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Programas para el cálculo del coste de fabricación un molde de inyección y del coste de la pieza restante

Carlos Javierre, Javier Castany,  Isabel Claveria. Taller de Inyección de la Industria de los Plásticos (TIIP).Unidad asociada al CSIC-Universidad de Zaragoza01/02/2002
Las empresas buscan cada día mayor competitividad para vender sus productos a unos precios muy ajustados. Uno de los factores más influyentes en el precio del producto son los costes de producción.  Es por tanto necesario que la empresa conozca de forma exhaustiva los costes implicados en su proceso de producción, y lo que es más importante, que pueda anticiparlos antes incluso de haberla comenzado. Con este fin se ha desarrollado una herramienta de trabajo que, a partir de una serie de datos de la pieza a fabricar, calcula y optimiza sus costes en función de los costes asociados al proceso de inyección, de una forma rápida y sencilla.
Una de las incógnitas más relevantes que se plantea en el desarrollo del proyecto de una pieza de plástico es el coste del molde con el que se va a inyectar la pieza. Para determinar este coste el encargado de realizar el proyecto pide presupuesto del molde a los moldistas fabricantes en potencia. Es entonces cuando sobre los moldistas recae una de las tareas más difíciles y de responsabilidad de realizar: presupuestar cuanto le va a costar el molde. Este trabajo lo tienen que realizar de forma rápida y precisa.  Los moldistas realizan los presupuestos, fundamentalmente basándose en su experiencia, en función de moldes que ya han construido. Asocian a piezas parecidas moldes con costes similares y problemas semejantes, soluciones de costes equiparables. Para cubrir este aspecto en el desarrollo de piezas de plástico se ha desarrollado otra herramienta complementaria a la primera presentada para el cálculo de coste de moldes a partir de dos métodos diferentes; El primero mediante la utilización de una base de datos ya construidos o comprados y mediante la filosofía de a piezas semejantes le corresponden moldes semejantes con costes semejantes y el segundo mediante un método de cálculo a partir de ecuaciones matemáticas, ajustadas mediante coeficientes,  que calcula de forma separada los costes de diferentes sistemas del molde y el coste total como coste de cada uno de los subsistemas que lo componen.

1. Necesidad de las herramientas desarrolladas

Desde que se termina el diseño estético y funcional de una pieza de plástico inyectada hasta que se pueden obtener piezas definitivas se tienen que realizar una serie de etapas que de forma esquemática vemos reflejada en la siguiente figura.
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Fig. 1.- Fases en el desarrollo de una pieza de plástico inyectada
De cada una de estas etapas se obtienen una serie de resultados que van despejando dudas sobre el buen fin del desarrollo del proyecto. De este proceso podemos destacar las siguientes características:

• Tiempos largos de realización

• Inversiones elevadas

• Obtención de piezas al final del proceso

• Comprobación del éxito del proyecto al final del proceso

Se puede decir que en la mayoría de los casos el desarrollo de una pieza o un conjunto de piezas de plástico es un proceso que inicialmente puede comenzar con grandes incertidumbres, tanto técnicas como económicas. Para intentar disminuir al máximo las incertidumbres de tipo técnico se puede recurrir a la experimentación con piezas prototipo o a los diferentes  programas de simulación de tipo reológico, resistente y funcional, que manejados por personas capacitadas pueden asegurar la viabilidad técnica del proyecto. Para reducir las incertidumbres de tipo económico se han desarrollado las dos herramientas que se presentan en el siguiente trabajo.  “Herramienta CAE para el presupuesto de moldes de inyección de termoplásticos” y “Herramienta CAE para la optimización económica de piezas de plástico inyectadas”.

2. Herramienta CAE para el presupuesto de moldes

Mediante el programa desarrollado se puede realizar el cálculo del coste de un molde según dos métodos (Fig 2.). METODO 1: Consiste en un método comparativo, “para piezas similares”=> “se necesitarán moldes similares” => “con costes similares”. A partir de datos de moldes donde podamos ver sus características y sus costes podremos deducir el coste de un molde nuevo. METODO 2: Calculo a partir de un modelo matemático del coste del molde. Se divide el coste total del molde en diferentes subcostes que pueden ser calculado de forma independiente, el coste total será por tanto la suma de cada uno de los subcostes.
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Fig. 2.- Métodos para el cálcuo de costes de moldes utilizados por el programa

2.1 Método 1

El proceso de cálculo mediante el primer método conceptualmente es muy sencillo. Mediante el programa se pueden realizar fichas de moldes donde aparezcan reflejadas sus características y los datos relativos a los costes. El flujo de trabajo mediante el programa podría seguir el siguiente esquema (fig. 3).

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Fig. 3.- Flujo de aplicación del Método 1
Destacar que la viabilidad de la aplicación de este primer método depende en gran  medida del número de moldes construidos o calculados que tenga nuestra base de datos.

2.2 Método 2

El método 2 es más complejo en su aplicación. El usuario tiene que tener un cierto nivel de conocimientos sobre moldes de inyección y además se tiene que tener una primera aproximación al diseño del molde. Se necesitan datos de partida para la aplicación del programa relacionados con sus dimensiones, materiales, improntas, sistemas de alimentación, refrigeración, expulsión, movimientos y otros elementos que vaya a llevar el molde. Estos datos serán requeridos por el programa durante su ejecución a lo largo del cálculo de cada uno de los subcoste en los que el programa divide el coste total del molde. El programa realiza cálculo a partir de estos datos y maneja numerosa información de base de tatos sobre materiales para moldes y coste de elementos normalizados.

El flujo de calculo recomendado a la hora de aplicación del programa aparece reflejado en la siguiente figura:

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Fig. 4.- Flujo de aplicación del Método 1
2.3 Resultados

Los resultados obtenidos por ambos métodos pueden ser almacenados según el formato de fichas que maneja el programa de forma que pasen a ampliar la base de datos de moldes.

Para el método 2 la información que se obtiene sobre el molde y los resultados son mucho más amplios. Estos se pueden ver desglosa en materiales y horas de trabajo para cada subcoste en diferentes formatos.

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Fig. 5. Resultados del método 2
2.4 Ajuste del Método

El método 2 utiliza ecuaciones para calcular el coste de las diferentes partes en las que se divide el molde para su calculo. En estas ecuaciones se emplean coeficientes de ajuste para ponderar cada factor influyente y para poder ajustar el método a los costes de producción de cada moldista. Estos costes fueron ajustados para un moldista mediante el análisis de los moldes fabricados durante dos años. Se estudiaron los costes tanto en horas como en materiales de dichos moldes y a partir de ese estudio se obtuvieron unos valores generales de estos coeficientes que son los que utiliza actualmente el programa pero que pueden ser ajustados para cualquier moldista.

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Fig. 6. Ejemplo de moldes utilizados para obtener los coeficientes
2.5 Datos de partida

Para poder aplicar el método 2 se necesita realizar un diseño aproximado del molde, de su estructura, mecanismos y diferentes sistemas que lo componen. En la siguiente gráfica vemos  los datos de partida utilizados para obtener el presupuesto de un molde de una carcasa de espejo para el automóvil y la ficha de resultados obtenida tras la aplicación del programa.

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Fig. 7.- Datos de partida y resultados obtenidos

3. Herramienta CAE para la optimización económica de piezas de plástico inyectadas

El programa de cálculo de coste de piezas de plástico calcula el coste de una pieza de plástico inyectada como suma de cuatro costes:

• Coste del material utilizado

• Coste de la máquina utilizada

• Coste de la amortización del molde repercutible a la pieza

• Coste del operario/s asociado a la inyección de la pieza

Para calcular estos costes el programa utiliza bases de datos de materiales y máquinas además de necesitar datos característicos de la pieza y el molde que deben ser introducidos por el usuario. También calcula diversos parámetros como Fuerza de cierre, tiempos de ciclo y hace una primera selección de las máquinas capaces de inyectar la pieza. El esquema de trabajo del programa aparece reflejado en el siguiente gráfico.

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Fig. 8.- Flujo de trabajo del programa de optimización económica de piezas

Resultados

Tras la ejecución del programa se obtienen dos tablas de resultados donde destacan datos como; tiempos de ciclo, coste de la pieza
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Fig. 9.- Resultado del programa de optimización económica de piezas
desglosado en los diferentes factores y expresados en porcentajes y coste total), tiempos de producción, máquina capaz de inyectar el molde...

Si aplicamos el programa al molde mostrado en el ejemplo anterior obtenemos los resultados que se muestran en la figura 10.

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