Přizpůsobivost výrobních systémů

7.3.1

Přizpůsobivost výrobních systémů

Doc. Ing. Leoš Bumbálek

Při rozhodování o výrobním systému se vychází zpravidla z těchto podkladů:

• cyklového času v souvislosti s maximální kapacitou,

• jakosti výrobku,

• nákladů na operace.

Tyto úvahy však zanedbávají další kritéria, jako je přizpůsobivost, kterou dovoluje výrobní systém, aby se dal upravit pro budoucí výrobní požadavky a struktury.

Hlavní překážkou integrované přizpůsobivosti v oblasti rozhodování o pracovních procesech je nesnadnost měřit a porovnávat ji s ohledem na aktuální programy výroby, které nejsou přesně definovány.

Proto je třeba zvažovat metodický postup pro hodnocení výrobních systémů využívajících skutečnou nabídku tak, aby byla získána upravená pružnost při rozhodování o výrobním procesu.

Předpověď výrobního úspěchu se stává závažnější pod vlivem stále rostoucích změn v tržním prostředí. Pohyb charakteristik se mění v důsledku převahy vysoké rozmanitosti výrobků a malého objemu výroby. Zlepšení úspěchu výrobního průmyslu, výrobní pružnosti se stávají nástrojem pro ovládnutí určitého výrobního prostředí.

Výrobní přizpůsobivost vyjadřuje schopnost přetvořit výrobní zdroje pod účinkem vlivů prostředí takovým způsobem, že výroba různých výrobků je stále efektivní a udržuje přijatelnou jakost.

V posledních letech se objevují ohlasy na stávající výrobní systémy zabezpečující zvýšenou výrobní pružnost. Při rozhodování o takovém systému jsou významné následující otázky:

• Jak lze měřit pružnost výroby?

• Jak velká pružnost výroby je nutná?

• Jak velká pružnost výroby je přijatelná?

Problémy v rozhodování spočívají v tom, že nejsou veličiny pro měření charakteristik pružnosti. Objevují se potíže v objektivitě měřítek pružnosti, např. její současné vlastnosti a její přirozená rozměrovost.

 NahoruVýrobní přizpůsobivost

Pro další zkoumání výrobních systémů se požaduje pružnost pro konstantně se měnící výrobní strukturu, inženýrské procesy a ekonomické dlouhodobé využívání výrobních systémů. Pružnost může být charakterizována jako schopnost výrobního systému zvládat přídavné zásahy. Zde lze identifikovat dva hlavní faktory:

• neustálené prostředí,

• změna výrobků a procesů.

První faktor nestálého prostředí může být rozdělen do dvou kategorií, tj. vnější nestabilita (změny v důsledku požadavků trhu) a vnitřní nestabilita (systém havárie).

Druhý faktor nestability vychází z nutnosti vyrobit soupravu výrobků různými výrobními procesy.

V oblasti výrobních systémů majících vysoký stupeň pružnosti může dojít k rychlé změně při nízkém odbytu anebo v důsledku charakteristik jednotlivých výrobních úkolů.

Proto je pružnost výroby velmi důležitá při výrobě ve středních sériích, aby se pokryl velký rozsah výrobních požadavků. Výrobní systémy musejí být pružné v řadě oblastí. Základní oblast může být klasifikována v následujících stupňovitých uspořádáních:

Základní oblasti výrobní pružnosti [dle Abele, E. - Liebeck,T. - Worn, A.]:

• Přizpůsobivost strojů je předpoklad pro výrobní pružnost zabezpečující základní kapacity, které zajišťují různé operace na strojích. Zvyšuje-li se pružnost stroje, lze provést na stroji více operací, a tím je větší i pružnost stroje, který bude schopen zabezpečit výrobu nově zavedeného výrobku.

To také odráží vysokou pružnost výrobku. Pružnost stroje je nutná pro výrobní procesy a operační pružnost.

• Pružnost výrobku je schopnost změnit se, aby se vyrobila nová sada ekonomických výrobků. Kritériem pro hodnocení je komplexnost přizpůsobování.

• Procesní pružnost popisuje schopnost změny během příkazu vyrobit danou sérii součástí s různými sériovými rozměry. Kritériem pro hodnocení je změněná obtížnost.

• Operační pružnost součástí se vztahuje ke snadnosti sledu změn operací požadovaných pro výrobu součástí.

Směr pružnosti je schopnost výrobního systému vyrobit součást využívající alternativní směry v systému. Základní typy směru pružnosti jsou:

• Objemová pružnost popisující schopnost zpracovat výhodně různé výrobní objemy. Ekonomický rozsah série je kritériem pro hodnocení.

• Rozsah pružnosti popisuje schopnost rozšířit kapacitní systémy s minimální námahou. Kritériem pro hodnocení rozsahu pružnosti je rozvoj pružnosti.

 NahoruPružné výrobní systémy

Stupeň přesnosti závisí na uspořádání atributů výrobních systémů v pružném výrobním systému se stroji s vhodnými schopnostmi:

1. volba schopností stroje pro provádění určité operace z dané série.

2. možnost pro různý sled operací.

3. změny operací, které může zajistit stroj s krátkým seřízením.

Existují různé přístupy k pružnému návrhu výrobního systému:

• jednoúčelový výrobní systém,

• přestavitelný výrobní systém; charakteristikou přestavitelného systému je modulový systém.
  Stupeň, na který je výrobní systém schopen být přestaven, se dá měřit v pojmech množnosti spojit rychle moduly tak, aby se upravil výrobní systém pro danou funkci a určila se pružnost.

Mezinárodní konkurence a rychle se měnící prostředí výrobních závodů vyžaduje úvahu o jejich reakci a pružnosti při investičních rozhodnutích.

Moderní výrobní systémy nabízejí řadu možností, aby se daly využít nové požadavky.

Protože je však nesnadné měřit a sladit požadavky a potenciál pružných řešení, dynamická cenová účinnost je zatím v praxi vzácná.

Průmysl je vystaven rychlým změnám ve výrobní technologii. Může proto realizovat základní konkurenční výhody pomocí plynulých přechodů na nejmodernější výrobní techniku. Pružný výrobní systém představuje vhodný koncept umožňující přijmout současné možnosti.

 NahoruTechnologické procesy a jejich členění

Strojírenská výroba sestává z různých pracovních pochodů, které jsou spolu vázány organizačními vztahy. Hlavní činnosti podílející se na výrobě je možné sestavit následovně:

• konstrukce zařízení,

• vytvoření technické dokumentace,

• zabezpečení materiálu, energie, strojů, nářadí apod.

Příprava výroby zahrnuje:

• vypracování technologických postupů,

• konstrukci a výrobu výrobních pomůcek,

• návrh na sestavení výrobních linek,

• výroba a kontrola jednotlivých součástí,

• úprava součástí,

• montáž,

• funkční kontrola.

 NahoruTechnologický postup

Ta část celkového procesu, která je přímo spojena se změnami tvarů, rozměrů, vlastností materiálu, kontrolou dílců i celku, se nazývá technologickým (výrobním) postupem.

Technologický postup je vlastně předpis, podle kterého se vyrábějí jednotlivé součásti nebo celé výrobky. Tento předpis musí obsahovat veškeré údaje potřebné pro výrobu, aby součást podle něho vyrobená splňovala funkční požadavky. Prakticky je technologický postup předpisem pro sled operací a jejich provádění.

Základní složkou každého postupu je operace. Je to časově souvislá část postupu charakterizovaná stejným výrobním cílem, kterou na jednom předmětu a na jednom pracovišti vykonává nepřetržitě jeden pracovník. Charakteristickým znakem operace je:

• stálý předmět práce,

• stálé pracoviště,

• stálý pracovník.

Změna každé z těchto částí znamená změnu operace.

Na členění technologického postupu do jednotlivých operací má značný vliv sériovost výroby. Ve vyšších typech výroby bývá celý výrobní proces značně diferencován na řadu operací, jejichž délka je krátká. Nižší typy výroby, kde opakovatelnost je malá, bývá délka operačního cyklu velká.

 NahoruÚdaje pro činnost

Do technologického postupu patří také údaje pro činnost, při které se sice neprovádí změna tvaru, rozměru apod., ale která je s touto činností přímo organicky spojena a podílí se na ní nástroj, případně pracovník, který tuto činnost provádí. Jde např. o upínání součástí, nástrojů, transport apod.

Operace se dále dělí na úseky, úkony a pohyby.

 NahoruÚseky, úkony a pohyby

Úsek je technologicky samostatná část operace, vytvořená podle rozsahu jednotlivých nástrojů (nářadí).

Úkony jsou ty části operace, které obsahují jednoduchou pracovní činnost stejného charakteru.

Pohyby jsou elementy každé pracovní činnosti časově ještě zachytitelné.

 NahoruOperace

Základní kalkulační jednotkou je operace, což je údaj i pro určování mezd. Základem výroby je však výrobní postup celý.

Stejně i v technologii platí zásada sestavování postupů ve variantách s následující optimalizací za pomocí exaktních metod. Každý postup musí za daných podmínek splňovat podmínku maximální produkce jako podmínku maximální hospodárnosti.

Technologický postup je také podkladem pro řadu dalších prací spojených s výrobou. Údaje o výchozích rozměrech materiálu slouží pro objednávky materiálu. Tento postup je podkladem i pro konstruktéry nářadí, pro nákup nástrojů a výrobu nářadí operačního. Výrobní postup slouží i pro určení počtu strojů a pracovníků.

Výrobní postup ovlivňuje řadu dalších výrobních činností. Musí být proto zpracován velmi důkladně a ekonomicky zdůvodněn dříve, než přijde do výroby.

Hloubka zpracování výrobního postupu je tím větší, čím více kusů součástí se bude vyrábět.

 NahoruZpracování technologického postupu

Při sestavení technologického postupu je nutné znát, nejen co se bude vyrábět, ale i v jakém množství. Vliv na výrobu má typ výroby, tj. jde-li o výrobu kusovou, sériovou nebo hromadnou.

 NahoruSled prací při vypracování technologického postupu

Na základě podkladů, které má technolog k dispozici, je postup zpracování následující:

• určení druhu výchozího materiálu,

• stanovení hrubého sledu operací,

• určení typu a velikosti obráběcích strojů pro jednotlivé operace,

• detailní rozpracování jednotlivých operací,

• výpočet mezioperačních rozměrů, případně jejich tolerancí a rozměru výchozího materiálu.

Z metodického hlediska jde o rozbor výkresové dokumentace a rozbor technologičnosti konstrukce.
Výkresy musejí dávat jasnou a úplnou představu o jednotlivých součástech a jejich spojeních. Musejí obsahovat potřebné průměty, řezy, rozměry atd.

Technolog posuzuje součásti z hlediska tvaru a rozměru podle složitosti a členění, vhodnosti pro opracování apod. Tvar součásti podmiňuje volbu technologického výrobního zařízení, velikost zase typ stroje.

 NahoruUrčení druhu výchozího materiálu

Volba materiálu ovlivňuje volbu polotovaru, jeho obrobitelnost, která zase ovlivňuje volbu řezných podmínek, a tím i spotřebu času na provedení dané technologické operace.

Pokud jde o volbu výkovku, odlitku nebo válcovaného materiálu, bude rozhodující ekonomický rozbor pro daný druh výroby. Přesné polotovary s velkými úsporami materiálu i úsporami obrábění lze získat např. u součástí litých pod tlakem, protlačováním atd.

U výkovků bude rozhodující, jde-li o výkovky volně kované anebo kované v zápustce.

Nejlépe se hodí polotovary, které mají nejméně povrchových vad, a tím i malé požadavky na opracování.

Velmi pečlivě je nutné posuzovat náhradu deficitních materiálů a zavádění nových druhů materiálů, jako jsou vysokopevné oceli, slitiny titanu nebo niklu, keramické materiály a plasty.

Dalším důležitým údajem pro zpracování technologického postupu jsou informace o tepelném zpracování, případně povrchové úpravě.

Stanovení sledu operací závisí v prvé řadě na tvaru, velikosti a přesnosti součásti. Cílem je odstranit při obrábění přebytečný materiál z polotovaru a dát obrobeným plochám předepsaný rozměr.

Při určování sledu operací je třeba pamatovat na to, aby se součást dala při všech operacích snadno a jednoznačně upnout. Proto je nutné nejdříve zpracovat technologické výchozí základy. Proto je volba výchozích základen rozhodující pro návrh sledu operací.

 NahoruVolba základen

Základny jsou plochy, čáry nebo body na součásti, k nimž se vztahují polohy jiných ploch, čar nebo bodů.

Rozdělení základen
Hlavní členění základen je na následujícím obrázku.

Členění základen:

 NahoruRozdělení základen

Konstrukční základny jsou plochy, čáry, body, k nimž je na výkrese přiřazena poloha jiné plochy, čáry nebo bodu. Rozhodující je funkce součásti.

Výrobní základny se dělí na technologické a kontrolní.

Technologická základna slouží pro obrábění nebo montáž.

Tyto výrobní základny pro první operaci, tj. neopracované plochy, jsou označovány jako základny hrubé. V dalších operacích jsou jako základny voleny plochy opracované. Přirozené základny jsou současně funkčními plochami.

Umělé základny jsou pro…