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Università di Bergamo – DIGIP
Tecnologie e Sistemi di Lavorazione
Studi di Fabbricazione– 2016.1.a
Aspetti economici nello sviluppo prodotto
Costi di produzione
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Classificazione dei costi su base funzionale
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Il significato dei costi
I costi di produzione hanno due significati distinti anche se
complementari:
• Significato economico: valore dei fattori produttivi produttivamente
consumati per ottenere i volumi produttivi e limite inferiore al di sotto
del quale i ricavi non dovrebbero scendere
• Significato finanziario: misura dell’investimento attuato per produrre i
volumi di prodotto e da recuperare tramite i ricavi di vendita tramite
prezzi opportuni
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Costo di produzione
• Definiamo costo di produzione C(QP) di una data produzione P, da ottenersi per
il volume QP, la somma dei valori degli N fattori, C(Fn, P), che si ritengono
consumati per ottenere P:
• La produzione P si denomina anche oggetto di costo.
• I fattori Fn impiegati per ottenerla si indicano anche elementi di costo.
• I valori degli elementi di costo C(Fn, P) si denominano costi elementari.
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Analisi dei costi elementari
• Gli elementi di costo si distinguono in:
- fattori operativi cioe’ fattori a consumi variabili, denominati anche
fattori a contatore
- Diretti: si attribuiscono a ciascuna produzione
- Variabili: variano al variare di QPm
- fattori di struttura macchinari, impianti, stampi, brevetti, lavoro degli
impiegati amministrativi, ecc. cioe’ fattori a capacita’ fissa
- Indiretti: si attribuiscono a ciascuna produzione per quote di
imputazione o di riparto
- Fissi: non variano al variare di QPm all’interno della capacita’
produttiva
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La matrice F/P
• Se supponiamo di calcolare i costi per M produzioni Pm e supponiamo
N fattori Fn
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Esempio
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Tipologie di costi
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I costi fissi e i costi variabili
• Costi fissi (o costi di struttura): costi la cui entita’ non dipende dal
volume della produzione. Scaturiscono in gran parte dall’uso dei fattori
produttivi strutturali (impianti, fabbricati, autoveicoli, etc).
Non variano al variare del volume di produzione ma solo entro certi
limiti fino al raggiungimento della massima capacita’ produttiva
• Costi variabili: costi la cui entita’ dipende dal volume della produzione.
Relativi a fattori produttivi che vengono acquisiti in misura tanto
maggiore quanto piu’ elevato e’ il volume della produzione da
ottenere.
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L’andamento dei costi fissi
• L’andamento dei CF e’ un andamento a «gradoni»:
Nel lungo termine tutti i costi tendono alla variabilita’, in quanto la
stabilita’ del costo rimane tale entro un definito limite di capacita’
produttiva, il che significa che se la produzione cresce oltre quel
determinato limite occorre dotare l’azienda da altri fattori produttivi
generatori a loro volta di costi fissi entro la propria capacita’
produttiva.
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L’andamento dei costi variabili
I costi variabili sono quei costi la cui entita’ dipende dal volume della
produzione. L’entita’ dei CV, riferita a un dato volume di produzione, viene
determinata moltiplicando il costo variabile unitario (cvu) dei fattori impiegati
per la quantita’ di produzione (q)
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Il Costo suppletivo
I costi fissi e variabili hanno un effetto sulla dimensione aziendale sia in
un’ottica attuale che prospettica in quanto e’ necessario avere certezza di poter
collocare quanto con essi si produce e, dall’altro, tenere presente che un
eventuale accrescimento della domanda, oltre i limiti della capacita’ produttiva
installata, comporta un brusco salto dei costi fissi. E’ fondamentale partire con
una dimensione economicamente efficace nel presente ma che consenta anche
di disporre di una riserva di capacita’ produttiva
Se la produzione cresce da qn a qn+1, in costanza di costi fissi, il costo supplettivo e’ pari alla differenza V2-V1 ed e’ solo funzione dei costi variabili, rimanendo i costi fissi per definizione costanti fino al massimo della capacita’ produttiva
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Costi speciali e costi comuni
• Costi Speciali: costi di quei fattori produttivi e delle attivita’ impiegati
specificatamente ed esclusivamente per ottenere un oggetto
‒ RIFERIBILITA’ ESCLUSIVA
‒ MISURAZIONE OGGETTIVA
• Costi Comuni: costi dei fattori produttivi e delle attivita’ impiegati per
svolgere piu’ produzioni
‒ RIFERIBILITA’ NON ESCLUSIVA
‒ NO MISURAZIONE OGGETTIVA
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I costi diretti e i costi indiretti
• Costi diretti (attribuzione oggettiva): costi riferibili in modo specifico a
un dato oggetto di costo. Cio’ si verifica quando quel dato fattore
produttivo da cui scaturisce il costo e’ impiegato in via esclusiva nella
produzione che riguarda l’oggetto del costo.
‒ Sono collegati strettamente a un determinato oggetto di costo
‒ Sono tali da poter essere imputati in maniera specifica a quel dato
oggetto
• Costi indiretti (attribuzione soggettiva): costi sostenuti per l’utilizzo di
risorse riferibili, contemporaneamente, a piu’ oggetti di costo (linee di
prodotti, reparti, commesse, etc.)
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Altre classificazione dei costi elementari
• Costi controllabili: sono influenzabili da parte dell’organo preposto alla
loro realizzazione
• Costi non controllabili: non sono influenzabili da parte dell’organo
preposto alla loro realizzazione
• Costi parametrici: e’ determinabile a priori il fabbisogno unitario del
fattore
• Costi discrezionali: non si possono adottare parametri tecnici
• Costi vincolati: dipendono da scelte strategiche
• Costi effettivi: corrispondono ad un effettivo impiego di fattore
• Costi ipotetici: si basano su ipotesi di gestione
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Costo unitario di produzione
• Il costo unitario di produzione è costituito da tre sottocategorie:
1. Costo dei componenti
2. Costo dell’assemblaggio
3. Spese generali
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1. Costo dei componenti
• I componenti utilizzati possono classificarsi nelle seguenti categorie:
‒ Componenti standardizzati (o unificati)
• Bulloneria, ingranaggi, riduttori, valvolame, motori elettrici,
transistor, condensatori, resistenze, ecc.
‒ Componenti non standardizzati (custom)
• Realizzati da terze parti secondo le specifiche fornite dai
progettisti
• Realizzati direttamente dal settore produttivo dell’azienda
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Stime dei costi dei componenti
• La stima dei costi dei componenti è diversa se il componente è di tipo
standardizzato o personalizzato (custom)
‒ Componente standardizzato
• Il costo dipende principalmente dal volume di acquisto (maggiori
volumi = minori costi). La stima può ottenersi tramite cataloghi on-
line o richiedendo preventivi. Es. bulloneria
‒ Componente personalizzato
• Buy: il componente viene acquistato da terze parti
Richiedere preventivo
• Make: il componente viene realizzato in azienda
Stimare il costo di fabbricazione
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Stima dei costi di fabbricazione
• Concorrono a determinare il costo di fabbricazione le seguenti voci.
‒ Spesa per la materia prima impiegata. Si valuta considerando il
volume del componente + volume di scarto (per esempio da
modello CAD) ed il costo della materia prima.
‒ Spesa per la manodopera direttamente impiegata. Si valuta
considerando il tempo unitario di lavorazione.
‒ Quota di ammortamento del macchinario usato per la
produzione. Anche questo dipende dal tempo unitario di
lavorazione.
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Ciclo di lavorazione e tempo di operazione
• Per la fabbricazione di un componente, questi è sottoposto ad un ciclo
di lavorazione
• Un ciclo di lavorazione è composto da un certo numero di operazioni
• Un’operazione è un insieme di lavorazioni eseguite sul componente
senza cambiarne il piazzamento
• Il tempo di operazione è quello necessario ad essa, computato tra
l’istante in cui il pezzo da lavorare viene prelevato e quello in cui viene
prelevato il successivo
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Stima del tempo di operazione
• Il tempo di operazione si compone di tre parti
‒ tempo impiegato per il prelevamento e piazzamento del pezzo
‒ tempo impiegato per l’esecuzione dell’operazione vera e propria
‒ tempo impiegato per togliere il pezzo dal piazzamento e
depositarlo
• Il tempo di operazione si può stimare
‒ mediante rilevamento diretto
‒ attraverso modelli matematici di preventivazione dei movimenti
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2. Costo dell’assemblaggio
• Il costo dell’assemblaggio è quello che attiene all’integrazione dei vari
componenti ed è composto da:
‒ Costo della manodopera
‒ Costo delle attrezzature
‒ Costo degli utensili
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Stima dei costi di assemblaggio
• Il costo del tempo di assemblaggio richiede la stima dei costi di
ciascuna operazione
• I tempi delle operazioni di assemblaggio si possono ricavare:
‒ mediante cronometraggio delle operazioni stesse
‒ mediante modelli matematici
‒ attraverso software specifici
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3. Spese generali (overhead)
• Le spese generali raccolgono tutti i costi non direttamente legati ai
componenti ed all’assemblaggio.
‒ Costi di supporto
• Dipendono dal particolare prodotto
− Es. movimentazione materiali, controllo qualità, spedizioni,
manutenzione degli impianti
‒ Allocazioni indirette
• Non dipendono dal particolare prodotto
− Es. manutenzione degli edifici produttivi
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Le configurazioni di costo
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Esercitazione
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Esercitazione
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Esercitazione
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Esercitazione
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Esercitazione
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Esercitazione
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• Procedura in grado di misurare i costi dei prodotti o servizi attraverso
l’assegnazione dei costi delle risorse alle attivita’ svolte dall’azienda
• Tali costi vengono poi assegnati ai prodotti o servizi che generano la domanda o
beneficiano delle attivita’ svolte
ATTIVITA’
insieme di operazioni elementari tecnicamente omogenee
Activity-Based Costing (ABC)
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Fasi secondo lo schema ABC
- Imputazione dei costi diretti ai prodotti
- Individuazione delle attività a cui vengono imputati i relativi costi sostenuti
nel periodo
- Individuazione delle determinanti di costo di ciascuna attività e
quantificazione del volume di attività del periodo, in termini di tale unità di
misura
- Calcolo dei costi per unità di attività
- Imputazione ai prodotti dei costi di attività sulla base del fabbisogno di
attività manifestato nel periodo
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Modello di costo per taglio AWJ
C = CA+CW+CE+CU+CH [€/m]
CA: costo per il consumo di abrasivoCW: costi per il trattamento ed il consumo dell’acquaCE: costo per il consumo di energiaCU: costi per ugello primario e focalizzatoreCH: altri costi variabili indiretti (manodopera,
manutenzione, ammortamenti etc.)
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Modello di costo per taglio AWJ
Il costo per il consumo di abrasivo, nell’ipotesi di assenza di riciclaggio, puo’
essere calcolato come:
CA = Ca * ma / NI [€/mm]
Con:
Ca: costo abrasivo [€/kg]
ma: portata dell’abrasivo [g/min]
NI: velocita’ della testa di taglio [mm/min]
Il costo dell’acqua:
CW = Qw * Cw / NI [€/mm]
Con:
Qw: portata d’acqua [m3/min]
Cw: costo unitario dell’acqua [€/m3]
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Modello di costo per taglio AWJ
Il costo per il consumo di energia
CE = Ce * (Qw * P / NI ) [€/mm]
Con:
Ce: costo unitario di fornitura dell’energia [€/kWh]
P: pressione dell’acqua [Pa]
I costi per ugello primario e focalizzatore
CU = (Cu/tu + Cf/tf ) / NI [€/mm]
Con:
Cu: costo ugello [€/pezzo]
tu: tempo di vita dell’ugello [h]
Cf: costo focalizzatore [€/pezzo]
tf: tempo di vita del focalizzatore [h]
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• µEDM is an attractive solution for the manufacturing of
microcomponents.
• Workpiece thermal and electrical properties play a vital role in
determining:
– Material’s EDM machinability,
– Process performances.
• Low knowledge about the effects of materials and process parameters on
the production cost.
• A relevant cost estimation has a direct bearing on the performance and
effectiveness of a business and goodwill in the market.
Model cost for µEDM application
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Variable Costs
Labour
�� = �� + 60%�� · �� ·
Extraordinarily Maintenance
�� = �� + ���� · �� ��� · �
Utilities
�� = ���� + ���� + ����
Tool
Workpiece
FixedCosts
Ownership
Routine Maintenance
Wire
�����
= �� · � · ����
Electrode
��� = ��� · ���
TOTAL COST
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- �� is the wage rate of manufacturing personnel [€/h];
- �� is the number of manufacturing personnel;
- is the total time needed for machining. It encloses 33% of machining time, setup
time and design time [h].
Labour�� = �� + 60%�� · �� ·
Extraordinarily Maintenance�� = �� + ���� · �� ��� · �
- �� is the cost of replacement [€];
- ���� is the number of experts necessary to solve the problem;
- �� ��� is the expert hourly cost [€/h];
- � Is the time needed for the failure correction [h].
Utilities�� = ���� + ���� + ����
- �� is the quantity of water used [m3];
- �� is the unit cost of water [€/m3];
- �� is the quantity of electricity used [kWh];
- �� is the unit cost of electricity [€/kWh];
- �� is the quantity of dielectric fluid used [L];
- �� is the unit cost of dielectric fluid [€/L].
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• Micro-holes performed using Sarix SX-200.
• Workpiece:
‒ Material: Stainless steel plates (AISI 304) and
tungsten carbide
‒ Thickness: 3 mm.
• Tool:
‒ Tubular electrode
‒ ��� =0.3 mm and ��! =0.12 mm
‒ Material: Tungsten carbide and Brass
• Dielectric: Hydrocarbon oil
• Variable process parameters:
‒ Peak current (I)
‒ Voltage (V)
‒ Frequency (F)
• Elaboration of progressive machining time (t) and tool wear (tw)
technology window.
Case study
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• The execution of 100 holes was considered.
• Hypothesis assumed:
‒ Machining set-up: 1.5h (start machine, centering, set-up electrode)
‒ Operator’s wage: 25€/h
‒ Attention level of operator: 33%
• Calculation of:
‒ Labour and utilities cost (CL+U)
‒ Tool Cost (CT)
‒ Total Cost (TC)
Case study
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• Brass electrode is faster than
tungsten carbide.
• Brass electrode technology
windows is smaller.
• Tw is lower for tungsten carbide
electrode.
• Brass electrode technology
window is larger.
Case study – Stainless steel
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• Labour cost + Utilities cost are higher for the machining performed by
tungsten carbide electrode.
Case study – CL+U – Stainless steel
Higher machining duration
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• Tungsten carbide technology window is higher than the brass one.
Case study – CT – Stainless steel
Higher tool unit cost
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• Directly proportional to hole depth.
• Brass has high tool wear, MRR and low cost Competitive with respect to
tungsten carbide.
• To equal Δd ΔCTBrass < ΔCTWC
Depth
[mm]
Total Cost (min-max) [€]
TW Brass
1 155-230 85-100
2 255-395 110-135
3 350-365 140-175
Case study – CT – Stainless steel
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• Brass electrode is faster than
tungsten carbide.
• Brass electrode technology
windows is smaller.
• Tw is lower for tungsten carbide
electrode.
• Brass electrode technology
window is larger.
Case study – TC
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• Labour cost + Utilities cost are higher for the machining performed by
tungsten carbide electrode.
Case study – CL+U – TC
Higher machining duration
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• In general, tool cost using tungsten carbide electrode is higher than the one
obtained using brass electrode.
• Overlapping of the two regions
Case study – CT – TC
For few technologies, there
are no differences for the
tool cost using the two
electrode materials
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• Directly proportional to hole depth.
• Brass has high tool wear, MRR and low cost Competitive with respect to
tungsten carbide.
Case study – CT – TC
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Case study - comparison