ferramenta e área de corte.
Com a equação 2 consegue-se determinar a velocidade de corte para a máxima produção, ou seja, velocidade de mínimo custo.
2.7 Fatores econômicos
Ferraresi (2013) afirma que os primeiros estudos sobre usinagem dos metais foram feitos por Taylor nos EUA e Schlesinger na Alemanha onde Leyensetter publicou o artigo “A velocidade econômica de corte” em 1933. Nesse artigo o autor afirma que a velocidade mais econômica de corte é quando usina-se o máximo volume de cavaco em um curto período de tempo. Porém, essa ideia foi excluída visto que se trata da velocidade de corte para a máxima produção ( ), e não para o menor custo. Posteriormente, foi definido que a velocidade econômica de corte é aquela que o custo de fabricação na indústria é o mínimo.
O principal fator de custo-benefício no processo de usinagem é a velocidade de corte ( ). Por meio desta, consegue-se obter o mínimo custo e a velocidade de corte para a máxima produção ( ). Estes parâmetros ajudam na tomada de decisões quanto à máxima produção em tempo de grande volume de peças e quanto à mínima produção em período de redução de serviço.
2.8 Avanço, profundidade de corte e taxa de remoção de cavaco
A pressão específica de corte reduzirá ao admitir a área da seção de corte constante, com um aumento no avanço ( ) e reduzindo a profundidade de corte ( ) na mesma escala de proporção. Além disso, usando uma mesma área de seção de corte para a mesma potência de corte, ocorre uma maximização na velocidade de corte ( ), provocando uma maior retirada de material no processo.
Já em relação ao desgaste da ferramenta, é sabido que o avanço ( ) influência mais do que a profundidade de corte ( ). Desta forma, onde ocorre um acréscimo de produção de cavaco ocorrerá um desgaste maior na ferramenta por causa do aumento do avanço e diminuição da profundidade de corte junto com aumento da velocidade de corte. Além disso, Ferraresi (2013) afirma que quanto
maior for o avanço, maior é o desgaste da ferramenta, consequentemente reduzirá a qualidade obtida no acabamento da superfície da peça usinada.
A equação 3 permite o cálculo da taxa de remoção ( ) de material em cm³/min para o processo de torneamento cilíndrico, tanto externo quanto interno.
[3]
Já a equação 4 permite o cálculo da taxa de remoção ( ) também em cm³/min para o processo de furação.
[4]
2.9 Velocidade de corte para máxima produção
Velocidade de corte para máxima produção ( ) é o alcance do menor tempo total de usinagem de uma peça, afirma Ferraresi (2013). Para torneamentos cilíndricos externos e internos usa-se:
[5]
Onde para calcular a rotação da peça usa-se:
[6]
Portanto, para saber o tempo efetivo de corte ( ) em peças cilíndricas usa-se a equação 7:
Com a equação de Taylor, obtém-se para determinada profundidade de corte ( ) e avanço ( ) a equação 8:
ou também
[8]
Sendo k e x constantes do material obtidas no próprio processo produtivo.
Ferraresi (2013) diz que em um lote de Z peças, os tempos de usinagem são os tempos gastos em todas as fases da usinagem, onde são:
a) Fixação do material bruto na máquina-ferramenta;
b) O posicionamento da ferramenta para o começo do corte; c) O corte;
d) O recuo ou afastamento da ferramenta; e) Conferência e remoção da peça usinada;
f) Preparação da máquina-ferramenta para o inicio de produção de um lote Z peças;
g) Retirada da ferramenta do suporte da máquina para a substituição ou afiação; h) Recolocação da ferramenta no suporte da máquina e ajuste.
Para obter a máxima produção, deve-se diminuir o tempo de confecção por peça, sendo para Ferraresi (2013) dada pela equação [9]:
[9]
Para calcular o número de trocas de ferramenta em um lote de z peças, usa-se a equação 10:
[10]
Para calcular a velocidade de corte para a máxima produção, ou seja, o menor tempo de confecção por peça utiliza-se a equação 11:
Portanto, percebe-se que o tempo total na usinagem de uma peça pode ser dividas em tempo efetivo de corte; tempo referente a conferência da peça; retirada da peça; aproximação; afastamento da ferramenta; e o tempo relacionado com a troca de ferramenta. Aqui é importante salientar que quanto maior velocidade de corte, menor será a vida útil da ferramenta e maior o tempo de paradas para substituição da mesma, sendo assim, maior o custo de produção em relação a ferramenta.
Figura 4 - Tempo de fabricação por peça em função da velocidade de corte.
Fonte: Ferraresi (2013, p.651)
Sendo x e k variáveis de avanço e profundidade de corte. Conclui-se que o tempo total necessário para usinar uma peça é dado pela velocidade de corte, do avanço e da profundidade como se pode observar na equação [12]:
[12]
Adotando-se e constantes, para a produção máxima a velocidade de corte é dada somente quando a derivada de em relação a for nula.
[13]
Sendo assim, a velocidade para máxima produção ( ) é dada pela equação 14:
√
[14]
Para calcular a vida da ferramenta para a máxima produção usa-se a equação 15:
[15]
Assim obtendo o tempo de troca de ferramenta ( ), pode-se calcular a vida da ferramenta para a máxima produção.
2.10 Custos do processo
O estudo de custos, de acordo com Leone (2008) surgiu nos Estados Unidos paralelamente ao surgimento das atividades industriais, sendo uma técnica independente e sistemática que objetivava estudar os problemas de mão-de-obra e repercussão no custo industrial. Com o passar do tempo, o estudo foi se tornando menos empírico e passou a se preocupar com o custo de material consumido nas operações, com despesas de fabricação fixas e variáveis. Posteriormente, foram detectados métodos e critérios de solucionar e aprimorar esta prática.
A meta de toda e qualquer entidade sob qualquer sistema econômico, de acordo com Novaski (1991), é a produção de bens e serviços, os quais deverão satisfazer as necessidades dos consumidores inseridos ao seu redor. Portanto, assim como o consumidor procura produtos que lhe satisfaçam, a empresa procura fatores de produção ou recursos. Isso ocorre de modo que lhe proporcionam a possibilidade de produzir os bens desejados com boa qualidade e custo adequado. Isso influencia diretamente na formação de preço de venda, bem como na determinação da margem de lucro que a empresa deseja obter na comercialização deste bem ou serviço.
Leone (2008) determina custo como um conjunto de procedimentos adotados para a determinação do valor de determinado produto e das várias atividades relacionadas à sua fabricação e/ou produção. Isso objetiva em auxiliar no planejamento e na mensuração de desempenho, e os classifica em diversas categorias de custos, sendo algumas destas: custos diretos e indiretos, custos imputados, custos próprios, custos rateados, custos comuns, custos funcionais, custos estimados, entre outros. No entanto, os tradicionais custos apurados no controle de produção são os custos fixos e variáveis, diretos e indiretos.
Quanto a classificação dos custos como diretos e indiretos, Leone (2008) faz uma simples definição, estabelecendo que o custo direto compreende todo e qualquer custo identificável de forma diretamente relacionado à produção. Já o custo indireto compreende todo e qualquer custo que depende do emprego de recursos para ser identificado, dependendo de métodos de rateio, parâmetros e comportamentos. Padoveze (2003) identifica a classificação dos custos como diretos e indiretos como a mais utilizada e mais antiga forma de classificação relacionada ao objeto do custo. O custo direto caracterizado por ter ligação direta com o produto final, sendo de fácil identificação e visualização. Um custo claro e objetivamente específico do produto final e não se confunde com outros produtos. O custo indireto é identificado pela difícil alocação de forma direta aos produtos, e em consequência desta impossibilidade de identificação, os custos indiretos são rateados aos produtos por meio de critérios de distribuição, como rateios, alocação e apropriação.
Segundo Novaski (1991) custos de fabricação se dividem em custos fixos e variáveis, os quais estão ligados com a parte produtiva da empresa. Os custos variáveis oscilam diretamente com a quantidade de material produzido, é o custo que incide e se modifica com o processo de produção, cujos exemplos mais apropriados são a matéria prima e mão-de-obra direta. Já os custos fixos não variam de acordo com a produção, permanecem iguais, independente de volume de produção. Esses podem ser também denominados de custos invariáveis. Os custos variáveis, de acordo com Padoveze (2003) sempre serão custos diretos, e podem ser definidos de forma clara e diretamente ligado a unidade de produto, serviço ou atividade. Já os custos indiretos, são geralmente, custos fixos, e só se interligam aos custos dos produtos, por meio de critérios de distribuição ou rateio.
Leone (2008) classifica os custos como dependentes de algum parâmetro ou comportamento que os defina. Nos custos variáveis define comportamento determinado em relação às unidades produzidas, por exemplo, o comportamento através do material direto utilizado no processo de produção. Neste caso, considera-se um custo variável em função de que considera-seu parâmetro está relacionado às unidades produzidas. A partir da definição do custo variável, sabe-se que os custos que não variam conforme o volume de produção é definido como custos fixos, também determinados de custos constantes, como a depreciação que é definida através de um modelo fiscal de cálculo, contabilizada mensalmente a valor fixo.
Kiritsis et al (1999) estima a importância do custo de uma atividade em um cálculo, considerando que este, é capaz de predizer o custo de determinado conjunto de atividades, em tempo anterior ao acontecimento do mesmo. Nas operações de usinagem ou de atividades associadas à estimação do custo ocorre através do planejamento prévio para a fabricação da peça, momento este onde pode ser determinado até 70% dos custos. Para obtenção do custo de produção ( ), precisa-se classificar o custo das ferramentas ( ), custo de ocupação das máquinas e dos operadores ( ), e os custos indiretamente ligados ao processo. Portanto, pode-se dizer que o custo de produzir uma peça, em reais (R$), pode ser dado pela equação 16:
[16]
2.11 Custo de mão-de-obra
Com a equação 17, calcula-se o custo de mão-de-obra:
[17]
2.12 Custo da máquina
(
)
[18]
2.13 Custo da ferramenta
O custo da ferramenta para insertos intercambiáveis usa-se a equação 19:
[19]
Para calcular o custo da ferramenta por peça ( ) usa-se a equação 20:
[20]
2.14 Intervalo de máxima eficiência
Na Figura 5 é representada a curva do custo total de usinagem por peça ( ) e do tempo total de confecção ( ). Segundo Ferraresi (2013), intervalo de máxima eficiência é o intervalo dado entre ( ) e ( ). É de suma importância que se utiliza os valores de velocidade de corte que pertença neste intervalo, pois em velocidades menores que , tem-se aumento do custo de produção e redução do processo ocorrendo queda na produção. Já para valores à cima da gera-se um aumento no custo da produção e o tempo de fabricação chega mais próximo do mínimo, porém aumentando o custo. Em outras palavras, pode-se dizer que diminuindo a velocidade de corte ( ) não necessariamente haverá redução do custo ( ), ou que aumentando a mesma não terá aumento na produção em hora de peças. No entanto, para conseguir a máxima eficiência no processo, necessariamente precisa trabalhar no intervalo de velocidade que os custos são relativamente baixos.
Figura 5 - Representação gráfica de máxima eficiência.
Fonte: Ferraresi (2013, p.673)
2.15 Métodos de custeio
De acordo com Padoveze (2003), a ferramenta de custos de produção tem enfoque gerencial, sem cunho fiscal e legal dentro de uma empresa. Porém, a informação gerada pela contabilidade de custos é de extrema importância quanto a sua utilização efetiva e eficaz dentro das organizações. O método de custeamento, conforme Padoveze (2003) é definido a partir dos gastos que fazem parte do processo de custo unitário do bem ou serviço e também a partir do que define os modelos empresarias da entidade em questão, para definição da metodologia de custeio a ser utilizada.
Leone (2008) afirma que o objetivo dos sistemas ou métodos de custeio, independente de qual seja o escolhido pela entidade, é determinar o custo da produção. Porém, o método de custeio deve ser definido de acordo com os interesses da entidade. Se a necessidade é a apuração do custo para o controle e tomada de decisões com enfoque gerencial, deve-se utilizar do método de custeio variável. Já se a necessidade da empresa é a apuração do custo contábil, deve utilizar do método de custeio por absorção.
O custeio variável conforme Padoveze (2003) utiliza somente de custos e despesas variáveis de cada bem ou produto, sejam estes, diretos ou indiretos, e não
utiliza de nenhum conceito de cálculo médio. Este método é caracterizado por ter enfoque de previsão, auxiliando no processo de tomada de decisão. Para Leone (2008) a escolha pelo método do custeamento variável é seletiva, pois só poderão participar deste método, os custos que predizem as condições de serem custos variáveis diretamente ligados à produção. Sendo assim, os custos de produção avaliados por este método, não absorverão os custos indiretos e fixos. O objetivo da escolha do custeamento pelo método variável, segundo Leone (2008), objetiva em determinar a margem de contribuição, que é a diferença entre a receita oriunda da venda do produto ou serviço, e seus custos diretos e variáveis. A margem de contribuição determina quanto à entidade pagará de seus custos diretos e variáveis com relação à quantidade vendida. Neste sentido, pode-se analisar se a margem de contribuição de determinado bem ou serviço, é positiva ou negativa, o que implica na tomada de decisões.
O custeio por absorção, de acordo com Padoveze (2003), é o método utilizado pelo setor contábil da entidade, pois é o único método que obedece aos princípios fundamentais da contabilidade e que está em acordo com o que estabelece a legislação. Esse modelo é realizado com base no custo total de produção dos bens e serviços, sendo estes custos, os variáveis e os fixos, diretos e indiretos, e despesas fixas e variáveis de produção, apenas excluindo desta apuração as despesas administrativas, comerciais e financeiras, que fazem parte da venda, e não da produção. Leone (2008) caracteriza o custeio por absorção como aquele que faz debitar o custo da produção, englobando os custos diretos ou indiretos, fixos ou variáveis. Desta forma, determinando que cada produto absorva parcela dos custos diretos e indiretos de produção.
Afirma Padoveze (2003) que o processo de apuração de custos pode ser utilizado de forma gerencial para controle, para tomada de decisão, para avaliação de desempenho, dentre outros. Para tanto, é necessário avaliar de forma correta o custo que determinado bem ou serviço está gerando na entidade. Para que assim, seja possível avaliar fatores que poderão ser aperfeiçoados para otimizar o custo, sem comprometer a qualidade do bem ou produto comercializado.
3
METODOLOGIA
Este capítulo apresenta todas as etapas do desenvolvimento da solução proposta para problema apresentado no capítulo 1. É apresentado o equacionamento básico que será aplicado em uma planilha eletrônica de cálculo ou software, que auxilia a determinação do custo de produção de usinagem por processo de torneamento.
3.1 Definições
O cálculo do tempo efetivo de corte ( ) é fundamental para determinação da parcela referente ao custo da ferramenta ( ), como para a parcela do custo-máquina ( ), que são componentes do custo de produção ( ). No processo de torneamento o tempo efetivo de corte é complexo de ser determinado, pois a velocidade de avanço ( ) será variável em cada profundidade de corte que a ferramenta irá atuar. Para simplificar esse cálculo o presente trabalho adotou o cálculo do tempo das operações de desbaste, acabamento e furação, pelo critério da taxa de remoção (Q). Para as operações de rosqueamento, cortes ou canais, será utilizado o critério do comprimento de corte ( ) dividido pela velocidade de avanço ( ) da ferramenta conforme a equação 24.
Para fins de simplificação o valor da hora-máquina ( ), (preço cobrado pelo prestador de serviço por uma hora trabalhada em máquina-ferramenta), contempla neste trabalho, o valor investido para compra, pagamento de juros e demais custos, mais a parcela correspondente ao valor pago para a mão-de-obra envolvida na programação e operação do equipamento. Os dados de corte, vida útil estimada do inserto ( ), preço do inserto ( ) e do porta-ferramentas ( ), foram definidos com base em informações dos fabricantes de ferramentas, e estão dispostos em uma tabela que compõe o banco de dados correspondente ao tipo do equipamento que se aplicam. As máquinas-ferramenta foram definidas de acordo com um padrão de tamanho adotado pelos fabricantes de máquinas CNC para a indústria, tendo por base o diâmetro máximo de volteio sobre o barramento, o comprimento torneável
entre pontos, o diâmetro da placa de fixação e quantidade estações para ferramentas.
Como o intuito dessa metodologia é simplificar a análise de custos de um processo de torneamento, e normalmente na fase de análise de um projeto ou produto ainda não se tem a demanda de produção concebida. Desta forma, foi desconsiderado neste estudo o tamanho de lote de fabricação, o que por sua vez impede a obtenção da parcela de tempo correspondente à preparação do equipamento (tempo de setup).
3.2 Volume removido
Para permitir o cálculo do tempo de corte efetivo ( ) baseado na taxa de remoção (Q), é necessária a determinação do volume de material removido ( ) em cm³, para cada operação onde essa variável será requerida. O volume de material removido pode ser obtido em software de CAD, através da subtração do volume da peça bruta pelo volume final de cada característica (feature) de usinagem. A Figura 6 apresenta o desenho de uma peça esquemática, indicando o volume removido.
Figura 6 - Indicação esquemática do volume removido do material.
Fonte: Autor
Porém, para cada operação, (a) desbaste, (b) acabamento e (c) furação, o volume removido a ser informado para fins de cálculo, é o volume individual de cada
uma das características. Logo, na Figura 7 está exemplificado o volume considerado para cada operação.
Figura 7 - Indicação do volume de material removido ( ) de cada operação. (a) desbaste; (b)
acabamento; (c) furação.
Fonte: Autor
3.3 Máquinas-ferramentas aplicadas no estudo
Para contemplar os valores padrões que serão aplicados nas equações de cálculo de custos de cada operação, foram identificados parâmetros máximos e mínimos de cada tipo de máquina, conforme dispostos na tabela 1. Valores padrões contidos na tabela 2 foram extraídos de catálogos de fabricantes de máquinas de usinagem tendo como base valores médios usados para fins de estudos e estratégia de cálculos de possíveis fabricações com esse tipo de máquina. Os valores adotados como custo hora-máquina ( ) foram obtidos por pesquisa de mercado com mais de uma prestadora de serviço de usinagem da região, e estão dispostos na tabela 1. Porém, nesta apuração não foi possível conseguir detalhes de como essas empresas chegaram neste valor, mas, foi possível mencionar esses valores para cada tipo de máquina como uma média.
Tabela 1 - Valores hora/máquina ( ) fornecidos por empresas de usinagem.
Fornecedor Máquina P1 P2 P3 MÉDIA P R$ 78,00 R$ 82,00 R$ 80,00 R$ 80,00 M R$ 110,00 R$ 130,00 R$ 120,00 R$ 120,00 G R$ 180,00 R$ 150,00 R$ 210,00 R$ 180,00 Fonte: Autor
Os tempos de troca automática de ferramentas (taf) foram obtidos através da
o instante que uma ferramenta conclui a operação e se afasta da região de corte para posicionamento de uma nova ferramenta, até o momento em que essa nova ferramenta entre em contato com a peça, ou simplificando, é o tempo de cavaco a cavaco.
Tabela 2 - Parâmetros padrões de cada tipo de máquina.
Característica da Máquina P M G
Ø torneável Ø 260 mm Ø 350 mm Ø 560 mm
Ø placa até 6" 8" à 10" 12" à cima
Comprimento torneável 360 mm 560 mm 715 mm
Avanço rápido transversal 24 à 30 m/min 20 à 24 m/min 20 à 24 m/min Potência 15 HP ou 11 KW 15 HP ou 11 KW 25 HP ou 18 KW
Tempo troca automática
ferramenta ( ) 5 segundos 7 segundos 9 segundos
R$ 80,00 R$ 120,00 R$ 180,00
Fonte: Autor
3.4 Banco de dados
O banco de dados está estruturado com valores padrões para cada processo de fabricação em função do material da peça, onde utilizou-se a classificação ISO adotada pelos fabricantes de ferramentas de corte, que dispõe dados e informações para aços em geral (P), aço inoxidável (M) e ferro fundido (K). O banco de dados contempla a velocidade de corte ( ), profundidade de corte ( ), avanço de corte ( ) definido pelos fabricantes de ferramentas de usinagem com base em informações retiradas de catálogos.
O tempo de vida da ferramenta ( ) é dado em minutos de contato efetivo, essa informação contida no banco de dados consiste em um tempo previamente definido por fabricantes de ferramentas para cada operação e tipo de material. Para cada operação de usinagem a vida útil do suporte-ferramenta ( ), é atrelada à um número de arestas utilizadas por este suporte, esse dados foram coletados de informações dos fabricantes de ferramentas de corte. Os custos dos insertos ( ) e
dos suportes-ferramentas ( ) são utilizados os mesmos pesquisados com fabricantes, podendo variar de um para outro. Dependendo do projeto da peça, muitas vezes no produto final o custo da matéria-prima ( ) é maior do que o custo de fabrica-la ( ), por isso precisa-se investigar fornecedores com preços viáveis para a produção. Conforme a pesquisa de mercado será usada preço/kg médio do mercado atual na região. A tabela 3 exemplifica a composição de um dos bancos de dados que estão dispostos nos anexos A, B e C deste trabalho.
Tabela 3 - Valores padrões definidos para um modelo de máquina.
Fonte: Autor
3.5 Metodologia de cálculo para a taxa de remoção
A taxa de remoção de material consiste no volume de material removido por minuto de contato efetivo da ferramenta com a peça de trabalho. O cálculo da taxa de remoção (Q), é dado para as operações de torneamento de desbaste e acabamento pela equação [3], disposta no capítulo 2 deste trabalho. Para a operação de furação, o cálculo da taxa de remoção é dado pela equação 4, também disposta no capítulo 2 deste trabalho. As informações ou parâmetros para o cálculo da taxa de remoção das operações acima citadas são oriundas do banco de dados disposto nos anexos A, B e C dependendo da solicitação.
Material Prç/kg Operação Vc(m/min) ap(mm) fn(mm/min) TL [min] Tf[arestas] Zc[pontas] $ i $ f
AÇO R$ 3,00 DESB-P 300 2,5 0,25 25 200 6 R$ 32,00 R$ 200,00 AÇO R$ 3,00 ACAB-P 350 0,5 0,12 20 200 6 R$ 36,00 R$ 200,00 AÇO R$ 3,00 FUR-P 50 0 0,1 22 50 4 R$ 72,00 R$ 800,00 AÇO R$ 3,00 CANAL-P 180 0 0,12 28 75 2 R$ 60,00 R$ 530,00 AÇO R$ 3,00 ROSCA-P 125 0,1 0 18 160 3 R$ 82,00 R$ 600,00 Fofo R$ 5,43 DESB-K 250 2,5 0,25 20 200 6 R$ 32,00 R$ 200,00 Fofo R$ 5,43 ACAB-K 280 0,5 0,12 15 200 6 R$ 36,00 R$ 200,00 Fofo R$ 5,43 FUR-K 35 1,25 0,1 20 0 4 R$ 72,00 R$ 800,00 Fofo R$ 5,43 CANAL-K 100 0 0,18 25 75 2 R$ 60,00 R$ 530,00 Fofo R$ 5,43 ROSCA-K 100 0,1 0 15 160 3 R$ 82,00 R$ 600,00 INOX R$ 4,78 DESB-M 230 2,5 0,25 25 200 6 R$ 32,00 R$ 200,00 INOX R$ 4,78 ACAB-M 250 0,5 0,12 20 200 6 R$ 36,00 R$ 200,00 INOX R$ 4,78 FUR-M 25 0 0,1 22 0 4 R$ 72,00 R$ 800,00 INOX R$ 4,78 CANAL-M 100 0 0,1 20 75 2 R$ 60,00 R$ 530,00 INOX R$ 4,78 ROSCA-M 70 0,1 0 18 160 3 R$ 82,00 R$ 600,00
3.6 Metodologia de cálculo para o tempo de corte efetivo
A determinação do tempo de corte efetivo ( ) é demonstrada pela equação 21, que considera o volume removido ( ) dividido pela taxa de remoção ( ) de material da operação em questão. Essa equação é válida para as operações de desbaste, acabamento e furação.
[21]
Para o cálculo do tempo de corte efetivo da operação de rosqueamento ( ), utiliza-se a equação 7. Porém, para determinar o comprimento de corte ( ), faz-se necessário o cálculo do número de passadas que a ferramenta de rosca irá realizar para formar o filete da rosca. Aplicando a equação 22, encontra-se a altura do filete ( ):
[22]
De posse dessa informação, para determinar o comprimento de corte ( ), aplica-se a equação 23, que possibilita o cálculo do tempo de corte efetivo do processo de rosqueamento ( ).
[23]
Conforme a equação 24 e com base nos parâmetros obtidos no banco de dados do anexos A, B e C pode-se calcular o tempo de corte efetivo para o rosqueamento.
[24]
Para o cálculo do tempo de corte efetivo do canal usa-se a equação 25, que leva em consideração a profundidade de corte ( ), rotação ( ) e o avanço de corte ( ):
[25]
3.7 Cálculo custo ferramenta por peça
Para cada peça fabricada, tem-se uma parcela correspondente ao custo do suporte-ferramenta e do(s) inserto(s) aplicado(s) em cada operação. Com isso aplica-se um método de rateio do custo de aquisição desses insumos, baseado na sua diluição em função da vida útil. Aplicando a equação 26, são considerados o preço do inserto ( ), o preço do porta-ferramenta ( ), o tempo de vida da ferramenta ( ), as quantidades de arestas cortantes ( ) e o tempo de vida do suporte ferramenta ( ) que são diluídos em função do tempo de corte efetivo ( ) de cada operação. ( ) ( ) [26]
Para o cálculo do custo total de ferramenta por peça ( ) usa-se o somatório de todos os custos ferramentas ( ) de cada operação, conforme equação 27:
[27]
3.8 Cálculo do tempo total de operação
Para o cálculo do tempo total de operação ( ), é necessária a consideração dos tempos de troca automática de ferramenta ( ) e do tempo de abastecimento ( ) que consiste no tempo de troca entre a peça usinada e uma nova peça bruta para a usinagem. Esse tempo médio de carga e descarga da máquina é dado conforme a tabela 4.
Tabela 4 - Demonstrativo dos tempos de abastecimento da máquina manual. Máquina P M G Tempo de abastecimento [ ] (minutos) 0,8 1 1,5 Fonte: Autor
Para se calcular o tempo total de cada operação do processo de torneamento, aplica-se a equação 28, visto que para cada operação haverá uma troca automática de ferramenta.
[28]
Para determinação do tempo total do processo de torneamento, aplica-se a equação 29, que contempla o somatório dos tempos totais das operações que compõe o processo, mais o tempo de abastecimento (carga/descarga) do equipamento.
[29]
3.9 Cálculo do custo máquina
Para o cálculo do custo máquina ( ) usa-se a equação 30, que se trata do tempo total do processo ( ) multiplicado pela hora-máquina e dividido por 60 min.
[30]
3.10 Cálculo do custo da matéria-prima
O custo da matéria-prima ( ) é dado pela equação 31, que por sua vez leva em consideração o preço pago pelo quilograma da matéria-prima.
⁄ [31] 3.11 Cálculo do custo de produção
Com base nas definições apresentadas no item 3.1 deste trabalho, a determinação do custo de produção é dada pela simplificação da equação 16 anteriormente apresentada. Dessa forma a equação 32 determina que o custo de produção ( ) para a fabricação de um produto é dado pela a soma do custo ferramenta por peça ( ), mais custo máquina ( ) mais o custo da matéria-prima ( ).
[32]
3.12 Erro admissível
Para fins de validação do modelo de cálculos de custos das operações conforme apresentados anteriormente, irá ser considerado um erro admissível de 20% para mais e para menos do custo em relação aos valores orçados por empresas de usinagem.
Essa consideração é dada em função de dois fatores:
O preço da matéria-prima oscila de acordo com a quantidade adquirida e a forma de aquisição (direto da usina ou via distribuidores);
Os tamanhos de lote de produção determinam a quantidade de preparações de máquina, cada prestador de serviço dilui o seu tempo total de preparação do equipamento pelo tamanho do lote a ser produzido. Essa parcela não foi contemplada na metodologia desenvolvida nesse trabalho.
Portanto, os custos calculados no trabalho são oriundos de valores padrões definidos por fabricantes e de medidas definidas em CAD, sendo considerado este erro admissível para a validação do modelo.
4
ESTUDO DE CASO
Neste capítulo será abordada a viabilidade da aplicação da metodologia proposta no capitulo 3. O estudo de caso foi aplicado em um item genérico designado como Peça 01, e consta de uma simulação do custo total de produção para fins de análise.
4.1 Dados de entrada da simulação
O item designado como Peça 01 é apresentado na Figura 8, e consiste de um sólido de revolução, o que caracteriza a necessidade de um processo de torneamento, contemplando para sua obtenção, operações de desbaste, acabamento, rosqueamento, furação e usinagem de canais.
Figura 8 - Detalhamento da peça usinada.
Fonte: Autor
Conforme a metodologia de cálculo proposta como solução do presente trabalho, as informações de entrada necessárias para a realização dos cálculos de custo estão dispostas abaixo:
Nome da peça = Peça 01;
Volume bruto = 570,045 cm³;
Máquina utilizada = Média ( M ) Banco de dados conforme Anexo B
Material = AISI 1045 Aço, trefilado
da operação de desbaste = 311,187cm³ da operação de acabamento = 2,971cm³ da operação de furação = 1,467 cm³ = 40 mm 4.2 Memorial de cálculos
Na sequência são apresentados os cálculos aplicados na simulação do custo total de produção conforme metodologia proposta por este trabalho.
Processo de desbaste
Cálculo da taxa de remoção (Q) no processo de desbaste:
Cálculo do tempo de corte efetivo ( no processo de desbaste:
Cálculo do custo da ferramenta e do suporte-ferramenta no processo de desbaste: ( ) ( )
( ) ( )
Cálculo do tempo total da operação de desbaste:
1,047 + 0,11
Processo de acabamento:
Cálculo da taxa de remoção (Q) no processo de acabamento:
Cálculo do tempo de corte efetivo ( no processo de acabamento:
Cálculo do custo da ferramenta e do suporte-ferramenta no processo de desbaste: ( ) ( ) ( ) ( )
Cálculo do tempo total da operação de acabamento:
0,1132 + 0,11
Processo de furação
Cálculo da taxa de remoção (Q) no processo de furação:
Cálculo do tempo de corte efetivo ( no processo de furação:
Cálculo do custo da ferramenta e no processo de furação:
( ) ( ) ( )
Cálculo do tempo total da operação de furação:
Processo do canal:
Cálculo do tempo de corte efetivo ( no processo do canal:
Cálculo do custo da ferramenta e do suporte-ferramenta no processo do canal: ( ) ( ) ( ) ( )
Cálculo do tempo total da operação do canal:
0,0297 + 0,11
Processo de rosqueamento
Cálculo da altura do filete da rosca:
Cálculo do tempo de corte efetivo do processo de rosquemento ( ):
Cálculo do tempo total da operação de rosqueamento:
0,1306 + 0,11
Cálculo do tempo total de processo
∑
(1,1570 + 0,2232 + 0,2273 + 0,1397 + 0,2406) + (1,00)
Cálculo do custo-máquina do processo
Cálculo do custo-ferramenta por peça produzida
0,2861 + 0,0424 + 0,3840 + 0,0328 + 0,2864
Cálculo do custo da matéria-prima
⁄
Cálculo do custo total de produção da peça
4.3 Análise dos resultados
Por fim dos cálculos, pode-se afirmar que para a Peça 01, os resultados dos cálculos dos tempos de desabaste, acabamento, furação, canal e rosca para um tipo de máquina média (M), somaram-se em 2,9878 min/peça. Chegando a um custo de produção por peça de R$ 20,4293. Contudo, deste valor, 58,36% representa o custo da matéria-prima. Portanto, o valor pago pela matéria-prima influenciará proporcionalmente no preço final da peça.
Em uma tomada de preços efetuada com 03 prestadores de serviço de usinagem que atendem a mesma característica de máquina aplicada ao estudo, foram coletados os valores contidos na Tabela 5.
Tabela 5 - Valores orçados para a Peça 01
Fonte: Autor
Comparando os valores calculados pela metodologia proposta pelo presente trabalho com os valores orçados, pode-se verificar que a diferença de custos é de 71,32%, sendo o valor orçado maior que o calculado.
Essa diferença pode ser explicada com base em três fatores:
1. A forma como cada prestador adquire a sua matéria-prima, essa parcela é significativa na formação do preço de venda;
2. A determinação do custo hora-máquina de cada prestador, pois aí estão contemplados normalmente os lucros que cada um almeja;
3. A diluição que cada prestador adotou para os tempos de preparação, visto que o tamanho de lote informado foi de uma peça inicialmente.
Tabela 6 - Resultados calculado
5
CONCLUSÃO
Com o presente trabalho, foi possível concluir que o método de custeio de peças torneadas com base no volume de material removido destaca a praticidade na sua operacionalização sem a necessidade de possuir conhecimento técnico em usinagem para operacionalizar a metodologia. Porém, é necessário destacar que para a elaboração do banco de dados, é crucial dispor de um amplo conhecimento técnico do processo de fabricação por torneamento.
A partir dos cálculos relativos ao tempo e ao custo para fabricação da peça, fez-se possível identificar a exatidão da aplicabilidade do método de volume de material removido. Destacando-se as vantagens na execução de processos como o planejamento da peça e evidenciando a versatilidade de cálculo. Este modelo é capaz de determinar de forma ágil o custo para produção da peça desejada, mesmo se o projetista não detiver de conhecimento técnico de usinagem.
A elaboração dos cálculos e a apuração de seus respectivos resultados evidenciaram que a metodologia utilizada, se comparada à forma tradicional de cálculo de custo, demonstra maior praticidade quando dada sua aplicação. Aconselha-se a utilização deste método para projeção de custos antes mesmos deles ocorrerem, bem como para controle da viabilidade em comprar a determinada peça do fornecedor que dispõem do preço de venda mais aproximado do resultado que o método de cálculo de custo proporciona.
Portanto, com a utilização da metodologia de volume de material removido aplicado aos cálculos de custo, faz-se possível concluir a viabilidade na utilização deste método para a empresa, que desta forma, disporá do controle em seus processos de custeio, podendo obter o custo nas diversas fases de produção, que variam desde o planejamento até a produção acabada. Assim, a empresa conseguirá trabalhar com custos reais e exatos no momento que desejar ter seu conhecimento, sendo este um diferencial estratégico, que trará a empresa uma posição competitiva no mercado de atuação.
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