RACIONALIZACIJA STROŠKOV PROIZVODNJE V PODJETJU VAR D.O.O. Študent: Študijski program: Smer: Primož Štingl Visokošolski strokovni; Strojništvo Proizvodno strojništvo Mentor: doc. dr. Marjan LEBER Maribor, 2012 I
Vložen original sklepa o potrjeni temi - II -
I Z J A V A Podpisani Primož Štingl izjavljam, da: je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom doc. dr. Marjana Lebra; predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi; soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet Univerze v Mariboru. Maribor, 20.08.2012 Podpis: - III -
ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Marjanu Lebru in mentorju iz podjetja VAR d.o.o. dipl. inž. Andreju Potočniku za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela. Zahvaljujem se tudi dipl. ing. Antonu Mlakarju in celotnemu kolektivu podjetja VAR d.o.o.. Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij. Hvala punci Mateji za potrpežljivost in moralno podporo pri nastajanju diplomskega dela. - IV -
RACIONALIZACIJA STROŠKOV PROIZVODNJE V PODJETJU VAR D.O.O. Ključne besede: STROŠKOVNA KALKULACIJA, OPTIMIRANJE, TEHNOLOŠKI ČAS, NAČRTOVANJE PROIZVODNJE, STROŠKI, AVTOMATIZACIJA UDK: 005.52:330.133.1(043.2) POVZETEK V diplomskem delu je predstavljeno optimiranje procesa ročnega točkovnega varjenja. Prikazan je potek načrtovanja tehnološkega procesa robotiziranega točkovnega varjenja, načrtovanje potrebne tehnološke opreme, preračun časov izdelave in preračun stroškov. Postopek racionalizacije oz. optimiranja proizvodnje poteka skozi celotno življenjsko dobo izdelave izdelka. Z optimiranjem procesa dosežemo nižje izdelovalne čase ter stroške in višjo kvaliteto izdelave. - V -
RATIONALIZATION OF PRODUCTION COSTS IN THE COMPANY VAR D.O.O. SENKUNG DER PRODUKTIONSKOSTEN IM UNTERNEHMEN VAR D.O.O. Schlüsselwörter: KOSTENKALKULATION, OPTIMIERUNG, BEARBEITUNGSZEIT, FERTIGUNGS- PLANUNG, KOSTEN, AUTOMATISIERUNG UDK: 005.52:330.133.1(043.2) ZUSAMMENFASSUNG In der Diplomarbeit ist die Prozessoptimierung des Punktschweißens vorgestellt. Es zeigt den Ablauf der Fertigungsplanung des Robotisierten Punktschweißens, die Planung der technologischen Ausrüstung, die Fertigungsplanung und die Kostenplanung des gesamten Prozess. Der Prozess der Rationalisierung bzw. Produktionsoptimierung verläuft durch die gesammte Lebenszeit des Fertigungsprozesses. Mit der Optimierung des Prozesses erreichen wir kürzere Fertigungszeiten und niedrigere Kosten wie auch eine höhere Qualität der Produkte. - VI -
KAZALO VSEBINE 1 UVOD... 1 2 PREDSTAVITEV PODJETJA... 2 2.1 VAR D.O.O.... 2 3 PREGLED TEORIJE... 7 3.1 NAČRTOVANJE PROIZVODNEGA PROCESA... 7 3.2 DOLOČANJE ČASOV IZDELAVE... 15 3.3 RACIONALIZACIJA... 18 4 RACIONALIZACIJA STROŠKOV TOČKOVNEGA VARJENJA EKSPERIMENTALNI DEL... 22 4.1 OPIS IZDELKOV... 22 4.2 OBSTOJEČA TEHNOLOGIJA ROČNEGA TOČKOVNEGA VARJENJA... 26 4.3 KONTROLA IZDELKA... 28 4.4 ANALIZA DELA IN STROŠKOV ROČNEGA TOČKOVNEGA VARJENJA... 31 4.5 OPTIMIRANJE PROCESA... 33 4.6 NAČRTOVANJE AVTOMATIZIRANEGA PROCESA PROIZVODNJE... 38 5 UPRAVIČENOST INVESTICIJE ROBOTIZIRANEGA PROCESA IZDELAVE57 5.1 EKONOMSKA UPRAVIČENOST INVESTICIJE... 57 5.2 TEHNOLOŠKA UPRAVIČENOST INVESTICIJE... 62 6 SKLEP... 64 7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV... 65 - VII -
KAZALO SLIK Slika 2.1: Poslovna stavba VAR d.o.o.... 2 Slika 2.2: Enoredno preoblikovalno orodje... 3 Slika 2.3: Dvoredno preoblikovalno orodje... 4 Slika 2.4: Štancani izdelki... 5 Slika 3.1: Vsebina dejavnosti priprave proizvodnje... 7 Slika 3.2: Delitev nalog priprave proizvodnje v dve skupini... 8 Slika 3.3: Prikaz dela na enem stroju... 20 Slika 4.1: BMW serija 6... 22 Slika 4.2: Standardna označba avtomobilskih stebrov... 23 Slika 4.3: Izdelek Verstärkung scharnier a-säule oben links... 23 Slika 4.4: Izdelek Verstärkungs scharnier a-säule oben rechts... 24 Slika 4.5: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na desnem izdelku (Verstärkungs scharnier a-säule oben rechts)... 25 Slika 4.6: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na levem izdelku (Verstärkung scharnier a-säule oben links)... 25 Slika 4.7: Ročni stacionarni varilni stroj NIMAK BMP 6-4/130MF... 26 Slika 4.8: Pozicije izdelka Verstärkung scharnier a-säule oben links v orodju... 27 Slika 4.9: Pozicije izdelka Verstärkung scharnier a-säule oben rechts v orodju... 27 Slika 4.10: Elektroda s kapico... 28 Slika 4.11: Elektrodna kapica... 28 Slika 4.12: Kontrolna priprava za mersko kontrolo izdelka... 29 Slika 4.13: Pretrgan izdelek za kontrolo zvarnega spoja... 30 Slika 4.14: Vpenjalne čeljusti za kontrolo zvarnih spojev... 30 Slika 4.15: Robotska celica... 34 - VIII -
Slika 4.16: Kontrolni panel... 35 Slika 4.17: Varilni stroj NIMAK C1600/260MF... 35 Slika 4.18: Elektrodi za točkovno varjenje... 36 Slika 4.19: Robot FANUC Arc Mate 120ic-10l in njegovo delovno območje... 36 Slika 4.20: Zalogovnik... 37 Slika 4.21: 3D model naležne plošče in podpornega profila... 39 Slika 4.22: 3D model profilne palice... 39 Slika 4.23: 3D model zalogovne enote... 40 Slika 4.24: Prototip zalogovne enote TIP1... 40 Slika 4.25: 3D model ojačitve stebra... 41 Slika 4.26: 3D model stebra... 41 Slika 4.27: 3D model naležne plošče... 42 Slika 4.28: 3D model podpornega profila... 42 Slika 4.29: 3D model ojačevalni profila... 42 Slika 4.30: 3D model zatiča... 43 Slika 4.31: 3D model zalogovne enote TIP2... 43 Slika 4.32: Prototip koncepta zalogovne enote TIP2... 44 Slika 4.33: Dvočeljustno paralelno prijemalo GP30-B... 46 Slika 4.34: 3D model mehanskega prijemala z profili za prijemanje izdelka... 47 Slika 4.35: 3D model naležne površine za korekcijo pri vpenjanju... 47 Slika 4.36: Prijemanje izdelka z prijemalom TIP1, ki je nameščeno na robotski roki... 48 Slika 4.37: Mesti prijemanja izdelka z vakuumskimi prijemali... 48 Slika 4.38: Naležna površina za korekcijo izdelka pri prijemanju... 49 Slika 4.39: Vakuumski prisesek premera Ø23mm... 49 Slika 4.40: Koncept prijemala TIP2 nameščene na robotski roki... 49 Slika 4.41: Elektroda z elektrodno kapico... 51 - IX -
Slika 4.42: Elektroda za varjenje v robotski celici s podaljšanim vratom in z navojnim vretenom... 51 Slika 5.1: Prikaz dela na robotski celici... 62 - X -
KAZALO PREGLEDNIC Preglednica 1: Prikaz razdelitve obdelave na operacije za nek obdelovanec... 10 Preglednica 2: Analiza dela ročnega točkovnega varjenja... 32 Preglednica 3: Tehnični podatki robota FANUC Arc Mate 120ic-10l... 37 Preglednica 4: Tehnični podatki mehanskega prijemala... 46 Preglednica 5: Taktni časi tehnološkega postopka varjenja izdelkov... 52 Preglednica 6: Analiza dela za točkovno varjenje na robotski celici... 54 Preglednica 7: Stroški materiala in izdelave tehnološke opreme... 55 Preglednica 8: Stroški standardnih komercialnih delov... 56 Preglednica 9: Stroškovna kalkulacija ročnega točkovnega varjenja... 58 Preglednica 10: Stroškovna kalkulacija robotiziranega varjenja... 59 Preglednica 11: Pregled zasedenosti delavca na izmeno... 60 Preglednica 12: Pregled zasedenosti stroja na letni ravni... 61 - XI -
UPORABLJENI SIMBOLI v c - odpornostni moment n - sila f - normalna napetost v f - tangencialna napetost f z - modul elastičnosti a - globina rezanja L - vzdolžna pot orodja B - pot orodja v širino i - število zapovrstnih rezov - XII -
UPORABLJENE KRATICE oz. - oziroma ISO - International Standard Organisation FS - Fakulteta za strojništvo npr. - na primer itd. - in tako dalje SPC - statistično obvladovanje procesa MSA - analiza merilnih sistemov CAD - računalniško podprto oblikovanje CNC - računalniško numerično krmiljenje APQP - metode planiranja aktivnosti za večjo kakovost izdelkov - XIII -
1 UVOD Z uvajanjem avtomatiziranih procesov izdelave v proizvodnjo dosegamo krajše izdelovalne čase izdelkov in zmanjšamo proizvodne stroške. Zaradi vse večje nasičenosti trga je osnovni cilj vsakega podjetja zadovoljiti kupca s celovitim obvladovanjem kakovosti končnega produkta. Točkovno varjenje, ki se na podjetju VAR d.o.o. pojavlja vse več, se v večini izvaja na ročnih delovnih mestih. Zaradi večanja kapacitet v področju točkovnega varjenja je omenjeno podjetje pred kratkim nabavilo robotsko celico za avtomatizirano izdelavo. Z vodstvom podjetja sem se dogovoril o uvajanju dveh projektov iz ročnega delovnega mesta na robotsko celico. Zastavljen cilj racionalizacije oz. optimiranja projekta je razporediti kapacitete varjenja, razbremeniti delavca, zmanjšat izdelovalne čase in znižati stroške izdelave. Skratka racionalizirat proizvodnjo in stroške proizvodnje. V diplomski nalogi bom predstavil vse korake projektiranja potrebne tehnološke opreme, načrtovanje dela, stroške in upravičil investicijo. - 1 -
2 PREDSTAVITEV PODJETJA 2.1 VAR d.o.o. Zasebno podjetje VAR je bilo ustanovljeno leta 1994 in s šestdesetimi zaposlenimi nadaljuje dolgoletno tradicijo orodjarstva v Gornji Radgoni. Inovativnost, kreativnost, pripravljenost za prilagajanje naročnikovim zahtevam in visoka kakovost, je skozi leta podjetju pri kupcih zagotovilo status zanesljivega partnerja, ki s svojim znanjem in izkušnjami uspešno sodeluje pri razvoju in realizaciji najzahtevnejših orodij. S časom se je osnovna orodjarska dejavnost razširila tudi na serijsko proizvodnjo izdelkov, v največji meri za avtomobilsko industrijo. Njihovi kupci in uporabniki orodij, izdelkov in storitev postajajo partner v celotnem procesu snovanja, razvoja in zagotavljanja funkcionalnosti orodij, ter izdelkov. Inovativnost, kreativnost, ter prilagajanje naročnikovim zahtevam so torej njihova stalnica razvoja. Že dolgo niso le ponudniki izdelave orodij, temveč se želijo na trgu predstaviti in uveljaviti kot prilagodljiv in zanesljiv partner pri izdelavi orodij in izdelkov za najzahtevnejše uporabnike. Slika 2.1: Poslovna stavba VAR d.o.o. - 2 -
Orodjarna Osnovno proizvodna dejavnost podjetja predstavlja izdelava visokokakovostnih orodij. Le-ta temelji na strokovnih izhodiščih, na uporabi sodobnih računalniško vodenih obdelovalnih strojev, na natančni kontroli izdelkov, ter visoki usposobljenosti in izkušnjah vseh zaposlenih. Orodja so izdelana po lastni konstrukciji, s sodobno CAD/CAM programsko opremo (SOLIDWORKS/UNIGRAPHICS), kot tudi po konstrukciji naročnika in dostavljenem vzorcu. Slika 2.2: Enoredno preoblikovalno orodje Proizvodni program orodjarne tako obsega orodja za preoblikovanje pločevine najzahtevnejših izvedb velikosti 1600x600 mm, kot so kombinirana oz. progresivna, rezilna, upogibna in vlečna orodja. Vedno večji delež pa predstavlja tudi izdelava orodij z integriranimi pripravami za varjenje in kovičenje. Nadalje ponujajo orodja za predelavo plastičnih mas v velikosti do 420x420 mm, kot so orodja za brizganje termoplastov in orodja za stiskanje in brizganje duroplastov. Pomembno skupino predstavlja tudi razvoj in izdelava prototipnih orodij/vzorcev ter kontrolnih priprav. Prednost ponudbe prototipnih orodij/vzorcev predstavlja predvsem kratek čas realizacije. - 3 -
Slika 2.3: Dvoredno preoblikovalno orodje Serijska proizvodnja Orodja iz osnovnega proizvodnega programa se razvijajo tako za zunanje kupce, kakor tudi potrebe lastne serijske proizvodnje, kjer proizvajajo štancane in brizgane izdelke za avtomobilsko industrijo, industrijo elektronike in še nekatere panoge. Za realizacijo proizvodnje so na voljo ekscentrične stiskalnice velikosti od 25 do 400 ton. Pri tem velja izpostaviti tudi preoblikovanje nerjaveče pločevine, ki predstavlja pretežni del njihove proizvodnje. Proizvodnja brizganih izdelkov (do 200g) pa se izvaja na računalniško krmiljenih brizgalnih strojih. Izdelki podjetja se vgrajujejo v vozila proizvajalcev vozil kot so Audi, BMW, Daimler, Volvo, Ford. Nekaterim izmed naštetih, so tudi neposredni dobavitelj na montažne linije (TIR 1). V zadnjem času predstavljajo vedno večji delež izdelki z višjo dodano vrednostjo (štancani in dodatno varjeni sklopi avtomobilskih komponent). - 4 -
Slika 2.4: Štancani izdelki Storitvena dejavnost Dodatno dejavnost podjetja predstavljajo storitve strojnih obdelav na obdelovalnih strojih velikosti do 1000x700 mm. To so storitve struženja, rezkanja in koordinatnega vrtanja na CNC obdelovalnih strojih, ploskovnega in okroglega brušenja, potopne erozije in žične erozije. V ponudbi je tudi merjenje obdelovancev na 3D CNC koordinatnem merilnem stroju do 700x700x500 mm. Sistem kakovosti Kakovost razvoja, proizvodnje in prodaje orodij zagotavljajo v skladu s standardom kakovosti ISO 9001:2008, ki je uveden že od leta 2001. Kakovost štancanih, brizganih in varjenih delov obvladujejo v skladu s standardom kakovosti ISO/TS 16949:2009, saj se zavedajo da sta danes ključna dejavnika kakovost in kratek dobavni rok, kar pri njihovih kupcih vzbuja veliko mero zaupanja. V skladu z ISO/TS 16949:2009 so v podjetju strokovno usposobljeni in tudi izvajajo APQP (metode planiranja aktivnosti za večjo kakovost izdelkov), SPC (statistično obvladovanje procesov) in MSA (analize merilnih sistemov). Vsa vzorčenja izdelkov so izvedena v skladu z VDA standardi (obvladujejo pa tudi PPAP). Kot že omenjeno, je merilnica podjetja opremljena s sodobnim 3D koordinatnim merilnim strojem, kjer se izvajajo vse vrste meritev, od izdelkov do orodij. S strojem zagotavljajo - 5 -
natančnost meritev do 0,003 mm. Za zagotavljanje merske ustreznosti izdelkov v serijski proizvodnje čedalje več uporabljajo kontrolne priprave, ki jih prav tako sami projektirajo in izdelujejo. Podjetje ima tudi strokovno usposobljen in akreditiran kader za interno izvajanje kalibracije meril skupine B. Razvoj V podjetju vsa leta svojega delovanja permanentno vlagajo v lastni razvojni oddelek, hkrati pa se povezujejo s Fakulteto za strojništvo Univerze v Mariboru. So član Orodjarskega grozda Slovenije (TCS) in Avtomobilskega grozda Slovenije (ACS). Registrirano imajo tudi raziskovalno skupino. Podjetje od vsega začetka uvaja in razvija filozofijo računalniško integrirane proizvodnje. Tako je velik delež aktivnosti usmerjen tudi v razvoj in nadgrajevanje obstoječih programskih rešitev in procesov. Razvoj, konstruiranje, izdelava in preizkušanje orodij se izvaja v integriranem računalniškem okolju CAD/CAE/CAM/CAQ s programsko opremo podjetja EDS UNIGRAPHICS in lastnimi strokovnjaki. S tem je omogočeno učinkovito načrtovanje orodij in prilagajanje individualnim potrebam posameznega kupca. Kupcu omogočajo, da sodeluje pri vseh izdelavnih fazah nastajanja orodij, to je na stopnji načrtovanja, izdelave in preizkušanja. Sodelovanje z odjemalci se pri večini primerov prične že v fazi razvoja izdelka (sklopa). Kadrovska struktura Trenutno je v podjetju zaposlenih 55 ljudi. Kadrovska struktura je ugodna, saj četrtino zaposlenih predstavlja kader s šesto ali višjo stopnjo izobrazbe. Hkrati skrbijo za pridobivanje novih potencialnih sodelavcev, saj redno razpisujejo štipendije za dijake in študente s področja strojništva. Stalnico v razvoju podjetja predstavlja tudi nenehno usposabljanje in izobraževanje zaposlenih s ciljem pridobivanja interdisciplinarnih znanj, ki so nujna za zagotavljanje dolgoročne konkurenčne sposobnosti podjetja. Implementiran imajo tudi model za sistematično spremljanje in razvoj intelektualnega kapitala, s čimer skrbijo za pravočasno pridobivanje in razvoj znanja, ki bo potrebno za doseganje strateških ciljev podjetja [9]. - 6 -
3 PREGLED TEORIJE 3.1 Načrtovanje proizvodnega procesa Naloga načrtovanja tehnološkega in proizvodnega procesa je tehnično-ekonomsko, sociološko in organizacijsko optimalno oblikovanje tehnološkega in proizvodnega procesa glede na najnovejše znanstvene dosežke, upoštevajoč medsebojno delovanje sistema človek delovno mesto okolica v normalnih pogojih. Tehnološki proces je v bistvu le proces pretvorbe oziroma obdelave in predelave materiala (spremembe oblike, fizikalnih lastnosti itd.) z uporabo njegovih fizikalnih in kemijskih lastnosti z namenom, da izdelamo izdelek z določenimi lastnostmi in kakovostjo. Tehnološki proces obsega zaporedje in opis delovnih postopkov ter kontrolo kakovosti, ki preverja, če je bilo delo izdelano v predpisanih mejah. Priprava proizvodnje Tehnološka priprava Operativna priprava Kontrola Kaj Kateri izdelek Kakšna je kakovost Kako S čim Koliko Kdaj Vzroki odstopanj Kako Slika 3.1: Vsebina dejavnosti priprave proizvodnje Proizvodni proces je organizacijsko reševanje tehnoloških procesov v prostoru, torej, določanje proizvodne prostorske strukture, ki obsega razmestitev delovnih mest in drugih potrebnih površin. Zato vsebuje ob delovnih postopkih še postopke kontrole, transporta, zastojev in skladiščenja za več tehnoloških procesov. - 7 -
V sodobnem načrtovanju novih delovnih mest in postopkov ter urejanju že obstoječih dobiva vedno večji poudarek načelo:»vsako delo je možno izvesti še boljše«. To pomeni doseči želeni cilj s prihranki časa, materiala, naprezanja, energije, stroškov itd. ter povečati kakovost dela in zadovoljstvo pri delu. Načrtovanje proizvodnje obsega sledeče naloge: Izdelavo delovnih načrtov, Načrtovanje montaže, Konstrukcijo vpenjalnih naprav in specialnih orodij, Programiranje CNC-strojev, robotov in koordinatnih merilnih naprav, Načrtovanje kontrole. Sodobna proizvodnja, za katero hočemo, da bo uspešna, mora biti ustrezno načrtovana, pripravljena, organizirana, vodena, kontrolirana in mora vključevati vse dosežke, ki se vključujejo v proizvodno in poslovno funkcijo. V vsakem delovnem okolju se pojavljajo specifični subjektivni in objektivni problemi, potrebe zahteve in možnosti, zato je težko predpisati pravila za organizacijo proizvodnje. Temeljni namen vsake priprave proizvodnje mora biti doseganje optimalnega razmerja med rezultati dela in potroški zanj. Pripraviti delo pomeni, da improvizacijo zamenjamo z organizacijo. Priprava proizvodnje Načrtovanje proizvodnje - Načrtovanje postopkov - Preračun časa - Preračun stroškov - Načrtovanje proizvodnih sredstev - Načrtovanje izvajalcev - Načrtovanje izvajanja nalogov - Načrtovanje potreb po materialu Vodenje proizvodnje - Načrtovanje proizvodnega programa - Načrtovanje količin - Načrtovanje rokov - Načrtovanje kapacitet - Lansiranje nalogov - Spremljanje izvajanja nalogov Slika 3.2: Delitev nalog priprave proizvodnje v dve skupini - 8 -
Načrtovanje proizvodnih procesov predstavlja odločilno povezavo med konstrukcijo in izdelavo (proizvodnjo), saj predpisuje, kako bo izdelek narejen. To je inženirsko delo, ki odloča o proizvodnih stroških in učinkovitosti v proizvodnem obratu. Temelji na človeških izkušnjah in intuiciji [6]. Aktivnosti pri načrtovanju tehnološkega in proizvodnega procesa Razčlenitev tehnološkega procesa se prične po prejemu risbe (načrta) iz konstrukcijskega oddelka in jo sestavljajo naslednje aktivnosti: Analiza tehnologičnosti konstrukcije Tehnolog mora analizirati, če je konstrukcijska dokumentacija (risbe, sestavnica, sheme ipd.) jasna in popolna ter podatki enolični. Konstrukcija mora biti takšna, da je zamišljeni izdelek primeren za proizvodnjo v danih pogojih. Določanje dimenzij surovca (vhodnega materiala) Konstrukterji določijo vrsto in kakovost materiala, v tehnološki pripravi pa določimo obliko in količino materiala, iz katerega bomo izdelek napravili. Pri količini upoštevamo vse izgube in odpadke, ki nastajajo med pripravo materiala za obdelavo in samo in samo obdelavo. Določanje števila in vrstnega reda delovnih postopkov V tehnološkem in proizvodnem procesu se surovec s postopno obdelavo pretvarja v izdelek. Poznamo pet osnovnih delovnih postopkov: Operacija Je delovni postopek, s katerim spreminjamo obliko ali lastnosti materiala, ko se en element spaja z drugim ali od njega ločuje oziroma se ga pripravlja za nek drug delovni postopek. Operacija se izvaja na enem delovnem mestu. V okviru enega izdelavnega naročila se ponovi tolikokrat, kolikor je naročenih izdelkov. Če prestružimo obdelovanec najprej grobo in potem fino, je to ena operacija. Če je med grobo in fino obdelavo prekinitev, npr. žarjenje, govorimo o treh operacijah. - 9 -
Preglednica 1: Prikaz razdelitve obdelave na operacije za nek obdelovanec Štev. oper. Naziv operacije Delovno mesto 05 Žaganje Žaga 10 Struženje Stružnica 15 Frezanje utorov Frezalni stroj 20 Zunanje brušenje Brusilni stroj Operacija je osnovni element za načrtovanje proizvodnje. Operacijo uporabljamo, ko določamo obremenitev stroja in ko iščemo delovno silo (izvajalce). Transport Je delovni postopek, s katerim prenesemo obdelovanec iz enega delovnega mesta na drugo (izjema so prenosi v okviru delovnega postopka na enem delovnem mestu). Kontrola Je delovni postopek, s katerim se v katerikoli obliki preverja kakovost ali količina nekega izdelka. Zastoj Je delovni postopek, kadar okoliščine ne dopuščajo ali ne zahtevajo takojšnjega nadaljnjega delovnega postopka. Skladiščenje Je delovni postopek, kadar je obdelovanec ali izdelek spravljen v skladišču, da bi ga obvarovali pred nekim nedovoljenim delovnim postopkom. Operacijo delimo naprej na faze, prehode in gibe. - 10 -
Faza je del operacije, ki jo izvajamo: nad eno ploskvijo (ali vezanimi ploskvami) obdelovanca, z enim orodjem (ali s stavkom orodij, ki istočasno dela), pri istem delovnem režimu. Če spremenimo samo enega od elementov pri obdelavi (mesto obdelave, orodje, režim obdelave), že preidemo v novo fazo. Prehod imenujemo tisti del operacije, ki nastopi pri enem premiku orodja v smeri podajanja po obdelani ploskvi. Potreba po definiciji prehoda je nastala zaradi poenostavitve dokumentacije pri tehnološkem normiranju. Pri normiranju več enakih prehodov sestavlja fazo. Zato v takih primerih normiramo samo fazo in označimo, koliko prehodov jo sestavlja. Če fazo še dalje drobimo, ne dobimo več elementov, ki bi imeli znake tehnološkega procesa. Če razbijemo npr. stružiti vrat 35 na elemente, kot so: vključiti stroj, primakniti orodje, vključiti vreteno, prestružiti vrat, odmakniti orodje, izklopiti vreteno, ustaviti stroj, premeriti obdelovanec itd., dobimo gibe, od katerih je eden že prej omenjeni prehod. Gibi morajo biti vezani na faze, na vpetja ali pa neposredno na operacije. Vpetje imenujemo tisti del operacije, ki ga izvedemo med enim vpenjanjem in izpenjanjem obdelovanca na stroju ali na ročnem delovnem mestu. Pri vpetju upoštevamo položaj obdelovanca proti vpenjalnemu mestu na stroju. Pozicija imenujemo vsak položaj obdelovanca proti stroju. Pri tem ne upoštevamo premikanja površine, ki jo obdelujemo, proti orodju. Natančnost obdelovanca med vpetji določata stroj in delavec, natančnost obdelovanca me pozicijami pa določa sam stroj. Zato težimo, kadar hočemo človeka kar najbolj izključiti iz obdelovalnega procesa, da prehajamo od sprememb v položaju obdelovanca z vpetjem k spremembam položaja obdelovanca s pozicijo (obdelava v enem vpetju). Za vsak del nekega izdelka predpišemo, v koliko operacijah in kakšnem vrstnem redu se bo izdeloval. Velik vpliv ima tip proizvodnje (posamična, serijska, množična), torej velikost serije. Določimo tudi vsa potrebna orodja (univerzalna ali namenska) in pripomočke za izdelavo. Zahtevek za izdelavo orodij in pripomočkov predamo oddelku konstrukcije orodij, ki je v manjših podjetjih običajno kar v sestavi priprave proizvodnje. Pri več različnih operacijah pri - 11 -
nekem elementu predpišemo tudi število in način transporta med delovnimi mesti, transportno sredstvo ter potreben čas za transport. Določanje delovnega mesta, načina in režima dela Za vsako operacijo izberemo takšno delovno mesto, kjer bo možno najugodnejše izvesti operacijo. Točno predvidimo tudi metodo in režim dela, kar pomeni, da so določeni vsi pogoji in okoliščine, v katerih material spremeni svojo obliko in lastnosti. Delovni potek je torej prostorsko in časovno sodelovanje med človekom in delovnim sredstvom, s katerim se vhod (surovec) pretvori v izhod (izdelek). Metoda dela obstaja v pravilih za izvedbo dela (predvideno), način dela pa je individualna izvedba dela glede na metodo (dejansko). Pri strojni obdelavi mora tehnolog upoštevati medsebojno delovanje vseh dejavnikov, ki vplivajo na točnost obdelave. Določanje časa izdelave Po določitvi metode in režima dela določimo čas, potreben za pripravljalno-zaključna, tehnološka in pomožna dela. Tehnolog črpa podatke iz preglednic, diagramov, računalniških baz podatkov ipd.. Te podatke zbira, analizira, ureja služba za študij dela. V tem delu je predstavljena in podana osnova za vnaprejšnje določanje časa z obrazci za tehnološke čase ter standardne čase elementov dela (za pomožna in pripravljalno-zaključna opravila). Določitev meril in načina kontrole Za kakovostno izdelavo nekega elementa moramo kontrolirati kakovost in količino. Zato tehnolog predpiše merila, s katerimi bo izvedena kontrola, način kontrole in potrebni čas. Ekonomska analiza primernosti tehnološkega procesa Tehnološki proces mora biti tako projektiran, da je zagotovljena njegova gospodarnost. Glede na več možnih načinov izdelave moramo preučiti več različic tehnološkega procesa in izbrati najgospodarnejšo. - 12 -
Izbira najustreznejšega postopka je še vedno odvisna predvsem od praktičnih izkušenj načrtovalca. Pri iskanju odločitve o načinu obdelave najprej preverimo, ali je mogoča obdelava s postopki, ki so gospodarnejši od odrezovanja, dajejo manj odpadkov, manj obremenjujejo okolje in porabljajo manj energije. Pri izbiranju ustreznega postopka odrezavanja najprej upoštevamo geometrijsko obliko izdelka, ki pogosto dokončno odloča, kateri postopek prihaja v poštev. Tako prihaja za obdelavo rotacijskih oblik v poštev predvsem struženje, pri zelo zahtevni obdelavi tudi brušenje. Dolge, ravne ploskve je najbolj gospodarno skobljati, krajše pa frezati. Vodoravno pehanje utegne biti rentabilno le pri posamični obdelavi in če je odločilna nizka cena orodja. Pri odločanju za eno ali drugo vrsto orodij imajo prednost standardna orodja, ker so cenejša, lažja in hitreje nadomestljiva, lažje dosegljiva ter so boljše kakovosti. Če je za obdelavo več možnosti, se odločamo za najcenejšo in običajno najhitrejšo, hkrati pa upoštevamo zasedenost strojev. Naslednje merilo izbire sta zahtevana natančnost obdelave in kakovost površine, ki sta podani na delavniški risbi. Strojnim postopkom dajemo prednost pred ročnimi. Kadar se na podlagi podatkov, ki jih imamo na voljo, ne moremo odločiti med dvema postopkoma, se lahko opremo na naslednje zakonitosti: Pri sicer enakih možnostih je postopek s krožnim gibanjem navadno gospodarnejši od postopka s premočrtnim gibanjem; Kadar omogoča eden od postopkov večjo natančnost ali boljšo kakovost površine, mu damo prednost, ker bomo z njim lažje dosegli zahtevane lastnosti izdelka. Izdelava tehnološke dokumentacije Celotno delo tehnologa se odraža v tehnološki dokumentaciji, ki predstavlja osnovno za odvijanje proizvodnje. Izdelava delovnega načrta Določanje vhodnega dela je opredelitev vrste surovca in mer surovca glede na zahteve izdelka, kar opravimo v okviru izdelovanja delovnega načrta in v fazi konstrukcije. Pri tem moramo biti pozorni na naslednja merila: tehnološka, ekonomska in časovna. Za - 13 -
material oziroma sestavni del, ki ga kupimo drugod, ne načrtujemo tehnološkega postopka (le v primeru dokončne obdelave v lastnem podjetju). Vrstni red operacij tehnološkega procesa je zaporedje, s katerim materialu ali telesu postopno spreminjamo obliko ali lastnosti od surovega stanja do končnega stanja. Vzporedno načrtujemo tudi potrebno preizkušanje nastajajočega izdelka, da bi zagotovili potrebno kakovost izdelka. Zaporedje operacij s pripadajočimi podatki prikažemo na obrazcu 'DELOVNI POTEK'. Upoštevamo tudi kakovostno primernost in zasedenost proizvodne opreme. Težimo k čim manjšemu možnemu številu operacij. Operacije oštevilčimo z: 05, 10, 15 ali pa s parnimi števili. Neizkoriščene številke uporabimo pri vrinjanju novih operacij. Za vsako delovno operacijo morajo biti v delovnem načrtu določena potrebna sredstva za izvajanje delovnega postopka. Pri izbiri sredstev za izdelavo moramo najprej določiti stroje oziroma delovna mesta, na katerih bomo izvajali delovne postopke. Ker orodja in naprave na splošno razvrščamo hkrati s stroji in delovnimi mesti, jih označujemo kot pomožna sredstva izdelave. V okviru določitve predvidenega časa ugotovimo potrebni čas za izvedbo delovnih postopkov. Ti podatki so pomembni zato, ker se na njihovi osnovi odločamo o terminiranju, načrtovanju kapacitet, obračunavanju stroškov, kalkulaciji ponudb, načrtovanju naložb itd.. Kalkulacija časa obsega normativni čas za kos in pripravljalno-zaključni čas za serijo izdelkov. Za vsako operacijo izpolnimo obrazec 'ANALIZA DELA'. Poleg 'DELOVNEGA POTEKA' je izdelava obrazca 'DELOVNA RISBA' za vsako operacijo osrednji dokument pri načrtovanju proizvodnje. Delovna risba zajema poleg osnovne skice za določeno operacijo (odebelimo obdelane površine v dani operaciji) še vse potrebne faze izdelave s potrebnim reznim orodjem, pomožnim orodjem, pogoje dela (v c, n, f, v f, f z, a, L, B, i) in tehnološki, pomožni, pripravljalno-zaključni ter normativni čas. Prav tako moramo na delovni risbi predvideti merilno orodje in morebitne priprave ter seveda stroj, na katerem izvedemo operacijo obdelave. Pod standardnimi orodji in pripravami razumemo tiste, ki jih lahko nabavimo na tržišču brez naročila z nekimi posebnimi zahtevami. Delovni načrt ne sme vsebovati nobenih podatkov, ki se večkrat menjajo (cene materiala, urne postavke itd.). - 14 -
Z obrazcem 'SEZNAM ORODJA' zagotovimo pripravo potrebnega reznega in merilnega orodja, potrebnega za realizacijo naročila. Podatke črpamo iz 'DELOVNIH RISB'. Strojni list Za kakovostno načrtovanje proizvodnje rabimo ustrezne tehnične podatke o posameznih strojih, ki jih zberemo na obrazcu 'STROJNI LIST'. Podatki (npr. možnost vpenjanja, vrste obdelav, dimenzije gabariti, natančnost, moč, vrtilne hitrosti, pomiki, ) so osnova za izbor najprimernejšega delovnega mesta. Načrtovanje stroškov Povečani pritisk konkurence in naraščajoči stroški silijo podjetja k točnejšemu načrtovanju in zasledovanju poslovanja. Bistveni prispevek k temu pomeni načrtovanje stroškov, katerega cilj je minimiranje stroškov [1][2]. 3.2 Določanje časov izdelave Če hočemo dobiti realno potrebne čase za opravljanje nekega dela in pri tem obravnavamo faktor čas kot organizacijsko merilo v poslovanju, je potrebno, da spoznamo in uporabljamo čim več objektivnih načinov za določanje ter izračunavanje časa izdelave in norme. To pomeni, da je potrebno vedno imeti na razpolago način in izbrati tistega, ki bo s stališča zahtevane natančnosti ekonomsko upravičen. Sestavni elementi časa izdelave in norme Količino dela opredeljujemo s časom, ki je potreben za uresničitev delovne naloge. Razlikujemo dejanski in predpisani čas. Dejanski (efektivni) čas je količina dela, ki jo opazovani delavec ali delovno sredstvo dejansko porabi za uresničitev delovne naloge. Ugotavljamo ga z merjenjem. Pri vsakem delavcu je dejanski čas drugačen, saj je odvisen od delavčevih telesnih in umskih sposobnosti, kot so: strokovnost in spretnost, motivacija za delo, starost, dnevni ritem ter stopnja privajenosti na delovno opravili, kakor tudi stvarni pogoji okolice, v kateri delavec izvaja delovno nalogo. Predpisani (normirani) čas norma je količina dela, ki jo sme porabiti povprečni delavec, ali določeno delovno sredstvo za uresničitev delovne naloge, kadar dela v skladu s - 15 -
predpisanim potekom opravil po predpisani metodi, v predpisanih pogojih okolice in je delavec pri tem motiviran za učinkovito delo. Povprečni delavec je tisti, ki ima predpisane telesne in umske sposobnosti ter starost, je priučen za delovno opravilo in ima predpisano stopnjo privajenosti. Definicija pomeni torej povezavo vplivov vseh treh osnovnih dejavnikov procesa dela: predmeta dela, sredstva dela (delovna priprava) in človeka v smiselno celoto. Glede na način izražanja razlikujemo dve obliki norme: a) časovna norma je izražena s časom, potrebnim za izdelavo enega kosa oziroma za izvajanje operacije ali prijema; b) količinska norma je izražena s številom kosov, ki jih je potrebno izdelati v eni izmeni ali neki drugi časovni enoti. V nadaljevanju bomo z izrazom norma obravnavali le časovno normo. Glede na način uporabe je norma lahko: a) posamična (individualna), ki jo dajemo enemu delavcu za izvršitev enote dela ali operacije, kadar tempo njegovega delane vpliva neposredno na delo drugih delavcev; b) skupinska, ki jo dajemo takrat, kadar je neko delo ozko povezano z dvema osebama ali več (npr. verižno delo, kjer je izdelek dokončan po zadnji operaciji in norma velja za vse delavce, ali tam, kjer po naravi dela morata delati dve osebi ali več). V delovni organizaciji si skoraj ne moremo več zamisliti delovnega procesa brez prisotnosti analitikov študija dela, vendar je še pogosto v delovnih organizacijah prisotna napačna miselnost glede njihovega dela in norme, saj delavci ponekod obsojajo analitike časa kot svoje krojače osebnega dohodka. Zato je tam potrebno spremeniti takšno mišljenje in pri tem upoštevati naslednje: 1. Norma je organizacijsko merilo za humano oblikovano delo in ne merilo zaslužka. 2. Normo je potrebno realno izračunati s pomočjo znanstvenih metod, ki omogočajo realnost in objektivnost, kar naj bo delo ustrezno usposobljenih in izkušenih kadrov. Ob prvi točki nam mora biti jasno, da se z normami ukvarjajo tehniki, sistem stimulacije in delitev osebnih dohodkov pa je drugi pojem, s katerim se ukvarjajo ekonomisti. - 16 -
V vsakodnevni praksi razumemo pod pojmom normiranje izključno postopek predpisovanja potrebnega časa za izvršitev nekega dela, vendar normiranje zajema naslednji obseg dela in postopkov: a) Določanje časa izdelave: S snemanjem, Z enačbami za strojno delo, S pomočjo analize osnovnih gibov, b) Analizo časa izdelave in analizo izgub pri delu, c) Izračunavanje potrebnega časa izdelave in norme, d) Izdelavo in pravočasno zbiranje podatkov (preglednic, diagramov), potrebnih na normiranje, e) Spremljanje in analizo izvrševanje norm. Pri tako zapletenem pojmovanju normiranja je nujno potrebno, da klasične normirce zamenjamo s strokovno usposobljenimi analitiki časa in tehnologi, ki morajo stalno sodelovati in medsebojno izmenjevati podatke. Pregled časov Če želimo pravilno določiti čas izdelave in izračunati normo, moramo poznati vse njihove sestavne elemente. Pomen pomembnejših oznak: - pripravljalni-zaključni čas ( - pripravljalni čas, - zaključni čas), - tehnološki čas, ki ga porabimo za izvršitev spremembe na predmetu dela ( - avtomatski, - strojno-ročni, - ročni), - pomožni čas, s katerim je omogočena izvršitev tehnološkega časa ( - avtomatski, - strojno-ročni, - ročni), - dodatni čas, ki rabi kot nadomestilo delavcu za vse izgube časa in zastojev, ki jih ima pri izvršitvi dela in na njih ne more vplivati oziroma lahko vpliva le v majhni meri (zajet je s koeficientom ). Koeficient za odmor človeka in sta zajeta v času izdelave, - 17 -
- čas izdelave predmeta, ki upošteva tehnološki in pomožni čas z vključenima koeficientoma in (koeficienta za odmor človeka), - norma za en predmet dela je seštevek tehnološkega, pomožnega in dodatnega časa, - čas za izdelavo enega predmeta dela, ki vključuje pripravljalno-zaključni čas, - čas naročila je čas, potreben za izdelavo nekega dela v celoti, celotne serije, - normalni čas (tehnološki ali pomožni), določen na osnovi snemanja ali s pomočjo predvidenih časov[1] [4]. 3.3 Racionalizacija Racionalizacija poenostavljanje oziroma oblikovanje dela je drugi del študija dela, ki ima vzporedno s študijem časa naslednje naloge: 1. analiza dela na delovnem mestu: študij gibov, stabilizacija delovnega mesta, 2. analiza toka proizvodnih procesov, 3. raziskave in predpisovanje boljšega in lažjega načina dela, 4. uvajanje izboljšanega načina dela. Osnovni cilj racionalizacije dela je torej poenostavitev, olajšava in uvajanje najekonomičnejšega načina dela. Namen racionalizacije je enak študiju časa in obsega: zmanjšanje utrujenosti povečanje varnosti, zmanjšanje stroškov, povečanje produktivnosti. V nadaljevanju je strnjenih nekaj splošnih navodil za poenostavljanje dela. - 18 -
Če povzamemo, da je oblikovanje dela dejavnost razvijanja in izboljšanja tehnoloških postopkov, metod dela in delovnih postopkov, delovnih mest, strojev, orodij in pripomočkov, dojamemo izredno pomembnost te dejavnosti za podjetja. Jasno je, da cilji oblikovanja dela predvsem na področju povečanja gospodarnosti oziroma ekonomičnosti delovnih podsistemov. Še bolj pomemben cilj oblikovanja dela je prilagoditi delo človeku, pri čemer dajemo poudarek zmanjšanju obremenjenosti delavca in varnem delu. Pri oblikovanju dela analitik uporablja raziskovalni postopek pri zbiranju in obdelavi ustreznih podatkov. Pri tem sistematično opazuje delovne procese in analizira vplivne dejavnike. Analitik pri oblikovanju ustreznih rešitev (sam ali v sodelovanju z drugimi strokovnjaki) upošteva znanja s področja ergonomije, fiziologije, psihologije, varstva pri delu, svoje poprejšnje izkušnje, ki so kritično preverjene v praksi in oblikuje nove, boljše in ustreznejše rešitve. Delo na več strojih (DVS) DVS predstavlja količinsko usklajevanje delavcev in delovnih sredstev. En delavec ali skupina delavcev dela istočasno (v enem nizu) na več delovnih mestih (postajah); pri tem lahko gre za enaka ali različna delovna mesta. V kovinsko predelovalni industriji gre za posluževanje na več strojih to je enake vrste in tipa, ki so razvrščeni v ustreznem prostoru, da jih je možno posluževati [3]. Delo na enem stroju in več enakih strojih Pri današnjem tipu proizvodnje z višjo stopnjo avtomatizacije se pogosto dogaja, da ima delavec, ki poslužuje le en stroj, v okviru avtomatskega cikla precej prostega časa. Izrabi ga lahko za izvajanje kakšne ročne operacije ali za posluževanje drugih strojev v oddelku. Seveda je pri tem ugodno, če so ti stroji enaki in se na njih opravlja enako delo [5]. Delo na enem stroju lahko prikažemo grafično na sliki 3.3. - 19 -
Slika 3.3: Prikaz dela na enem stroju Pri tem oznake pomenijo: - čas ročnega prijema, - čas strojno-ročnega prijema, - čas ročnega prekritega prijema, - čas strojnega prijema (avtomatski), - prosti čas delavca, - čas trajanja enega ciklusa (operacije). Karakteristike dela na enem stroju lahko določimo z enačbami: a) stopnja izkoristka delavca:, b) ciklus dela stroja:, c) stopnja izkoristka stroja:, d) urna proizvodnja:, e) prosti čas delavca:, f) čas novega prijema, če je delavec izkoriščen z izkoristkom :. V času trajanja lahko delavec izvaja ročno operacijo, ki jo je med strego stroja možno izvajati (npr. nadzor, posnemanje robov, piljenje, montaža ipd.). Vsekakor ga za to delo tudi ustrezno stimuliramo, sam pa ima možnost preseganja normativov. - 20 -
V kolikor imamo v oddelku več enakih strojev in se na njih izvaja enako delo, lahko določimo možnost strege na več strojih z naslednjimi karakteristikami: a) število enakih strojev, katerim lahko delavec streže: - Čas hoje od stroja do stroja (ČE), - Število strojev upoštevamo celo število; b) potreben prosti čas delavca, da lahko streže N enakim strojem: (ČE), c) preostali prosti čas čakanja delavca pri stregi N enakih strojev: d) izkoristek delavca, ki streže N enakim strojem:, e) novi prekriti ročni prijem, da bi delavec lahko stregel (N+1) enakim strojem pri izkoristku delavca :,, f) najdaljše trajanje hoje med stroji:, g) največja oddaljenost med stroji: (m), pri tem velja: - čas trajanja koraka (1,5 ČE), - dolžina koraka (0,75 m) [3]. - 21 -
4 RACIONALIZACIJA STROŠKOV TOČKOVNEGA VAR- JENJA EKSPERIMENTALNI DEL V eksperimentalnem delu bom prikazal izdelka in njune specifikacije, obstoječo tehnologijo, na kater se izdelka izdelujeta ročno, analiziral obstoječe stanje, optimiral proces s pomočjo avtomatizacije, izdelal načrt procesov proizvodnje ter tehnološke opreme in izdelal ekonomsko analizo obeh procesov. 4.1 Opis izdelkov Izbrana izdelka, katera bom implementiral v avtomatizirani proces točkovnega varjenja se bosta uporabljala kot ojačitev avtomobilske šasije v avtomobilih znamke BMW, kot je prikazan na sliki 4.1. Slika 4.1: BMW serija 6 Specifični podatki izdelkov Omenjena izdelka sta ojačitvi na A-stebru avtomobila. Slika 4.2 prikazuje lego stebrov na treh tipih avtomobilov. Črka A prikazuje lego (steber), kjer se bosta izdelka nahajala. - 22 -
Slika 4.2: Standardna označba avtomobilskih stebrov Na slikah 4.3 in 4.4 sta prikazana izdelka, katera bom implementiral v robotizirani proces izdelave: 1. Verstärkung Scharnier A-Säule oben links: Slika 4.3: Izdelek Verstärkung Scharnier A-Säule oben links Projekt: F06 Letna količina: 10.000 kos Velikost serije: 1.500 kos Trajanje projekta: 6 7 let Ocenjena količina v življenjski dobi: 70.000 kos - 23 -
2. Verstärkungs Scharnier A-Säule oben rechts: Slika 4.4: Izdelek Verstärkungs Scharnier A-Säule oben rechts Projekt: F06 Letna količina: 10.000 kos Velikost serije: 1.500 kos Trajanje projekta: 6 7 let Ocenjena količina v življenjski dobi: 70.000 kos Tehnično tehnološke zahteve izdelkov Tehnično tehnološke zahteve so zahteve kupca oziroma naročnika projekta, katere nam predpisujejo podatke njihovih standardov, ki se zahtevajo pri izdelku. Oba izdelka sta izdelana iz materiala HC260LAD+Z100 MBO (2,00 mm). Zahteve v povezavi s procesom varjenja: Globina vtisa od 7-20% skupne debeline materiala (od 3,20-3,73 mm), Premer (material, ki je dejansko spojen) po pretrgu materiala mora biti najmanj 5,7 mm, Brez obrizgov na naležnih površinah izdelkov, Zvarjenih vseh 5 točk. - 24 -
Na slikah 4.5 in 4.6 so prikazane pozicije vseh zvarnih spojev za oba izdelka: Desni izdelek Slika 4.5: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na desnem izdelku (Verstärkungs Scharnier A-Säule oben rechts) Levi izdelek Slika 4.6: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na levem izdelku (Verstärkung Scharnier A-Säule oben links) - 25 -
4.2 Obstoječa tehnologija ročnega točkovnega varjenja Ker pri izdelavi izdelka poteka več faz je, kot že rečeno moje področje racionaliziranja oziroma optimiranja proces varjenja. Točkovno varjenje je najbolj razširjen postopek uporovnega varjenja. Bistvo postopka je v tem, da dve bakreni elektrodi stisneta varjenca (dve pločevini), zaradi velikega električnega toka se tam material segreje in zaradi pritiska elektrod nastane zvar. Površine pločevine morajo biti čiste, brez oksidne plati. Postopek se največ uporablja v avtomobilski industriji in je v tem času eden od najbolj robotiziranih postopkov. Tehnologija, katera se uporabljali za izdelavo izdelkov je točkovno varjenje na stacionarnem varilnem stroju. To je proces ročne izdelave. Na sliki 4.7 je prikazan srednjefrekvenčni varilni stroj NIMAK. Slika 4.7: Ročni stacionarni varilni stroj NIMAK BMP 6-4/130MF Koncept varjenja Verstärkung Scharnier A-Säule oben links Na sliki 4.8 je prikazano orodje za izdelek Verstärkung Scharnier A-Säule oben links. Prikazanih je pet pozicij. Vsaka pozicija prikazuje nastavitev izdelka v orodje, tako da se lahko zvari vsaka od petih zvarnih mest. - 26 -
Slika 4.8: Pozicije izdelka Verstärkung Scharnier A-Säule oben links v orodju Koncept varjenja Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts Ker sta izdelka popolnoma enaka, vendar zrcalna je zgornji del orodja za izdelavo točkovnih zvarov enako, spodnji del pa torej zrcalni v primerjavi z levim orodjem. Na sliki 4.9 je prikazano orodje za izdelavo Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts. Slika 4.9: Pozicije izdelka Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts v orodju Elektroda Glede na zahtevane lastnosti zvarnih spojev in ostalih parametrov so bili izbrani materiali za elektrodo: litine bakra s kromom, bakra s kromom in cirkonijem, bakra s kadmijem, bakra s kobaltom in berilijem, bakra s srebrom in sintrane kovine na osnovi volframa (80 %) in bakra. - 27 -
Slika 4.10: Elektroda s kapico Elektrodna kapica: Tip elektrode Slika 4.11: Elektrodna kapica Material elektrode je VarMat 4 (CuNi2Be) 4.3 Kontrola izdelka Kontrola izdelka se izvaja po merilih standardov naročnika. V času proizvodnje delavec izvaja kontrolo po slučajnostnem principu vsako uro. - 28 -
Kontrola služi: ugotavljanju napak pri posameznih fazah izdelave, zmanjšanju števila zastojev pri procesu izdelave, zmanjšanje izmeta in povečanju števila končnih izdelkov Merska kontrola izdelka Slika 4.12 prikazuje pripravo za mersko kontroliranje izdelka. Pri izdelku kontroliramo pozicijo lukenj, obrez in površine. Slika 4.12: Kontrolna priprava za mersko kontrolo izdelka Kontrola zvarnih spojev Kontrola zvarnih spojev se izvaja s pomočjo stiskalnice in posebnega vpenjalnega orodja. Zvarni spoj mora po pretrgu imeti premer 5,7 mm. Na sliki 4.13 je prikazan že kontroliran izdelek. - 29 -
Slika 4.13: Pretrgan izdelek za kontrolo zvarnega spoja Slika 4.14 kaže vpenjalno orodje za kontrolo zvarnega spoja. Ko se izdelek vpne v orodje se to položi v stiskalnico in ta potiska čeljusti orodja narazen. To traja toliko časa, dokler se v območju zvarnih mest ne pretrga. Slika 4.14: Vpenjalne čeljusti za kontrolo zvarnih spojev - 30 -
4.4 Analiza dela in stroškov ročnega točkovnega varjenja Pri analizi stroškov in dela bom prikazal tehnološke čase izdelave enega izdelka, ki so potrebni za izvedbo neke serije in pri tem nastale stroške. S pomočjo teh se lahko nato ugotovi lastna cena posameznega izdelka oz. projekta. Analiza dela Pri operativni pripravi dela za ročno točkovno varjenje se je normativni čas izdelave enega izdelka izračunal s pomočjo analize dela. Pri tem smo upoštevali sam tehnološki čas dela kot tudi pomožni čas ter čas priprave in zaključni čas. Analiza dela prikazana v preglednici 2, opisuje vse elemente dela in tehnološki čas izdelave izdelka, ki znaša 0,90 min, pripravljalno-zaključni čas 17,16 min in pomožni čas dela 0,33 minute. Koeficienti dodatnega časa: koeficient napora K n = 0,13 koeficient okolice K o = 1,75 dopolnilni koeficient K d = 0,15-31 -
Preglednica 2: Analiza dela ročnega točkovnega varjenja - 32 -
Stroškovna kalkulacija Stroškovna kalkulacija oz. analiza stroškov je metoda, ki omogoča ugotavljanje prednosti ali slabosti izbrane tehnologije. Analiza stroškov mora biti na osnovi kalkulacij izvedena racionalno in utemeljevati odločitve za gospodarno delo. Za izračun stroškovne kalkulacije sem uporabil obrazec laboratorija za načrtovanje proizvodnih sistemov fakultete za strojništvo. Skupni izdelovalni stroški tako znašajo 0,355 /kos. Lastna cena izdelka pa upošteva še ceno materiala, ki je odvisna od mase surovca, ter dodatka za splošne proizvodne stroške in stroške uprave oziroma prodaje. Lastna cena izdelka znaša 1,22 /kos brez DDV. 4.5 Optimiranje procesa Potek procesa izdelave ima velik vpliv na tehnološke čase in tudi na stroške. Z racionalizacijo oziroma optimiranjem proizvodnje in stroškov proizvodnje se poskuša te faktorje zmanjšat, da ne pride do zastojev in mrtvih časov. Pri tem koraku razlikujemo: Optimiranje s ciljem zagotavljanja skladnosti s ponudbo in Optimizacija v poznejših fazah s ciljem nižanja izdelavnih stroškov. Postopek optimiranja se izvaja samo, če bi bilo potrebno. Z vidika stroškovnega menedžmenta se v fazi optimiranja opravijo zadnje pomanjkljivosti s skladnostjo ponudbe, hkrati pa se teži k znižanju izdelovalnih stroškov. Največji delež stroškov prevzema sam material. Zato se teži predvsem k optimiranju izdelovalnih procesov, skratka pri odpadu. Čim manj odpada se proizvede, tem večji je izkoristek [7]. Pri postopku optimiranja torej strmimo k nižanju izdelovalnih stroškov in zmanjšanju proizvoda izmeta, kakor tudi razbremenitvi delavca. Za ta namen se je vodstvo na skupnem sestanku s pomočjo metode brainstorminga odločilo ta proces avtomatizirat na že obstoječi robotski celici. Ta bi zmanjšala tehnološki čas izdelave in količino izmeta. Povečala pa bi produktivnost in dobiček. - 33 -
Analiza obstoječega stanja Razlogov za spremembo obstoječega stanja je več. Obstoječe stanje ročnega točkovnega varjenja ima kar nekaj očitnih slabosti, katere pa je možno odpraviti. Najbolj je očitna pomanjkljivost kapacitet ročnega točkovnega varjenja, saj se je s prihodom novih projektov znatno povečalo povpraševanje na področju varjenja. Zaradi tega je večkrat prišlo do zamud dobavnih rokov. To ima za posledico, da se občasno uvaja tudi triizmensko delo. Ker poteka proces izdelave ročno se pojavljajo zaradi človeškega faktorja tudi napake. Zaradi natančno definirane pozicije zvarnega mesta, tako prihaja do zaznavne količine izmetnih izdelkov. Tudi zaradi že omenjenega večjega števila varjenih izdelkov, kateri se v večini varijo na ročnih delovnih mestih je potrebno delavca razbremeniti. Pri ročnem točkovnem varjenju je delavec neposredno izpostavljen faktorjem kot so zaprašenost, vročina, sedeči položaj in dimni plini, kateri nastajajo pri procesu varjenja. Robotska celica Robotska celica podjetja Mikron d.o.o. je namenjena stregi varilnega aparata za točkovno varjenje. Na sliki 4.15 je prikazana robotska celica, ki izvaja postopek varjenja na že obstoječem projektu. Slika 4.15: Robotska celica - 34 -
Slika 4.16: Kontrolni panel Varilni stroj: Strojno opremo za točkovno varjenje podpira srednjefrekvenčni varilni stroj NIMAK C1600/260MF. Spodnja slika prikazuje omenjen stroj. Slika 4.17: Varilni stroj NIMAK C1600/260MF - 35 -
Slika 4.18: Elektrodi za točkovno varjenje Manipulator: Roboti FANUC Arc Mate 120ic-10l so zelo zmogljivi in enostavni v uporabi. Podpira jih programska oprema ArcTool, ki jo označujejo zelo napredne varilne funkcije in komunikacija z vsemi običajnimi varilnimi izvori. Slika 4.19: Robot FANUC Arc Mate 120ic-10l in njegovo delovno območje - 36 -
Tehnični podatki: Preglednica 3: Tehnični podatki robota FANUC Arc Mate 120ic-10l Krmiljene osi 6 Maksimalni doseg roke Maksimalna nosilnost Teža mehanske enote Ponovljivost 2009 mm 10 kg 250 kg ±0,1 mm J1 J2 Največja hitrost delovanja J3 J4 J5 J6 Zalogovnik: Zalogovnik podjetja Mikron d.o.o. je zelo fleksibilen in koncipiran za enostavno uporabo delavca. Na njem sta dve enaki zalogovni enoti. Ko delavec napolni zalogovno enoto z izdelki, se ta zasuče za 180 do izhodiščne pozicije prijemanja izdelka. Na sliki 4.20 je prikazan virtualni model zalogovnika. Slika 4.20: Zalogovnik - 37 -
4.6 Načrtovanje avtomatiziranega procesa proizvodnje Pri načrtovanju proizvodnega procesa se pred fazo optimiranja opravi analiza procesa. Izdela se je pokalkulacija, pregledajo se terminske realizacije, nastopajoče težave in drugo. S pomočjo teh podatkov in pridobljenega znanja so se te informacije upoštevale pri načrtovanju izbranega procesa optimizacije. Načrtovanje tehnološke opreme Velik poudarek sem dal načrtovanju tehnološke opreme. Vsak izdelek ima svoje lastnosti in specifikacije. Zaradi precejšne nesimetričnosti izdelka je bilo pri fazi načrtovanje vloženega veliko raziskovalnega truda glede nalaganja izdelka v zalogovnik in kasnejšega prijemanja z manipulatorjem. S pomočjo programske opreme SolidWorks, katera je namenjena avtomatiziranemu načrtovanju v strojništvu sem izdelal 3D modele posameznih komponent, katere sem nato sestavil v skupno rešitev. Vsi koncepti prikazani v nadaljevanju se lahko uporabljajo tako za Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts kot tudi za Verstärkung Scharnier A-Säule oben links. Načrtovanje zalogovnika: Pri načrtovanju zalogovne enote sem se ravnal: Po specifikacijah, ki jih ima zalogovnik, po že uveljavljenih projektih na robotski celici in po lastnostih oz. posebnosti, ki jih s seboj prinaša izdelek. 1) Koncept zalogovnika TIP1: Pri zasnovi prvega koncepta sem dal poudarek izdelavi zalogovne enote glede na zunanje konture izdelka. Izdelki bi se nalagali na zalogovno enoto in s pomočjo palic togo vpeli. S pomočjo modelirnega programa (SolidWorks) sem izdelal 3D elemente, kateri so prikazani v nadaljevanju. Vsi elementi zalogovnika so iz aluminija razen standardnih komercialnih elementov (vijaki, matice). - 38 -
Sestavni elementi: Naležna plošča in podporni profil Slika 4.21: 3D model naležne plošče in podpornega profila Profilne palice Slika 4.22: 3D model profilne palice S pomočjo programske funkcije assembly sem vse komponente združil v skupni izdelek zalogovne enote prikazan na sliki 4.23. - 39 -
Slika 4.23: 3D model zalogovne enote Po uspešno izdelanemu konceptu virtualnega modela sem izdelal delavniške risbe in jih predal tehnologu. Skupaj sva določila materiale za izdelavo prototipnega modela. Izbrala sva cenejše materiale in lažje za obdelavo, saj je pri prototipni izvedbi bila pomembna samo funkcionalnost namenske naprave. Nato je tehnolog predal dokumentacijo v izdelavo tega. Na sliki 4.24 je prikazan prototip zalogovne enote. Slika 4.24: Prototip zalogovne enote TIP1-40 -
2) Koncept zalogovnika TIP2: Koncept zalogovne enote TIP2 sem zasnoval glede na zgornjo površino izdelka. Na nje se nahajajo 3 luknje. Odločil sem se za sredinsko luknjo, saj je pravokotne oblike in zato ponuja boljšo togost naloženim izdelkom. Z modelirnim programom sem izdelal posamezne elemente in jih nato sestavil. Tudi v tem primeru zalogovnika so vsi elementi aluminijasti razen standardni komercialni elementi (vijaki, matice). Sestavni elementi: Ojačitev stebra Slika 4.25: 3D model ojačitve stebra Steber Slika 4.26: 3D model stebra - 41 -
Naležna plošča Slika 4.27: 3D model naležne plošče Podporni profil Slika 4.28: 3D model podpornega profila Ojačitveni profil za ploščo Slika 4.29: 3D model ojačevalni profila - 42 -
Zatič Slika 4.30: 3D model zatiča Po smernicah virtualnega modela sem izdelal delavniške risbe in jih predal tehnologu. Pri izdelavi prototipnega modela sva se odločila za uporabo že pri prvem konceptu uporabljenega modela. Odstranile so se palice, naredila se je luknja za steber in izdelal steber. Na slikah 4.31 in 4.32 je prikazan virtualni model in prototip zalogovne enote TIP2. Slika 4.31: 3D model zalogovne enote TIP2-43 -
Slika 4.32: Prototip koncepta zalogovne enote TIP2 3) Utemeljitev izbire koncepta Pri utemeljitvi izbire koncepta sem opravil analizo prednosti in slabosti, ki jih ponuja posamezni tip in se na podlagi teh odločil za primernejšega. Prednosti zalogovnika TIP1: Enostavna izdelava Nizki stroški izdelave Slabosti zalogovnika TIP1: Komplicirano vlaganje izdelkov zaradi velikega števila palic Težka dostopnost manipulatorja z prijemalom Ne zagotavlja ponovljivosti zloženih izdelkov - 44 -
Prednosti zalogovnika TIP2: Enostavna izdelava Enostavno nalaganje izdelkov Relativno dobra dostopnost manipulatorja z prijemalom Dobra ponovljivost zloženih izdelkov Slabosti zalogovnika TIP2: Nekoliko višji izdelovalni stroški v primerjavi z zalogovnikom TIP1 Na podlagi primerjave prednosti in slabosti posameznih konceptov sem se odločil za izdelavo zalogovnika TIP2, saj ponuja boljšo ponovljivost naloženih izdelkov za lažje prijemanje z prijemalom in s tem pogojeno tudi manjše število zastojev v primerjavi z zalogovnikom TIP1. Stroški izdelave so zanemarljivo višji. Načrtovanje prijemala: Pri načrtovanju tehnološke opreme za prijemanje izdelka sem se ravnal po pred tem že izdelanima prototipoma zalogovnikov. V ta namen sem narisal dve različni varianti prijemanja. 1) Koncept prijemala TIP1: Pri prvem konceptu prijemala sem se odločil za izdelavo z mehanskim prijemalo. V ta namen sem si najprej narisal okvirni koncept načina prijemanja in pri tem seveda upošteval obliki zalogovnikov. Nato sem s pomočjo medmrežja poiskal ponudnike mehanskih prijemal. Ker sta se dva ponudnika prijemal nahajala v precejšni bližini sem se osebno napotil do njiju. Tam smo pregledali načine prijemanja, ki jih izdelek dopušča in določili nekaj tipov prijemal. Nato sta mi podjetji posredovali njihove ponudbe vrednosti prijemala. Na podlagi funkcionalnosti prijemala in stroški prijemala sem izbral najprimernejšega in preko njihove spletne strani naložil 3D model, katerega sem nato uporabil pri izdelavi namenskega prijemala [10]. Na sliki 4.33 je prikazano izbrano prijemalo podjetja Sommer-automatic. - 45 -
Slika 4.33: Dvočeljustno paralelno prijemalo GP30-B Preglednica 4: Tehnični podatki mehanskega prijemala Tehnični podatki dvočeljustnega paralelnega prijemala GP30-B Odmik čeljusti [mm] 5 Prijemna moč pri odpiranju [N] 76 Prijemna moč pri zapiranju [N] 94 Čas zapiranja / odpiranja čeljusti [s] 0,02 Minimalni delovni tlak [bar] 3 Maksimalni delovni tlak [bar] 8 Delovna temperatura [ C] 5-80 Volumen cilindra [cm 3 ] 3 Masa [g] 152 Pri modeliranju prijemala sem se ravnal po specifikacijah zalogovnika TIP1. Ker je prijemanje izdelka v tem primeru možno le iz zgornje strani, sem se odločil za sredinsko luknjo. Ta ponuja ravne površine in zadosten oprijem. Ker je mehansko prijemalo, katerega sem si izbral le modul za odpiranje in zapiranje je bil potrebno še izdelati primerna profila, ki bi izdelek prijela. Slika 4.34 prikazuje model mehanskega prijemala z profili za prijemanje izdelka. - 46 -
Slika 4.34: 3D model mehanskega prijemala z profili za prijemanje izdelka Ker je pri procesu točkovnega varjenja potrebno zvare na izdelku namestit na prava mesta je pri postopku prijemanja izdelka važna ponovljivost prijemanja izdelka. Zato sem pri izdelavi prijemala še upošteval, da je izdelek potrebno togo vpeti. To zagotovi zadostno stabilnost in seveda ponovljivost pozicioniranja izdelka, da so kasneje zvarne točke na mestu. Za ta namen služi naležna plošča na kateri sta dva zatiča, ki s pomočjo lukenj na zgornji strani izdelka pozicionira izdelek toliko, da ga nato prijemalo prime in zavari predvidoma brez napake. Slika 4.35 prikazuje naležno ploščo za korigiranje pozicije izdelka pri vpetju. Slika 4.35: 3D model naležne površine za korekcijo pri vpenjanju - 47 -
Na sliki 4.36 je prikazan celotni koncept prijemala TIP1. Slika 4.36: Prijemanje izdelka z prijemalom TIP1, ki je nameščeno na robotski roki 2) Koncept prijemala TIP2 Koncept prijemala TIP2 temelji na vakuumskih priseskih. Pri tem tipu prijemala sem se ravnal po obeh variantah zalogovnikov. V tem primeru sem se za prijemanje zopet odločil za zgornjo površini izdelka, saj vakuumska prijemala potrebujejo za prijemanje ravno površino. Na sliki 4.37 je prikazano mesto prijemanja izdelka z vakuumskimi prijemali (beli točki). Slika 4.37: Mesti prijemanja izdelka z vakuumskimi prijemali - 48 -
Z modelirnim programom sem narisal posamezne elemente prijemala in jih nato sestavil. Ker sem uporabil za prijemanje izdelka prav tako zgornjo površino, je naležna površina za korekcijo izdelka pri prijemanju podobno koncipirana, kot pri konceptu prijemala TIP1, kar prikazuje slika 4.38. Slika 4.38: Naležna površina za korekcijo izdelka pri prijemanju Ker je na robotski celici že nameščeno prijemanje izdelkov z vakuumskimi priseski sem izbral obstoječega od proizvajalca Schmaltz, ki je prikazan na sliki 4.39. Slika 4.39: Vakuumski prisesek premera Ø23mm Slika 4.40: Koncept prijemala TIP2 nameščene na robotski roki - 49 -
3) Utemeljitev izbire koncepta: Prednosti koncepta prijemala TIP1: Zanesljivo delovanje zaradi mehanskega prijemala ni možno izpadanje izdelka Krajši tehnološki časi posameznih faz izdelave Enostavna montaža Slabosti koncepta prijemala TIP1: Draga nabava prijemala Predelava robota na ta koncept prijemanja Prednosti koncepta prijemala TIP2: Enostavna montaža Zaradi že obstoječega sistema ni potrebna predelava Nizka cena nabave posameznih komponent Hitra zamenjava poškodovanih elementov Slabosti koncepta prijemala TIP2: Občasno padanje delovnega tlaka, lahko povzroča izpadanje izdelka V primerjavi z mehanskim prijemalom so tehnološki časi večji, vendar zanemarljivo Načrtovanje elektrode: Pri načrtovanju elektrode sem si pomagal z elektrodo na ročnem delovnem mestu in z varilnim aparatom v robotski celici. Oblika elektrodne kapice je ostala enaka kot je prikazan v poglavju tehnologije ročnega točkovnega varjenja. Slika 4.41 prikazuje elektrodo in elektrodno kapico ročne varjenja. - 50 -
Konus za vpetje Vrat elektrode Slika 4.41: Elektroda z elektrodno kapico Pri izdelavi elektrode sem si prav tako pomagal z modelirnim programom. Ker ima na varilnem aparatu v robotski celici drog za vpetje elektrode navoj in ni koničen, kot pri orodju za ročno varjenje sem moral tega spremeniti v navojno vreteno in prav tako, ker bi drog zaradi oblike izdelka bil napoti pri posameznih točkah točkovnega varjenja, sem moral podaljšati vrat elektrode. Na sliki 4.42 je prikazan 3D model elektrode, katera se bo uporabljala v robotski celici. Navojno vreteno Podaljšani vrat Slika 4.42: Elektroda za varjenje v robotski celici s podaljšanim vratom in z navojnim vretenom Ker je postopek varjenja ostal enak so tudi materiali elektrode in oblika elektrodne kapice ostali enaki. Elektroda se je le prilagodila lastnostim varilnega avtomata robotske celice in obliki izdelka. - 51 -
Analiza dela V poglavju analiza dela sem zajel tehnološke čase, ki nastopajo pri procesu točkovnega varjenja ter pripravljalno-zaključne čase za pripravo dela oz. delovnega mesta pred procesom dela in po njem. Ker ta projekt še ni oživel oz. še ne poteka sem si pri določanju pripravljalno-zaključnih časov pomagal z že implementiranimi projekti na robotski celici, saj je princip same priprave in izvajanja dela zelo podoben. S pomočjo programske opreme Roboguide proizvajalca FANUC, ki je namenjena simuliranju procesov in s tem odkrivanju nastopajočih napak v procesu smo tudi naš proces simulirali. Simulacija je bila namenjena predvsem določanju tehnoloških časov posameznih korakov procesa. Na ta način smo pridobili zelo natančen prikaz časovnega cikla varjenja. V preglednici 5 so prikazani taktni časi tehnološkega postopka strege robota in cikli varjenja posameznih zvarov. Preglednica 5: Taktni časi tehnološkega postopka varjenja izdelkov Taktni časi za izdelka Verstärkung scharnier a-säule oben rechts/links Prijemanje kosa 1,5 s Premik k 1. Točki varjenja 3,2 s Cikel varjenja 3,7 s Premik k 2. Točki varjenja 1 s Cikel varjenja 3,7 s Odmik od stroja 1 s Obračanje za 180 1,2 s Premik k 3. Točki varjenja 1 s Cikel varjenja 3,7 s Premik k 4. Točki varjenja 1 s Cikel varjenja 3,7 s Premik k 5. Točki varjenja 1 s Cikel varjenja 3,7 s Odlaganje v zabojnik 3 s Premik v izhodiščno stanje 1,5 s Skupaj: 35,1 s - 52 -
Kot je razvidno iz preglednice 4 je skupni tehnološki čas 35,1s oziroma 0,585 min. Z pomočjo obrazca analize dela sem vnesel vse elemente dela, pomožne čase, ki so potrebni za izvedbo pomožnih opravil in potrebne pripravljalno-zaključne čase. Ker je proces točkovnega varjenja avtomatizirani proces je odstotek dodatnega časa (t d ), ki je potreben za izdelavo nižji, kar je prikazano s pomočjo koeficientov: koeficient napora K n = 0,11 koeficient okolice K 0 = 1 dopolnilni koeficient K d = 0 Nekateri pripravljalno-zaključni časi potrebni za postopek dela, kot so na primer montaža zalogovnih enot na mizo, montaža elektrode, montaža prijemala, postavitev odlagalnega zaboja in vlaganje obdelovancev so bili ugotovljeni z preizkušanjem bodisi z že izdelano tehnološko opremo tega projekta, bodisi z opremo iz prejšnjih projektov. Ostali pripravljalno-zaključni časi, kot so preskrba dokumentacije, kontrola naprave, čiščenje, itd., pa so bili vzeti iz prejšnjih projektov na tem delovnem mestu. Pomožni časi, ki so potrebni za izvedbo tehnološkega dela so prav tako bili določena na podlagi izkušenj in preizkušanja. Na preglednici 6 analize dela so prikazani vsi potrebni tehnološki, pripravljalno-zaključni in pomožni časi tega projekta. S pomočjo teh je bil narejen izračun: norme za izdelavo enega izdelka, ki vključuje tehnološki čas, pomožni čas in tudi dodatni čas, ki nastopi zaradi izgub delavca; pripravljalno-zaključnih časov, ki upošteva prav tako čas, ki nastopi zaradi izgub delavca; časa, ki je potreben za izdelavo velikosti serije 1500 izdelkov. - 53 -
Preglednica 6: Analiza dela za točkovno varjenje na robotski celici - 54 -
Ekonomska analiza tehnološkega procesa Pri ekonomski analizi tehnološkega procesa sem prav tako kot pri predhodnem tehnološkem postopku naredila analiza dela, ki je pokazala skupne čase, ki so potrebni za izvedbo opravila in stroške, ki pri tem nastajajo. Določanje stroškov izdelave potrebne tehnološke opreme: Po uspešno načrtovanih komponentah za izdelavo zalogovnika in prijemala, je bilo potrebno posredovati tehnologu osnovne gabarite in maso posameznih sestavnih elementov. S pomočjo programa SolidWorks sem izdelal delavniške risbe in določil material, za katerega mi je program izračunal težo. Ker se je lahko večina komponent izdelala na lastnem podjetju so se omenjeni podatki vnesli v interno kalkulacijo izračuna stroškov dela in materiala. V preglednici 7 je prikazana kalkulacija. Kot je razvidno je skupni čas izdelave vseh komponent 19 ur, skupni stroški pa znašajo 952,14. Preglednica 7: Stroški materiala in izdelave tehnološke opreme - 55 -
Pri izdelavi zalogovnika in prijemala je bilo potrebno kupiti še standardne komercialne dele [8], kateri so prikazani v preglednici 8. Preglednica 8: Stroški standardnih komercialnih delov Naziv elementa Oznaka Število kosov Cena za kos [ /kos] Skupna cena [ ] Vijak M12x25 12 0,78 9,36 Vijak M12x30 12 0,85 10,2 Podložka A13 24 0,21 5,04 Podložka A17 8 0,29 2,32 Vijak M8x20 16 0,16 2,56 Vijak M16x35 8 0,85 6,8 = 36,28 Lastna cena tehnološke opreme je torej vsota stroškov dela izdelave, materiala in komercialnih stroškov standardnih elementov, ki znaša 988,42. Stroškovna kalkulacija: Stroškovna kalkulacija avtomatiziranega procesa izdelave je pokazala, da je lastna cena izdelka 1,17 /kos. - 56 -
5 UPRAVIČENOST INVESTICIJE ROBOTIZIRANEGA PROCESA IZDELAVE V tem poglavju bom prikazal upravičenost avtomatiziranega procesa izdelave. Investicijo bom upravičil s pomočjo stroškovnih kalkulacij, od katerih bom lahko primerjal dobljene rezultate in ugotovil prihranek v stroških. Prav tako bom prikazal še prihranek delavčevega časa zaradi avtomatiziranega procesa izdelave. 5.1 Ekonomska upravičenost investicije Pri ekonomski upravičenosti investicije sem primerjal lastni ceni izdelkov obeh tehnoloških postopkov izdelave. V preglednici 9 in preglednici 10 sta prikazani stroškovni kalkulaciji obeh postopkov. Za nabavno vrednost stroja v obeh primerih sem upošteval procent zasedenosti stroja z obema izdelkoma in ga uporabil v kalkulaciji. Na ta način sem dobil realnejšo vrednost končnih stroškov izdelave izdelka, ki pa zaradi majhnih letnih količin ni veliko manjša. - 57 -
Preglednica 9: Stroškovna kalkulacija ročnega točkovnega varjenja - 58 -
Preglednica 10: Stroškovna kalkulacija robotiziranega varjenja - 59 -
Iz preglednic je razvidno, da je lastna cena izdelka ročnega točkovnega varjenja 1,108 /kos in robotiziranega varjenja 1,040 /kos. Prihranek na letni ravni je torej razlika obeh tehnoloških postopkov za oba izdelka. - Prihranek [ /leto] - lastna cena ročnega varjenja [ /kos] - lastna cena robotiziranega varjenja [ /kos] - letna količina izdelkov [kos/leto] Prihranek zaradi optimiranja tehnološkega procesa torej znaša 1.360 /leto. Glede na to, da je predvidena življenjska doba projekta 7 let, in ker projekt poteka na ročnem delovnem mestu že eno leto, sem vzel prihranek stroškov življenjske dobe 6 let. Torej za obdobje šestih let znaša prihranek 8.160. Postopek avtomatiziranega varjenja ne zahteva stalne prisotnosti delavčevega časa. V ta namen podjetje uporablja kalkulacijo za izračun delavčeve prisotnosti na stroju, ki je prikazana v preglednici 11. Preglednica 11: Pregled zasedenosti delavca na izmeno izdelek normativ varjenja kos/h količina pakiranja količina izdelkov v saržerju zamenjava kos / zabojev / izmeno izmeno zamenjava zabojev / izmeno zamenjava elektrod / izmeno nalaganje izdelkov / izmeno nalaganje izdelkov / izmeno potrebna prisotnost operaterja na izmeno potrebna prisotnost operaterja na izmeno [%] 67058-7274951-03 F06 VERST.SC.A-SAUL OB.L 0,0095 83 96 48 623 6 7 13 13 13 49 50 zamenjava elektrod namestitev 2 nivoja zabojev obračanje mize start kontrola izdelkov zamenjava zaboja skupaj: 2 min 2 min 0,33 min 0,02 min 0,33 min 3 min 7,68 min Iz kalkulacije je razvidno, da je delavec na izmeno zaseden 50%. - 60 -
Preglednica 12 kaže vse projekte, kateri potekajo na robotski celici. Kalkulacija je namenjena izračunu kapacitet na stroju. Preglednica 12: Pregled zasedenosti stroja na letni ravni Razvidno je, da je za projekta Verstärkung Scharnier A-Säule oben links in Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts potrebnih skupaj 240 ur/leto. Ker je delavec pri obeh postopkih zaseden 50%, je vsota prostega časa delavca za oba projekta skupaj 120 ur. Bruto stroški delavca znašajo 7,5 /h. Produkt prostega časa delavca pri obeh projektih in bruto stroškov delavca na uro znaša tako 900 /leto. Na ravni življenjske dobe projektov pa 5.400. Skupni prihranek optimiranja tako znaša 2.260 /leto oz. 13.560 na življenjsko dobo projektov. - 61 -