S v e u č i l i š t e u Z a g r e b u
Fakultet strojarstva i brodogradnje
PROJEKTIRANJE PROIZVODNIH
SUSTAVA
NASTAVNI MATERIJAL
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/pps.pdf
Zoran Kunica
Zagreb, 2016.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb
Predgovor
Ovaj se nastavni tekst koristi za kolegij Projektiranje proizvodnih sustava 7. semestra
nekoliko smjerova preddiplomskog sveučilišnog studija strojarstva Fakulteta strojarstva i
brodogradnje zagrebačkog sveučilišta.
Navedeni kolegij, izvođen pod raznim imenima, ima vrlo dugu tradiciju, i od
utemeljenja koncem šezdesetih godina 20. stoljeća do danas zadržava važnost u
obrazovanju inženjerskog kadra, sa stanovišta prijeke potrebe da studenti steknu širi pogled
na inženjerski rad i na integraciju vlastitog udjela znanja i napora s onima ostalih sudionika
u stvaranju složenih industrijskih proizvoda; istodobno, ovladavanje sadržajem kolegija
omogućuje studentima aktivan doprinos pri oblikovanju gotovo bilo kojeg radnog procesa i
sustava.
Tekst nije ekskluzivan rezultat rada priređivača, već, u najboljem slučaju, donekle
unaprijeđen i osuvremenjen sadržaj njegovih prethodnika, profesora Bože Vranješa i
profesora Helmuta Jaegera.
Zahvaljujem profesoru Predragu Ćosiću i profesoru Goranu Đukiću na recenziji i
njihovim primjedbama koje su omogućile da se tekst poboljša.
Zagreb, ožujka 2016.
Zoran Kunica
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 2
S A D R Ž A J
Predgovor ........................................................................................................................................... 1
Popis slika .......................................................................................................................................... 5
Popis tablica ....................................................................................................................................... 8
Popis oznaka ..................................................................................................................................... 10
1. UVOD ........................................................................................................................... 14
2. OSNOVNI CILJEVI I NAČELA PROJEKTIRANJA PROIZVODNIH
SUSTAVA .................................................................................................................... 22
3. METODOLOGIJA PROJEKTIRANJA .................................................................. 24
4. OSNOVNI PROJEKTNI PODACI ........................................................................... 28
4.1. SNIMANJE I ANALIZA POSTOJEĆEGA STANJA ................................................... 28
4.2. IZBOR REPREZENTATIVNIH PROIZVODA I DIJELOVA ..................................... 29
4.3. TEHNOLOŠKI PROCES ............................................................................................... 32
5. TOK MATERIJALA .................................................................................................. 34
6. PROIZVODNE STRUKTURE.................................................................................. 41
7. PROIZVODNE STRUKTURE U NEAUTOMATIZIRANOJ IZRADBI............. 42
7.1. IZRADBENI SUSTAV STRUKTURIRAN PO VRSTI OBRADE............................... 42
7.2. IZRADBENI SUSTAV STRUKTURIRAN PO PREDMETIMA RADA ..................... 43
7.2.1. Izradbene linije ....................................................................................................... 44
7.2.2. Izradbene stanice .................................................................................................... 45
7.2.3. Samostalna radna mjesta potpune izradbe ............................................................. 49
8. SKUPNA PROIZVODNJA (GRUPNA TEHNOLOGIJA) .................................... 50
8.1. ANALIZA TOKA PROIZVODNJE .............................................................................. 50
8.2. SUSTAVI KLASIFIKACIJE I OZNAČAVANJA ........................................................ 54
8.3. CLUSTER ANALIZA ..................................................................................................... 57
9. ODREĐIVANJE NAJPOVOLJNIJE PROIZVODNE STRUKTURE ................. 63
10. PROIZVODNE STRUKTURE U AUTOMATIZIRANOJ IZRADBI .................. 65
10.1. FLEKSIBILNA IZRADBENA STANICA .................................................................... 70
10.2. FLEKSIBILNI IZRADBENI SUSTAV S VIŠE STROJEVA ....................................... 71
10.3. VIŠESTANIČAN FLEKSIBILNI IZRADBENI SUSTAV ........................................... 71
11. NOVIJI KONCEPTI IZRADBENIH (PROIZVODNIH) SUSTAVA ................... 78
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 3
11.1. AGILNI PROIZVODNI SUSTAVI ............................................................................... 78
11.2. REKONFIGURABILNI PROIZVODNI SUSTAVI ...................................................... 79
11.3. LEAN PROIZVODNI SUSTAVI ................................................................................... 79
11.4. ADITIVNA IZRADBA, INTELIGENTNI I AUTONOMNI PROIZVODNI SUSTAVI
80
12. KAPACITIVNO DIMENZIONIRANJE .................................................................. 81
13. PROSTORNO DIMENZIONIRANJE ..................................................................... 87
13.1. UTJECAJNI ČINITELJI I VRSTE POVRŠINA ........................................................... 87
13.2. PRORAČUN PROIZVODNE POVRŠINE .................................................................... 89
13.2.1. Postupak proračuna proizvodne površine pomoću karakterističnih veličina ..... 89
13.2.2. Grafički postupci proračuna proizvodne površine ............................................. 93
13.2.3. Analitički postupci proračuna proizvodne površine .......................................... 94
13.2.3.1. Proračun netoproizvodne površine pomoću površinskih faktora ................................. 95
13.2.3.2. Proračun netoproizvodne površine pomoću ekvivalentnih površina ........................... 98
13.2.3.3. Proračun netoproizvodne površine za montažu ........................................................... 99
13.2.3.4. Proračun transportne površine ..................................................................................... 99
13.2.3.5. Proračun površine za odlaganje ................................................................................. 102
13.2.3.6. Proračun pomoćne površine....................................................................................... 102
13.3. PRORAČUN SKLADIŠNE POVRŠINE ..................................................................... 103
13.4. PRORAČUN UREDSKIH POVRŠINA ...................................................................... 109
13.5. PRORAČUN SPOREDNIH POVRŠINA .................................................................... 114
14. GRADNJA PROIZVODNOG SUSTAVA .............................................................. 119
14.1. ZONE PROIZVODNOGA SUSTAVA........................................................................ 119
14.2. NAČINI GRADNJE ..................................................................................................... 121
14.3. INDUSTRIJSKE ZGRADE ......................................................................................... 124
14.4. PLAN IZGRADNJE ..................................................................................................... 130
14.4.1. (Idealna) Funkcionalna shema sustava ............................................................ 131
14.4.2. Idealan plan ...................................................................................................... 133
14.4.3. Izbor lokacije sustava....................................................................................... 135
14.4.4. Prilagodba idealnog plana danostima i ograničenjima lokacije ....................... 143
15. OBLIKOVANJE PROSTORNOGA RASPOREDA ELEMENATA SUSTAVA
..................................................................................................................................... 145
16. OPTIMIRANJE PO KRITERIJU MINIMALNOG TRANSPORTNOG UČINKA
..................................................................................................................................... 149
16.1. STRUKTURE S ELEMENTIMA BEZ MEĐUSOBNIH VEZA ─ MAĐARSKA
METODA ..................................................................................................................... 149
16.2. STRUKTURE MEĐUSOBNO POVEZANIH ELEMENATA ─ POSTUPAK
TROKUTA ................................................................................................................... 155
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 4
17. OBLIKOVANJE DETALJNOGA PROSTORNOGA RASPOREDA
ELEMENATA SUSTAVA ....................................................................................... 159
18. BIBLIOGRAFIJA ..................................................................................................... 164
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 5
Popis slika
Slika 1. Proizvodnja ........................................................................................................................ 14
Slika 2. Osnovni elementi proizvodnog sustava ............................................................................. 15
Slika 3. Važnost proizvodnje .......................................................................................................... 15
Slika 4. TŽV Gredelj, Zagreb.......................................................................................................... 16
Slika 5. Uljanik, Pula ...................................................................................................................... 16
Slika 6. General Motors, Brazil ....................................................................................................... 17
Slika 7. Opel, Eisenach (1600 zaposlenih, 713 000 m²) ................................................................. 17
Slika 8. Opel, Eisenach, raspored glavnih proizvodnih pogona ...................................................... 18
Slika 9. LIMEX, Donji Miholjac (170 zaposlenih, 6 000 m²)......................................................... 18
Slika 10. Opći postupak za oblikovanje sustava (REFA) ............................................................... 25
Slika 11. Metodologija projektiranja proizvodnih sustava .............................................................. 27
Slika 12. Dijagrami P-Q .................................................................................................................. 29
Slika 13. Dijagrami ABC ................................................................................................................ 30
Slika 14. Grupa tehnološki sličnih dijelova s kompleksnim dijelom .............................................. 31
Slika 15. Funkcije i planske podloge kod izradbe planova izradbe ................................................ 32
Slika 16. Prikaz plana izradbe i zadaci koje treba riješiti kod njegove izradbe .............................. 33
Slika 17. Funkcije planiranja rada i načina rješavanja .................................................................... 33
Slika 18. Razine toka materijala ...................................................................................................... 35
Slika 19. Primjer kvalitativnog grafičkog prikaza toka materijala .................................................. 37
Slika 20. Primjer kvantitativnog grafičkog prikaza toka materijala (Sankeyjev dijagram) ............ 38
Slika 21. Primjeri kvalitativnog (gore lijevo) i kvantitativnog (gore desno) prikaza toka materijala,
matricom (za podatke iz donje tablice) .......................................................................... 39
Slika 22. Matrica odnosa između elemenata sustava ...................................................................... 40
Slika 23. Shematski prikazi oblika tokova materijala ..................................................................... 40
Slika 24. Proizvodni sustav strukturiran po grupama po vrsti obrade ............................................. 43
Slika 25. Proizvodni sustav strukturiran po linijama ...................................................................... 44
Slika 26. Proizvodni sustav strukturiran po izradbenim stanicama ................................................. 45
Slika 27. Usporedba grupa po vrsti obrade i izradbenih stanica .................................................... 46
Slika 28. Izradbena stanica za obradu tri skupine (A, B, C) tehnološki sličnih dijelova ................ 46
Slika 29. Izradbena stanica za izradbu vratila ................................................................................. 47
Slika 30. Povezane stanice orijentirane su na proizvod − struktura proizvodnog sustava prati
strukturu proizvoda ........................................................................................................ 48
Slika 31. Sustav Just-In-Time s KANBANima (PULL sustav) ........................................................ 48
Slika 32. Opći sustav s kanbanima .................................................................................................. 49
Slika 33. Koncept skupne proizvodnje ............................................................................................ 50
Slika 34. Analiza toka proizvodnje ................................................................................................. 51
Slika 35. Skupine tehnološki sličnih dijelova s pripadajućim izradbenim stanicama ..................... 54
Slika 36. Važnost primjene sustava klasifikacije za integraciju inženjersko-proizvodnih djelatnosti
....................................................................................................................................... 54
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 6
Slika 37. Struktura Opitzovog klasifikacijskog sustava .................................................................. 56
Slika 38. Primjer klasifikacije rotacijskog dijela Opitzovim sustavom .......................................... 56
Slika 39. Primjeri izradbenih struktura (stanica) u grupnoj tehnologiji .......................................... 62
Slika 40. Strukture u dijagramu κ-m ............................................................................................... 64
Slika 41. Sastavnice fleksibilnog izradbenog sustava ..................................................................... 67
Slika 42. Fleksibilni izradbeni sustav .............................................................................................. 67
Slika 43. FIS za obradu dijelova za zrakoplove (sadrži pet petosnih obradnih centara FSP-100V) 68
Slika 44. FIS za obradu dijelova srednje veličine CAMOS II-MP sa četiri obradna centra EMC-3F
(600 sati/(stroj mjesec)) ................................................................................................. 68
Slika 45. Fleksibilni izradbeni sustav u Vought Aircraftu .............................................................. 69
Slika 46. FIS za limove ................................................................................................................... 69
Slika 47. Karakteristični stupnjevi realizacije fleksibilne automatizacije ....................................... 70
Slika 48. Fleksibilne izradbene stanice ........................................................................................... 70
Slika 49. Fleksibilni izradbeni sustav s više strojeva ...................................................................... 71
Slika 50. Višestaničan fleksibilni izradbeni sustav ......................................................................... 71
Slika 51. Sistematizacija konfiguracija (struktura) fleksibilnih izradbenih sustava ........................ 72
Slika 52. Primjenjivost pojedinih automatiziranih i neautomatiziranih struktura prema proizvodnoj
količini i različitosti izradaka ......................................................................................... 73
Slika 53. Odabir strukture proizvodnog sustava prema procjeni budućih tržišnih rizika i očekivano
iskorištenje kapaciteta .................................................................................................... 73
Slika 54. Još jedna sistematizacija FIS-ova..................................................................................... 74
Slika 55. Jednostrojna fleksibilna izradbena stanica (CNC obradni centar, transportni sustav s dva
transportera i spremnik paleta s obratcima) ................................................................... 74
Slika 56. Višestrojna fleksibilna izradbena stanica ......................................................................... 75
Slika 57. Linija i linija s dvosmjernim tokom ................................................................................. 75
Slika 58. Struktura petlje i petlje s povratnim tokom nosača obradaka .......................................... 76
Slika 59. Ljestvičasta struktura ....................................................................................................... 76
Slika 60. Otvorena i robotocentrična struktura ............................................................................... 77
Slika 61. Prostorni rasporedi FIS-ova ............................................................................................. 77
Slika 62. Iskorištenje kapaciteta u njemačkoj strojarskoj proizvodnji 1992.-2007. ........................ 83
Slika 63. Narudžbe u njemačkoj strojarskoj proizvodnji 1996.-2007. ............................................ 83
Slika 64. Međunarodno poslovno raspoloženje i narudžbe u njemačkoj strojarskoj proizvodnji
1997.-2008. .................................................................................................................... 84
Slika 65. Sučelje softvera Tecnomatix (Siemens) Plant Simulation sa simulacijskim modelom ... 85
Slika 66. Vrste površina .................................................................................................................. 88
Slika 67. Primjer određivanja površine grafičkim postupkom za radno mjesto na revolverskoj
tokarilici ......................................................................................................................... 94
Slika 68. Djelomične površine proizvodne površine ....................................................................... 95
Slika 69. Radno mjesto na stroju i njegove funkcionalne površine ................................................ 96
Slika 70. Određivanje površine radnog mjesta pomoću ekvivalentnih površina ............................ 99
Slika 71. Širina transportnog puta ovisno o njegovoj jednosmjernosti odnosno dvosmjernosti i
transportnom sredstvu .................................................................................................. 101
Slika 72. Skladište mopeda ........................................................................................................... 103
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 7
Slika 73. Regalno skladište ........................................................................................................... 105
Slika 74. Prikaz skladištene robe ABC-dijagramima .................................................................... 106
Slika 75. Širina transportnoga puta u skladištu za običan i bočni viličar ...................................... 108
Slika 76. Izvedbe uredskih radnih mjesta ...................................................................................... 110
Slika 77. Primjer uredskog prostora (tlocrt) i dvojice zaposlenika u njemu ................................. 111
Slika 78. Primjeri velikih ureda..................................................................................................... 112
Slika 79. Primjer kombiniranih ureda ........................................................................................... 113
Slika 80. Potreban prostor za kretanje u garderobi ....................................................................... 115
Slika 81. Model proizvodnog sustava s naznačenim zonama ....................................................... 120
Slika 82. Kompaktni način gradnje: Honda, Swindon, Velika Britanija ....................................... 121
Slika 83. Određivanje razmaka između objekata (zgrada) ............................................................ 122
Slika 84. Primjer nekompaktnog načina gradnje (Fotokemika, Zagreb) ....................................... 123
Slika 85. Kombinarni način gradnje .............................................................................................. 123
Slika 86. Primjeri industrijskih zgrada .......................................................................................... 124
Slika 87. Primjer višebrodne zgrade (Etienneova katedrala u Bourgesu, Francuska) ................... 125
Slika 88. Paramateri proizvodne hale i njihovo određivanje ......................................................... 126
Slika 89. Krovni otvori .................................................................................................................. 127
Slika 90. Nosivosti dizalica s obzirom na korisnu visinu hale ...................................................... 128
Slika 91. Idealna funkcionalna shema ........................................................................................... 132
Slika 92. Prostorno dodjeljivanje funkcionalnih jedinica prema toku ljudi .................................. 133
Slika 93. Primjer idealnoga plana, za prije danu idealnu funkcionalnu shemu ............................. 134
Slika 94. Vrijeme mobilnosti (promet i tok ljudi) ......................................................................... 139
Slika 95. Ruža vjetrova ................................................................................................................. 140
Slika 96. Industrijska zona u Sesvetama, označena ružičasto ....................................................... 140
Slika 97. Plan izgradnje ................................................................................................................. 144
Slika 98. Mjerenje udaljenosti uzduž transportnog puta ............................................................... 147
Slika 99. Mjerenje udaljenosti uzduž koordinatnih osiju (okomito mjerenje) .............................. 147
Slika 100. Mjerenje udaljenosti po najkraćem putu (euklidska udaljenost) .................................. 148
Slika 101. Određivanje lokacija automata Mađarskom metodom................................................. 152
Slika 102. Rješenje raspoređivanja elemenata modificiranim postupkom trokuta ....................... 158
Slika 103. Karakteristični razmaci ................................................................................................ 160
Slika 104. Primjer vizualizacije projektiranoga (detaljno oblikovanoga) proizvodnoga sustava . 161
Slika 105. LIMEX, Donji Miholjac .............................................................................................. 162
Slika 106. LIMEX, Donji Miholjac, detalj proizvodne dvorane ................................................... 163
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 8
Popis tablica
Tablica 1. Početna matrica .............................................................................................................. 52
Tablica 2. Preuređena matrica ......................................................................................................... 52
Tablica 3. Matrica s preinačenim retcima ....................................................................................... 53
Tablica 4. Matrica s preinačenim stupcima ..................................................................................... 53
Tablica 5. Konačna matrica rješenje ............................................................................................ 53
Tablica 6. Binarna matrica dijelovi-strojevi .................................................................................... 59
Tablica 7. Izračunavanje mjere kompaktnosti skupina dijelova C1 ................................................ 60
Tablica 8. Izračunavanje mjere kompaktnosti skupina dijelova C2 ................................................ 61
Tablica 9. Primjer navođenja podataka potrebnih za kapacitivno dimenzioniranje ........................ 86
Tablica 10. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za zemljišta i zgrade ........................... 90
Tablica 11. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za urede ............................................... 90
Tablica 12. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za obradu odvajanjem čestica ............. 90
Tablica 13. Karakteristične veličine i vrijednosti površina u ljevaonicama .................................... 91
Tablica 14. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za kovačnice ....................................... 91
Tablica 15. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za toplinsku obradu i površinsku zaštitu
....................................................................................................................................... 91
Tablica 16. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za montažu... ....................................... 92
Tablica 17. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za ostale radionice .............................. 92
Tablica 18. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za obuku ............................................. 92
Tablica 19. Karakteristične veličine i vrijednosti za skladišne površine ......................................... 93
Tablica 20. Karakteristične veličine i vrijednosti za sporedne površine ......................................... 93
Tablica 21. Faktori za proračun površine radnoga mjesta ............................................................... 97
Tablica 22. Primjer pripremljenih podataka za proračun netoproizvodne površine pomoću
površinskih faktora ........................................................................................................ 98
Tablica 23. Popisivanje i određivanje ranga robe prema najvećoj cijeni ...................................... 105
Tablica 24. Sortiranje robe prema cjenovnom rangu i određivanje vrijednosnog udjela .............. 106
Tablica 25. Organizacijska struktura proizvodnoga sustava ......................................................... 109
Tablica 26. Površine uredskih radnih mjesta (bez površina za sporedne svrhe) ........................... 111
Tablica 27. Procjena broja tuševa odnosno slavina ....................................................................... 116
Tablica 28. Veličine i dimenzioniranje zahoda u području radnih mjesta .................................... 117
Tablica 29. Dodatni zahodi uz garderobe i prostorije za pranje .................................................... 117
Tablica 30. Makrolokacijski činioci za izbor lokacije proizvodnoga sustava ............................... 136
Tablica 31. Mikrolokacijski činioci za izbor lokacije proizvodnoga sustava................................ 137
Tablica 32. Podjela proizvodnih sustava prema prometu roba...................................................... 139
Tablica 33. Vrednovanje činilaca izbora lokacije ......................................................................... 142
Tablica 34. Matrica udaljenosti ..................................................................................................... 152
Tablica 35. Matrica transportnih intenzivnosti .............................................................................. 152
Tablica 36. Matrica transportnog učinka ....................................................................................... 152
Tablica 37. Priprema za redukciju matrice .................................................................................... 153
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 9
Tablica 38. Matrica reducirana po stupcima ................................................................................. 153
Tablica 39. Matrica reducirana po retcima .................................................................................... 153
Tablica 40. Reducirana matrica ..................................................................................................... 153
Tablica 41. Ponovno reduciranje matrice ...................................................................................... 154
Tablica 42. Matrica dodjele ........................................................................................................... 154
Tablica 43. Orijentirana matrica toka materijala B ....................................................................... 156
Tablica 44. Neorijentirana matrica toka materijala B .................................................................... 156
Tablica 45. Primjer rješavanja problema raspoređivanja modificiranim postupkom trokuta –
redoslijed raspoređivanja elemenata ............................................................................ 157
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 10
Popis oznaka
AOM - površina objekta montaže, m2
AOS - veličina ostale površine, m2
APR - površina za rad radnika, m2
AF - funkcionalna površina, m2
AN - netoproizvodna površina, m2
AO - površina za odlaganje, m2
AOD - površina za održavanje, m2
AOP - površina za zaštitu (opasnost), m2
AP - pomoćna površina, m2
APOS - površina za posluživanje, m2
APO - površina za popravak, m2
APP - površina pripreme ugradbenih elemenata, m2
APR- proizvodna površina, m2
ARM - površina radnog mjesta, m2
ARS - površina radnih stolova, m2
AS - ukupna skladišna površina, m2
ASJ - površina sredstava za odlaganje odnosno roba, m2
ASN - neto skladišna površina, m2
ASO - površina za komisioniranje, odlaganje i pripremu robe, m2
ASP - površina za kontrolu, upravljanje i ostale skladišne djelatnosti, m2
AST - površina za transport unutar skladišta, m2
AT - transportna površina, m2
ATU - površina transportnog uređaja, m2
Ao - površina osnove stroja (radnoga mjesta), m2
A1 do A5 - netoproizvodne površine po vrstama radnih mjesta u montaži, m2
B - matrica transportne intenzivnosti (matrica toka materijala)
bij - intenzivnost toka materijala (transportna intenzivnost) između i-toga i j-toga elementa
proizvodnoga sustava u planskom razdoblju (jednoj godini), 1/a, 1/s
DO - dodatak za održavanje, m
DP - dodatak za posluživanje, m
DRM - dužina radnog mjesta (strana na kojoj se vrši posluživanje), m
DSO - dužina sredstva za odlaganje, m
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 11
dij - euklidska udaljenost i-toga i j-toga objekta (dijela)
d1, d2 - dodaci za sigurnost pri proračunu širine transportnog puta, m
F - težina uskladištene robe, N
FIS – fleksibilan izradbeni sustav
fO - faktor udjela površine odlaganja
fP - faktor udjela pomoćne površine
fSO - faktor udjela površine za odlaganje u skladištu
fST - faktor udjela transportne površine u skladištu
fT - faktor udjela transportne površine
fc - funkcija cilja
fm - faktor za manipulaciju
fo - faktor zavisan o površini osnove stroja
H - visina zgrade, m
H1 - korisna visina zgrade, m
H2 - sigurnosni razmak, m
h - visina transportnog puta, m
hSJ - broj redova po visini
hmaks - maksimalna visina transportnoga sredstva, uključujući i transportiranu robu, m
hS - korisna visina skladišta, m
h1 do h5 - karakteristične dimenzije pri određivanju korisne visine zgrade, m
I - uloženi kapital, kn
K - korak zgrade, m
L - duljina zgrade, m
M - masa skladištene robe, kg
m - broj elemenata (strojeva, obilježja) sustava (skupine)
NO
- broj operacija za izradu proizvoda
NP
- broj različitih proizvoda koji se izrađuju na elementu
nD - broj objekata skupine u koju se premješta (dodaje) objekt (dio)
nE - stvarni broj elemenata nE
nI - broj objekata skupine iz koje se izdvaja objekt
nO - broj sredstava za odlaganje u godini (planskom razdoblju), 1/s
nOI - broj transporata godišnje, za prijevoz jedne serije predmeta rada, 1/s
nP - broj različitih proizvoda (predmeta rada)
nR - broj proizvodnih radnika
nREP - reprezentativne količine, komada/h
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 12
nS - broj serija godišnje proizvoda (predmeta rada), 1/a, 1/s
nSJ - broj sredstava za odlaganje odnosno roba
nTE
- teoretski potreban broj elemenata
ni - godišnja proizvodna količina i-toga proizvoda na elementu
Oj - suma kvadrata odstupanja svih m obilježja podskupa (skupine elemenata)
oj - suma kvadrata odstupanja j-toga obilježja
POC - kazna promjene (Penalty Of Change), %
Q - matrica transportnih učinaka
QP - broj komada predmeta rada
QPO - broj predmeta rada u jednom sredstvu za odlaganje
iSQ - veličina serije i-toga predmeta rada
iTSQ - broj sredstava za odlaganje i-toga predmeta rada koja se prevoze transportnim sredstvom u
jednoj vožnji (kapacitet transportnog sredstva)
q - transportni učinak cijelog proizvodnog sustava, m/s
qij - transportni učinak između i-toga i j-toga elementa proizvodnoga sustava, umnožak
intenzivnosti toka materijala i udaljenosti na kojoj se odvija, m/s
R - rentabilnost, %, odnosno raspon zgrade, m
RP - rentabilnost ukupnoga prihoda, %
RS - obrtaj kapitala
RI - stopa prinosa uloženog kapitala, %
S - matrica udaljenosti
s - broj podskupova osnovnoga skupa (broj skupina elemenata sustava)
sij - udaljenost između i-toga i j-toga elementa sustava, m
ŠRM - širina radnog mjesta, m
ŠSO - širina sredstva za odlaganje, m
ŠTP - širina transportnog puta, m
ŠTPD - širina dvosmjernog transportnog puta, m
ŠTPJ - širina jednosmjernog transportnog puta, m
ŠTS - širina transportnog sredstva (maksimalna) uključuje i širinu transportirane robe, m
ŠTSmaks - maksimalna (najveća) širina natovarenog transportnog sredstva (najveća širina
transportnog sredstva ili transportirane robe), m
TP - troškovi poslovanja, kn
tE
- godišnje vremensko opterećenje elementa, s/a, h/a
tRE
- raspoloživo vrijeme elementa godišnje, h/a
tREP - norma vrijeme za izradu reprezentanta, s
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 13
tPZij
– pripremno-završno vrijeme na elementu, za j-tu operaciju i-toga proizvoda, s
t1ij
- jedinično (norma, komadno) vrijeme na elementu, za j-tu operaciju i-toga proizvoda, s
UP - ukupan prihod, kn
WIP – Work in Process – nedovršena proizvodnja
xij - varijabla odlučivanja koja označava je li element i dodijeljen lokaciji j, a može poprimiti
vrijednost 1 ili 0 (xij = 1 ako je i dodijeljeno j, xij = 0 ako i nije dodijeljeno j)
xik - vrijednost k-toga obilježja i-toga dijela
xj - vrijednost j-toga obilježja objekta koji se premješta
x xjI jD, - aritmetičke sredine vrijednosti obilježja u podskupu iz kojega se uklanja, odnosno u koji
se dodaje objekt (dio)
x j - aritmetička sredina j-toga obilježja
- razlika funkcija cilja
PRM - stupanj preklapanja funkcionalnih površina na radnom mjestu
RE
- stupanj iskorištenja kojime se uzimaju u obzir standardni i nepredviđeni gubici vremena
S - koeficijent iskorištenja
κ - stupanj kooperacije elemenata unutar skupine, predstavlja aritmetičku sredinu broja elemenata s
kojima je jedan element skupine povezan tokom materijala
doz - dopušteno opterećenje poda, N/m2
- gustoća, kg/m3
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 14
1. UVOD
Proizvodni je sustav složena socijalna i materijalna tvorevina kojom se obnosi proces
proizvodnje proces stvaranja vrijednosti materijalnih i inih dobara.
Proizvodnja je proces povećanja (stvaranja nove) vrijednosti, na temelju ljudskog
rada (Slika 1.).
Slika 1. Proizvodnja
Za ostvarenje proizvodnje tj. proizvodnog sustava nužno je osigurati:
elemente sustava (proizvodne snage)
određene uvjete
komunikaciju između sustava i okruženja.
Osnovni su elementi proizvodnog sustava (Slika 2.) ljudi s proizvodnim iskustvom i
sredstva za proizvodnju koji zajedničkim djelovanjem u radnoj okolini, uz ispunjenje
određenih (prikladnih) uvjeta:
prostora
energije
informacija
transformiraju ulazne komponente (input) u izlazne veličine (output).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 15
Slika 2. Osnovni elementi proizvodnog sustava
Proizvodnja je osnovna društvena funkcija (tzv. realni sektor), ali i osobna
(pojedinačna) situacija (Slika 3.).
Slika 3. Važnost proizvodnje
Proces je zbivanje označeno pretvorbom i/ili transportom tvari, energije i/ili
informacija, kod kojega se prikladnim djelovanjem na utjecajne veličine dadu postići
određeni rezultati. Prema normi ASME 101, proizvodni proces jest proces rada
proizvodnoga sustava, i obuhvaća sva zbivanja u procesu izrade nekog proizvoda:
proces rada kojim se izravno i svrsishodno djeluje na materijal (predmete rada) i tako
povisuje njegova vrijednost (mehanička obrada, zaštita materijala, montaža, toplinska
obrada itd.); te
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 16
zbivanja koja izravno ne doprinose povećanju vrijednosti materijala, ali su nužna za
odvijanje cjelokupnog procesa (kontrola kakvoće, transport, zastoji, i skladištenje).
Proizvodni je proces rješenje tehnološkoga procesa u prostoru i vremenu.
Tehnološki proces određuje način i redoslijed izvođenja proizvodnih operacija i
kontrole kakvoće.
Slikama 4. do 9. prikazani su neki proizvodni sustavi.
Slika 4. TŽV Gredelj, Zagreb
Slika 5. Uljanik, Pula
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 17
Slika 6. General Motors, Brazil
Slika 7. Opel, Eisenach (1600 zaposlenih, 713 000 m²)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 18
Slika 8. Opel, Eisenach, raspored glavnih proizvodnih pogona1
Slika 9. LIMEX, Donji Miholjac (170 zaposlenih, 6 000 m²)
Proizvodni se procesi dijele na kontinuirane i diskretne. Kontinuirani proizvodni
procesi su oni u kojima se predmet rada javlja u obliku koji se može kontinuirano mjeriti
1 Zamijetiti da se unutar proizvodnog kompleksa nalaze kompanije Rege i Benteler koje svojim proizvodnim
programima podupiru osnovnu djelatnost tvrtke Opel na lokaciji Eisenach.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 19
(kao naprimjer u procesnoj prehrambenoj industriji). Diskretni proizvodni procesi su oni
kod kojih se predmet rada javlja u diskretnim, cjelobrojnim, količinama (naprimjer
metaloprerađivačka industrija). U daljnjemu tekstu pod pojmom proizvodni proces
razumijevat će se diskretni proizvodni proces.
Svaki proizvodni proces karakterizira podjela rada što znači da se pojedini dijelovi
procesa odvijaju na prostorno različitim mjestima u sustavu. Rezultat prostorne
podijeljenosti su proizvodni tokovi koji osiguravaju interakciju proizvodnih činitelja,
odnosno elemenata sustava. Postoje četiri vrste proizvodnih tokova: tok materijala, tok
informacija, tok energije i tok ljudi. Elementi su sustava sredstva za proizvodnju, radna
mjesta, odjeli i slično.
Proizvodni je sustav:
konkretan sustav s potpuno definiranim vezama između elemenata sustava;
umjetan, stvoren ljudskim radom, za zadovoljenje ljudskih potreba;
dinamičan, jer se stanje sustava mijenja tijekom vremena;
složen, jer se najčešće sastoji od više, proizvodnim tokovima povezanih elemenata, od
kojih svaki pojedinačno predstavlja složeni podsustav;
otvoren, neizoliran od utjecaja vanjskih sustava, posjedujući brojne veze sa svojim
okruženjem;
stohastičan, jer se ponašanje proizvodnoga sustava može predvidjeti samo s određenom
vjerojatnošću;
sociotehnički, jer su temeljni činitelji sustava ljudi i tehnička sredstva.
U svojoj je sveukupnosti projektiranje proizvodnih sustava, multidisciplinarna i
interdisciplinarna djelatnost kojoj je svrha ostvarenje funkcionalnog, ekonomičnog,
fleksibilnog, humanog i ekologičnog proizvodnog sustava, racionalnim korištenjem
ljudskih i materijalnih potencijala. Pri tome se radi o iznimno odgovornoj djelatnosti,
budući da se, u pravilu, angažiraju znatna financijska sredstva, a projektna rješenja imaju
utjecaj i za duže vremensko razdoblje. Naime, (tehnički) životni vijek proizvodnoga
sustava mnogo je duži od (tržišnoga) vijeka proizvoda.
Ostvarenje proizvodnoga sustava predstavlja dovođenje u sklad mnogih, kompleksno
povezanih činilaca. Proizvodni je sustav sastavljen od više podsustava u stalnoj
međusobnoj interakciji te stoga mora biti cjelovit (integriran). Shodno projektnim
datostima projektnim ciljevima i ograničenjima, teži se k realizaciji proizvodnoga
sustava kao optimalne cjeline. Postignuće parcijalnih optimuma najčešće neće rezultirati
optimumum proizvodnoga sustava kao cjeline.
Izvedbeno, projektiranje je djelatnost kojom se slijednom, usporednom i iterativnom
primjenom stručnih znanja (analize i proračuni) i drugih znanja, iskustva, lucidnosti i
intuicije projektanta (projektanata), rješava postavljeni projektni zadatak.
Narav djelatnosti projektiranja očituje se u izrazitoj primjeni deduktivnoga pristupa -
od općega k pojedinačnome, od generalnih rješenja prema detaljima, od idealiziranih
rješenja do stvarnih rješenja. Tako se izbjegavaju greške u koncepciji ili prije realizacije,
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 20
olakšavaju stvaranje i proučavanje varijanti i izbor najpovoljnijih, te osigurava podjela rada
i mogućnost preklapanja2 pojedinih poslova tijekom projektiranja.
Stalno povećanje broja proizvoda na tržištu, i iznalaženja novih proizvodnih
postupaka, nameće stvaranje novih ali i prilagodbu već postojećih proizvodnih sustava.
Tako je djelatnost projektiranja suočena sa zahtjevima da se projekti učine što
kvalitetnijim, u što kraćemu vremenu.
Projekt je rješenje projektnoga zadatka. Njime su definirane postavke realizacije
zadatka. U projektiranju su proizvodnih sustava projektnim zadatkom obuhvaćeni:
proizvod(i) (predmeti rada); količine proizvoda; rokovi gotovosti proizvoda; raspoloživa
investicijska sredstva za realizaciju proizvodnoga sustava; ostali zahtjevi u pogledu
funkcionalnosti, ekonomičnosti, fleksibilnosti, humanosti i ekologičnosti projektiranoga
sustava. Poput proizvodnoga sustava, i proizvod i projektiranje karakterizirani su
određenim stupnjem funkcionalnosti, ekonomičnosti, fleksibilnosti, humanosti i
ekologičnosti.
Postoji pet osnovnih vrsta projektnoga zadatka:
1. projektiranje potpuno novog proizvodnog sustava;
2. rekonstrukcija proizvodnog sustava uz njegovo širenje;
3. rekonstrukcija proizvodnog sustava bez njegovog širenja;
4. uvođenje manjih racionalizacija u postojećem proizvodnom sustavu;
5. dekonstrukcija proizvodnog sustava.
Tri su činitelja čije međusobno pojavljivanje i odnos određuju vrstu projektnoga
zadatka: potreba za novim proizvodom, promjena proizvodnih količina već postojećeg
proizvoda, i uvođenje novih postupaka izradbe i montaže.
Zadatak projektiranja potpuno novog proizvodnog sustava, postavlja se u slučaju
postojanja sva tri gore navedena činitelja. S obzirom na ostale vrste projektnih zadataka,
rjeđe se pojavljuje.
Budući da je proizvodni sustav dinamički sustav koji se neprestano mijenja, stvarno
stanje proizvodnoga sustava s vremenom počinje značajno odstupati od prvotno
projektiranog. Tada je potrebna rekonstrukcija proizvodnoga sustava, kojom se, shodno
promijenjenoj situaciji, preoblikuju proizvodni tokovi i struktura sustava. Najčešće se
zadaci rekonstrukcije pojavljuju pri povećanju proizvodnih količina. U slučaju da
povećanje obujma proizvodnje nije moguće novouvedenim postupcima izradbe i sklapanje,
rekonstrukcija rezultira širenjem proizvodnoga sustava.
Uvođenje manjih racionalizacija u postojećem proizvodnom sustavu gotovo je
svakodnevni projektni zadatak3. Težište je pri tome na prilagodbi sustava manjoj promjeni
proizvodnih količina i postupaka izradbe i montaže, pri čemu se nastoji zadržati koncepcija
projektiranog stanja.
2 Concurrent Engineering − istodobno inženjerstvo; PDM, PLM Product Data/Lifecycle Management
3 Riječ je potrebi oslobađanja kreativnog potencijala zaposlenika i podsticanja njihove motiviranosti, što
podrazumijeva i nagrađivanje. Premda tek u većim proizvodnim sustavima postoje posebni odjeli razvoja i
razvijene procedure inoviranja, inovativnost i stvaralaštvo ne trebaju se potcjenjivati niti u manjim
sustavima.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 21
Dekonstrukcija proizvodnog sustava projektni je zadatak uklanjanja proizvodnoga
sustava, koji je izgubio svrhu postojanja, zastarjelim proizvodnim programom,
proizvodnim postupcima i nemogućnošću korištenja građevinskih objekata i instalacija u
druge svrhe; ili promjenom odnosno napuštanjem osnovne djelatnosti (core business,
outsourcing).
Navedeni se zadaci pojavljuju u karakterističnim etapama životnoga vijeka
proizvodnoga sustava4.
4 Vidjeti poglavlje 3. Metodologija projektiranja.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 22
2. OSNOVNI CILJEVI I NAČELA
PROJEKTIRANJA PROIZVODNIH
SUSTAVA
Začeci projektiranja proizvodnih sustava, kao posebne djelatnosti, mogu se naći i u
vremenima još prije prve industrijske revolucije. Ipak, potpunu uspostavu i značaj kao
stručno i znanstveno područje, projektiranje proizvodnih sustava dobiva tijekom i nakon
drugoga svjetskog rata. Naime, u to se doba, stvaranjem velikih industrijskih postrojenja,
uviđa (aktualizira) važnost prostornoga određenja proizvodnoga sustava (plant layout)
središnjeg problema projektiranja.
Najopćenitije, prostorno određenje sustava, na različitim razinama sustava, u
potpunosti definira prostor potreban za:
odvijanje proizvodne djelatnosti,
smještaj opreme i ljudi,
rukovanje i transport materijala, spremišta i skladišta, i
sve podupiruće djelatnosti.
Osnovni je cilj pri tome postići takvo prostorno određenje sustava koje će omogućavati
profitabilnu proizvodnju uz konkurentnu cijenu proizvoda.
Prednosti dobro prostorno oblikovanog sustava očituju se u sniženju troškova,
proisteklome iz: sniženja opasnosti po zdravlje i sigurnost uposlenih; poboljšanja
zalaganja, odgovornosti i zadovoljstva uposlenih; povišenja proizvodnosti; smanjenja broja
zastoja; ušteda u prostoru; smanjenja potrebe za rukovanjem materijalom; većeg
iskorištenja sredstava i ljudskog rada; ubrzanja i pojednostavnjenja toka materijala;
kraćega vremena izradbe i sklapanja; smanjenoga obujma administrativnih poslova;
lakšega i boljega nadgledanja; smanjenja zakrčenosti i zbrke u pogonima; smanjenja rizika
oštećenja materijala ili sniženja njegove kakvoće; lakše prilagodbe promijenjenim
uvjetima; raznovrsnih ostalih prednosti (lakše održavanje, manje zalihe itd.).
Iz navedenoga proizlaze osnovna klasična načela projektiranja proizvodnih sustava:
1. Načelo integracije svih utjecajnih činilaca ljudi, sredstava i svih ostalih utjecajnih
elemenata i djelatnosti na način koji ishodi najboljim kompromisom.
2. Načelo kretanja materijala najkraćim udaljenostima.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 23
3. Načelo toka, kojime se nastoji osigurati da rješenja prostornoga određenja sustava prate
redoslijed pojedinih tehnoloških procesa.
4. Načelo kugle efikasnog iskorištenja svog raspoloživog prostora i vodoravno i
okomito.
5. Načelo zadovoljstva i sigurnosti uposlenih.
6. Načelo fleksibilnosti, kojime se osigurava prilagodba sustava novim uvjetima uz
minimalne troškove i poteškoće.
Novije metodologije projektiranja definiraju sljedeća načela projektiranja:
1. Načelo cjelovitosti, kojime se nastoji objediniti niz raznovrsnih rješenja pojedinih
zadataka, koja se mogu i preklapati, u jedinstvenome konceptu (rješenju). Pri tome treba
imati na umu da optimum pojedinačnih rješenja u pravilu neće biti i optimum cjeline.
Cjelina je zato najbolji mogući kompromis.
2. Načelo postupnosti i iterativnosti. Do rješenja nije moguće stići u jednome koraku.
Vrijednost će se nekoga parcijalnog rješenja najčešće pokazati tek u slijedećim koracima
projektiranja, pa će se u slučaju njegove nedovoljne vrijednosti postupak projektiranja
morati iterativno ponavljati.
3. Načelo varijantnosti, po kojemu se definira više rješenja koja se onda dadu
vrednovati s obzirom na specifične uvjete (projektna ograničenja). Tek postojanje varijanti
stvara uvjete za objektivni sud i stvaranje argumentacije u postupku vrednovanja i izbora
varijanti.
4. Načelo orijentiranosti na funkciju proizvodnoga sustava proizvodni program.
5. Načelo idealnoga projektiranja, koje polazi od toga da rješenja trebaju predstavljati
vrhunac trenutačnoga tehnološkog razvoja bez ikakvih ograničenja uzrokovanih
mikrolokacijom. Konačno realizirana rješenja dadu se onda usporediti s idelanim.
6. Načelo ekonomičnoga projektiranja, kojime se nastoji izbjeći preprojektiranje ili
potprojektiranje. Preprojektiranjem, ili jalovim projektiranjem, pojedina će rješenja biti i
visoke kakvoće, no za njihovo će se stvaranje utrošiti previše vremena, a ona sama na
koncu neće pridonijeti kakvoći čitavoga projekta. Potprojektiranjem će se, najčešće u
kratkome vremenu, stvoriti projekt, no, ili neće biti osigurana zadovoljavajaća kvaliteta
projektnih rješenja, ili će doći do neočekivanih poteškošća, tako da će se već tijekom
realizacije ustanoviti da su potrebna značajna sredstva kako bi se načinile preinake u
projektu i ispravile greške.
7. Načelo interdisciplinarnosti. Zadaće oblikovanja kompleksnih sustava kao što su
proizvodni, često zahtijevaju različita specijalistička znanja, pa stoga stručnjaci pojedinih
područja tvore interdisciplinarne projektne timove.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 24
3. METODOLOGIJA PROJEKTIRANJA
Projektiranje se proizvodnoga sustava uvijek zasniva na nekome proizvodnome
programu.
Proizvodni se program definira za određeno, tržišno opravdano razdoblje. No, tehnički
vijek trajanja proizvodnoga sustava u mnogome premašuje tržišni vijek proizvoda. Stoga je
već od najranijih faza projektiranja potrebno voditi računa o zahtjevima koji bi se mogli
postaviti pred proizvodni sustav u budućnosti (održivost).
Pored toga, pojedinim se projektnim rješenjima tijekom projektiranja može značajno,
bilo pozitivno, bilo negativno, utjecati na troškove.
Nadalje, efikasna proizvodnja zahtijeva postizanje različitih, često suprotstavljenih
ciljeva. Tako je minimiranje ciklusa proizvodnje suprotno maksimiranju iskorištenja
kapaciteta, a maksimiranje proizvodnosti teško ostvarivo uz zahtjev za visokom
fleksibilnošću.
Sve navedeno, i opet samo kao dio ciljeva koji se žele ostvariti projektiranjem, upućuje
na potrebu posjedovanja odgovarajuće metodologije projektiranja, koja će svojim
sadržajem i sustavnom primjenom jamčiti kakvoću projektnih rješenja.
Po svojemu sadržaju projektiranje je proizvodnih sustava prije svega tehnički zadatak,
prožet čitavim svojim tijekom ispitivanjem budućih ekonomskih efekata, ali i sa znatnim
utjecajem na društvenu zajednicu. Stoga projektiranje proizvodnih sustava podrazumijeva
aktivnost najekonomičnijeg, kvalitativnog i kvantitativnog, prostornog i vremenskog,
povezivanja i usklađivanja činilaca proizvodnje.
Projektiranjem je obuhvaćeno:
određivanje funkcije sustava i tehnološke koncepcije,
dimenzioniranje sustava,
tehnološko i prostorno strukturiranje sustava,
oblikovanje detaljnog rasporeda elemenata unutar sustava.
Funkcija sustava, i eventualna projektna ograničenja, moraju se što preciznije
formulirati, budući da ispunjenje funkcije i zadovoljenje ograničenja u konačnici izravno
ovise o rezultatima dimenzioniranja, strukturiranja i oblikovanja.
Pod ograničenjima se razumijeva sve ono što smanjuje stupanj slobode pri definiranju i
rješavanju problema.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 25
Postojanje odnosa (veza) između elemenata proizvodnoga sustava zahtijeva
odogovarajuće strukturiranje sustava iznalaženje strukture sustava.
Struktura i funkcija sustava uvjetuju jedna drugu, no ipak se za neku unaprijed zadanu
funkciju može definirati više različitih struktura, od kojih treba odabrati najpovoljniju.
Iznalaženje strukture sustava jest središnji problem projektiranja proizvodnih sustava.
Dobivanje optimalnih ili dovoljno dobrih rješenja prostornoga rasporeda moguće je
jedino primjenom odgovarajućih metoda optimizacije.
Organizacija REFA propisuje opći postupak za oblikovanje sustava, koji se dade
primijeniti i kod projektiranja proizvodnih sustava (Slika 10.).
Slika 10. Opći postupak za oblikovanje sustava (REFA)
Projektiranje potpuno novoga proizvodnog sustava metodološki obuhvaća nekoliko
etapa, prateći životni vijek proizvodnoga sustava:
1. Izrada prethodne studije,
2. Izrada idejnoga projekta (pretprojekta),
3. Izrada izvedbenoga projekta,
4. Realizacija projekta i pokusni rad sustava (izvođenje, izvedba),
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 26
5. Praćenje rada sustava i projektne intervencije,
6. Pretvorba sustava,
7. Dokinuće sustava.
Pothvat realizacije proizvodnoga sustava, na osnovi inicijalne ideje, u pravilu je
kompleksan i povezan s velikim investicijskim ulaganjima. Stoga je zadaća prethodne
studije ispitivanje isplativosti investicijskih ulaganja u pothvat. Na osnovi približnih
pokazatelja, u kratkome vremenu, procjenjuju se rentabilnost i ekonomičnost pothvata te
utvrđuju potrebna osnovna i obrtna sredstva. Procjenjuje se da troškovi prethodne studije
iznose od 1 do 3 %, a ukupni troškovi projektiranja od 8 do 16 % ukupne investicije. Udjel
troškova projektiranja opada s rastom vrijednosti investicije.
Prethodnom se studijom definiraju: asortiman proizvoda, obujam proizvodnje,
prodajne cijene i kooperacija; činioci za izbor makrolokacije (kadrovi; sirovine,
poluproizvodi i pomoćni materijal; promet; energija; voda); osnovna koncepcija
tehnologije, proizvodnje i organizacije, te gradnje; vrijednost investicije i troškovi
proizvodnje; načini financiranja i termini izgradnje; rentabilnost.
Rentabilnost, R, definira se kao količnik dobiti i uloženog kapitala (I), pri čemu je
dobit razlika ukupnog prihoda (UP) i troškova poslovanja (TP):
100
I
TUR PP %. (1)
Stopa prinosa uloženoga kapitala (Return on Investment), definira se na sljedeći način:
100
I
ITURoI PP
%. (2)
Vrijednost stope prinosa uloženoga kaiptala pokazuje dobit po jedinici uloženog kapitala.
Što je stopa prinosa veća, projekt će biti rentabilniji.
Rentabilnost ukupnoga prihoda računa se izrazom:
100
P
PPP
U
TUR
%. (3)
dok obrtaj kapitala u vremenu (uobičajeno jedna godina) iznosi:
I
UR P
S . (4)
Navedeni se izrazi koriste ne samo u prethodnoj studiji, već i u svim ostalim etapama
projektiranja.
Idejni je projekt obično podloga izradi investicijskoga programa za ishođenje
zajmova. Izvedbeni projekt obuhvaća detaljnu razradu postavki idejnoga projekta.
Realizacija projekta i pokusni rad sustava (izvođenje), operacionalizacija je
izvedbenoga projekta.
Praćenje rada sustava i projektne intervencije obuhvaćaju zadaće uvođenja manjih
racionalizacija u postojećemu proizvodnom sustavu. Međutim, projektne intervencije
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 27
mogu biti i većega obujma, u slučaju rekonstrukcije proizvodnoga sustava. Naime, često je
isplativije investirati u postojeće sustave, nego izgrađivati nove.
Pretvorba i dokinuće sustava, kao i projektni zadatak dekonstrukcije proizvodnoga
sustava, noviji su aspekti djelatnosti projektiranja, posebice u tehnološki razvijenijm
društvima. Pretvorba sustava označava radikalnu promjenu proizvodnoga sustava s
obzirom na njegovo prvotno proizvodnoprogramsko ili drugo određenje. Dokinuće sustava
predstavlja prije svega društveno-ekološki problem, bivajući usredotočeno na otklanjanje
posljedica djelovanja dokidanoga proizvodnog sustava, kako bi se stvorili uvjeti za
realizaciju novog sustava ili promjenu funkcije mikrolokacije.
Metodološki je slijed projektiranja proizvodnih sustava dan slikom 11. Slijed je
prikazan sasvim općenito, budući da se pojedine etape ili postupci mogu, ovisno o
konkretnome projektnome zadatku, izostaviti, preklapati ili izvoditi usporedno.
INICIJATIVA
PRETHODNA
STUDIJA
1. DEFINIRANJE CILJEVA I ZADAĆA
ANALIZA TRŽIŠTA: PROIZVODNI PROGRAM
KONCIPIRANJE TEHNOLOGIJE
IZBOR MAKROLOKACIJE
PRORAČUN RENTABILNOSTI INVESTICIJE
IDEJNI
PROJEKT
2. ODREĐIVANJE OPTIMALNE KONCEPCIJE SUSTAVA (GRUBO
PROJEKTIRANJE)
SNIMANJE POSTOJEĆEGA STANJA
IZBOR REPREZENTANTNIH PROIZVODA I DIJELOVA
IZRADA PLANOVA IZRADBE I MONTAŽE
KAPACITIVNO DIMENZIONIRANJE
PROSTORNO DIMENZIONIRANJE
IZRADA IDEALNE FUNKCIONALNE SHEME
DEFINIRANJE TOKA MATERIJALA
DEFINIRANJE KONCEPCIJE TRANSPORTA I SKLADIŠTENJA
IZRADA KONCEPCIJE INFORMACIJSKOGA SUSTAVA
ODREĐIVANJE PROIZVODNIH STRUKTURA
IZRADA IDEALNOG PLANA
IZBOR MIKROLOKACIJE
IZRADA PLANA IZGRADNJE, ANALIZA I OCJENA VARIJANTI
PRORAČUN RENTABILNOSTI INVESTICIJE
IZVEDBENI
PROJEKT
3. FINO PROJEKTIRANJE
ODREĐIVANJE DETALJNOG RASPOREDA ELEMENATA SUSTAVA
(UNUTAR ODJELA)
DEFINIRANJE PROJEKTNIH ZAHTJEVA ZA ZGRADE I INSTALACIJE
IZRADA DETALJNOG PROJEKTA RUKOVANJA MATERIJALOM
IZRADA DETALJNOG PROJEKTA INFORMACIJSKOGA SUSTAVA
IZRADA SPECIFIKACIJE SVEUKUPNE OPREME
DEFINIRANJE PROJEKTNIH ZAHTJEVA ZA MONTAŽU OPREME
IZRADA PLANA IZGRADNJE OBJEKATA I MONTAŽE OPREME
KONTROLA INVESTICIJSKIH TROšKOVA
IZVEDBA
4. REALIZACIJA PROJEKTA
RUKOVOĐENJE, PRAĆENJE I KOORDINACIJA SVIH RADOVA
PROBNI RAD I UHODAVANJE SUSTAVA
Slika 11. Metodologija projektiranja proizvodnih sustava
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 28
4. OSNOVNI PROJEKTNI PODACI
4.1. SNIMANJE I ANALIZA POSTOJEĆEGA STANJA
Snimanje i analiza postojećega stanja potrebni su pri svim vrstama projektnih zadataka
osim projektiranja potpuno novog proizvodnog sustava.
Kvalitetna rekonstrukcija nekoga sustava nije moguća bez pomno izvedenog snimanja
i analize postojećeg stanja. Ovisno o projektnom zadatku, snimanje i analiza izvode se u
većem ili manjem opsegu. Dobivanje stvarnog uvida u proizvodni sustav nije moguće s
manjkavim podacima, no obujam podataka proisteklih snimanjem svakako ne smije biti
nepotrebno velik. Ipak, u slučaju većeg obujma podataka, naknadno su mogući sažimanje i
redukcija podataka, dok to u slučaju manjega obujma nije izvedivo.
Svrha je snimanja i analize postojećega stanja utvrđivanje slabih i dobrih mjesta
proizvodnoga sustava, kako bi se stekao uvid u proizvodni sustav i definirali podaci za
projektiranje. Snimanje se obavlja vizualnim praćenjem procesa, proučavanjem
dokumentacije te razgovorom sa zaposlenicima. Podaci se prikazuju tablično i dijagramski.
Snimanjem je, ovisno o projektnom zadatku, obuhvaćen cijeli proizvodni sustav ili
neki njegov podsustav. Projektnim se zadatkom može nalagati i snimanje orijentirano na
proizvod, tj. istraživanje isplativosti reazlizacije nekoga proizvoda.
Cilj je snimanja dobiti informacije o: proizvodnom programu i oblikovanju proizvoda;
pripremi proizvodnje; strojevima, opremi, zgradama i instalacijama; tehnološkim
postupcima izrade i montaže; kontroli kvalitete; tokovima materijala i informacija;
transportu; troškovima itd.
Na temelju poznatog projektnog zadataka, polazi se od definiranja vrste i obujma
podataka potrebnih za snimanje (projektiranje). No ako projektni zadatak nije u potpunosti
definiran, već općenitije postavljen, snimanjem i analizom upravo se utvrđuju segmenti
proizvodnoga sustava na kojima projektom treba poraditi. Otkrivanje područja koja
zahtijevaju projektne intervencije uobičajeno se izvodi analizom troškova. Analizom se
troškova utvrđuju mjesto pojavljivanja najvećega troška (apsolutnog ili relativnog) i
dinamika troškova. Pri tome se sakupljaju podaci o količinama proizvoda, prihodu,
troškovima i profitu, ciklusu proizvodnje, udjelu rada, energije i slično.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 29
4.2. IZBOR REPREZENTATIVNIH PROIZVODA I
DIJELOVA
Za projektiranje je najprije potrebno utvrditi osnovne podatke o proizvodnome
programu i tehnološkome procesu. Priprema podataka za projektiranje uobičajeno je složen
i opsežan posao, sa značajnim udjelom u vremenu projektiranja. Stoga se izborom
reprezentativnih (predstavljajućih, predstavnika) proizvoda i dijelova obujam ulaznih
podataka nastoji smanjiti, a vrijeme projektiranja skratiti. Pravilnim izborom
reprezentativnih proizvoda i dijelova tek se neznatno utječe na smanjenje točnosti
projektiranja. Nakana je pouzdano reprezentirati postojeći proizvodni program i količine,
imajući na umu i buduće promjene. Naime, proizvodni program i proizvodne količine su
promjenjivi tijekom vremena, a u projektiranju su novih proizvodnih sustava, samo u
iznimnim slučajevima u potpunosti poznati, pa se moraju pretpostavljati i prognozirati.
U prvome se koraku definiraju reprezentativni proizvodi. Proizvodni se program dijeli
u skupine proizvoda prema namjeni, masi ili izmjerama (dimenzijama). Za svaku se
skupinu proizvoda zatim odabire jedan ili više reprezentanata, i to na osnovi kriterija:
procijenjene dobiti; proizvodnih količine; broja dijelova u proizvodu (ukazuje na
tehnološku složenost proizvoda); procijenjenoga broja sati za proizvodnju (količine rada).
Izbor predstavljajućih proizvoda izvodi se pomoću dijagrama P-Q (Proizvodi-
Količine) i dijagrama ABC.
Na gornjem dijagramu P-Q sa slike 13. na apscisi su poredane skupine proizvoda, a
unutar skupina sami proizvodi sortirani prema padajućim količinama. Na ordinatu se
nanose proizvodne količine. Na donjem dijagramu sa slike 13. na apscisi su poredane
skupine proizvoda, a unutar njih proizvodi prema padajućoj dobiti. Na ordinati je nanijeta
procijenjena dobit za sveukupnu količinu nekog proizvoda. Ovisno o potrebama, dijagrami
se dadu konstruirati za različite veličine, kao što su dobit po proizvodu, prihod po
proizvodu i slično.
Slika 12. Dijagrami P-Q
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 30
I u dijagramimu ABC (Slika 13.) na apscisu se nanose skupine proizvoda, a unutar
skupina proizvodi. Na ordinati se nanose postoci koji predstavljaju procijenjenu količinu
rada za pojedini proizvod prema svekupnoj količini rada za skupinu (100 %). Proizvodi su
unutar neke skupine sortirani prema (padajućoj) količini rada.
Slika 13. Dijagrami ABC
Dijagrami P-Q i ABC analiziraju se kako bi se izabrao reprezentant svake skupine. Pri
tome treba nastojati da svi navedeni kriteriji budu zadovoljeni. Ako to iz nekoga razloga
nije moguće, izabire se više reprezentanata. Iz dijagrama je očito da su za skupinu A
reprezentativni proizvodi označeni sa 7 i 8, u skupini B proizvod 10, a u skupini C
proizvod 9.
U drugome koraku raščlanjuju se predstavljajući proizvodi na dijelove i sklopove, koji
se grupiraju prema tehnološkoj sličnosti (Sustavi klasifikacije i označavanja). Izbor
reprezentativnih dijelova i sklopova osnova je izradu tehnoloških planova izradbe i
montaže, koji su nužni za daljnje etape projektiranja. Izrada tehnoloških planova iziskuje
najveći utrošak vremena.
Tvorba skupina dijelova, iz kojih se izabire dio-reprezentant, ili samoga kriterija izbora
reprezentanta, moguće je na osnovi značajki, kao što su: geometrijski oblici dijelova
(rotacijski, nerotacijski), plohe koje se obrađuju, gabariti, kvaliteta obrade ploha, materijal,
proizvodne količine, dinamika isporuke (veličine serije) itd. Čest je slučaj da ne postoji dio
koji u potpunosti zastupa plohe koje treba obraditi. Tada se kreira fiktivni reprezentant, tzv.
kompleksni dio (Slika 14.), za koji je onda moguće izraditi i kompleksni plan izrade.
Kompleksni plan izradbe (montaže) poslije služi za izradu tehnoloških planova za izradbu
(montažu) svakog pojedinačnog dijela (sklopa).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 31
Slika 14. Grupa tehnološki sličnih dijelova s kompleksnim dijelom
Grupiranjem tehnološki sličnih dijelova povećava se uzorak s istim ili sličnim
obilježjima za koje se vrši jedinstvena tehnološka razrada. Grupiranje izradaka vrši se na
klase, podklase, grupe i tipove.
Klasa je skup izradaka koji imaju sličnu oblikovnu konfiguraciju i opće rješavanje
temeljnih tehnoloških zadataka.
Podklase su podskupovi izradaka jedne klase koji imaju sličnu opću konfiguraciju i
slične tehnološke postupke obrade.
Grupa je skupina izradaka unutar podklase koja pri obradi koristi iste strojeve, pribore
i alate i istu pripremu stroja. Tip je skup izradaka koji imaju iste operacije obrade.
U slučaju rekonstrukcije proizvodnoga sustava, kada postoje planovi izradbe i
montaže, reprezentativni se dijelovi mogu definirati tako, da se najprije formiraju skupine,
prema tome imaju li u svojemu tehnološkom postupku definirane jednake strojeve,
odnosno većinu njih. Znači, neki se dio pridružuje skupini dijelova prema vrstama strojeva
i opreme, zastupljenih u tehnološkom postupku. Za svaku se skupinu stvarni ili fiktivni
reprezentant određuje pomoću gore navedenih značajki. Pošto su odabrani reprezentativni
dijelovi, potrebno je da oni i svojim količinama predstavljaju sve dijelove. U tu se svrhu
obavlja proračun reprezentativnih količina. Sljedeći izraz prikazuje određivanje
reprezentativnih količina za jednu skupinu dijelova:
k
i
ii
REP
REP tnt
n 1
1
1 (5)
gdje su:
nREP – reprezentativne količine, komada
t1REP – norma vrijeme za izradu reprezentanta, s
ni – proizvodne količine za i-ti dio iz skupine dijelova
t1i – norma-vrijeme za izradu i-toga dijela iz skupine, s
i – brojač dijelova skupine, i = 1, ..., k.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 32
4.3. TEHNOLOŠKI PROCES
Nakon izbora reprezentativnih dijelova i sklopova, izrađuju se (tehnološki) planovi
izradbe i montaže.
Izrada planova izradbe i montaže je ključna za realizaciju ciljeva proizvodnog sustava
u pogledu ekonomičnosti i rentabilnosti. Zbog toga je nužno ispitati različite varijante,
naročito u pogledu izbora adekvatnog stupnja automatizacije i integracije.
Planovima izradbe i montaže treba odrediti (slike 16. do 18.):
pripremak (sirovac/početni materijal), odnosno, dijelove koje treba sklopiti
(redo)slijed operacija
radna mjesta (strojeve)
alate, naprave, mjerna sredstva
režime obrade
planska vremena (pripremnozavršno i jedinično (norma) vrijeme)
podatke za NC strojeve.
Slika 15. Funkcije i planske podloge kod izradbe planova izradbe
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 33
Slika 16. Prikaz plana izradbe i zadaci koje treba riješiti kod njegove izradbe
Slika 17. Funkcije planiranja rada i načina rješavanja
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 34
5. TOK MATERIJALA
Tok materijala jest organizacijsko, vremensko i prostorno povezivanje
tehnoloških, kontrolnih, skladišnih, transportnih i ostalih zbivanja vezanih uz
materijal koji prolazi proizvodnim sustavom tijekom ciklusa proizvodnje. Obuhvaća
sva kretanja materijalnih dobara unutar zadanog prostornog područja i vremena. Pri tome
su promjenjivi put, brzina kretanja i količina. Brzina kretanja poprima i vrijednost nule,
naprimjer kod izvođenja operacija ili skladištenja.
Materijalna dobra mogu biti: sirovine, poluproizvodi, vlastiti i kupljeni dijelovi,
sklopovi, gotovi proizvodi, trgovačka roba, alati, naprave, modeli, pogonske i pomoćne
tvari.
Tok materijala može se promatrati na različitim razinama, obuhvaćajući samo dio
sustava s nekoliko elemenata ili cjelokupni sustav s kupcima i dobavljačima. VDI 3300 tok
materijala dijeli u četiri razine (Slika 18.). Svaka razina toka materijala ima zadaću u
okviru projektiranja proizvodnih sustava.
Tok materijala I. razine obuhvaća kretanje materijala između proizvodnog sustava i
njegovih dobavljača i/ili kupaca. Uz ostale činitelje mjerodavan je za izbor mikrolokacije
sustava.
Tok materijala II. razine obuhvaća kretanje materijala između objekata na
mikrolokaciji. Mjerodavan je za izradu plana izgradnje.
Tok materijala III. razine obuhvaća kretanje materijala između pojedinih odjela
(radionica) i unutar odjela, između elemenata odjela (strojeva, radnih mjesta...) i
predstavlja osnovni ulazni podatak za postupke optimiranja rasporeda odjela odnosno
rasporeda elemenata unutar odjela.
Tok materijala IV. razine sadrži kretanja materijala na radnom mjestu. Na ovoj razini
to su prvenstveno uređaji za rukovanje kod automatizacije tokova materijala na radnom
mjestu.
Tok materijala osnova je za: određivanje položaja proizvodnog sustava u okviru neke
regije, raspored elemenata unutar sustava, određivanje vrste i broja transportnih sredstava i
sredstava za odlaganje.
Postupak određivanja toka materijala započinje od toka materijala treće razine. Tokovi materijala nižih razina dobivaju se jednostavnim preračunavanjem, jer se elementi
sustava spajaju u veće cjeline.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 35
Slika 18. Razine toka materijala
Tok se materijala izražava kao količina materijala koja prolazi proizvodnim sustavom
u određenom vremenskom razdoblju, a kvantificira se transportnom intenzivnošću.
Jedinica vremena mora biti tako odabrana da se njome obuhvate sve programske i
tehnološke značajke proizvodnoga procesa. Ovisno o vrsti proizvodnje, koriste se kao
vremenska jedinica za kvantifikaciju toka materijala, godina, šestomjesečno ili
tromjesečno razdoblje. U daljnjemu će se tekstu za jedinicu vremena uzimati godina.
Količina se može izraziti brojem komada, težinom, obujmom, brojem sredstava za
odlaganje i brojem transportnih jedinica. Odabrana jedinica mora biti takva da je njezino
otpremanje povezano s konstantnim transportnim troškovima, budući da se tako
omogućava: proračun potrebnih sredstava za odlaganje i transportnih sredstava; izravna
uporaba dobivenih podataka u oblikovanju proizvodne strukture.
Broj komada, koji se transportiraju u određenom planskom razdoblju, najlakše je
utvrditi, jer je taj podatak definiran proizvodnim programom. Međutim, kako pojedinačni
dijelovi mogu imati vrlo različite težine, volumen i ostale značajke bitne za transport, ova
jedinica neće uvijek odražavati pravu sliku toka materijala. Ona je prikladna jedino u
slučaju da se svaki komad pojedinačno transportira. Jednako tako, obujam i težina nisu
prikladni kao jedinica količine. Ukupna težina govori o jakosti toka materijala, ali se ne
može povezati s transportnim troškovima jer je nepoznat broj transporata. Dodatno,
predmeti rada približno jednakog obujma mogu imati vrlo različite težine i različite
mogućnosti slaganje, pa prema tome i mogućnosti transporta.
Sredstva za odlaganje najčešće se koriste i za transport. Time se polučuje niz prednosti
kao što su: poboljšanje rukovanja materijalom, bolje iskorištenje proizvodne i skladišne
površine, mogućnost mehanizacije, automatizacije... Pod sredstvima za odlaganje
razumijevaju se sredstva u kojima se materijalna dobra skladište, transportiraju i odlažu na
radnom mjestu ili međuskladištu i skladištu. Uobičajena sredstva za odlaganje jesu razne
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 36
kutije, kontejneri, palete, anduci i slično. Broj komada koji stane u jedno sredstvo za
odlaganje određuje se na temelju dozvoljene težine i raspoloživog volumena. Uzimanje
sredstva za odlaganje za jedinicu količine nije prikladno, budući da se najčešće više
istovrsnih sredstava za odlaganje dade transportirati istodobno, ali i pojedinačno u više
transporata, što uzrokuje nejednake transportne troškove.
Zato količinu treba izraziti stvarnim brojem transporta (prijevoza) ili brojem
transportnih jedinica. Transportna jedinica jest količina materijala koja se kreće jednim
transportom, bez obzira na broj sredstava za odlaganje.
Podaci o kretanju materijala između elemenata sustava u toku materijala III. razine
sadržani su u planovima izrade i montaže, što pokazuje da je tok materijala programsko-
tehnološka karakteristika sustava.
Određivanje toka materijala moguće je direktnim snimanjem ili proračunom na osnovi
raspoloživih podataka.
Direktno snimanje toka materijala u maloserijskoj i pojedinačnoj proizvodnji treba
izbjegavati zbog dugotrajnosti (minimalno tri mjeseca), remećenja proizvodnje, skupoće i
nepouzdanosti. Može se provesti metodom trenutačnih zapažanja ili upisivanjem podataka
o izvršenom transportu (datum, broj i vrsta sredstava za odlaganje, transportno sredstvo,
element sustava od kojega se transportiralo, element sustava kome se transportiralo) u
odgovarajući obrazac od strane transportnih radnika. Najveći je nedostatak direktnog
snimanja, da se na temelju snimljenog postojećeg stanja, vrlo teško može zaključiti o toku
materijala za neko buduće stanje.
Proračun toka materijala vrši se na temelju podataka o proizvodnom programu,
sastavnica, planova izrade i planova montaže.
Postupa se na način kako slijedi.
1. Raščlane se proizvodi uz pomoć sastavnica na sklopove i pojedinačne dijelove
(predmete rada).
2. Odredi se ukupan broj sklopova i pojedinačnih dijelova za promatrano plansko
razdoblje.
3. Definira se vrsta sredstva za odlaganje za svaki predmet rada.
4. Za svaki se predmet rada proračuna potreban broj sredstava za odlaganje u godini
(planskom razdoblju), pomoću jednadžbe:
PO
PO
Q
Qn (6)
gdje su:
QP broj komada predmeta rada
QPO broj predmeta rada u jednom sredstvu za odlaganje.
5. Broj transporata, za prijevoz jedne serije i-toga predmeta rada, računa se izrazom:
ii
i
i
TSPO
S
OIQQ
Qn
1 (7)
gdje su:
QSi veličina serije (broj komada u seriji) i-toga predmeta rada
QTSi broj sredstava za odlaganje i-toga predmeta rada koja se prevoze transportnim
sredstvom u jednoj vožnji (kapacitet transportnog sredstva).
Veličine nO i nOI uvijek su cjelobrojne vrijednosti.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 37
6. Intenzivnost toka materijala izražava se brojem transporata u planskom razdoblju (jedna
godina) između k-tog i j-tog elementa sustava, a izračunava izrazom:
i
i
i
OI
O
kjn
nb (8)
gdje je nSi broj serija i-toga predmeta rada u planskome razdoblju.
7. Ukupna transportna intenzivnost u planskom razdoblju između k-tog i j-tog elementa
sustava dobiva se zbrajanjem intenzivnosti transporta za sve predmete rada koji se
transportiraju između tih elemenata sustava:
i
kjkj ibb (9)
i brojač predmeta rada koji se transportiraju između elemenata k i j, i = 1, 2, ..., nP.
Proračun se može izvoditi za reprezentantne proizvode odnosno reprezentativne
dijelove i sklopove.
Tok materijala može se prikazati grafički ili numerički. Grafički prikaz može biti
kvalitativan (Slika 19.) ili kvantitativan pomoću Sankyjevoga dijagrama (Slika 20.). Način
prikazan slikom 19. koristi se kada mnogo dijelova prolazi preko istih elemenata sustava.
Slika 19. Primjer kvalitativnog grafičkog prikaza toka materijala
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 38
Slika 20. Primjer kvantitativnog grafičkog prikaza toka materijala (Sankeyjev dijagram)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 39
Grafički prikaz je pogodan kao sredstvo vizualne analize tokova, ali ne i kao osnova
matematičke analize, neizbježne u projektiranju proizvodnih sustava. U tome smislu,
matrica toka materijala uzima se kao najprikladniji oblik prikaza (Slika 21.).
Slika 21. Primjeri kvalitativnog (gore lijevo) i kvantitativnog (gore desno) prikaza toka
materijala, matricom (za podatke iz donje tablice)
Elementi bkj matrice toka materijala B predstavljaju transportnu intenzivnost od k-tog
ka j-tom elementu sustava . Kako svaki element sustava može biti izvorna ili ciljna točka
transporta, matrica B kvadratnog je oblika m-tog reda, pri čemu je m broj elemenata.
Podrazumijeva se da je redoslijed navođenja elemenata dijagonalno simetričan,
odnosno redoslijed po stupcima odgovara onome po redovima. S obzirom da se
zanemaruje transport unutar elementa sustava (tok IV. razine), za elemente matrice koji
pripadaju glavnoj dijagonali vrijedi bkk = 0 (k = 1, 2, ... m).
Matrica B naziva se orijentiranom matricom toka materijala, jer pokazuje smjer toka
materijala, a može se transformirati u neorijentiranu trokutnu matricu B na takav način da
se svi elementi matrice B iznad (ispod) dijagonale pribroje elementima koji leže simetrično
ispod (iznad) glavne dijagonale.
Elementi donje trokutne matrice:
bkj =
jkbb
jk
jkkj za
za 0. (10)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 40
Elementi gornje trokutne matrice:
bkj =
jkbb
jk
jkkj za
za 0. (11)
Elementi matrice predstavljaju transportni intenzitet između k-toga i j-toga elementa
sustava nezavisno od smjera transporta.
Ako se uz tok materijala želi uzeti u obzir i druge čimbenike, naprimjer tok
informacija i tok ljudi, primjenjuje se sustav stupnjevanja međusobnih veza prema važnosti
uz navođenje uzroka. Takav oblik mjerenja toka materijala češće je u upotrebi kod
projektiranja bolnica, škola i sličnih sustava gdje se javljaju različite vrste tokova koje nije
moguće egzaktno kvantificirati (Slika 22.).
Slika 22. Matrica odnosa između elemenata sustava
Tok materijala unutar pogona može biti različitoga oblika (Slika 23.). Osnovna načela
kod njegovoga oblikovanja jesu: nastojati da se odvija po najkraćemu putu, izbjegavati
povratne putove i međusobno križanje putova (te nefunkcionalne promjene visine).
Slika 23. Shematski prikazi oblika tokova materijala
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 41
6. PROIZVODNE STRUKTURE
Postizanje višeg stupnja organizacije proizvodnje nalaže prostorno grupiranje elementa
sustava. Skupine elemenata zasebno, i sve zajedno, tvore određenu, jedinstvenu strukturu
proizvodnoga sustava.
Pod strukturiranjem proizvodnoga sustava razumijeva se aktivnost kojoj je cilj
najekonomičnije povezivanje i usklađivanje konstituirajućih elemenata sustava u
prostornome i vremenskome pogledu.
Struktura i funkcija sustava uvjetuju jedna drugu pa se za neku unaprijed zadanu
funkciju može definirati više različitih struktura. Na izbor strukture utječe niz činilaca, od
kojih najveći utjecaj imaju proizvodni program i tehnologija (Dakle: asortiman i količine
proizvoda, stupanj konstrukcijske i tehnološke sličnosti proizvoda, oblik, dimenzije i
tolerancije, brzina promjena proizvoda, tržišni vijek itd.).
Efikasnost proizvodnoga sustava bitno ovisi o njegovoj prostornoj strukturi, jer ona
izravno određuje sustav toka materijala koji se pak odražava na upravljivost proizvodnje,
cikluse proizvodnje i iskorištenje sredstava za proizvodnju.
U osnovi postoje izradbeni sustavi kod kojih:
predmeti rada miruju, a ljudi i ostali elementi sustava se kreću, ili,
predmeti rada se kreću, a elementi i ljudi su stacionirani na svojim radnim mjestima.
Stacionarni se predmeti rada mogu naći pretežno u proizvodnji velikih objekata, kao
što su brodovi, lokomotive, avioni i slično. Daleko je češći slučaj da se predmeti rada kreću
sustavom.
Poseban slučaj su pokretni predmeti rada, ljudi i elementi a pojavljuje se u završnoj
montaži osobnih vozila.
Oblici proizvodnih struktura razlikuju se u izradbi i montaži, te prema stupnju
automatizacije.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 42
7. PROIZVODNE STRUKTURE U
NEAUTOMATIZIRANOJ IZRADBI
Proizvodne strukture klasičnih – neautomatiziranih izradbenih sustava definiraju se po
načelu funkcije ili po predmetnom načelu.
Po načelu funkcije, skupine tvore elementi iste vrste obrade, za izvođenje operacija na
različitim predmetima rada.
Po predmetnom se načelu elementi grupiraju za izvođenje različitih vrsta obrade u cilju
potpune ili gotovo potpune obrade jednog ili više sličnih premeta rada.
Strukture tako mogu biti: po vrsti obrade, ili, po predmetu rada (izradbene linije,
izradbene stanice i samostalna radna mjesta potpune izradbe).
7.1. IZRADBENI SUSTAV STRUKTURIRAN PO VRSTI
OBRADE
Karakteristika je izradbenih sustava strukturiranih po vrsti obrade (funkcionalna ili
procesna ili radionička struktura) grupiranje sredstava za proizvodnju u skladu s tipom
izradbenoga postupka. To znači da će grupa strojeva za tokarenje tvoriti jedan zaseban
odjel, glodalice drugi, bušilice treći itd. (Slika 24.). Tok će se materijala stoga odvijati
uglavnom između odjela, a rijetko unutar odjela između strojeva slične namjene.
Ovo načelo strukturiranja izradbenih sustava datira od najranijih dana
industrijalizacije, budući da je grupiranjem funkcionalno sličnih strojeva i ljudi sličnih
vještina, postignuta jednostavna raspodjela poslova, visoka fleksibilnost i dobro
iskorištenje sredstava za proizvodnju (elemenata). To znači da izradbeni sustavi
strukturirani po vrsti obrade mogu izrađivati širok asortiman različitih proizvoda i
odgovoriti na specifične zahtjeve tržišta (proizvodnja po narudžbi). Dobro iskorištenje
elemenata postiže se postojanjem više prikladnih elemenata za obavljanje neke zadaće i
mogućnošću odabira najpovoljnijega.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 43
Slika 24. Proizvodni sustav strukturiran po grupama po vrsti obrade
Nedostaci su takvoga sustava dugi transportni putovi i veliki broj povratnih tokova,
zatim dugo vrijeme čekanja između pojedinih operacija na radnim mjestima kao i
nepreglednost proizvodnje. Nedostaci se također ogledaju u povećanim zahtjevima za
obučavanje radnika koji moraju obavljati uvijek drugačije zadaće na različitim
proizvodima. Zbog učestalih promjena predmeta rada, pripremna vremena zauzimaju
značajan udio u vremenu izradbe. Nadalje, u slučaju većih proizvodnih količina i
asortimana, struktura po vrsti obrade postaje vrlo složena za planiranje, upravljanje i
praćenje zbog ispreplitanja tokova različitih proizvoda. To onda rezultira dužim ciklusima
izradbe, većim zalihama materijala u procesu proizvodnje, potrebnoj većoj površini za
odlaganje, dakle povećanim troškovima. Zato je takav izradbeni sustav prikladan za
izradbu većeg broja tipova proizvoda u malim ili srednjim serijama (od 50 do 200
komada).
7.2. IZRADBENI SUSTAV STRUKTURIRAN PO
PREDMETIMA RADA
Potreba prevladavanja nedostataka podjele sustava po vrsti obrade, potakla je razvoj
izradbenih sustava strukturiranih po predmetu rada. Isprva su to bile izradbene linije
namijenjene masovnoj i velikoserijskoj proizvodnji, dok su se tek kasnije pojavili sustavi
skupne izradbe slijedeći koncept skupne proizvodnje (grupne tehnologije).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 44
7.2.1. Izradbene linije
Izradbene su linije orijentirane na konkretan proizvod, a njihova struktura uključuje
različite specijalizirane strojeve, linijski raspoređene po zahtjevima tehnološkoga procesa
(redoslijedu operacija) određenog predmeta rada (Slika 25.). Počele su se primjenjivati
razvojem Taylorovoga koncepta podjele rada, rezultirajući izrazito niskim udjelom
pripremnoga vremena zbog visokog stupnja specijalizacije i determiniranosti rada.
Jednostavnim jednosmjernim tokom materijala s kratkim transportnim udaljenostima, kao i
bez posebnih poremećaja, izradbene linije postižu visoku efikasnost proizvodnje s kratkim
ciklusima izradbe.
Slika 25. Proizvodni sustav strukturiran po linijama
Vremena potrebna za obavljanje operacija na pojedinim radnim mjestima moraju biti
međusobno ujednačena i po mogućnosti jednaka taktu linije, da se izbjegne pojava
neproizvodnih vremena čekanja. Takt linije predstavlja raspoloživo vrijeme za obradu na
pojedinom radnom mjestu/stroju, a može se izračunati iz odnosa raspoloživoga vremena za
proizvodnju i traženoga broja proizvoda u određenom planskome razdoblju. Takt je ujedno
zbroj vremena izvršenja najduže operacije i vremena međuoperacijskog transporta.
Linijskom se strukturom postižu sljedeće prednosti: porast proizvodnosti i smanjenje
troškova; skraćenje transportnih putova; niži troškovi rukovanja materijalom; skraćenje
ciklusa izrade i smanjenje nedovršene proizvodnje, a time i značajno smanjenje
angažiranih obrtnih sredstava; bolje korištenje proizvodne površine; bolja preglednost i
kontrola proizvodnje; lakše planiranje procesa; jednostavnija obuka radnika uslijed podjele
rada.
Budući da su struktura i tehnološki profil izradbenih linija podređeni isključivo jednom
tipu predmeta rada (jednopredmetna linija) ili više međusobno sličnih (višepredmetna
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 45
linija), njihova je fleksibilnost bitno ograničena. To znači da u slučaju značajnije izmjene
predmeta rada, ili pak proizvodnoga asortimana, sustav postaje neupotrebljiv te zahtijeva
rekonstrukciju koja onda uzrokuje povećanje proizvodnih troškova. Stoga osnovni
nedostaci takve proizvodne strukture jesu: nefleksibilnost; osjetljivost na sve vrste zastoja,
koja raste s kompleksnošću sustava (Zastoji uzrokovani greškom ljudi, predmetom rada ili
sredstvom rada. Neovisno o mjestu nastanka uzrokuju zastoj cijele linije.); nemotiviranost
radnika zbog visoke podjele rada koja ima za posljedicu jednoličan monotoni rad bez uvida
u krajnji proizvod (svrhu rada) opterećenog obično krutim taktom linije. Izradbene se linije
zato primjenjuju u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji s tržišnim vijekom unutar kojeg
je moguće amortizirati uložena sredstva.
7.2.2. Izradbene stanice
U izradbenoj su stanici grupirani elementi (klasični ili numerički upravljani strojevi) u
skladu s izradbenim procesom skupine tehnološki sličnih predmeta rada. Unutarnja je
struktura stanice slična podjeli po vrsti obrade, posjedujući fleksibilnost takve strukture, ali
s prostornim rasporedom koji najbolje odgovara toku materijala izradbenoga procesa za
definiranu grupu proizvoda (slike 27. do 30.). Stoga izradbeni sustav, sastavljen od
izradbenih stanica, posjeduje efikasnost linija, a djelomice i fleksibilnost sustava
strukturiranih po vrsti obrade. Ovakva struktura pridonosi i humanizaciji rada, budući da
omogućava radnicima uvid u cjelokupni proizvodni proces, odnosno krajnji rezultat i svrhu
svojega rada. Stoga radnici mogu obavljati i dio organizacijskih poslova što se odražava na
povećanje motivacije i postizanje boljih radnih rezultata.
Slika 26. Proizvodni sustav strukturiran po izradbenim stanicama
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 46
Slika 27. Usporedba grupa po vrsti obrade i izradbenih stanica
Slika 28. Izradbena stanica za obradu tri skupine (A, B, C) tehnološki sličnih dijelova
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 47
Slika 29. Izradbena stanica za izradbu vratila
Strukturiranjem sustava na izradbene stanice dobiva se podjela na manje podsustave
pri čemu se značajno pojednostavnjuje sustav toka materijala, a time i planiranje te
upravljanje proizvodnjom. Posebno su stoga prikladne za primjenu koncepta skupne
tehnologije i automatizaciju proizvodnje.
Izradbene stanice mogu biti potpuno samostalne, što znači da u cijelosti mogu obraditi
grupu sličnih proizvoda od početka do kraja. Tada se između stanica u sustavu neće javljati
tok materijala, već će se on odvijati uglavnom samo sa skladištima.
Ako je za danu grupu proizvoda i proizvodne količine opterećenje nekih, poglavito
skupih, sredstava za proizvodnju slabo, iz ekonomskih razloga nije isplativo osigurati
takve kapacitete, već ih treba, ako je moguće, dijeliti s nekom drugom stanicom. Izradbene
stanice koje dijele elemente s drugim stanicama nazivaju se djelomično samostalne te
uzrokuju međusobni tok materijala.
Proizvodni proces uvijek slijedi strukturu proizvoda (Slika 30.). Složenost proizvoda i
globalizirano tržište omogućuju najraznovrsnije oblike i kombinacije podjele rada koja je
onda ostvarena (nekom) strukturom sustava. Postizanje cilja dohodovnosti (profita),
odgovarajućom strukturom, često prelazi okvire tehnike i jednostavnog poimanja tržišnih
načela, i podrazumijeva dugoročno planiranje pothvata i angažman ne samo proizvodnih
organizacija već i drugih snaga neke zajednice (društva, države). Sustav povlačenja (pull),
orijentiran na (po mogućnosti poznatog) kupca, donosi niz prednosti za proizvođača u
odnosu na sustav guranja (push).
Slikama 31. i 32. dani su koncepti sustava povlačenja s kanbanima (kartama).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 48
Slika 30. Povezane stanice orijentirane su na proizvod − struktura proizvodnog sustava prati
strukturu proizvoda
Slika 31. Sustav Just-In-Time s KANBANima (PULL sustav)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 49
Slika 32. Opći sustav s kanbanima
7.2.3. Samostalna radna mjesta potpune izradbe
Samostalno radno mjesto potpune izradbe poseban je slučaj izradbenih stanica s
jednim radnim mjestom na kojemu se izvodi obrada predmeta rada od početka do kraja.
Ovakav je organizacijski oblik zatvoren u odnosu na ostatak proizvodnoga sustava, a tok se
materijala uspostavlja samo sa skladištima. Primjena samostalnih radnih mjesta moguća je
u slučajevima prostorne koncentracije sredstava rada, kao kod ručnih radova (naprimjer pri
izradbi prototipa), ili pak koncentracije operacija na jednome stroju kao što je to u
automatiziranoj proizvodnji (naprimjer, NC-obradni centar ili automat) ili u aditivnoj
proizvodnji.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 50
8. SKUPNA PROIZVODNJA (GRUPNA
TEHNOLOGIJA)
Kako bi se iskoristile prednosti serijske izradbe (proizvodnje) i u tvrtkama pojedinačne
izradbe, 60-ih godina 20. stoljeća pojavila se ideja o grupnoj (skupnoj) tehnologiji.
Primjenom skupne tehnologije identificiraju se i iskorištavaju sličnosti dijelova i
sličnosti procesa izrade – nastoji se postići ponovljivost (Slika 33.).
Slika 33. Koncept skupne proizvodnje
Po konceptu skupne proizvodnje, pronalaženje tehnološki sličnih dijelova prvi je i
nuždan korak za oblikovanje i primjenu proizvodnih struktura zasnovanih po predmetnom
načelu. Za definiranje skupina tehnološki sličnih dijelova primjenjuju se sljedeći postupci:
analiza toka proizvodnje, sustavi klasifikacije i označavanja, te cluster analiza.
8.1. ANALIZA TOKA PROIZVODNJE
Analiza toka proizvodnje 14 temelji se na informacijama iz plana izradbe. Na osnovi
njih oblikuje se matrica, u kojoj retci predstavljaju dijelove, stupci strojeve, a kružići (ili
neka druga oznaka) označavaju obradu dijela na stroju (strojevima). Dobivenu matricu
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 51
treba preurediti promjenom redoslijeda redaka i stupaca tako da se dobiju skupine
tehnološki sličnih dijelova i njima pridružene skupine strojeva (izradbene stanice) koje
omogućuju potpunu izradbu svih dijelova skupine (Slika 34.).
Slika 34. Analiza toka proizvodnje
Preuređenje matrice izvodi se sljedećim algoritmom: 1. Odrediti broj kružića u
svakome stupcu i svakome retku te preurediti matricu tako da retci budu u rastućem a
stupci u padajućem nizu ovih brojeva. 2. Preinačiti retke. Početi s prvim stupcem. Sve
retke koji imaju kružiće u prvom stupcu premjestiti na vrh matrice u redoslijedu njihovog
pojavljivanja. Ponavljati i za ostale stupce dok se svi retci ne premjeste. 3. Usporediti
dobivenu matricu s neposredno prethodnom. Prekinuti postupak ako su obje matrice
jednake, inače nastaviti s preinakom stupaca. 4. Preinačiti stupce. Početi s prvim retkom.
Premjestiti sve stupce koji imaju kružiće u prvom retku ulijevo, u redoslijedu njihovog
pojavljivanja. Ponavljati i za ostale retke dok se svi stupci ne premjeste. 5. Usporediti
dobivenu matricu s neposredno prethodnom. Prekinuti postupak ako su obje matrice
jednake, inače se vratiti na korak 2. i nastaviti s preinakom redaka.
Ako u sustavu postoje obostrano nezavisne skupine dijelova i strojeva, algoritam će
konvergirati i u ograničenome broju iteracija oblikovat će se skupine tehnološki sličnih
dijelova, i njima pripadajućih izradbenih stanica. Međutim, u realnim sustavima rijetko
postoje obostrano nezavisne skupine dijelova i strojeva. Zavisnost je uzrokovana ako se na
jednom ili više strojeva obrađuje veći broj dijelova i/ili ako je tok izradbe nekih dijelova u
skupini značajno različit od toka izradbe ostalih dijelova u skupini. (Na 35. se od skupa
dijelova (4, 19, 12, 1, 9, 16) pridruženog izradbenoj stanici 2, samo dio 19 obrađuje na
revolver tokarilici koja se nalazi u izradbenoj stanici 1.). U tim slučajevima postupa se na
sljedeći način.
Nakon primjene algoritma u dobivenom rješenju lako će se uočiti postojanje strojeva
na kojima se obrađuje velik broj dijelova. Takvi strojevi uzrokuju smetnje koje priječe
daljnje iteracije. Kako bi se te smetnje otklonile, privremeno se iz razmatranja isključuje
stroj na koji dolazi najviše dijelova (RB). Isključivanje se vrši tako da se kružići u
dotičnom stupcu zamijene drugim simbolom (naprimjer zvjezdicom), koji se kod računanja
ne uzimaju u obzir. Na modificiranoj matrici primjenjuje se algoritam i u rješenju se
neposredno prije isključeni stupac dodjeljuje kao posljednji na desnoj strani matrice.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 52
Dobiveno rješenje se analizira, i ako još ima strojeva na kojima se obrađuje veći broj
dijelova, odabire se stroj s najvećim brojem dijelova i postupak se ponavlja tako dugo dok
se ne dobije rješenje u kojem se mogu prepoznati skupine tehnološki sličnih dijelova i
izradbene stanice. Preostale se zavisnosti (izuzeci: dijelovi 19 i 15) nakon toga privremeno
isključuju iz razmatranja tako da se kružići zamijene zvjezdicama. Ponovnom primjenom
algoritma dobiva se konačno rješenje.
Ako se u sustavu instaliraju dodatni strojevi (RT, BR, i dva stroja RB) dobile bi se
obostrano nezavisne skupine dijelova i izradbenih stanica. U praksi će to biti rijetko
moguće zbog troškova ili drugih ograničenja, pa će se najbolje rješenje dobiti ako se stroj
RB dodijeli onoj izradbenoj stanici čiji skup dijelova uzrokuje veće vremensko opterećenje
(naprimjer izradbenoj stanici 2). Alternativno, stroj RB može biti četvrta stanica u koju će
dolaziti dijelovi iz stanice 2 i 3. U ostalim slučajevima (dijelovi 15 i 19) ići će iz izradbene
stanice 1 u izradbenu stanicu 2 i obrnuto.
Primjer primjene analize toka proizvodnje
Dana je početna matrica, s pridodatim retkom i stupcem u koje su unijete učestalosti
strojeva odnosno dijelova, po stupcima i retcima (Tablica 1.).
Tablica 1. Početna matrica
1. Preurediti matricu tako da retci budu u rastućem, a stupci u padajućem nizu prema
učestalosti dijelova/strojeva (Tablica 2).
Tablica 2. Preuređena matrica
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 53
2. Preinačiti retke. Početi s prvim stupcem. Sve retke koji imaju jedinice u prvom stupcu
premjestiti na vrh matrice u redoslijedu njihovog pojavljivanja. Ponavljati i za ostale
stupce dok se svi retci ne premjeste (Tablica 3.).
Tablica 3. Matrica s preinačenim retcima
3. Usporediti dobivenu matricu s neposredno prethodnom. Prekinuti postupak ako su
obje matrice jednake, inače nastaviti s preinakom stupaca.
4. Preinačiti stupce. Početi s prvim retkom. Premjestiti sve stupce koji imaju jedinice u
prvom retku ulijevo, po redoslijedu njihovog pojavljivanja. Ponavljati i za ostale retke dok
se svi stupci ne premjeste (Tablica 4.).
Tablica 4. Matrica s preinačenim stupcima
5. Usporediti dobivenu matricu s neposredno prethodnom. Prekinuti postupak ako su
obje matrice jednake, inače se vratiti na korak 2. i nastaviti s preinakom redaka (Tablica 5.
Tablica 5. Konačna matrica rješenje
Ako u sustavu postoje obostrano nezavisne skupine dijelova i strojeva, algoritam će
konvergirati i u ograničenome broju iteracija oblikovat će se skupine tehnološki sličnih
dijelova, i njima pripadajućih izradbenih stanica (Slika 35.).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 54
Slika 35. Skupine tehnološki sličnih dijelova s pripadajućim izradbenim stanicama
8.2. SUSTAVI KLASIFIKACIJE I OZNAČAVANJA
Sustav klasifikacije i označavanja jest pretpostavka za integrirani pristup inženjersko-
proizvodnim djelatnostima (Slika 36).
Slika 36. Važnost primjene sustava klasifikacije za integraciju inženjersko-proizvodnih
djelatnosti
Sustavi su klasifikacije i označavanja sredstvo za opisivanje objekata. Objektima
klasifikacije dodjeljuju se oznake, prema unaprijed određenim parametrima i definiranim
pravilima. Oznake mogu biti brojčane, slovne ili kombinacija brojeva i slova. Smisao je
označavanja u tome, da su označene informacije kod istoga sadržaja bitno kraće od opisa
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 55
riječima i da je lakša računalna obrada podataka. Najvažnija zadaća kod svake klasifikacije
jest izbor odgovarajućih parametara. On ovisi o obilježjima objekata i ciljevima koji se
žele postići klasifikacijom. Analizom parametara pronalaze se sličnosti između objekata te
se objekti razvrstavaju u skupine prema sličnosti. Identični objekti imaju istu oznaku.
Objekti istog klasifikacijskog broja su jednaki samo u odnosu na opisana obilježja i stoga
u pravilu nisu identični.
Klasifikacijski sustavi se dijele na krute i fleksibilne. Kod krutih klasifikacijskih
sustava sve informacije sustava su definirane i nepromjenjive. Naprimjer, oznaka ima
devet znakova a prvi znak predstavlja odnos duljine i promjera za okrugle dijelove,
odnosno odnos glavnih dimenzija za kutijaste dijelove, dok sedmi znak označuje materijal
dijela. Fleksibilni klasifikacijski sustavi dopuštaju korisnicima, da u određenim granicama,
prema njihovim potrebama i željama, odrede parametre i njihove atribute. Uz fleksibilni
dio oznake ovi sustavi najčešće imaju i njezin univerzalni dio s određenim brojem
parametara koji su obvezni za sve korisnike.
Prema strukturi oznake (odnosu jednog znaka prema nekom drugom znaku),
klasifikacijski se sustavi dijele na hijerarhijske, nehijerarhijske i kombinirane. Kod
hijerarhijske strukture značenje svakog znaka je zavisno od vrijednosti prethodnog znaka,
tj. znakovi imaju vezano značenje. Nehijerarhijska oznaka ima strukturu niza u kojoj je
svaki znak nezavisan od svih ostalih znakova. Kombinirana struktura je kombinacija
hijerarhijske i nehijerarhijske strukture te dozvoljava zavisnost i nezavisnost u istom nizu
znakova. Hijerarhijski strukturirani sustavi su kompleksniji ali pružaju znatno više
informacija od nehijerarhijskih uz isti broj znakova. Kombinirani sustavi iskorištavaju
prednosti hijerarhijskog i nehijerarhijskog sustava. Nehijerarhijski sustavi su pogodniji za
računalnu obradu.
Parametri u klasifikacijskim sustavima mogu biti kvalitativni i kvantitativni.
Kvalitativni parametri na jednom objektu se mogu pojaviti u jednoj ili više varijanti.
Parametri s jednom varijantom pojavljivanja su naprimjer oblik i materijal, a s više
varijanti kvaliteta površine, točnost izradbe i slično. Kvantitativni se parametri izražavaju
brojčanim veličinama, primjerice: dimenzije objekta, veličina serije, vrijeme obrade,
veličina dozvoljenog odstupanja i slično.
Klasifikacija se najčešće provodi u interaktivnom radu s računalom, pri čemu se na
ekranu pojavljuju pitanja na koje se odgovara da, ne ili numeričkim podacima. Tim se
odgovorima posredno provodi klasifikacija. Broj pitanja izravno ovisi o kompleksnosti
objekta i željenom stupnju detaljnosti klasifikacije. U svijetu je razvijen čitav niz softvera
za klasifikaciju i označavanje. Neki su od njih: MICLASS (TNO, NL), CODE (Mfg. Data
Systems, USA), PARTS ANALOG (Lovelace, Lawrence & Co., USA), SAGT (Purdue
University, USA), KC-1, KK-1, KK-2, KK-3 i HITACHI (svi japanski), OPITZ (TH
Aachen), PITTLER (Pittler Machine Tools) i PUSCHMAN (svi iz Njemačke).
Među najpoznatijim sustavima klasifikacije izradaka u strojnoj obradi jest onaj
razvijen na Visokoj tehničkoj školi u Aachenu (H. Opitz; slike 36. i 37.). Ovaj se sustav
koristi u originalnom ili modificiranom obliku u brojnim tvrtkama. Struktura sustava se
sastoji od peteroznamenkastog kôda za opis oblika i dopunske četveroznamenkaste oznake.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 56
Slika 37. Struktura Opitzovog klasifikacijskog sustava
Slika 38. Primjer klasifikacije rotacijskog dijela Opitzovim sustavom
Izradbene stanice služe za obradu skupina dijelova sa sličnim ili istim izradbenim
tokom. To znači da se dijelovi obrađuju na istim strojevima i istom opremom. Sustav
klasifikacije za identifikaciju takvih skupina dijelova mora sadržavati sljedeće parametre:
glavni oblik (okrugli, kutijasti, pločasti); elementi oblika na glavnome obliku (konusi,
rupe, utori); položaj elemenata oblika; dimenzije: glavna dimenzija, pomoćna dimenzija i
odnosi dimenzija (dužina/promjer, dužina/širina/visina); točnost dimenzija; materijal; oblik
sirovca. Prethodni parametri definiraju stroj, naprimjer za okrugle dijelove to će biti
tokarski centar (NC-tokarenje/brušenje). Oprema stroja identificira se parametrima: vrsta i
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 57
veličina sredstva za stezanje (stezne čeljusti, šiljci, palete, posebne naprave); potreban alat
(vrsta, broj).
Suvremeni fleksibilni sustavi klasifikacije i označavanja omogućuju oblikovanje
skupina dijelova prema potrebi korisnika uz definiranje preciznih parametara.
8.3. CLUSTER ANALIZA
Cluster analiza (cluster engl., hrpa, gomila, nakupina) zbirno je ime za niz
matematičko-heurističkih postupaka, kojima je svrha otkrivanje strukture nekog početnog
skupa (podataka) njegovim dekomponiranjem u manje, homogenije podskupove. Postupci
cluster analize dijele se na hijerarhijske (aglomerativni i diobeni) i nehijerarhijske
(kriterijske).
Neka se proizvodni program sastoji od n dijelova koji se izrađuju na m sredstava za
proizvodnju (strojeva). Moguće je formirati matricu (n x m) pri čemu će se retci odnositi na
dijelove, a stupci na strojeve. Vrijednosti polja matrice bit će nule i jednice (0 - dio se ne
obrađuje na dotičnome stroju, 1 - dio se obrađuje na stroju). Zadaća je cluster analize da se
na temelju navedene matrice binarnih vrijednosti, oblikuju međusobno što nezavisnije
skupine dijelova, odnosno strojeva. Strojevi, zastupljeni u izradi nekoga dijela, obilježja su
toga dijela. Dva su dijela, s obzirom na svoja obilježja, potpuno jednaka, ili različita. Da bi
se dijelovi mogli kvantificirano uspoređivati, utvrđivati jesu li jednaki, koliko su slični ili
različiti, mora se definirati numerička vrijednost kao mjera njihove sličnosti odnosno
različitosti. Svaki od dijelova (objekata) s pripadajućim strojevima (obilježjima) čini
vektor, pa stoga m strojeva čini m-dimenzionalni vektorski prostor. Kako su dijelovi
vektori, njihova se mjera sličnosti (različitosti) tretira kao vektorska bliskost (udaljenost), a
svakome se paru objekata pridružuje neki nenegativni realni broj, kao mjera sličnosti ili
udaljenosti. Najčešće primjenjivana metrika jest euklidska metrika po kojoj se udaljenost i-
toga i j-toga dijela dij definira kao:
21
2
1
/
n
k
jkikij xxd (12)
gdje su:
xik - vrijednost k-toga obilježja i-toga dijela
xjk - vrijednost k-toga obilježja j-toga dijela
m - broj obilježja (strojeva).
U problemu podjele skupa objekata presudnu ulogu ima kombinatorika. Naime,
osnovni skup od n objekata može se teoretski podijeliti na najmanje jednu, a najviše n
skupina. S obzirom na pridijeljenost objekata skupinama, u praksi će broj mogućih podjela
(particija) osnovnoga skupa redovito biti iznimno velik. Tako se naprimjer skup od samo
devet objekata može podijeliti na dva podskupa na 255 načina, na tri na 3025 načina, a na
četiri na čak 7770 načina. Svaka particija predstavlja potencijalno rješenje, čija se valjanost
mora posebno ispitati. Za slučaj skupa od 50 objekata koje treba razdijeliti u tri podskupa,
uz pretpostavku da za svako grupiranje treba 1 s, bilo bi potrebno 3,8 milijardi godina.
Kako bi se izbjegla kombinatorna eksplozija, postupak grupiranja treba biti zasnovan na
nekome kriteriju kojim će se vrednovati valjanost podjela, a postupak usmjeravati k
najboljemu rješenju. Budući da ne postoje univerzalni algoritmi, čija bi primjena vodila k
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 58
jednoznačnim rješenjima, provedba cluster analize uobičajeno uključuje eksperimente s
varijantama rješenja.
Najprije se određuje raspon broja skupina koje će se ispitivati cluster analizom.
Raspon broja skupina određuje projektant prema vlastitoj procjeni. Za svaki se broj
skupina unutar raspona generatorom slučajnih brojeva formira početno rješenje. Metodom
premještanja, tj. prebacivanjem objekta iz skupine u skupinu, u konačnom broju iteracija,
pokušava se poboljšati početno rješenje. Pri vrednovanju rješenja najčešće se koristi kriterij
sume kvadrata odstupanja: prema njemu, što su točke u nekome podskupu prostora bliže
jedna drugoj, suma kvadrata odstupanja bit će manja. Za svako se j-to obilježje (od ukupno
m obilježja), unutar svakoga k-toga podskupa osnovnoga skupa, najprije izračuna
aritmetička sredina definirana sljedećim izrazom:
jn
j
ij
j
jk xn
x1
1 (13)
gdje je nk broj objekata (dijelova) k-toga podskupa, a xij vrijednost j-toga obilježja i-toga
dijela.
Potom se za svako obilježje podskupa sumiraju kvadrati odstupanja:
2
1
kn
i
jkijjk xxo . (14)
Što je vrijednost ojk manja, objekti su prema j-tom obilježju homogeniji.
Suma kvadrata odstupanja svih m obilježja k-toga podskupa daje mjeru kompaktnosti
(homogenosti) čitave skupine objekata:
m
j
jkk oO1
. (15)
Funkcija cilja jest zbroj suma kvadrata odstupanja svih obilježje, sviju podskupova:
s
k
kc Of1
min (16)
gdje je s broj podskupova osnovnoga skupa.
Premještanjem objekta iz skupine u skupinu, mijenja se funkcija cilja. Promjenu
funkcije cilja opisuje razlika :
= fc stara fc nova. (17)
Ako je 0, ne usvaja se premještanje objekta, a ako je 0, usvaja se premještanje
objekta između skupina. Ako se razmatra mogućnost premještanja objekta između tri i više
podskupova, izvodi se ono premještanje koje uzrokuje najveću vrijednost .
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 59
Razlika računa se rekurzivnom formulom5:
m
j
jDj
D
Dm
j
jIj
I
I xxn
nxx
n
n
1
2
1
2
11 (18)
gdje su:
nI broj objekata skupine iz koje se izdvaja objekt
m broj obilježja čitavoga skupa
nD broj objekata skupine u koju se premješta (dodaje) objekt
x xjI jD, aritmetičke sredine vrijednosti obilježja u podskupu iz kojega se izdvaja,
odnosno u koji se dodaje objekt
xj vrijednost j-toga obilježja objekta koji se premješta.
Primjer primjene Cluster analize
Zadan je skup dijelova i skup strojeva na kojima se dijelovi obrađuju, pri čemu je za
svaki dio poznato na kojim se sve strojevima obrađuje. To je prikazano u binarnoj matrici
dijelovi-strojevi (Tablica 6.).
1. Formiranje binarne matrice dijelovi-strojevi
Vrijednosti polja matrice poprimaju vrijednosti 0 (i-ti dio se ne obrađuje na j-tom
stroju) ili 1 (i-ti se dio obrađuje na j-tom stroju. Svaki je dio predstavljen odgovarajućim
vektorom u m-dimenzionalnom prostoru (m = 6 jest broj strojeva).
Tablica 6. Binarna matrica dijelovi-strojevi
strojevi (obilježja)
dijelovi (objekti) S1 S2 S3 S4 S5 S6
D1 1 0 0 1 1 0
D2 0 1 1 0 0 1
D3 1 0 0 1 1 0
D4 1 0 0 0 0 0
D5 1 0 0 1 0 0
D6 0 1 0 0 0 1
5 Uporabom se rekurzivne formule smanjuje opseg računanja (nije potrebna konstrukcija novih tablica u
svakom koraku iteracije).
i j
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 60
2. Slučajnim6 se izborom podijeli skup dijelova u nekoliko skupina
U primjeru će se razmotriti podjela skupa dijelova u dvije skupine: neka je prva
skupina dijelova C1= {D1, D3, D4, D5}, a druga C2 = {D2, D6}.
3. Izračunavanje mjera kompaktnosti skupina dijelova i funkcije cilja
Za svaku se skupinu dijelova načini posebna tablica (tablice 7. i 8.).
Tablica 7. Izračunavanje mjere kompaktnosti skupina dijelova C1
Skupina C1 strojevi (obilježja)
dijelovi (objekti)
S1 S2 S3 S4 S5 S6
D1 1 0 0 1 1 0
D3 1 0 0 1 1 0
D4 1 0 0 0 0 0
D5 1 0 0 1 0 0
i
ijx 4 0 0 3 2 0
1jx 1 0 0 0,75 0,5 0
(xij − 1jx )2
D1 0 0 0 0,0625 0,25 0
D3 0 0 0 0,0625 0,25 0
D4 0 0 0 0,5625 0,25 0
D5 0 0 0 0,0625 0,25 0
1
1
211
n
i
jijj )x(xO Oj1
0 0 0 0,75 1,00 0
m
j
jOO1
11 O1 1,75
6 Broj i sadržaj skupina ne mora biti odabran slučajno, ako u nekoj mjeri postoje prethodna saznanja o
podijeljenosti sustava.
i j
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 61
Tablica 8. Izračunavanje mjere kompaktnosti skupina dijelova C2
Skupina C2 strojevi (obilježja)
dijelovi (objekti)
S1 S2 S3 S4 S5 S6
D2 0 1 1 0 0 1
D6 0 1 0 0 0 1
i
ijx 0 2 1 0 0 2
2jx 0 1 0,5 0 0 1
(xij − 2jx )2
D2 0 0 0,25 0 0 0
D6 0 0 0,25 0 0 0
2
1
222
n
i
jijj )x(xO Oj2 0 0 0,5 0 0 0
m
j
jOO1
22 O2 0,5
Veličina O1 odnosno O
2 jest suma kvadrata odstupanja prema težištu skupine i mjera je
kompaktnosti skupine.
Budući da je O1 > O2, skupina C2 kompaktnija je od skupine C1.
Funkcija je cilja:
.
2
1
25250751k
kc ,,,Of
4. Pokušavanje minimiranja funkcije cilja premještanjem dijelova iz skupine u skupinu
Istražit će se učinak premještanja dijela D1 iz skupine C
1 u skupinu C
2.
Razlika Δ računa se izrazom (18):
.,,,,,,,
,,,,,
,
,,Δ
0494346534156025566031250331
11125011660025006250000331
10010150010013
2
0050175010000113
4
222222
222222
Budući da je Δ < 0, premještanje se dijela D1 ne usvaja (povećava se funkcija cilja).
i j
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 62
Idealna podjela osnovnoga skupa karakterizirana je potpuno nezavisnim skupinama
objekata, što je u praksi rijedak slučaj. Zato se moraju razmotriti varijante rješenja skupina
dijelova i skupina strojeva. Razmatranje treba uključivati vrijednost strojeva, vremensko
opterećenje strojeva i vrijednost dijelova.
Slikom 39. dani su primjeri izradbenih struktura stanica, u grupnoj proizvodnji.
Očito je da one odgovaraju klasifikaciji izradbenih sustava strukturiranih po predmetima
rada, kako je dano u točki 7.2.
Slika 39. Primjeri izradbenih struktura (stanica) u grupnoj tehnologiji
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 63
9. ODREĐIVANJE NAJPOVOLJNIJE
PROIZVODNE STRUKTURE
Određivanje najpovoljnije strukture obavlja se nakon podjele proizvodnoga sustava na
skupine elemenata unutar kojih se obrađuju odgovarajuće skupine predmeta rada
(poglavlje 8. Skupna proizvodnja). Zaključak o najpovoljnijoj strukturi neke skupine
elemenata može se donijeti razmatranjem različitih isprva kvalitativnih činitelja, koje treba
nastojati kvantificirati. Kvantificirani izbor najpovoljnije strukture može se izvesti
sljedećim postupkom.
Za svaku se skupinu elemenata (strojeva) izračunava stupanj kooperacije κ, koji
označuje prosječan broj elemenata s kojima je jedan element skupine povezan tokom
materijala:
κ m
km
i
i 1
(19)
gdje je ki broj elemenata s kojima je i-ti element u neposrednoj vezi tokom materijala, a m
broj elemenata skupine.
Smatra se da bi u nekoj skupini elemenata trebalo biti koncentrirano najmanje 70 %
operacija obrade odgovarajuće skupine dijelova.
S porastom složenosti tehnološkoga procesa raste i stupanj kooperacije.
Za skupinu koja sadrži samo jedan element stupanj kooperacije poprimit će vrijednost
nule, ukazujući na strukturu samostalno radno mjesto potpune izradbe.
Proizvodni sustav strukturiran po vrsti obrade načelno predviđa komunikaciju između
svih elemenata7. Proizlazi onda da je najveći mogući broj veza definiran sljedećom
jednadžbom:
k m mi
i
m
1
1)( . (20)
7 Neki element će komunicirati načelno, i najvjerojatnije, sa svim elemenata izvan svoje vrste (grupe-skupine
po vrsti obrade).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 64
tj. svako radno mjesto od m postojećih u vezi je s ostalih (m1). Stupanj kooperacije tada
iznosi:
κ = m 1, (m 1, m je cijeli broj). (21)
Slika 40. prikazuje područja struktura u dijagramu κ-m. Posebnost je strukture
samostalnog radnog mjesta potpune izradbe (SRM) da je na m-osi predstavljena jednom
točkom, izdvojenom od ostalih krivulja. Iz dijagrama se vidi da se linijska struktura (LS)
preklapa s izradbenom stanicom (IS). Stoga se odluka o tipu strukture donosi na osnovi
(ne)postojanja povratnih tokova materijala (na liniji ih nema).
Slika 40. Strukture u dijagramu κ-m
Nakon određivanja najpovoljnije(ih) strukture slijedi oblikovanje prostornoga
rasporeda elemenata skupine i čitavoga sustava.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 65
10. PROIZVODNE STRUKTURE U
AUTOMATIZIRANOJ IZRADBI
Klasični izradbeni sustavi imaju jednu od dvije različite značajke:
mogućnost izradbe različitih proizvoda ali uz visoke troškove (npr. grupe po vrsti
obrade)
mogućnost izradbe velikog broja proizvoda uz male troškove ali vrlo nefleksibilno u
pogledu različitosti proizvoda koji se mogu izraditi (npr. transfer linije).
Fleksibilni izradbeni sustavi (FIS) su oblikovani tako da osiguraju obje gornje
pozitivne značajke (izradba različitih proizvoda i u velikim i u malim količinama uz
snižene troškove), tj. spajaju fleksibilnost s učinkovitošću.
FIS je reprogramabilan izradbeni sustav sposoban automatski proizvoditi različite
proizvode.
Pojam FIS-a uveo je Dolezalek početkom 70-tih godina 20. stoljeća,
podrazumijevajući njime automatizaciju serijske proizvodnje, integracijom toka
informacija i toka materijala u sustavu alatnog stroja.
Fleksibilni izradbeni sustavi čine temelj suvremene automatske proizvodnje.
Automatizacija je činjenje procesa ili sustava neovisnim o izravnom ljudskom radu. Pri
projektiranju proizvodnih sustava, razmatrani stupanj automatizacije mora biti nedvojbeno
ekonomski opravdan. Naime, iskustvo pokazuje da su najuspješniji oni proizvodni sustavi
koji nisu u potpunosti automatski.
Pojam fleksibilnosti podrazumijeva sposobnost proizvodne opreme da se može
upotrebljavati za različite proizvodne zadatke.
Fleksibilnost je izrazito važna značajka i kod klasičnih izradbenih sustava, a kod
automatiziranih sustava je još dodatno istaknuta. Naime, kako je čovjek najfleksibilniji
element u proizvodnom sustavu, fleksibilnost neautomatiziranih sustava biva ograničena
prije svega prostornom strukturom i raspoloživošću opreme, dok u slučaju automatiziranih
sustava i (naizgled) najjednostavniji ljudski rad treba biti učinkovito zamijenjen strojnim
(znatno sužena fleksibilnost automatskih sustava).
Fleksibilnost je obrnuto razmjerna osjetljivosti na promjene, pa se može uspostaviti
mjera fleksibilnosti − veličina kazna promjene (Penalty Of Change):
POC = trošak promjene u odnosu na ograničenja sustava x vjerojatnost.
Što je iznos niži, fleksibilnost sustava je viša.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 66
Opće važeće značajke fleksibilnih proizvodnih sustava jesu:
visokoautomatizirani proizvodni proces (gotovo) bez nazočnosti ljudi
više obradnih sustava (programabilnih alatnih strojeva) povezanih automatskim
transportnim sustavom
struktura sustava je određena opremom za transport i rukovanje materijalom
(stacionarni i mobilni roboti, automatski vođena vozila)
podsustavi fleksibilnog proizvodnog sustava su koordinirani i upravljani zajedničkim
nadređenim sustavom upravljanja
sustav je modularno izgrađen
izrada različitih izradaka s različitim obradnim procesima u proizvoljnom redoslijedu,
uz skraćenje pripremno-završnih vremena i vremena čekanja
velik obujam toka informacija (sustav rukovanja materijalom, osjetilo za nadzor
alata...) upravljan računalima i nadziran ljudima.
Dakle, fleksibilni izradbeni sustav jest proizvodni sustav sposoban izrađivati različite
proizvode, različitim procesima, i različitim redoslijedom, a sačinjen je od računalom
upravljanih i/ili numerički upravljanih alatnih strojeva s vlastitim sustavom za izmjenu
alata i spremnikom radnih komada, spojenih međusobno automatiziranim sustavom za
rukovanje materijalom. Rad cijeloga sustava upravljan je nadređenim računalom čijim se
umrežavanjem najprije objedinjuju proizvodne i inženjerske, a potom i poslovne
djelatnosti u proizvodnom sustavu. Fleksibilni izradbeni sustav, svojom zasnovanošću na
automatizaciji, računalnom upravljanju i integraciji, osigurava fleksibilnost i visoku
proizvodnost, što su suprotni i teško pomirljivi ciljevi u klasičnoj proizvodnji.
Sastavnice FIS-ova (slike 47. do 52.Slika 41) jesu:
direktno upravljani numerički alatni strojevi (DNC) i obradni roboti
automatski koordinatni mjerni strojevi
automatski sustav transporta, rukovanja i skladištenja materijala (automatski vođena
vozila (AGV), konvejeri, automatski skladišni sustavi s odlaganjem i izuzimanjem
materijala)
industrijski roboti
upravljački hardver i softver.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 67
Slika 41. Sastavnice fleksibilnog izradbenog sustava
Slika 42. Fleksibilni izradbeni sustav
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 68
Slika 43. FIS za obradu dijelova za zrakoplove (sadrži pet petosnih obradnih centara FSP-
100V)
Slika 44. FIS za obradu dijelova srednje veličine CAMOS II-MP sa četiri obradna centra
EMC-3F (600 sati/(stroj mjesec))
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 69
Slika 45. Fleksibilni izradbeni sustav u Vought Aircraftu
Slika 46. FIS za limove
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 70
Fleksibilni se izradbeni sustavi razlikuju s obzirom na operacijske i upravljačke
značajke. Prema sustavu transporta i rukovanja materijalom razlikuju se: fleksibilna
izradbena stanica, fleksibilni izradbeni sustav s više strojeva, višestanični fleksibilni
izradbeni sustav (Slika 47.).
Slika 47. Karakteristični stupnjevi realizacije fleksibilne automatizacije
10.1. FLEKSIBILNA IZRADBENA STANICA
Fleksibilna izradbena stanica tip je fleksibilnoga izradbenog sustava sačinjenog od
jednog ili više CNC i/ili NC strojeva koji dijele jedan sustav za rukovanje materijalom
odnosno transport (Slika 48.). Sustav za rukovanje opskrbljuje strojeve predmetima rada iz
ulaznoga spremnika, umeće ih i vadi po završetku operacije te potom prebacuje gotov
predmet u izlazni spremnik. Automatsko čišćenje i provjera također mogu biti integrirani u
izradbenu stanicu.
Slika 48. Fleksibilne izradbene stanice
NUS – numerički
upravljan alatni stroj
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 71
10.2. FLEKSIBILNI IZRADBENI SUSTAV S VIŠE
STROJEVA
Fleksibilni izradbeni sustav s više strojeva sadrži više CNC i/ili NC strojeva,
međusobno povezanih automatiziranim sustavom za rukovanje materijalom koji uključuje
dva ili više povezanih uređaja za rukovanje ili jedan sposoban posluživati dva ili više
strojeva u isto vrijeme (Slika 49.). Takav izradbeni sustav omogućava paralenu obradu
različitih predmeta rada koji mogu prolaziti sustavom različitim putovima (rutama), ovisno
o tehnološkom postupku i raspoloživosti strojeva.
Slika 49. Fleksibilni izradbeni sustav s više strojeva
10.3. VIŠESTANIČAN FLEKSIBILNI IZRADBENI
SUSTAV
Višestanični fleksibilni izradbeni sustav uključuje više fleksibilnih izradbenih stanica, i
često više CNC i/ili NC strojeva, povezanih automatiziranim sustavom za rukovanje
materijalom (Slika 50.). Posjeduje karakteristike slične sustavu s više strojeva, s tom
razlikom da je ovdje tok materijala paralelno grupiran po pojedinim stanicama.
Slika 50. Višestaničan fleksibilni izradbeni sustav
NUS –
numerički
upravljan
alatni stroj
FIST – fleksibilna
izradbena stanica
NUS – numerički
upravljan alatni stroj
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 72
Iz gornjih je definicija uočljivo da sve kategorije (strukture) fleksibilnih izradbenih
sustava mogu sadržavati više od jednoga stroja. Razlikuju se prvenstveno s obzirom na
sustav za rukovanje odnosno transport materijala (stacionarni ili mobilni robot, konvejer,
automatski vođeno vozilo).
Fleksibilnu izradbenu stanicu karakterizira jedan uređaj za rukovanje, pa stroj mora
čekati na posluživanje ako je u međuvremenu uređaj zaposlen posluživanjem drugoga
stroja. Kod višestrojnih fleksibilnih sustava ima više uređaja za rukovanje, te se stoga
smanjuje vjerojatnost čekanja.
U nekim slučajevim fleksibilni izradbeni sustav može biti sastavljen od više CNC i/ili
NC strojeva povezanih jedinstvenim kontinuiranim transportom, kao što je konvejer.
Takav se sustav klasificira kao višestrojni fleksibilni sustav, jer konvejer ima funkciju kao
više uređaja za rukovanje. Na slici 51. shematski su prikazani odnosi između pojedinih
konfiguracija (struktura) fleksibilnih izradbenih sustava.
Slika 51. Sistematizacija konfiguracija (struktura) fleksibilnih izradbenih sustava
Slika 52. prikazuje primjenjivost pojedinih automatiziranih i neautomatiziranih
struktura prema proizvodnoj količini i različitosti izradaka, a slika 54. odabir strukture
FISVS – fleksibilni
izradbeni sustav s
više strojeva
NUS – numerički upravljan alatni
stroj
VSTFIS – višestaničan
fleksibilni izradbeni sustav
FIST –
fleksibilna
izradbena stanica
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 73
proizvodnog sustava prema procjeni budućih tržišnih rizika i očekivano iskorištenje
kapaciteta.
Slika 52. Primjenjivost pojedinih automatiziranih i neautomatiziranih struktura prema
proizvodnoj količini i različitosti izradaka
Slika 53. Odabir strukture proizvodnog sustava prema procjeni budućih tržišnih rizika i
očekivano iskorištenje kapaciteta
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 74
Slika 54. prikazuje još jednu moguću sistematizaciju FIS-ova i primjenjivost njome
definiranih struktura prema ulaganjima, komadnom vremenu izrade i godišnjoj količini
izradaka. Slikama 55. i 56. dani su primjeri struktura navedene sistematizacije.
Slika 54. Još jedna sistematizacija FIS-ova
Slika 55. Jednostrojna fleksibilna izradbena stanica (CNC obradni centar, transportni sustav
s dva transportera i spremnik paleta s obratcima)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 75
Slika 56. Višestrojna fleksibilna izradbena stanica
Izvedbe prostornog rasporeda struktura FIS-ova dane su slikama 57. do 61.
Slika 57. Linija i linija s dvosmjernim tokom
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 76
Slika 58. Struktura petlje i petlje s povratnim tokom nosača obradaka
Slika 59. Ljestvičasta struktura
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 77
Slika 60. Otvorena i robotocentrična struktura
Slika 61. Prostorni rasporedi FIS-ova
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 78
11. NOVIJI KONCEPTI IZRADBENIH
(PROIZVODNIH) SUSTAVA
I pored svojih mnogih prednosti, FIS-ovi posjeduju i sljedeće mane:
ipak relativno uzak raspon varijantnosti proizvoda (familije proizvoda, konačan
skup)
cijena
dugotrajnost razvoja i instaliranja (nerijetko dvije godine)
cijena osoblja i troškovi obuke
rizik pogrešnih procjena tržišta – iskazuje se ograničena fleksibilnost FIS-ova
(fleksibilnost je predefinirana građom FIS-a).
Stoga se pojavljuju noviji oblici proizvodnih sustava, kao što su:
agilni proizvodni sustavi
rekonfigurabilni proizvodni sustavi
lean proizvodni sustavi.
Među gore navedenim sustavima, naprednim tehnološkim stremljenjem ističu se
rekonfigurabilni proizvodni sustavi. Uz i prije njih, u bliskoj budućnosti valja očekivati i
znatan porast primjene aditivne izradbe odnosno proizvodnje.
11.1. AGILNI PROIZVODNI SUSTAVI
Agilni proizvodni sustavi imaju sposobnost tretiranja tržišnih promjena (varijantnosti
proizvoda i njihovih količina) rutinski. Riječ je o više poslovnom nego proizvodnom
pristupu.
Značajke su agilnih proizvodnih sustava:
snažna kooperacija između nekoliko tvrtki (potrebni resursi za proizvodnju uobičajeno
veći od onih u pojedinačnim tvrtkama)
virtualni proizvodni sustavi koji koriste postojeće kapacitete bez njihove prilagodbe
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 79
snažna povezanost s kupcima (zajednički projekti)
manje proizvodne količine – niži rizici gubitaka nego kod tradicionalnih struktura u
masovnoj proizvodnji (uključivši često i FIS-ove)
veća učestalost promjena manjeg opsega.
Osnovna razlika (i prednost) agilnih prema lean sustavima jest što se kod agilnih ne
podrazumijeva predefiranost tržišnih promjena (prema vrsti i varijantama proizvoda i
njihovih količina).
11.2. REKONFIGURABILNI PROIZVODNI SUSTAVI
Osnovni cilj u primjeni rekonfigurabilnih proizvodnih sutava jest brzo rekonfiguriranje
ili promjena komponenti sustava da bi se odgovorilo neočekivanim tržišnim promjenama.
Značajke rekonfigurabilnih sustava jesu:
modularnost
integrativnost (uključivo i novih tehnologija)
konvertabilnost (hardvera i softvera)
dijagnostika izvora problema kvalitete i pouzdanosti
prilagodljivost (sposobnost realizacije cjelokupnog raspona) predviđene familije
dijelova.
11.3. LEAN PROIZVODNI SUSTAVI
Koncept lean proizvodnih sustava razvijen je u tvtki Toyota8.
Osnovni cilj u primjeni lean proizvodnih sustava jest: uklanjanje svega onoga (gubici)
što ne pridonosi vrijednosti proizvoda ili kupac nije spreman platiti.
Gubicima se smatraju:
prekomjerna (preuranjena) proizvodnja (princip push9)
vremena čekanja
predaleko transportiranje
procesiranja (suviše dugotrajne ili složene obrade)
suvišak inventara (na različitim razinama)
suvišne kretnje radnika
8 Izvorno: Toyota Production System (TPS).
9 Treba biti zamijenjen principom pulla (povlačenja).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 80
otpad.
Dva su glavna ograničenja u primjeni lean sustava:
sužena varijantnost proizvoda
ograničenost kapaciteta.
11.4. ADITIVNA IZRADBA, INTELIGENTNI I
AUTONOMNI PROIZVODNI SUSTAVI
Aditivna izradba (3D tiskanje, brza izrada prototipova) u iznimno velikoj mjeri
koncentrira inženjersko-proizvodne procese, što stvara potencijal drastičnog smanjenja
broja sudionika u proizvodnim procesima pa i samog broja trenutačno etabliranih
proizvodnih sustava. Situacija je slična10
onome što se prije više desetljeća desilo u
grafičkoj industriji tj. tiskarstvu11
, a poslije u novinskoj industriji i industriji zabave.
Nadležnost proizvodnje premješta se iz krupnih i krutih, hijerahijski visokoorganiziranih
proizvodnih sustava u mikrosferu poduzetnog pojedinca freelancera (proizvodnja u
kućanstvu), labavo vezanog privremeno-povremnim ugovornim poslovima. Hijerarhija
podjele rada opstaje i nadalje, ali prostorno dispergirana.
Stalan napredak tehnologije stvara sve složenije proizvode, znanja se objektiviziraju i
materijaliziraju na suvremenim sredstvima, medijima i infrastrukturi, omogućujući njihovu
profitabilnu, jednostavnu i učinkovitu primjenu. Učinkovitost podrazumijeva
produktivnost, a ona se najbolje ostvaruje automatizacijom (bilo koje vrste) procesa:
fizikalnog ili biološkog.
Automatizacija tako prodire u područja sve manjih proizvodnih količina, za što su
potrebni visokoautomatizirani inteligentni proizvodni sustavi, autonomno prilagodljivi
promjenjivim okružjima i okolnostima namijenjenih im radnih zadaća.
10
Zapravo, slični se procesi znatnog utjecaja tehnologije na društveni preustroj mogu uočiti u bilo kojoj etapi
povijesti.
11 Fotokopiraonice-obrti u 70-im i 80-im godinama prošlog stoljeća, vlastiti tiskači danas gotovo u svakom
domu.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 81
12. KAPACITIVNO DIMENZIONIRANJE
Kapacitivno dimenzioniranje proizvodnoga sustava zadaća je unutar djelatnosti
projektiranja proizvodnih sustava, kojoj je svrha utvrđivanje potrebnoga broja
odgovarajućih elemenata sustava. Pod elementima sustava razumijevaju se strojevi i ručna
radna mjesta, te ostala oprema, uključujući i posebne odjele (lakirnica, galvanizacija i
slično). Proračun broja proizvodnih radnika može se samo donekle poistovjetiti s
proračunom broja elemenata sustava.
Kapacitivno se dimenzioniranje, ovisno o etapi projektiranja, izvodi s većim ili manjim
stupnjem egzaktnosti. Za egzaktni je proračun potrebno potpuno definiranje tehnoloških
procesa. Tehnološkim su procesima određene operacije njihov sadržaj, redoslijed,
vremena, te potrebna oprema.
Nakon što su definirani oprema i vremena operacija, broj elemenata ovisi samo o:
zahtijevanoj proizvodnoj količini i broju serija te raspoloživom vremenu elemenata.
Potreban broj strojeva i ručnih radnih mjesta elemenata proizvodnoga sustava,
određuje se tako da se prema poznatome tehnološkome procesu najprije izračuna
vremensko opterećenje svakoga pojedinoga elementa:
t n t n tE Si PZijji
i ijji
1 (22)
gdje su:
tE godišnje vremensko opterećenje elementa, h/a, s/a
nSi broj serija godišnje i-toga proizvoda
tPZij pripremnozavršno vrijeme na elementu, za j-tu operaciju i-toga proizvoda, s
ni godišnja proizvodna količina i-toga proizvoda na elementu
t1ij jedinično (norma, komadno) vrijeme na elementu, za j-tu operaciju i-toga proizvoda,
s
i brojač različitih proizvoda koji se izrađuju na elementu, i = 1, ..., NP
j brojač operacija za i-ti proizvod, j = 1, ..., NOi.
Teoretski potreban broj elemenata nTE računa se izrazom:
nTE = tE / tRE (23)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 82
gdje tRE označuje raspoloživo vrijeme elementa, h/a.
Uobičajeno se uzima da je tRE = 1800 h = 6480000 s godišnje za rad u jednoj smjeni.
Inače, raspoloživo se vrijeme elementa, u jednoj godini, za jednu smjenu, uz
sedamipolsatni radni dan, može izračunati pomoću izraza:
tRE = (365 broj neradnih dana broj dana za održavanje) 7,5 RE h/a (24)
gdje je RE stupanj iskorištenja kojime se uzimaju u obzir standardni i nepredviđeni gubici
vremena.
Broj dana za održavanje određuje se na temelju podataka proizvođača opreme,
odnosno iskustveno. Stupanj iskorištenja RE procjenjuje se na osnovi iskustva za nove
proizvodne sustave, odnosno uvrštava shodno vlastitim podacima, proisteklim praćenjem
proizvodnje.
Teoretski potreban broj elemenata najčešće poprima necijelu vrijednost, pa je potrebno
zaokruživanje kako bi se dobio stvarni broj elemenata nE. Ako naprimjer teoretski
potreban broj nekoga stroja iznosi 2,09, trebalo bi nabaviti tri takva stroja. Ipak, u
konkretnoj situaciji, moguća su i zaokruživanja na manju vrijednost (dva), i to tako, da se,
ako je moguće, operacije koje se obavljaju na dotičnome stroju obave:
na stroju sličnih obradnih značajki, ako takav postoji;
prekovremenim radom ili radom u više smjena12
;
u kooperaciji.
Kod vrlo malenih vrijednosti (naprimjer nTE 0,5), zaokruživanje na višu vrijednost
dolazi u obzir ako se radi o jeftinijem stroju, uz zadovoljavanje osnovnih kriterija
ekonomičnosti i izvjesnost njegovoga korištenja u budućnosti.
Potreban broj ostalih uređaja i opreme, kao i posebnih pogona i postrojenja, računa se
u osnovi na jednak način.
Slike 64. do 66. prikazuju stanje u njemačkoj strojarskoj proizvodnji u razdoblju koje
obuhvaća kraj 20. i početak 21. stoljeća:
Iskorištenje kapaciteta (Slika 62.) je više od 85 % što je uzorno, i ukazuje na visok
stupanj organiziranosti13
. Do porasta iskorištenja dolazi s početkom 90-ih godina
prošlog stoljeća, kada se otvaraju nova tržišta u srednjoj i istočnoj Europi.
U cijelome je razdoblju (Slika 63.) očit trend porasta inozemnih narudžbi, da bi u 2004.
godini inozemne narudžbe postale veće od domaćih.
S obostranim porastom (Slika 64.), međunarodno poslovno raspoloženje i narudžbe
podudarni su do konca 2006., od kada narudžbe i nadalje rastu, ali poslovno
raspoloženje opada. Razlog opadanja poslovnog raspoloženja svakako je približavanje
velike svjetske krize 2008. godine, ali može dodatno značiti i sljedeće: „Posla će biti
sve više, ali će zarada biti sve manja.”
12
Zbog nepovoljnih fizioloških posljedica po ljude, trećoj smjeni treba pribjegavati tek u najvećoj nuždi
(izvanredne okolnosti ili narudžbe) odnosno ako je riječ o posebno profitabilnom poslu. Naravno, postoje
posebne vrste poslova koje iziskuju rad u trećoj smjeni, ali je tada u pravilu riječ o vrlo malom broju
angažiranih ljudi.
13 I to ne samo u proizvodnji, već i u vezi društveno-državno-političke potpore industriji.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 83
Slika 62. Iskorištenje kapaciteta u njemačkoj strojarskoj proizvodnji 1992.-2007.
Slika 63. Narudžbe u njemačkoj strojarskoj proizvodnji 1996.-2007.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 84
Slika 64. Međunarodno poslovno raspoloženje i narudžbe u njemačkoj strojarskoj
proizvodnji 1997.-2008.
Poželjno je da kapacitivno dimenzioniranje uključuje višestruku provjeru gore
dobivenih rezultata (izrazi (22) do (24)) provedbom simulacije, softverima kao što su
Tecnomatix (Siemens) Plant Simulation (Slika 65.), Simprocess/Simfactory, FlexSim i
slični. U okviru simulacijskog modela istražuju se međusobni utjecaji variranja vremena
lansiranja serija i njihovih veličina, transportnih udaljenosti14
te brojnosti elemenata
sustava (strojeva) na iskorištenje elemenata sustava i transportnih sredstava, potrebnu
površinu za međuoperacijske spremnike i odlaganje i drugo.
Za jednosmjenski rad broj proizvodnih radnika, zanemarujući mogućnost rada na više
strojeva, i pretpostavljajući da se ne radi o automatskim strojevima, odgovara zaokruženim
teoretskim vrijednostima potrebnih brojeva strojeva i ručnih radnih mjesta. U slučaju
višesmjenskoga rada broj se proizvodnih radnika umnaža množiteljem dva (rad u dvije
smjene) ili tri (rad u tri smjene), opet pod pretpostavkom neprimjenjivanja rada na više
strojeva, te pretpostavljanjem održavanja jednolike proizvodnosti tijekom čitavoga dana.
Broj proizvodnih radnika nR može se izračunati i izrazom:
2
1
kt
ktn
RE
E
R
(25)
pri čemu su:
k1 koeficijent povećanja radne snage uslijed izbivanja s posla
14
Transportne udaljenosti poznate su tek nakon određivanja prostornog rasporeda elemenata sustava.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 85
k2 koeficijent prosječnoga prebačaja normi.
Broj ostalih radnika (poslovođe, dispečeri, kontrolori, pomoćni radnici), inženjersko-
tehničkog i administrativnog osoblja određuje se sukladno konkretnome procesu, odnosno
grani industrije (vidjeti točku 13.4).
Slika 65. Sučelje softvera Tecnomatix (Siemens) Plant Simulation sa simulacijskim modelom
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 86
Primjer podataka potrebnih za kapacitivno dimenzioniranje sa zadatkom
Tablicom 4. su zadani podaci o godišnjim proizvodnim količinama, broju serija
godišnje, te planovima izradbe za izradu dva dijela (D1 i D2).
Tablica 9. Primjer navođenja podataka potrebnih za kapacitivno dimenzioniranje
Dio Komada
godišnje
Serija
godišnje
Redni broj
operacije
Element
(stroj)
Pripremno-
završno vrijeme
Jedinično
(norma)
vrijeme
− 1/a − − minuta
1 2 3 4 5 6 7
D1 5000 10
1 S1 20 5
2 S2 30 8
3 S1 20 2
D2 20000 10
1 S1 20 10
2 S3 20 5
3 S2 30 4
4 S4 30 2
Potrebno je kapacitivno dimenzionirati proizvodni sustav (odrediti broj elemenata
sustava) i to samo za elemente (strojeve) S1 i S2.
Raspoloživi fond sati elementa iznosi tRE
= 1800 [h/a].
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 87
13. PROSTORNO DIMENZIONIRANJE
Važnost određivanja prostora potrebnog za nesmetani rad proizvodnoga sustava
proistječe iz visokih i stalno rastućih cijena građevinskog zemljišta i zgrada, ali i povećanih
troškova proizvodnje nastalih zbog zastoja (u proizvodnji) uslijed pomanjakanja prostora.
13.1. UTJECAJNI ČINITELJI I VRSTE POVRŠINA
Za dovoljno točno određivanje površine proizvodnog sustava nužno je poznavati sve
činitelje kojima treba osigurati prostor i njihove međusobne povezanosti. Osnovni utjecajni
činioci na veličinu ukupne površine proizvodnoga sustava jesu: proizvodni zadaci;
pomoćni procesi nužni za izvršenje proizvodnih zadataka (skladištenje, transport,
pretovar...); vrsta zgrade i broj katova; struktura i organizacija sustava; ukupni broj
zaposlenih; proizvodna sredstva i njihov broj; zaštita okoliša i sustava.
Definiraju se sljedeće površine (Slika 66.):
Površina zemljišta predviđena za proizvodni sustav definirana je u zemljišnim knjigama
i predstavlja sveukupnu površinu proizvodnog sustava - neizgrađenu i izgrađenu.
Neizgrađena površina jest zbroj svih površina koje se koriste za: promet (ceste,
kolosijeci, kanali...), pretovar, zaštitu okoliša (proizvodnog sustava), parkiranje,
proizvodnju i skladištenje u slučaju manjka izgrađene površine, te proširenje sustava.
Izgrađena površina je suma površina okomitih projekcija zgrada na zemljište (umnožak
maksimalnih dimenzija). Njezin udio determiniran je građevinskim propisima.
Brutopovršina katova jednaka je sumi površina katova (i podruma) svih zgrada,
određenih na osnovi vanjskih dimenzija zgrada. Kod jednokatne zgrade bruto površina
katova jednaka je izgrađenoj površini, dok je kod višekatnih zgrada ili zgrada s
podrumom brutopovršina veća od izgrađene površine.
Netopovršina katova razlika je između brutopovršine i površine konstrukcije.
Površina konstrukcije je zbroj vodoravnih površina presjeka konstrukcije.
Korisna površina predstavlja razliku između netopovršine katova i građevinski
uvjetovanih prometnih površina.
Građevinski uvjetovana prometna površina jednaka je sumi građevinski uvjetovanih
prometnih površina.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 88
Slika 66. Vrste površina
Glavna površina jednaka je sumi površina koje se koriste za glavnu svrhu sustava.
Sastoji se od upravne, proizvodne i skladišne površine. Upravna je površina zbroj
površina za upravljanje i rukovođenje sustavom. Sadrži sljedeće površine: radnu
površinu koja je jednaka sumi površina za neposredno upravljanje i rukovođenje,
prometnu površinu koja predstavlja sumu površina za međusobno povezivanje radnih
površina, pomoćnu površinu - sumu svih ostalih površina potrebnih za izvršavanje
funkcije upravljanja i rukovođenja. Proizvodna je površina suma svih površina koje se
koriste za proizvodnju. Sastoji se od sljedećih površina: netoproizvodne površine koja
je suma svih površina koje služe za izvođenje operacija na predmetima rada, površina
za odlaganje koja je suma označenih površina za odlaganje nedovršene proizvodnje
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 89
(priprema unutar radionice), transportne površine koja je jednaka sumi označenih ali
građevinski neodvojenih površina za promet ljudi i transport materijala, pomoćne
površine - sume površina za izvođenje funkcija koje služe kod izvođenja proizvodnog
procesa, naprimjer za kontrolu kakvoće, rukovođenje, izdavanje alata, precizno
mjerenje... Skladišna površina služi za vremenski ograničeno uskladištenje i čuvanje:
materijala i dijelova iz kooperacije, gotovih proizvoda, pomoćnih materijala, otpadaka,
opasnih materijala, a uključuje površine za transport, površine za transport i
komisioniranje, te pomoćne površine, u cilju osiguranja kontinuirane proizvodnje i
opskrbe tržišta. Sporedna površina je suma površina za smještaj ostalih potrebnih
funkcija sustava. To su površine za: sigurnost, higijenu, zdravstvenu zaštitu, prehranu i
odmor, te sastanke i obuku.
13.2. PRORAČUN PROIZVODNE POVRŠINE
Postoje tri vrste postupaka za proračun proizvodne površine:
1. postupak pomoću karakterističnih vrijednosti,
2. analitički postupci,
3. grafički postupci.
13.2.1. Postupak proračuna proizvodne površine pomoću karakterističnih
veličina
Pod karakterističnim veličinama razumijevaju se količnici, koji izražavaju odnos
empirijskih vrijednosti dviju značajki. Kao značajke se najčešće koriste:
površina/zaposlenom (Broj zaposlenih se odnosi na jednu smjenu i predstavlja sumu
proizvodnih, skladišnih, upravnih i pomoćnih radnika.), m2/zaposlenom; površina/stroju,
m2/stroju; površina/obujmu proizvodnje, m
2/komadu ili m
2/t...; površina/prihodu, m
2/kn,
itd.
Postupak se može uspješno primijeniti samo za slične proizvodne procese te je nužno
kritičko preispitivanje navedenih, najčešće uzornih, vrijednosti iz literature. Postupak je
jednostavan, rješenja se dobivaju u kratkome vremenu i uz vrlo malene troškove.
Eventualne netočnosti postupka mogu se korigirati u kasnijim fazama projektiranja, jer se
postupak najčešće koristi kod izradbe prethodne studije kada se niti ne raspolaže podacima
za točniji proračun. Tako se naprimjer za izračun ukupne radioničke površine može uzeti
35 m2/zaposlenom.
U nastavku su dane karakteristične veličine i njihove vrijednosti koje se primjenjuju
pri prostornom dimenzioniranju kod izrade prethodne studije tablice 10. do 20.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 90
Tablica 10. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za zemljišta i zgrade
Površina zemljišta 60 do 90 m2/zaposlenom
Neizgrađena površina (za male sustave) 50 % površine zemljišta
Neizgrađena površina (za srednje i
velike sustave) 30 do 40 % površine zemljišta
Površina za promet 20 % površine zemljišta
Površina za parkiranje uključujući
prilaze i izlaze 25 m
2/(pet zaposlenih)
- za putnička vozila 25 m2/putničkom vozilu
- za teretna vozila 35 m2/teretnom vozilu
Rezervna površina 20 do 30 % površine zemljišta
Brutopovršina katova 32 m2/zaposlenom
Netopovršina katova:
- za jednokatne zgrade i hale 95 % brutopovršine katova
- za višekatne zgrade 91 do 95 % brutopovršine katova
Površina konstrukcije:
- jednokatne zgrade i hale 5 % ukupne površine kata
- višekatne zgrade za upravu 5 do 9 % ukupne površine katova
(postotak ovisi o broju katova)
Tablica 11. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za urede
Uredska površina 15 % korisne površine
Prosječna površina radnog mjesta 8,5 do 12,5 m2
Veliki uredi (više od 40 ljudi) 11,5 m2/zaposlenom
Uredi s pojedinačnim sobama (jedna
do dvije osobe) 12,5 m
2/zaposlenom
Tablica 12. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za obradu odvajanjem čestica
Obrada odvajanjem čestica 15 do 18 m2/zaposlenom
Revolver tokarilica 6 m2/stroju
Tokarilice, lake 6 m2/stroju
Tokarilice, srednje 12 m2/stroju
Tokarilice, teške 15 m2/stroju
Tokarski automati 13,5 m2/stroju
Mali strojevi 10 do 15 m2/stroju
Male i srednje glodalice 20 m2/stroju
Dugohodne blanjalice i portalne glodalice 80 do 230 m2/stroj
Transportna površina 30 % površine strojnih radnih mjesta
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 91
Tablica 13. Karakteristične veličine i vrijednosti površina u ljevaonicama
Pogon Mali odljevci
Srednje teški
strojni odljevci Teški odljevci
m2/(t a)
Kaluparnica 1 0,56 0,28
Sušnica 0,1 0,05 0,025
Talionica 0,08 0,04 0,02
Model-stolarija 0,06 0,03 0,015
Jezgrarnica 0,14 0,07 0,035
Priprema pijeska 0,08 0,04 0,02
Čistionica 0,2 0,1 0,05
Upravljanje i odlaganje 1,6 0,8 0,4
Ukupno 3,26 1,69 0,845
Tablica 14. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za kovačnice
Masa otkovka Potrebna površina
kg m2/t
0,2 0,62
0,4 0,45
0,5 0,4
1 0,29
2,2 0,19
2,8 0,18
4, 0,15
Tablica 15. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za toplinsku obradu i površinsku
zaštitu
Vrsta pogona m2/zaposlenom
Kalionice 15 do 20
Galvanizacije 18 do 20
Lakirnice 15 do 20
Pjeskarnice do 25
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 92
Tablica 16. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za montažu...
malih i srednjih proizvoda u finoj mehanici 5 m2/zaposlenom
malih električnih proizvoda 4 m2/zaposlenom
električnih aparata 6 m2/zaposlenom
elektrouređaja 8 m2/zaposlenom
elektropostrojenja 20 m2/zaposlenom
automobilske karoserije 25 do 40 m2/radnom mjestu
završna montaža, ispitivanje i predaja vozila 100 do 200 m2/radnom mjestu
motora 20 do 40 m2/radnom mjestu
mjenjača 15 do 20 m2/radnom mjestu
ispitivanje motora 25 do 50 m2/radnom mjestu
Tablica 17. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za ostale radionice
Vrsta radionice m2/zaposlenom
Bravarija 8 do 20
Brusionica alata 20
Stolarija 10
Tablica 18. Karakteristične veličine i vrijednosti površina za obuku
Zanimanje m2/učenik
strojobravar 4,5
glodač 5,8
alatničar 6,5
stolar 7
tokar 8
blanjač 9
strojni stolar 9
brusač 10
bušač 11
kovač 15
pilač 18
radnik na željeznici 20
mehaničar 25
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 93
Tablica 19. Karakteristične veličine i vrijednosti za skladišne površine
Primanje i otprema robe 3 % korisne površine
Skladištenje 22 % korisne površine
Stupanj iskorištenja skladišta 30 do 40 %
Tablica 20. Karakteristične veličine i vrijednosti za sporedne površine
Površina za smještaj običnih garderobnih
ormarića (uključujući i površinu prolaza) 0,6 do 0,7 m
2/osoba
Površina za smještaj dvostrukih garderobnih
ormarića 1,2 do 1,7 m
2/osoba
Površina za pranje za:
- umivaonike
- tuševe
1 do 1,45 m2/osoba
1,3 do 3 m2/osoba
Površina za garderobu i pranje (ukupno) 0,85 do 2,7 m2/osoba
Broj nužnika 20 muškarca/nužnik
15 žena/nužnik
Površina po nužniku (uključujući
predprostoriju s umivaonicima) 2,5 do 5 m
2/nužnik
Broj nužnika uz garderobe 100 muškaraca/nužnik
50 žena/nužnik
Broj pisoara uz garderobe 50 zaposlenih/pisoar
Površina za kuhinju i sporedne prostore 0,4 do 1,2 m2/izdanom obroku (korisniku)
Površina restorana 1,2 do 2,5 m
2/sjedećem mjestu
0,6 do 1,2 m2/stajaćem mjestu
Površina prostorije za zdravstvenu zaštitu 0,09 m2/zaposlenom
Površina prostorije za boravak (kratke stanke) 0,6 do 3,0 m2/osobi
13.2.2. Grafički postupci proračuna proizvodne površine
Potrebnu površinu radnoga mjesta moguće je odrediti i grafičkim putem. Polazište je
projicirana osnova stroja (radnoga mjesta) koja uključuje moguće ekstremne položaje
pokretnih strojnih elemenata, nacrtane u odgovarajućem mjerilu (M 1:10 ili M 1:50).
Na ovu površinu dodaju se ostale potrebne površine za ispunjenje funkcije radnoga
mjesta (za najveći predmet rada, za posluživanje, za odlaganje i slično).
Grafički je postupak prikladan zbog svoje zornosti (Slika 67.), međutim iziskuje veliki
utrošak rada i vremena (ako ne postoji softverska podrška s CAD bazom/katalogom radnih
mjesta odnosno opreme). Zato postupak nije pogodan za određivanje ukupne radioničke
površine.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 94
Slika 67. Primjer određivanja površine grafičkim postupkom za radno mjesto na
revolverskoj tokarilici
13.2.3. Analitički postupci proračuna proizvodne površine
Kod analitičkih se postupaka ukupna površina koju treba proračunati dobiva kao suma
djelomičnih, komponentnih površina. Kod većine se analitičkih postupaka najprije na
osnovi dimenzija radnih mjesta (strojeva) određuje površina za njihovo postavljanje, a
zatim se ostale djelomične površine iskazuju postotnim udjelom te površine ili pomoću
faktora.
U odnosu na postupak proračuna pomoću karakterističnih vrijednosti, analitički
postupci zahtijevaju više vremena, kako za prikupljanje podataka o radnim mjestima, tako i
za proračun, ali su im rezultati točniji te se koriste kod izrade idejnoga projekta.
Proizvodna površina APR sastoji se od sljedećih djelomičnih površina (Slika 68.):
netoproizvodne površine AN, m2
transportne površine AT, m2
površine za odlaganje AO, m2
pomoćne površine AP, m2;
pa je onda izraz za njezin proračun:
APR = AN + AT + AO + AP. (26)
AO − površina osnove stroja, m
2
B – ormarić za alat
AOD
– površina za odlaganje
materijala, m2
d = 0,6+1,75+1,2+1 = 4,55 m
l = 0,6+3,9+0,6= 5,1 m
ARM
= d x l = 23,205 m2
ARM
= 23 m2
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 95
Slika 68. Djelomične površine proizvodne površine
Netoproizvodna površina, AN, suma je površina svih radnih mjesta i računa se
izrazom:
i
RMN iAA . (27)
U nastavku će se opisati različiti načini proračuna netoproizvodne površine.
13.2.3.1. Proračun netoproizvodne površine pomoću površinskih faktora
Površina radnog mjesta ARM sastoji se od:
površine osnove strojnog radnog mjesta te
površina za posluživanje, održavanje, popravak, odlaganje i zaštitu.
Funkcionalne površine (Slika 69.) pojavljuju se u zavisnosti od radnog mjesta i radne
zadaće, i međusobno se preklapaju, tako da je površina radnog mjesta manja nego suma
njegovih funkcionalnih površina:
ARM <
i
AFi. (28)
Površina osnove radnog mjesta Ao označuje površinu projiciranog tlocrta stroja čiji se
pokretni dijelovi nalaze u krajnjim položajima (otvorena vrata, krajnji položaji stola
glodalice, područje zakretanja kod radijalne bušilice, pogon, upravljačka jedinica...).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 96
Slika 69. Radno mjesto na stroju i njegove funkcionalne površine
Površina za posluživanje APOS služi za pouzdano i neometano posluživanje radnog
mjesta, stezanje i otpuštanje izradaka, mjerenje izradaka, izmjenu alata i naprava.
Kod nekih radnih mjesta (dugohodne blanjalice, tokarski automati) treba uzeti u obzir i
pomoćna mjesta posluživanja (simbol: poluispunjeni trokutić).
Površine posluživanja više radnih mjesta ne smiju se preklapati. Iza radnika mora se
ostaviti slobodan sigurnosni razmak za korak unazad. Zbog toga se na crtežu radnog mjesta
mora označiti položaj poslužitelja (simbol: poluispunjeni krug), i mjesto glavnog
posluživanja (simbol: ispunjeni trokutić).
Površina za održavanje AOD služi za funkcionalno održavanje radnog mjesta, čišćenje,
otklanjanje strugotine i podmazivanje.
Poršina za popravak APO treba omogućiti izvođenje popravaka koji se poduzimaju
nakon dužih vremenskih razdoblja kao što su demontaža vratila, osovina, motora i slično.
Ova se površina samo povremeno rabi pa se može preklapati s drugim funkcionalnim
površinama. U slučaju obavljanja popravaka i remonta u izvanjskoj radionici održavanja,
površina za popravak se ne predviđa, ali zato treba osigurati prostorne uvjete za nesmetan
transport stroja do radionice održavanja.
Površina za odlaganje AO koristi se za odlaganje izradaka, neposredno na radnom
mjestu, prije i nakon obrade ili montaže. Njezina veličina zavisi od veličine i broja
izradaka (serije) i načina njihovog slaganja, transportnim jedinicama te organizaciji
transportnog sustava.
Površina za zaštitu AOP pojavljuje se kod radnih mjesta kod kojih postoji opasnost od
ispadanja izratka, leta strugotine, bliještanja, toplinskih zračenja i slično, a što bi ometalo
poslužioce susjednih radnih mjesta. Zbog toga ovu površinu treba označiti i kod
oblikovanja rasporeda radnih mjesta osigurati da do ometanja ne dolazi, naprimjer kosim
postavljanjem radnih mjesta.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 97
Funkcionalne se površine jednog ili više radnih mjesta preklapaju u izvjesnom obujmu,
bez utjecaja na funkcionalnost radnih mjesta. Stupanj preklapanja funkcionalnih površina
na radnome mjestu, PRM, iznosi od 40 do 60 %:
PRM = (1
i
F
RM
iA
A) 100
(29)
pri čemu su:
PRM - stupanj preklapanja funkcionalnih površina na radnom mjestu
ARM - površina radnog mjesta, m2
AFi - pojedina funkcionalna površina
i - brojač funkcionalnih površina.
Stupanj preklapanja funkcionalnih površina za više radnih mjesta kompenzira se
pojavljivanjem slobodnih površina (zbog različitih geometrijskih oblika radnih mjesta), te
se može uzeti da je netoproizvodna površina jednaka sumi površina svih radnih mjesta.
Površina radnog mjesta dobiva se kao umnožak površine radnog mjesta i površinskog
faktora:
AN =
m
i 1
ARMi =
m
i 1
foi Aoi. (30)
gdje su:
ARMi - površina i-tog radnog mjesta, m2
foi - faktor zavisan o površini osnove stroja, tzv. diskontinuirani faktor (Tablica 21.)
Aoi - površina osnove stroja (radnoga mjesta), m2.
Tablica 21. Faktori za proračun površine radnoga mjesta
Površina osnove radnoga mjesta, Ao m2 Faktor površine, fo
0,5 do 1 6
1 do 2 5
2 do 3 4,5
3 do 4 4
4 do 12 3
12 do 16 2,5
> 16 2
Faktori površine predstavljaju prosječne statističke vrijednosti dobivene na osnovi
snimanja u industriji, kojima se uzimaju u obzir funkcionalne površine radnog mjesta.
Zbog toga se ne smiju upotrijebiti za pojedinačno određivanje površine radnog mjesta,
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 98
nego samo pri proračunu površine za smještaj više različitih radnih mjesta. Za radno
mjesto površine osnove veće od 16 m2 preporuča se točno određivanje potrebne površine.
Primjer podataka za proračun površine pomoću površinskih faktora i zadatak
Proračunati netoproizvodnu površinu pomoću metode površinskih faktora. Dimenzije
osnova elemenata sustava i broj pojedinih elemenata dani su tablicom 22.
Tablica 22. Primjer pripremljenih podataka za proračun netoproizvodne površine pomoću
površinskih faktora
Element Duljina elementa Širina elementa Broj elemenata
− m −
E1 2 1 1
E2 3 2 2
E3 4 2 2
E4 1,5 2 3
E5 3 1,5 1
13.2.3.2. Proračun netoproizvodne površine pomoću ekvivalentnih površina
Ovaj je postupak prikladan za proračun pojedinačnih radnih mjesta. Temelji se na
dimenzijama osnove radnog mjesta za koje se pretpostavlja da je u obliku pravokutnika.
Za neometano posluživanje i održavanje stroja, dimenzijama osnove stroja dodaju se
dodaci:
1 m na strani posluživanja (0,7 m za poslugu i 0,3 m za sigurnost), a
na preostalim stranama 0,6 m (za neometan prolazak čovjeka).
Površine za odlaganje izradaka, alata i crteža nadomještaju se ekvivalentnom
površinom četiriju sredstva za odlaganje, pa je površina jednog radnog mjesta (Slika 70.):
ARMi = (DRM + 2·DO) (ŠRM + DP + DO) + 4 · DSO ŠSO (31)
gdje su:
DRM - duljina radnog mjesta (strana na kojoj se vrši posluživanje), m
ŠRM - širina radnog mjesta, m
DP - dodatak za posluživanje, m
DO - dodatak za održavanje, m
DSO - duljina sredstva za odlaganje, m
ŠSO - širina sredstva za odlaganje, m.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 99
Slika 70. Određivanje površine radnog mjesta pomoću ekvivalentnih površina
13.2.3.3. Proračun netoproizvodne površine za montažu
Proračun potrebne površine za radna mjesta u montaži počiva na određivanju potrebne
vrste i broja radnih mjesta za definirani montažni zadatak. Radna mjesta u montaži
uključuju sve ili neke od sljedećih funkcionalnih površina: AOM - površina objekta
montaže, m2; AOS - ostala površina (za osiguranje razmaka u slučaju višerednog rasporeda
radnih mjesta), m2; APP - površina pripreme ugradbenih elemenata, m
2; APR - površina za
rad radnika, m2; ARS - površina radnih stolova, m
2; ATU - površina transportnih sredstava,
m2.
Netoproizvodna površina, AN, suma je površina svih radnih mjesta montaže i računa se
izrazom (31).
13.2.3.4. Proračun transportne površine
Transportna površina je obilježena površina koja je isključivo predviđena za
neometano odvijanje toka materijala i promet ljudi. Obilježava se najčešće linijama žute ili
bijele boje širine 50 ili 100 mm.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 100
Osnovni činioci njezine veličine jesu: veličina i oblik zgrade, prostorni raspored
elemenata, način i organizacija transporta. U ranim fazama projektiranja proizvodnog
sustava ovi podaci nisu poznati, pa se transportna površina najčešće proračunava kao
proporcionalan dio netoproizvodne površine:
AT = AN fT (32)
gdje fT, faktor udjela transportne površine, poprima vrijednosti 0,25 do 0,4 za izradbu
dijelova u strojogradnji, a 0,15 do 0,25 za montažu sklopova (proizvoda).
Veće vrijednosti fT koriste se kod manjih vrijednosti AN.
Konačna transportna površina utvrđuje se tek nakon oblikovanja detaljnog rasporeda
elemenata sustava i definiranja širine transportnih putova. Tada se može korigirati prije
određena ukupna radionička površina.
Širina transportnih putova ovisi o: robi koja se transportira, odabranim sredstvima za
odlaganje (palete, kontejneri...), načinu transporta, jednosmjernosti ili dvosmjernosti
prometa, i odabranome transportnom sredstvu.
Zbog sigurnosti i preglednosti transportni putovi trebaju biti pravocrtni s križanjima
izvedenim pod 90°.
Prema slici 71., širina transportnog puta iznosi:
ŠTPJ = ŠTSmaks + d1 (33)
ŠTPD = 2ŠTSmaks + d2 (34)
ŠTPJ - širina jednosmjernog transportnog puta, m
ŠTPD - širina dvosmjernog transportnog puta, m
ŠTSmaks - maksimalna (najveća) širina natovarenog transportnog sredstva (najveća širina
transportnog sredstva ili transportirane robe), m.
Dodaci za sigurnost iznose:
d1 = (0,4 do 1) m
d2 = (0,8 do 1,4) m.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 101
Slika 71. Širina transportnog puta ovisno o njegovoj jednosmjernosti odnosno dvosmjernosti
i transportnom sredstvu
Prema Pravilniku o zaštiti na radu za mjesta rada: „Širina transportnih putova ne smije
biti manja od 1,8 m, odnosno mora biti za 0,8 m veća od širine transportnih sredstava,
odnosno materijala, dijelova i proizvoda koji se prenose.”
Širine putova za promet ljudi uzimaju se ovisno o broju ljudi: za manje od 100 ljudi
1,2 m, za manje od 250 ljudi 1,8 m, za manje od 400 ljudi 2,4 m.
Kod transportnih putova koji služe za transport materijala i promet ljudi (kombinirani
promet) povećavaju se vrijednosti d1 i d2 za 0,6 m.
Za utovar i istovar robe treba kontrolirati širinu puta, koja mora biti jednaka ili veća
duljini natovarenog transportnog sredstva uvećanoj za minimalno 0,2 m.
Prema DIN-u 18225, isti se proračun odvija na sljedeći način. Širina transportnoga
puta računa se izrazom:
ŠTP = ŠTS1 + ŠTS2 + 2 d1 + d2. (35)
Širina transportnog sredstva (maksimalna) ŠTS uključuje i širinu transportirane robe.
Uzima se da je ŠTS2 = 0 m, kod jednosmjernoga transporta, a ŠTS1 = ŠTS2 kod
dvosmjernoga transporta.
Dodaci su: za transport materijala d1 = 0,5 m, za transport materijala i promet ljudi d1
= 0,75 m, za jednosmjerni transport: d2 = 0 m, za dvosmjerni transport d2 = 0,4 m.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 102
Kod slabog prometa ljudi i toka materijala:
2d1 + d2 1,1 m. (36)
Visina puta h m, dana je izrazom:
h = hmaks + 0,2 (37)
pri čemu je hmaks maksimalna visina transportnoga sredstva, uključujući i transportiranu
robu.
13.2.3.5. Proračun površine za odlaganje
Površina za odlaganje predviđa se za vremenski ograničeno odlaganje materijala,
izradaka ili sklopova u cilju osiguranja kontinuiranog procesa izradbe i montaže, odnosno
za izjednačenje razlika u produktivnosti između elemenata sustava. Ova površina kao i
transportna površina mora biti obilježena.
Glavni utjecajni činioci na veličinu ove površine su proizvodni program, prostorna
struktura sustava, ujednačenost vremena operacije te sustav planiranja, praćenja i
održavanja proizvodnje. Za približno definiranje ove površine vrijedi:
AO = AN fO (38)
gdje je fO faktor udjela površine odlaganja. Za strojogradnju faktor fO iznosi od 0,2 do 0,3,
a za montažu sklopova od 0,1 do 0,2.
Za točnije dimenzioniranje ove površine potrebno je koristiti metodu simulacije nakon
oblikovanja prostorne strukture sustava.
13.2.3.6. Proračun pomoćne površine
Pomoćna površina zbroj je onih površina u izradbi i montaži koje nisu uzete u obzir
kod proračuna netoproizvodne površine, a neposredno su potrebne za: kontrolu kakvoće,
upravljanje pogonom, precizna mjerenja, izdavanje alata, kratke odmore i slično.
Njezina se veličina grubo određuje izrazom:
Ap = AN fP (39)
pri čemu je fP faktor udjela pomoćne površine (u strojogradnji: od 0,1 do 0,2).
Točniji proračun može se izvršiti na osnovi definiranog broja ljudi (potrebna površina
od 8 do 15 m2 po radnom mjestu), odnosno dimenzija opreme (na isti način kao i AN).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 103
13.3. PRORAČUN SKLADIŠNE POVRŠINE
Skladišta (Slika 72.) su prostori za pohranu i pripremu materijala potrebnih za
proizvodnju, kao i gotovih proizvoda za opskrbu (isporuku) tržišta ili za daljnju preradbu.
Skladištima i robom u njima su angažirana znatna financijska sredstva i stoga je razumljiva
stalna želja da skladišne zalihe budu minimirane. Pojedini koncepti (Just-In-Time)
promoviraju ideal proizvodnje bez skladišta. Taj je ideal ostvariv u uvjetima iznimno
stabilnih tržišnih odnosa (pouzdani dobavljači, stabilne cijene roba i gotovih proizvoda,
stalnost obujma narudžbi proizvodnja za poznate kupce). Stoga, skladišta su redovito
potrebna za ostvarenje neprekinutosti proizvodnog procesa u proizvodnom sustavu,
odnosno za kontinuiranu opskrbu tržišta gotovim proizvodima.
Slika 72. Skladište mopeda
Za proračun potrebne skladišne površine nužno je analizirati skladištenu robu i
razvrstavati je u skupine po sličnosti obilježja. Glavna obilježja za grupiranje jesu: svojstva
skladištene robe i mjesto uključivanja u tok materijala proizvodnoga procesa.
Skladištena roba je određena geometrijskim i tehnološkim svojstvima. Geometrijska
svojstva su oblik i dimenzije, a tehnološka: masa, agregatno stanje, otrovnost,
eksplozivnost, osjetljivost na koroziju, radioaktivnost i slično.
U prvome koraku analize donose se načelne odluke. Najprije se izdvaja opasna roba
(zapaljiva, eksplozivna, otrovna...), koju je nužno čuvati odvojeno i pod posebnim
uvjetima.
Zatim se za sipku, plinovitu i tekuću robu određuje hoće li se skladištiti, kako je to
uobičajeno, u vrećama, bačvama i spremnicima, ili pak u silosima i posebnim
spremnicima.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 104
Nakon toga razvrstava se skladištena roba prema osjetljivosti na koroziju u četiri
skupine. U prvoj skupini su robe neosjetljive na koroziju. Ona se može skladištiti na
otvorenom. Drugu skupinu tvori roba osjetljiva na atmosferske oborine (atmosferilije) ali
neosjetljiva na promjene vlažnosti i temperature zraka te se skladišti pod nadstrešnicama.
Treću skupinu čini osjetljiva roba koja se čuva u sagrađenim skladištima. Četvrtu grupu
čini specijalna roba koja zahtijeva posebne uvjete skladištenja (naprimjer određenu
temperaturu i vlažnost zraka).
Nakon ovih načelnih odluka oblikuju se skupine slične robe. To je roba koja treba istu
ili sličnu skladišnu opremu i uvjete skladištenja, a uključuju se u tok materijala na istome
mjestu. Pojavljuju se sljedeće skupine roba: sirovi materijali, poluproizodi, pogonski i
pomoćni materijal; izrađeni i kupljeni dijelovi i sklopovi, (međuskladište); gotovi
proizvodi, materijal za pakiranje; alati, naprave i ostala pogonska sredstva; otpaci.
Oblikovanje ovih grupa temelji se na proizvodnom programu i sastavnicama, odnosno
na procjeni za robe koje nisu definirane konstrukcijskom i tehnološkom dokumentacijom.
Veličina površine određuje se posebno za svaku definiranu grupu.
Osnovni činioci za veličinu površine jesu:
skladištena roba,
način skladištenja,
veličina zalihe (pričuve),
način transporta,
značajke (parametri) zgrade (korak, raspon, visina).
Osnovni su utjecajni parametri skladišne robe ovi: dimenzije, obujam, oblik i
asortiman. Način skladištenja primarno zavisi o skladištenoj robi.
Skladištenje na podu koristi se za sipak materijal i za komadnu robu koja može biti
naslagana ili nenaslagana, u sredstvima za odlaganje ili bez njih. Pod sredstvima za
odlaganje razumijevaju se palete, sanduci, kutije i slično. Nastoji se da sredstvo za
odlaganje odgovara transportnoj jedinici. Teška, voluminozna i na pritisak osjetljiva roba
koja se ne može odlagati u sredstvima za odlaganje, odlaže se pojedinačno bez
naslagivanja. Ostale se robe mogu naslagivati, pri čemu je visina naslagivanja ograničena
nosivošću najdonjeg reda robe, nosivošću poda, visini podizanja transportnog sredstva i
visini zgrade.
Najveći dio komadne robe pohranjuje se u sredstvima za odlaganje i odlaže na
skladišnoj opremi regalima ili nosačima: običnim, paletnim, pomičnim i specijalnim
(Slika 73.).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 105
Slika 73. Regalno skladište
Veličina zalihe zavisi o vrijednosti, jediničnoj potrošnji i vremenu potrebnom za
nabavu robe. Skladištene robe dijele se prema ABC-kriteriju (tablice 23. i 24., Slika 74.).
Kod robe visoke pojedinačne vrijednosti i manjih količina (A robe) pričuva se točno
proračunava prema potrebi u budućnosti na osnovi proizvodnog programa. Za robe srednje
pojedinačne vrijednosti i srednjih količina (B robe) pričuva se određuje prema potrebi i
prema potrošnji. Prema potrošnji se definira skladišna pričuva ako je vrijeme za nabavu
robe kraće od vremena koje protekne od zahtjeva do izuzimanja robe. Za C robe određuje
se predvidljiva potreba za budućnost na osnovi prosječne potrošnje.
Tablica 23. Popisivanje i određivanje ranga robe prema najvećoj cijeni
Ident-broj
dijela/
materijala
Jedinica
količine
Cijena/jedinica
količine [kn]
Godišnja potreba
materijala [jedinice
količine]
Godišnja vrijednost
materijala [103
kn] Rang
314256
417687
536423
616222
117380
425212
279312
komada
kg
kg
kg
komada
kg
kg
17
9
75
19
5
280
180
3 700
53 000
3 200
38 000
400 000
3 750
5 400
62,90
477,00
240,00
722,00
2 000,00
1 050,00
972,00
7
5
6
4
1
2
3
Ukupna godišnja vrijednost materijala 5 523,90
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 106
Tablica 24. Sortiranje robe prema cjenovnom rangu i određivanje vrijednosnog udjela
Rang Ident-broj
materijala
Godišnja vrijednost
materijala [103 kn]
Udio [%] Kumulativni
udio [%]
1
2
3
4
5
6
7
117380
425212
279312
616222
417687
536423
314256
2 000,00
1 050,00
972,00
722,00
477,00
240,00
62,90
36
19
18
13
9
4
1
36
55
73
86
95
99
100
Slika 74. Prikaz skladištene robe ABC-dijagramima
Veličina skladišne površine proračunava se pomoću jednadžbe:
AS = ASN + AST + ASO + ASP m2 (40)
gdje su:
AS - ukupna skladišna površina, m2
ASN - netoskladišna površina, m2
AST - površina za transport unutar skladišta, m2
ASO - površina za komisioniranje, odlaganje i pripremu robe, m2
ASP - površina za kontrolu, upravljanje i ostale skladišne djelatnosti, m2.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 107
Netoskladišna površina ASN može se proračunati na više načina, i to:
1. Prema broju sredstava za odlaganje odnosno količini robe:
ASN =
n A f
h
SJ SJ mi
SJ
i i i
i
m
2
(41)
nSJi - broj sredstava za odlaganje odnosno količina robe
ASJi - površina sredstava za odlaganje odnosno robe, m2
fm - faktor za manipulaciju
hSJi - broj redova po visini
i - i-ta vrsta sredstva za odlaganje odnosno robe bez sredstva za odlaganje, i = 1, ... k.
2. Preko dopuštenog opterećenja poda:
ASN = F
doz m
2 (42)
F - težina uskladištene robe, N
doz - dopušteno opterećenje poda, N/ m2
3. Prema masi skladištene robe:
ASN = M
hS S m
2 (43)
M - masa skladištene robe, kg
- gustoća, kg/m3
S - koeficijent iskorištenja (0,5 do 0,8)
hS - korisna visina skladišta, m.
Udaljenost uskladištene robe od zidova, konstrukcije i stropova zgrade ne smije biti
manja od 0,8 m, a od rasvjetnih armatura i grijaćih tijela 0,5 m.
U priručnim skladištima i skladištima površine manje od 100 m2, udaljenost
skladištene robe od zida ne smije biti manja od 0,3 m.
Površina za transport AST računa se izrazom:
AST = ASN fST (44)
gdje je fST faktor udjela transportne površine (fST = 0,2 do 0,4).
Veličina površine za transport bitno ovisi o primijenjenom transportnom sredstvu. Na
slici 75. prikazana je širina transportnoga puta u skladištu za obični i bočni viličar.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 108
Slika 75. Širina transportnoga puta u skladištu za običan i bočni viličar
Skladišta moraju na svakih 30 m duljine imati poprečne transportne putove širine
najmanje 1,8 m.
Ako se roba skladišti u regale ili na palete, glavni transportni put ne smije biti uži od
1,5 m, a razmak između regala ne smije biti manji od 0,8 m.
Prilazi utovarno-istovarnim površinama moraju s obje strane imati putove za ljude
najmanje širine 0,5 m.
Površina za komisioniranje, odlaganje i pripremu robe ASO:
ASO = ASN fSO (45)
fSO - faktor udjela površine za odlaganje (fSO = 0,3 do 0,5).
Površina za kontrolu, upravljanje i ostale pomoćne djelatnosti ASP proračunava se na
osnovi broja radnika (8 do 12 m2/radnom mjestu).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 109
13.4. PRORAČUN UREDSKIH POVRŠINA
Pretpostavka za određivanje površine ureda jest definirana organizacijska struktura
sustava. Ona se oblikuje na osnovi broja proizvodnih radnika i zahtjeva proizvodnog
programa u pogledu rješavanja pojedinačnih zadaća potrebnih za ispunjenje postavljenih
ciljeva, na način da se analizom pojedinačnih zadaća odredi tok rada i potrebne operacije.
Grupiranjem operacija definira se sadržaj rada po radnim mjestima, a tok rada određuje tok
informacija između radnih mjesta, te je mjerodavan za oblikovanje ustrojbenih
(organizacijskih) jedinica sustava.
Na osnovi definiranih radnih mjesta određuje se broj i kvalifikacija potrebnoga osoblja
i čelnici ustrojbenih jedinica.
Tako određene podatke pogodno je prikazati u obliku tablice (Tablica 25.15
).
Tablica 25. Organizacijska struktura proizvodnoga sustava
OZ
NA
KA
ODJEL/JEDINICA
RUKOVODIOCI IZVRŠIOCI
SV
EU
KU
PN
O
GE
NE
RA
LN
I
DIR
EK
TO
R
DIR
EK
TO
R
ŠE
F O
DJE
LA
ŠE
F S
LU
ŽB
E
PO
SL
OV
OĐ
A
BR
IGA
DIR
7 5 i 6
4 3
MU
ŠK
AR
CI
ŽE
NE
UK
UP
NO
4 3 2 1
MU
ŠK
AR
CI
ŽE
NE
UK
UP
NO
1.0 URED DIREKTORA
1
2
2 2
3
2.0 PROJEKTNO-
KONSTRUKCIJSKI URED 1
4
3
7
7
8
2.1 PROTOTIPSKA RADIONICA
1
1 2
3
3 4
3.0 PRIPREMA RADA
1
1
3.1 TEHNOLOŠKA PRIPREMA RADA
2
1 1 2 1
1
1 3
3.2 OPERATIVNA PRIPREMA RADA
5 1 4 2 6
6
3.3 PRIPREMA MATERIJALA
4 4
4 4
3.4 SKLADIŠTE POLUPROIZVODA
1
1
1 1
4.0 ALATNICA I ODRŽAVANJE
1
1
1
1
1 3 10 5
18
18 21
5.0 PROIZVODNJA
1
1
5.1 STROJNA OBRADA
2
2 51
3 57
57 59
5.2 BRAVARIJA I MONTAŽA
2
1
1
1
22 1
23
23 26
UKUPNO
1 4
6
4
14 1 14 5 19 8 86 6 7 107
107 137
IZRAVNI
1
4
1
3 73 1 3
86
NEIZRAVNI
1 3
2
4
13 1
3 13 5 4
51
Uredska površina proračunva se sljedećim postupkom:
1. Odrediti standardne površine pojedinih vrsta radnih mjesta (voditelj odjela, samostalni
projektant, tajnica...).
15
Brojevi u zasivljenim poljima odnose se na razine formalnog obrazovanja prema Hrvatskom tj. Europskom
kvalifikacijskom okviru (HKO, EKO), koji zamjenjuju negdašanje razine obrazovanja (VSS, VŠS,
SSS,NSS, VKV, KV, PKV, NKV).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 110
2. Za svaku ustrojbenu jedinicu odrediti površinu tako da se sumiraju djelomične površine
dobivene kao umnožak broja zaposlenih po pojedinoj vrsti radnih mjesta i pripadajuće
standardne površine.
3. U slučaju da se u okviru ustrojbene jedinice koristi specijalna oprema potrebno je
posebno odrediti površinu za njezin smještaj (središnji računski sustav, telefonska centrala,
knjižnica, arhiva...).
4. Odrediti površinu za sporedne svrhe (promet, zahode, prostorije za odmor, garderobe...).
Standardne površine radnih mjesta dobivaju se kao zbroj površina koje zauzimaju:
radni stol, stolica i posebna oprema, zavisno o vrsti radnog mjesta (naprimjer stol s
grafičkom radnom stanicom, stolica za posjetioca, kartoteka...); površina za prilaz radnom
mjestu te površina za reprezentaciju za rukovodeća radna mjesta. Slika 76. prikazuje
tipična uredska radna mjesta.
Slika 76. Izvedbe uredskih radnih mjesta
Tablica 26. daje prosječne površine za neka uredska radna mjesta16
(bez površina za
sporedne svrhe).
16
Vidjeti također tablicu 11.
1 – radni stol
2 – ormarić
3 – drugi radni stol
(za računalo,
tiskač...)
4 – stolica
5 – konferencijski
stol
6 – stolica za
posjetioce
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 111
Tablica 26. Površine uredskih radnih mjesta (bez površina za sporedne svrhe)
Vrsta radnog mjesta m2/zaposlenom
Direktor poduzeća 30
Voditelj pogona 24
Voditelj odjela 18
Samostalni referenti
- dvojica u sobi
- jedan u sobi
9
12
Tajnički poslovi 8
Konstruktor, tehnolog s grafičkom
radnom stanicom 10
Radno mjesto s pisaćim stolom 5
Prostorna organizacija ureda (Slika 77.) realizira se velikim uredima (Slika 78.),
pojedinačnim uredima ili njihovom kombinacijom (Slika 79.).
Slika 77. Primjer uredskog prostora (tlocrt) i dvojice zaposlenika u njemu
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 112
Slika 78. Primjeri velikih ureda17
17
Donja slika: projekt Clive Wilkinson Architects za Macquarie Group, Sydney.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 113
Slika 79. Primjer kombiniranih ureda
Pojedinačni uredi su tradicionalni oblik. Sadrže jedno ili više radnih mjesta. Kod većeg
broja ljudi međusobna ometanja su veća i u tom slučaju povoljniji su veliki uredi,
odgovarajuće opremljeni.
Ako se želi koristiti dnevno svjetlo, dubina pojedinačnih ureda ograničena je na 5 m,
za visine prostorije od 2,5 do 3 m.
Pojedinačni uredi u odnosu na velike urede imaju sljedeće prednosti: omogućuju dobru
koncentraciju, korištenje dnevnog svjetla i pogled kroz prozor, prilagodbu na individualne
zahtjeve u pogledu klimatskih uvjeta, niži su troškovi eksploatacije, posjetioci se lakše
orijentiraju, u slučaju požara, sporije širenje vatre.
Veliki uredi oblikuju se za najmanje 50, a najviše 500 ljudi. Optimalno je 150 do 200
ljudi (1 500 do 2 000 m2). Uredi se trebaju opremiti tako da u pogledu akustike,
osvjetljenja i klimatizacije pružaju uvjete slične pojedinačnim uredima. Oblik tlocrta im je
najčešće kvadratičan ili pravokutan s minimalnim razmakom zidova 20 m i visinom od
2,65 do 2,8 m. Broj katova treba biti što manji. Ako se ovaj zahtjev ne ispuni, smanjuje se
učinak, povećava nezadovoljstvo i fluktuacija radnika, što utječe na povećanje troškova.
Prednosti su velikih ureda: dodjeljivanje radnih mjesta u skladu s tijekom rada,, dobra
komunikacija između radnih mjesta, dobri radni uvjeti i produktivnost rada, jeftina izvedba
instalacija, velika fleksibilnost prostornog rasporeda, manja površina po radnome mjestu,
osjećaj radnika da pripadaju skupini, učinak pojedinca je vidljiv.
Veliki uredi nisu pogodni za sve djelatnosti u području rukovođenja i upravljanja te se
zbog toga često izvode u kombinaciji s pojedinačnim uredima.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 114
13.5. PRORAČUN SPOREDNIH POVRŠINA
U sporedne površine spadaju površine za garderobe, higijenu, zahode, zdravstvenu
zaštitu, prehranu, odmor, sastanke i obuku.
Garderobe služe za presvlačenje i pohranu dnevne i radne odjeće. Odjeća se odlaže na
vješalice ili u čelične ormariće. Primjena ormarića je češća jer sprečava krađe. Broj
garderobnih ormarića i njihov smještaj zavisi o radnim uvjetima. U slučaju normalnih
radnih uvjeta dnevna i radna odjeća odlažu se u istome ormariću, u nečistim pogonima u
odvojenim ormarićima, dok se u pogonima koji zahtijevaju posebne higijenske mjere
(prehrambena industrija, industrija lijekova, prerada otrovnih tvari...) dnevna i radna
odjeća pohranjuje u odvojenim prostorima između kojih se nalazi prostorija za pranje.
Garderobni ormarići moraju biti tako izvedeni da su zadovoljeni sljedeći uvjeti:
da imaju najmanju visinu 150 cm, dubinu 35 cm, širinu 35 cm
da su na nogarima visokim 15 cm radi čišćenja, a ako nemaju nogare da su smješteni
na fiksno podnožje visoko 15 cm
da na prikladnim mjestima pri vrhu i dnu imaju otvore za ventilaciju
da su snabdjeveni bravama i ključevima
da u gornjemu dijelu imaju policu za odlaganje kape ili šešira, a visina police mora biti
najmanje 30 cm od vrha
da imaju ugrađene vješalice ili drugo odgovarajuće sredstvo za vješanje odijela.
Ako se u garderobi predviđa smještaj odjeće za više od 50 radnika prolaz mora imati
širinu barem 1 m.
Ovisno o veličini i rasporedu ormarića, potrebna površina po ormariću, uključujući
prolaze, iznosi za obične ormariće 0,6 do 0,7 m2/zaposlenom, a za dvostruke ormariće 1,2
do 1,4 m2/zaposlenom.
Potreban prostor za kretanje u garderobi prikazan slikom 80.
Površina garderoba dobiva se kao umnožak broja zaposlenih u proizvodnome sustavu i
odgovarajućega normativa.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 115
Slika 80. Potreban prostor za kretanje u garderobi
Higijenske se prostorije nalaze uz garderobe, a opskrbljene su umivaonicima i
tuševima. Potrebna površina po mjestu za pranje iznosi od 1 do 1,45 m2, a po tušu 1,3 do 3
m2. Broj mjesta za pranje ovisi o radnim uvjetima odnosno o vremenu pranja
18 Tablica
27.
18
Pranje ruku i gornjeg dijela tijela dvije do šest minuta, a pranje čitavog tijela četiri do 10 minuta.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 116
Tablica 27. Procjena broja tuševa odnosno slavina
Jedan tuš
na... Radni uvjeti/djelatnost
Jedna slavina
na... Radni uvjeti/djelatnost
pet radnika jako znojenje, neugodni mirisi,
prašina... 50 radnika
administrativni i slični
poslovi
10 radnika proizvodnja kruha, mesa, mesnih
prerađevina... 20 radnika
prljanje ruku, znojenje,
prašina
20 radnika obrada metala, automehanika...
15 radnika prljanje ruku, tijela ili
znojenje
10 radnika štetne tvari, neugodni
mirisi
Garderobe i prostorije za pranje trebaju biti na putu od ulaza u tvornicu do radnog
mjesta i izvode se centralizirano i decentralizirano. Centralizirana izvedba je ekonomičnija
u izgradnji i eksploataciji ali uzrokuje duže putove k radnim mjestima. Stoga odluka zavisi
o svakom pojedinom slučaju. Posebno je pogodno ako su prostorije za pranje na putu od
radnog mjesta do restorana, jer inače i uz restoran treba predvidjeti prostoriju za pranje
ruku.
Zahodi (nužnici) se postavljaju u svim zgradama u kojima borave ljudi, odvojeno za
muškarce i žene, i na svakom katu ako ih je više. Prema DIN 18228 maksimalna udaljenost
od radnog mjesta do zahoda je 100 m, a veličina se jednog zahoda ograničava na 10 školjki
i 10 pisoara. Stoga se već kod pogona s više od 200 zaposlenih, zahodi izvode
decentralizirano.
Muški zahodi se često izvode sa četiri školjke, četiri pisoara i jednim umivaonikom, za
što je potrebno oko 16 m2. Za ženski zahod sa četiri školjke i jednim umivaonikom
dovoljno je 14 m2. Prosječna površina jedne zahodske kabine, zavisno od načina otvaranja
vrata, iznosi od 1 do 1,35 m2, dok prosječna površina zahoda, uključivši predprostor i
prostor za umivaonike, iznosi od 2,5 do 5 m2. U tablicama 28. i 29. navedene su veličine za
određivanje broja zahoda.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 117
Tablica 28. Veličine i dimenzioniranje zahoda u području radnih mjesta
Žene Muškarci
Broj
korisnica,
do
Broj
školjki
Broj
umivaonika
Broj
korisnika,
do
Broj
školjki
Broj
pisoara
Broj
umivaonika
15 1 1 20 1 1 1
30 2 1 40 2 2 1
45 3 2 60 3 3 2
60 4 2 90 4 4 2
80 5 3 120 5 5 3
100 6 3 160 6 6 3
120 7 3 200 7 7 4
150 8 3 240 8 8 4
na daljnjih
30
korisnika
jedna
školjka
na daljnje
četiri školjke
jedan
umivaonik
na daljnjih
40
korisnika
jedna
školjka
jedan
pisoar
na daljnje
četiri školjke
jedan
umivaonik
Tablica 29. Dodatni zahodi uz garderobe i prostorije za pranje
Žene Muškarci
Broj
korisnica,
do
Broj
školjki
Broj
umivaonika
Broj
korisnika,
do
Broj
školjki
Broj
pisoara
Broj
umivaonika
50 1 1 50 1 1 1
100 2 1 100 1 2 1
180 3 2 200 2 3 2
na daljnjih
80
korisnika
jedna
školjka
na daljnje
četiri školjke
jedan
umivaonik
na daljnjih
100
korisnika
jedna
školjka
jedan
pisoar
na daljnje
četiri školjke
jedan
umivaonik
Veličinu površine za zdrastvenu zaštitu ovisi o broju zaposlenih, procjenu opasnosti u
proizvodnji i stavu rukovodstva poduzeća. U malim pogonima zdravstvena je skrb
ograničena na prvu pomoć u slučaju nesreće. U tu svrhu potrebno je da pogon raspolaže
nekolicinom obučenih ljudi u prvoj pomoći i kompletom za prvu pomoć. U većim
pogonima (s više od 1500 zaposlenih po smjeni), potrebno je osigurati liječničku
ambulantu s jednom prostorijom za preglede (16 m2), prostorijom za medicinsku sestru (12
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 118
m2), čekaonicu (12 do 16 m
2), dvije garderobne kabine (6 m
2), muški i ženski zahod (12
m2), što ukupno iznosi od 58 do 62 m
2.
Površina restorana dobiva se kao umnožak broja ljudi koji istovremeno jedu i potrebne
površine po osobi. Radi boljega iskorištenja površine, svako se mjesto u restoranu u
pravilu višekratno koristi tijekom jedne pauze (do četiri puta). Površina po jednom
sjedećem mjestu ovisi o broju osoba za stolom, veličini stola i raspoloživog prostora, i
iznosi 1,2 do 2 m2/korisniku, dok površina za stajaće mjesto iznosi od 0,5 do 1
m2/korisniku. Zbog osjećaja ugodnosti veličina restorana ne bi trebala prelaziti 600 mjesta.
Površina za kuhinju i sporedne prostore ovisi o broju izdanih porcija i proračunava se
sa 0,3 do 1 m2 po porciji.
Povrh rizika pušenja zbog specifičnih tehnoloških procesa, posebno radi zaštite
nepušača, u radnim prostorima mogu se predvidjeti posebne prostorije za pušenje (Zakon o
zaštiti na radu, članak 57.).
U radnim uvjetima niskih temperatura, za radnike zaposlene u hladnjačama,
skladištima i na otvorenom prostoru (gradilišta) moraju se osigurati posebne prostorije za
povremeno zagrijavanje. Veličina ovih prostorija određuje se prema broju radnika. I za
radne uvjete visokih temperatura potrebno je predvidjeti odgovarajuće prostorije.
Visoka se razina radnoga učinka održava ako se tijekom radnog dana, uz stanku za
ručak, koriste i kratke stanke od nekoliko minuta. Za to se koriste prostorije za odmor.
Naprimjer, kod uredskoga se rada uzimaju kratke stanke svjesno ili nesvjesno. Istraživanja
su pokazala da se u velikim uredima uvođenjem jedne 10-minutne stanke povećava učinak
za 10 %. Zaposleni uzimaju stanku prema vlastitom radnom ritmu i provode je u posebnoj
prostoriji u kojoj mogu pojesti sendvič, popiti kavu ili pročitati novine. Prostorija za odmor
treba biti u blizini radnog prostora, a njezina je veličina ograničena za smještaj najviše 20
osoba, s potrebnom površinom od 0,8 do 3 m2 po osobi.
Potrebna površina za jedno mjesto u učionici odnosno u prostoriji za sastanke iznosi
1,3 do 2 m2 po osobi.
Nakon izvršenog proračuna preporuča se izračunate podatke prikazati tablično.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 119
14. GRADNJA PROIZVODNOG SUSTAVA
14.1. ZONE PROIZVODNOGA SUSTAVA
Za djelatnosti koje mora obavljati proizvodni sustav definiraju se odgovarajuće
objedinjene površine koje se nazivaju zonama.
Prema djelatnostima funkcijama unutar proizvodnoga sustava, uobičajeno se
uspostavljaju sljedeće zone:
proizvodna,
skladišna,
prometna,
energetska,
zaštitna, i
zona zajedničkih službi.
Dakle, zonom se naziva površina koja ima određena obilježja tako da svojim pojmom
ujedinjuje većinu homogenih značajki koje tu površinu čine različitom od ostalih zona.
Jezgrena zona proizvodnoga sustava jest proizvodna zona (Slika 81.). Oblikuje se
prema zahtjevima proizvodnoga toka imajući na umu potrebu zadržavanja osnovne
koncepcije proizvodnoga procesa i kod eventualnih promjena i kod proširenja. Zbog toga
glavni pravci proširenja moraju biti okomiti na glavni smjer toka materijala.
Skladišna zona dodjeljuje se neposredno uz proizvodnu zonu i povezana je prometnom
zonom s vanjskim svijetom. U slučaju proizvodnih sustava koji u svojemu unutrašnjem
transportu rabe teška transportna sredstva (kamione i željezničke vagone), proizvodna je
zona izravno povezana s prometnom zonom.
Prometna zona obuhvaća: ceste, željezničke kolosijeke, parkirališta, garaže i uslužne
radionice za transportna sredstva. Raspored kolosijeka i cesta mora jamčiti optimalan tok
materijala: dovoz, skladište, proizvodnja, skladište, odvoz. Parkirališta se dodjeljuju u
blizini zone zajedničkih službi osiguravajući odvijanje toka ljudi po najkraćem putu i ne
presijecajući tokove materijala.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 120
Slika 81. Model proizvodnog sustava s naznačenim zonama
U energetskoj zoni nalaze se postrojenja za proizvodnju vlastite energije odnosno za
preuzimanje energije (električna, toplinska, voda, plin) iz javnih sustava. Energetska zona
dodjeljuje se uz mjesta glavne potrošnje zbog minimiranja troškova instalacije i gubitka
energije, te uz skladišnu zonu zbog smanjenja troškova transporta goriva uključujući u
razmatranje i opasnosti od požara (visoke radne temperature i iskrenje kao uzroci
eksplozije u energetskim postrojenjima).
Zona zajedničkih službi obuhvaća: upravnu zgradu, garderobe, prostorije za
zdravstvenu zaštitu, školovanje, higijenu, odmor, restoran, knjižnicu... Proteže se od
glavnog ulaza do proizvodne zone. Glavnim je ulazom određen položaj portirnice, upravne
zgrade, prostorija za školovanje i zdravstvenu zaštitu. Prostorije namijenjene potrebama
radnika, iako pripadaju ovoj zoni, dodjeljuju se najčešće uz proizvodnu zonu. Slično tome i
kod skladišne i proizvodne zone postoje iznimke: skladišta opasnih i otrovnih materijala te
opasni i ometajući dijelovi proizvodne zone dodjeljuju se na vanjske rubove proizvodnoga
sustava (idealnog plana).
Zaštitna zona služi za zaštitu proizvodnoga sustava ili okoline od štetnih međusobnih
utjecaja. Ne definira se u idealnome planu, a u planu izgradnje najčešće se ostvaruje
zelenim pojasom različite dubine, zavisno o vrsti i intenzivnosti ometanja. Važnost zelenila
očituje se i pozitivnim uplivom na zadovoljstvo i zdravlje uposlenih (vlažnost, prigušenje
buke), te prirodan odvod oborina.
Odnosi u veličinama pojedinih zona razlikuju se prema gospodarstvenim granama.
Proizvodna zona je najveća i iznosi više od 50 % ukupne površine u većini grana
gospodarstva. Iznimka je naprimjer drvna industrija gdje je najveća skladišna zona.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 121
14.2. NAČINI GRADNJE
Postoje tri osnovna načina izgradnje industrijskih kompleksa:
kompaktan,
nekompaktan i
kombiniran.
Kompaktnim načinom izgradnje objedinjuju se sve zone u jednu cjelinu, u jednoj
zgradi i pod jednim krovom (Slika 82.).
Slika 82. Kompaktni način gradnje: Honda, Swindon, Velika Britanija
Kompaktnim načinom izgradnje polučuju se sljedeće prednosti:
kraći transportni putovi;
unutrašnji transport odvija se isključivo unutar objekta dok je prometna zona (ceste,
željeznički kolosijeci) povezana samo sa skladišnom zonom;
kraće energetske instalacije i manje gubitaka energije;
bolje upravljanje i preglednost procesa jer se odvajanje zona izvodi lakim (ostakljenim)
pregradnim zidovima (Iznimka su zone ili njihovi dijelovi koji su opasni za okolicu
požar, štetne emanacije, buka, pa se pregrađuju punim zaštitnim zidovima.);
povoljniji odnos korisne prema transportnoj površini;
manja izgrađena površina;
manja površina zemljišta;
niži investicijski troškovi i troškovi održavanja te troškovi grijanja i klimatizacije;
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 122
intenzivnije i ravnomjernije osvjetljenje dnevnim svjetlom uvedenim preko krovnih
svjetlarnika.
Proizvodni procesi koji zahtijevaju potpunu klimatizaciju (tekstilna, farmaceutska
industrija) moraju se izvesti kompaktnim načinom izgradnje.
Nedostatak je kompaktnog načina izgradnje otežano širenje proizvodnog sustava. No,
bez obzira na to, kompaktni način izgradnje ponajviše odgovara realizaciji idelanoga plana,
pa se primjenjuje kad god je to moguće.
Nekompaktni način gradnje nastaje kada se zone ili njihovi dijelovi izdvajaju u
posebne objekte. Izdvajanjem zona u posebne objekte sprečavaju se nepoželjni međusobni
utjecaji. Taj način gradnje karakterističan je za tešku strojogradnju, metalurgiju i kemijsku
industriju.
Radi zaštite tokova materijala i ljudi od štetnih utjecaja atmosfere, objekti se povezuju
zatvorenim hodnicima gdje je to moguće.
Značajna prednost nekompaktnog načina gradnje je lako izvođenje proširenja
dodavanjem novih modula (jediničnih polja) zgradama bez ometanja proizvodnje.
Nedostaci su brojni (prednosti kompaktnog načina izgradnje), a najznačajniji su među
njima:
potrebne veće površine zemljišta zbog razmaka između objekata,
proizvodnje zbog dužih transportnih puteva.
otežano upravljanje i kontrola.
Ako se dnevno svjetlo uvodi bilateralno, razmaci između građevinskih objekata
(zgrada) postavljenih paralelno po duljini, određeni su: zahtijevanom intenzivnošću
osvjetljenja, upadnim kutom svjetlosti i visinom većeg objekta (Slika 83.). Praksa je
pokazala da je najpovoljniji razmak 20 m, jer se uz dobro osvjetljenje osigurava i zaštitni
protupožarni pojas.
Slika 83. Određivanje razmaka između objekata (zgrada)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 123
Slika 84. Primjer nekompaktnog načina gradnje (Fotokemika, Zagreb)
Kombiniranim načinom gradnje (Slika 85.) nastoje se iskoristiti prednosti i umanjiti
nedostaci jednog i drugog načina gradnje. To se obično postiže kompaktnim načinom
gradnje proizvodne i skladišne zone, izdvajajući jedino njihove ometajuće ili potencijalno
opasne dijelove. Ostale zone izvode se nekompaktnim načinom gradnje.
Slika 85. Kombinarni način gradnje
1 porta
2 upravna zgrada
3 proizvodnja
4 garaže i održavanje
5 skladište opasnog materijala
6 skladište sirovina i gotove robe
7 glavni pravci proširenja
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 124
14.3. INDUSTRIJSKE ZGRADE
Industrijske se zgrade (Slika 86.) razvrstavaju prema namjeni na:
jednonamjenske zgrade prilagođene oblikom i dimenzijama specifičnoj proizvodnoj
opremi za relativno nepromjenjive proizvodne procese (energane, mlinovi, pivovare,
kemijska industrija i slično);
višenamjenske zgrade (fleksibilne zgrade) prilagođene dimenzijama i oblikom
predvidljivim zahtjevima određene skupine proizvoda, omogućujući slijedno ili
uporedno izvođenje različitih proizvodnih procesa.
MEGA, Zagreb
TDR, Split
Manufaktura, Lođ
Slika 86. Primjeri industrijskih zgrada
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 125
Višenamjenske industrijske zgrade grade se u pravilu po modularnom načelu. Modul je
najmanja funkcionalna i konstrukcijska prostorna jedinica zgrade, ograničena nasuprotno
ležećim horizontalnim površinama i nosećim stupovima konstrukcije. Oblik zgrade dobiva
se primjenom jednakih ili kombinacijom različitih modula. Kombinacija jednakih modula
koristi se kod procesa koji imaju iste zahtjeve na oblikovanje prostora.
Dimenzije modula određuju se na osnovi gabarita opreme odnosno namještaja
uključivši potrebne funkcionalne površine (uredsko radno mjesto, transportni put, strojno
radno mjesto).
Veći osni razmak nosećih stupova u oba pravca olakšava postavljanje strojeva i
uređaja, omogućava bolju preglednost i veću fleksibilnost promjenama, ali uzrokuje i veće
investicijske troškove.
Većom visinom postiže se veća fleksibilnost promjenama i kvalitetniji enterijer
prostora ali također uz veće investicijske troškove i troškove eksploatacije zgrada (troškovi
grijanja i osvjetljenja).
Zbog toga se osnovni parametri zgrade (proizvodne hale, dvorane) korak (K), raspon
(R) i visina (H) moraju pažljivo odrediti (slike 86. i 87.):
modul je umnožak koraka, raspona i visine zgrade
duljina zgrade funkcija je koraka
širina je zgrade funkcija raspona zgrade i broja brodova (lađa) zgrade.
Slika 87. Primjer višebrodne zgrade (Etienneova katedrala u Bourgesu, Francuska)
Najpovoljniji odnos duljine (dPD, m) i širine (šPD, m) proizvodne dvorane, definiran je
iskustvenim izrazom:
dPD = 2 šPD. (46)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 126
Slika 88. Paramateri proizvodne hale i njihovo određivanje
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 127
Višenamjenske industrijske zgrade mogu se pojednostavnjeno razvrstati prema broju
katova na jednokatne i višekatne.
Jednokatne se zgrade dijele na niske hale i visoke hale.
Niske hale su zgrade:
gotovo neograničene podne površine (do nekoliko stotina tisuća m2),
relativno male visine, najviše do 6 m,
s dimenzijama koraka od 6 do 12 m, i
rasponom od 12 do 18 m.
Izvode se bez ili sa dizalicom nosivosti do 50 kN.
Niske hale koriste se za proizvodnju proizvoda male i srednje veličine (elektrotehnička
industrija, tekstilna industrija, metaloprerađivačka industrija, automobilska industrija,
skladišta...).
Dnevno se svjetlo gotovo isključivo uvodi kroz krovne otvore različitih oblika (Slika
89.). Krovni otvori zahtijevaju rješenje problema: toplinskih gubitaka, heliotermičkog
djelovanja, mogućnosti istodobne uporabe za provjetravanje prostora, brtvljenja protiv
prodiranja atmosferilija te postizanja zahtijevane intenzivnosti osvjetljenja i njegove
vremenske i prostorne ujednačenosti. Gornje osvjetljenje, u usporedbi s bilateralnim
osvjetljenjem preko fasadnih površina, omogućuje proširenje zgrade u oba smjera, što je
značajna prednost.
Slika 89. Krovni otvori
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 128
Ako proizvodni proces zahtijeva visokokvalitetno osvjetljenje, koriste se niske hale s
pilastim krovom (tzv. shed hale) čije su svjetlosne površine vertikalne ili nagnute (ne
manje od 70 °), orijentirane prema sjeveru (maksimalno dozvoljeno odstupanje od
orijentacije prema sjeveru, zbog promjene položaja točaka izlaska i zalaska sunca tijekom
godine, iznosi 12 °). Sjeverna orijentacija sprečava neposredan upad Sunčevih zraka i
pojavu bljeska, osiguravajući dovoljnu osvijetljenost uz veliku prostornu i vremensku
ujednačenost. Glavni nedostaci shed hala su relativno visoke cijene i poteškoće u
odvodnjavanju i uklanjanju snijega s krovne konstrukcije.
Visoke hale su industrijski objekti impresivnih dimenzija. Izvode se kao jednobrodne
ili višebrodne hale sastavljene iz više jednakih ili različitih raspona, a koriste se kod
proizvodnje izradaka velikih gabarita i težine (teška strojogradnja, čeličane, valjaonice...)
ali i kao skladišni objekti, tržnice, hangari za avione i slično.
U industriji se vrlo često koriste trobrodne hale sa srednjim brodom većeg raspona i
visine od bočnih brodova. U srednjem se brodu obrađuju kapitalni dijelovi i obavlja
završna montaža proizvoda, dok se dijelovi i sklopovi manjih gabarita obrađuju i montiraju
u bočnim brodovima.
Osnovni parametri visokih hala jesu:
rasponi od 15 do 36 m (kod jednobrodnih hala i do 90 m)
koraci od 6 do 15 m, i
visine od 6 do 25 m.
Za unutrašnji transport koristi se najčešće mosna dizalica nosivosti i do 1 MN. Slikom
90. prikazana je primjena dizalica određene nosivosti, s obzirom na korisnu visinu hale.
Slika 90. Nosivosti dizalica s obzirom na korisnu visinu hale
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 129
Dnevno se svjetlo uvodi u visoke hale preko svjetlosnih otvora na uzdužnim fasadama
i krovnoj konstrukciji. Iako velike visine uzdužnih fasada omogućuju uvođenje dnevnog
svjetla duboko u unutrašnjost broda, ipak se i kod jednobrodnih hala često koriste
svjetlosni otvori na krovnoj konstrukciji koji poboljšavaju vremensku i prostornu
ujednačenost osvjetljenja istodobno služeći za provjetravanje prostora.
Visoke i niske hale izvode se i bez ikakvih otvora, s (visokokvalitetnim) umjetnim
osvjetljenjem i potpunom klimatizacijom unutarnjeg prostora (točno propisani
mikroklimatski uvjeti). Takve slijepe hale grade se s većim osnovnim parametrima nego
klasične niske i visoke hale zbog povećanja fleksibilnosti zgrade (minimalna visina iznad 8
m). Pomoćne prostorije se uzdižu u poluetaže, ili spuštaju ispod poda, pa se tako dobivaju
potpuno slobodne proizvodne površine. Osnovni nedostaci slijepih hala jesu povećani
pogonski troškovi zgrade i dehumanizirani radni okoliš s negativnim učincima na ljude.
Višekatne zgrade u industriji se najčešće koriste za smještaj zajedničkih službi ali i kao
skladišni i proizvodni prostori.
Primjenjuju se u proizvodne svrhe, ako:
u odvijanju se proizvodnoga procesa koristi gravitacija
izratci su malih dimenzija i težina
ne koristi se teška proizvodna oprema
intenzivnost toka materijala je relativno malena
postoje ograničenja u veličini raspoloživog zemljišta, ili
neki se miran i čist pogon gradi unutar stambene zone.
Tipična područja primjene višekatnih zgrada u proizvodne svrhe jesu: izrada preciznih
aparata i uređaja, optička industrija, mlinarstvo, izrada konfekcije, elektronička i
prehrambena industrija.
Oblici su višekatnih proizvodnih zgrada različiti, a dobivaju se u pravilu spajanjem
osnovnih pravokutnih modula prema idealnom odvijanju (toku) proizvodnog procesa.
Osnovni parametri višekatne zgrade ovise o opterećenju konstrukcije i imaju sljedeće
vrijednosti: korak 4 do 10 m, raspon 9 do 12 m i visina 3,5 do 5 m.
Svi katovi moraju imati istu visinu, pa se prizemlje zgrade izvodi s većom visinom za
postavljanje opreme većih gabarita ili zbog uporabe dizalice. Katovi su bez pregradnih
zidova a prateći prostori i vertikalne komunikacije im se dodaju tako da ne narušavaju
jedinstvo proizvodnog prostora.
Stubišta i dizala se posebno izdvajaju i zatvaraju prema proizvodnom prostoru zbog
sprečavanja širenja požara.
Ako se transport izradaka ne odvija gravitacijom onda efikasnost odvijanja unutrašnjeg
transporta bitno zavisi o broju katova. O broju katova zavisi i sigurnost zaposlenih pa se
višekatne industrijske zgrade rijetko grade s više od tri etaže (kata). Dnevno se svjetlo
obično uvodi dvostrano, preko prozorskih otvora.
Dubina uvođenja svjetla ovisi o potrebnoj intenzivnosti osvjetljenja i visini prozorskih
otvora. Kod bilateralnog osvjetljenja, s visinom prozorskih otvora od 5 m, uz prosječnu
intenzivnost osvjetljenja od 100 lx, dubina osvjetljenja (širina zgrade) iznosi 25 m ako se
srednji dio prostora (2,5 m) koristi za transport.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 130
Instalacije i energetski razvod se u višekatnim industrijskim zgradama vode uzdužnim
kanalima dobivenim spuštanjem stropa u sredini zgrade ili izradom tzv. tehničkih katova
(međukatova) kod posebnih tehnologija.
U usporedbi s niskim i visokim halama, višekatne industrijske zgrade imaju ove
prednosti:
potrebna je površina zemljišta manja i bolja je njezina iskorištenost,
niži su troškovi održavanja, grijanja i klimatizacije,
kraći transportni putovi,
kraće instalacije, i
lakše odvajanje odjela i radnih mjesta.
Nedostaci su višekatnih zgrada:
otežan unutrašnji transport,
manja fleksibilnost zgrade zbog manjih osnovnih parametara zgrade i ograničenja u
pogledu nosivosti poda i dizala,
osjetljivost
na prenošenje vibracija i udaraca s kata na kat,
slaba preglednost procesa zbog odvijanja na više razina te
lošije mogućnosti proširenja zgrade.
14.4. PLAN IZGRADNJE
Plan izgradnje je projekt kojim se definira plan idealnoga proizvodnog sustava koji
se zatim prilagođava danostima postojeće ili odabrane lokacije, predviđajući
dugoročni razvoj i rast proizvodnoga sustava. On je osnova za sva buduća proširenja i
izgradnju sustava.
Plan izgradnje pokazuje:
maksimalnu moguću građevinsku iskorištenost lokacije u okviru zakonskih propisa
(broj zgrada, broj katova, udaljenost između zgrada i slično);
unutrašnju infrastrukturu sustava (ceste, kolosijeci, plovni kanali);
priključenje na vanjske javne sustave prometa, energije i opskrbe vodom;
raspored objekata na lokaciji uzimajući u obzir proizvodni tok i uklapanje u okoliš;
faze gradnje i konačnu izgrađenost sustava;
glavne smjerove širenja i rezervne zone.
Glavni ciljevi izrade plana izgradnje su dugoročno jamčenje:
najpovoljnijeg proizvodnog toka (materijala, ljudi, energije i informacija),
najbolje iskorištenosti raspoložive površine,
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 131
dobrih mogućnosti proširenja i prilagodbi sustava promijenjenim uvjetima uz
minimalne troškove.
Kvalitetni plan izgradnje može izraditi samo kompetentan interdisciplinaran tim
sastavljen od projektanta proizvodnog sustava, arhitekta i građevinara.
Plan izgradnje izrađuje se sljedećim postupkom:
definira se funkcionalna shema sustava
oblikuje se idealan plan proizvodnog sustava
odabiru se makro i mikrolokacija
prilagodba idealnog plana danostima i ograničenjima lokacije.
14.4.1. (Idealna) Funkcionalna shema sustava
U postupku izrade plana izgradnje najprije se definira funkcionalna shema sustava.
Ona pokazuje idealno dodjeljivanje funkcionalnih jedinica prema funkciji i tijeku zbivanja
događaja.
Svekolikost ljudi, sredstava za proizvodnju i predmeta rada, u ispunjenju funkcije
proizvodnog sustava, tvore vrlo složen sustav, koji bi bez podjele na manje funkcionalne
jedinice, specijalizirane za izvođenje specifičnih zadaća, bio nepregledan, teško upravljiv i
neučinkovit. Tako se podjelom sustava u funkcionalne jedinice dijeli funkcija sustava na
njezine komponente. Komponente se nastoje definirati autonomnim jer se tako sustav
razlaže u nezavisne podsustave.
Funkcionalne jedinice oblikuju se objedinjavanjem funkcionalno istovrsnih ili
međusobno povezanih zbivanja, uvažavajući istovrsnost tehnoloških ili prostornih
zahtjeva. Prema veličini projektiranoga sustava i u ovisnosti o željenom stupnju detaljnosti,
funkcionalne jedinice mogu biti: grupe radnih mjesta (strojeva), odjeli, radionice...
Naprimjer, funkcionalne jedinice proizvodnog sustava mogu biti: izrada metalnih dijelova,
izrada plastičnih dijelova, montaža sklopova, skladište sirovina, skladište gotovih
proizvoda, priprema proizvodnje, prodaja, garderobe, restoran i slično.
Manje su funkcionalne jedinice pogodnije, jer u narednim projektnim koracima
pružaju više slobode za oblikovanje rješenja, a u slučaju se potrebe lakše objedinjuju u
veću cjelinu nego obrnuto.
Povezanost funkcionalnih jedinica ostvaruje se proizvodnim tokom sastavljenim od
tokova materijala, informacija, energije i ljudi.
Između proizvodnih funkcionalnih jedinica prednost imaju veze uzrokovane tokom
materijala, i kvantificirane matricom toka materijala (5. Tok materijala). Zbog relativno
malog broja funkcionalnih jedinica u pravilu je trivijalno primijeniti postupke optimiranja
(poglavlje 15.), već se funkcionalne jedinice, dodijeljene prema funkciji i u skladu s tokom
materijala, prikazuju grafički u idealnoj funkcionalnoj shemi (Slika 91.). Na toj slici,
strelicama simbolizirane povezanosti predstavljaju glavne tokove materijala, i riječ je o
pojednostavnjenom modelu rasporeda funkcionalnih jedinica, uvjetovanom tokom
materijala.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 132
Slika 91. Idealna funkcionalna shema
Tok ljudi mjerodavan je za prostorno dodjeljivanje parkirališta, ureda, garderoba,
higijenskih prostorija, nužnika i restorana. Načela njegovog oblikovanja prikazana su
slikom 92.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 133
Slika 92. Prostorno dodjeljivanje funkcionalnih jedinica prema toku ljudi
Tok energije služi za utvrđivanje lokacije energetskih izvora u odnosu na proizvodne
funkcionalne jedinice, a tok informacija za definiranje međusobnog položaja upravnih
odnosno inženjersko-administrativnih funkcionalnih jedinica.
14.4.2. Idealan plan
Idealan plan proizvodnog sustava jest plan koji ne uzima u obzir nikakva ograničenja i
koji uzrokuje minimalne ukupne troškove. Predstavlja osnovu za izbor makro i
mikrolokacije.
Potrebni podaci za izradu idealnoga plana su funkcionalne jedinice s njihovim
površinama i specifičnim zahtjevima prostora i procesa, te idealna funkcionalna shema.
Idealan se plan se izrađuje u dva koraka:
u prvome se oblikuju dvodimenzionalne makete (modeli) funkcionalnih jedinica
(najčešće u obliku pravokutnika u odgovarajućem mjerilu, na računalu ili na papiru,
odnosno magnetskoj foliji), koje se
u drugome koraku dodjeljuju jedna pokraj druge tako da što više odgovaraju idealnoj
funkcionalnoj shemi.
Udaljenosti između funkcionalnih jedinica trebaju biti obrnuto proporcionalne
intenzivnostima veza uzrokovanih proizvodnim tokom i u skladu sa specifičnim zahtjevima
prostora i procesa.
Specifični zahtjevi prostora i procesa uvjetuju ili neposrednu blizinu funkcionalnih
jedinica ili potrebu njihovog odvajanja.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 134
Neposredne blizine funkcionalnih jedinica bit će poželjne ako se zahtijevaju slični
uvjeti (zaštita od požara i eksplozije, provjetravanje, klima...) jer su investicijski i pogonski
troškovi jednoga uređaja većeg kapaciteta u pravilu niži od troškova nekoliko manjih
istovrsnih uređaja. Isto vrijedi i za funkcionalne jedinice koje koriste istu opremu
(naprimjer skladišta) ili zahtijevaju visoku nosivost poda ili veliku visinu.
Odvajanje funkcionalnih jedinica potrebno je radi sprečavanja međusobnog ometanja
uzrokovanog bukom, raznim emisijama, vibracijama, udarcima, potresima i slično.
Dovoljnim udaljenjem funkcionalnih jedinica izbjegavaju se dodatni investicijski troškovi
za sprečavanje međusobnog ometanja, ali rastu troškovi transporta. Idealno je
dodjeljivanje ono koje uzrokuje minimalne ukupne troškove.
Poštujući navedena načela dobit će se idealan plan strukturiran po zonama.
Slikom 93. dan je primjer idealnoga plana, a na osnovi idealne funkcionalne sheme sa
slike 91.
Slika 93. Primjer idealnoga plana, za prije danu idealnu funkcionalnu shemu
U fazi izrade idelanog plana može se razmatrati odabir načina gradnje (kompaktni,
nekompaktni), broj zgrada i namjena svake zgrade te njihovi osnovni parametri (korak,
raspon, visina), oblik i veličina, imajući na umu, ipak, da će se to vjerojatno u nekoj mjeri
kasnije morati mijenjati (prilagodba idealnog plana danostima i ograničenjima lokacije).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 135
14.4.3. Izbor lokacije sustava
Izbor lokacije sustava se pojavljuje kod projektiranja (osnivanja) novog proizvodnog
sustava. Odluka o izboru lokacije je jedna od najvažnijih zadaća jer se ova odluka nakon
izgradnje sustava ne može promijeniti za dulje vrijeme.
Općenita definicija optimalne lokacije je ona lokacija koja u odnosu na druge lokacije
najbolje ispunjava kvantitativne i kvalitativne zahtjeve proizvodnoga sustava i osigurava
mu najveći uspjeh. Pod najvećim uspjehom može se usvojiti rentabilnost, pa je optimalna
lokacija ona kod koje je rentabilnost maksimalna (izraz (1)).
Za proračun rentabilnosti nužno bi bilo ustanoviti lokacijom uvjetovane udjele
prihoda, troškova i uloženog kapitala. Pojednostavnjenje proračuna se može načiniti tako
da se uzme da prihod ne zavisi od izbora lokacije, tj. da je konstantan. Onda se problem
svodi na minimiranje troškova i minimiranje utroška kapitala. U određenim slučajevima
mogu samo neke vrste troškova biti zavisne o lokaciji dok su ostale vrste troškova
konstantne.
U vezi s ovim bitan čimbenik je glavna orijentacija proizvodnog sustava.
Proizvodni sustavi po toj osnovi dijele se na:
sirovinski orijentirane, kod kojih su izrazito visoki troškovi transporta sirovine;
energetski orijentirane, to su sustavi koji troše velike količine energije (npr. glinice i
aluminija);
prometno orijentirane, to su proizvodni sustavi koji razmjenjuju velike količine roba pa
se posebna pažnja posvećuje prometnoj infrastrukturi;
tržišno orijentirane, to su proizvodni sustavi koji se lociraju u blizini glavnih potrošača;
orijentirane na radnu snagu, to su proizvodni sustavi kod kojih se zbog manjeg stupnja
automatizacije koristi ručni rad pa se posebna pažnja posvećuje raspoloživoj radnoj
snazi.
Postupak izbora lokacije se vrši u dva koraka: u prvom koraku se odabire
makrolokacija, to jest regija u kojoj se treba nalaziti lokacija; a potom se u drugom
koraku od ponuđenih lokacija odabire mikrolokacija, tj. ona koja osigurava maksimalnu
rentabilnost.
Činioci za izbor lokacije proizvodnoga sustava su makrolokacijski (Tablica 30.) i
mikrolokacijski (Tablica 31.).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 136
Tablica 30. Makrolokacijski činioci za izbor lokacije proizvodnoga sustava
Činilac Opis činioca
a) Prometni
položaj
Udaljenosti između sustava i glavnih dobavljača i kupaca trebaju biti
minimalne. To je posebno važno kod sustava koji imaju intenzivne
vanjske tokove materijala. Prednost ima lokacija s priključcima na
cestovnu i željezničku mrežu, vod(e)ne putove, odnosno koja je u
blizini morske ili zračne luke.
b) Radna snaga Potrebno je ispitati mogućnosti lokacije u pogledu brojnosti i
strukture raspoložive radne snage. Važno je osigurati barem dio
radnika s odgovarajućim proizvodnim iskustvom (industrijska
tradicija/kultura; prekarnost).
Vrlo često se potcjenjuje vrijeme potrebno za izobrazbu radnika. U
regijama koje nemaju odgovarajuće proizvodne tradicije može
period uhodavanja proizvodnje potrajati i nekoliko godina.
Dolezalek navodi primjer tvornice sa 5000 zaposlenih u kojoj je
period obučavanja radnika trajao sedam godina, pa su troškovi
obučavanja premašili vrijednost investicijskih sredstava uloženih u
izgradnju tvornice.
Za osiguranje rukovodećeg osoblja i stručnjaka iz drugih regija,
naročito su važne mogućnosti osiguranja stanovanja, školovanja
djece, kulturni život, mogućnost rekreacije i troškovi življenja.
c) Klima Klima ima utjecaja na proizvodnju vlaknastih materijala (tekstila i
slično). Danas se zahtijevani klimatski uvjeti dadu postići
klimatizacijskim uređajima bez većih poteškoća. Investicijski i
pogonski troškovi klimatizacijskih uređaja bitno ovise o razlici
između potrebne klime u proizvodnom sustavu i klime izvan
sustava.
d) Porezi i olakšice Posebno su interesantni dugoročni poslovni uvjeti kao što su
financijska snaga regije i niski porezi. Ako je moguće, treba
iskoristiti i participaciju regije u izgradnji prometne, energetske i
vodne infrastrukture.
e) Posebni zahtjevi Uz one vezane uz proizvodnju, to mogu biti zahtjevi lokalnih i
regionalnih vlasti (npr. definirani obujam izgrađenosti do određenog
roka).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 137
Tablica 31. Mikrolokacijski činioci za izbor lokacije proizvodnoga sustava
(Nastavak na narednoj stranici.)
Činilac Opis činioca
a) Zemljište Od činilaca za izbor mikrolokacije su najvažniji oni koji se odnose na
zemljište. Trenutno potrebnu veličinu zemljišta određuje se na temelju
potrebnih proizvodnih, uredskih, skladišnih i sporednih površina. Pri
donošenju odluka o veličini zemljišta treba uzeti u obzir način izgradnje
proizvodnog sustava (kompaktni ili nekompaktni) te gustoću izgradnje.
Preporuča se da udio izgrađenih proizvodnih i pomoćnih površina iznosi
od 30 do 40 % od ukupne površine zemljišta, tako da postoji mogućnost
širenja sustava.
Uz veličinu zemljišta, veliki utjecaj ima i oblik zemljišta. Poželjno je da
zemljište ima oblik pravokutnika ograničen ravnim linijama s odnosom
između stranica 1: 2 .
Struktura tla je vrlo značajan čimbenik. Zemljište je stoga nužno geološki
istražiti, da bi se dobili podaci o nosivosti tla i podzemnim vodama.
Nosivost tla utječe na troškove temeljenja nosivih stupova zgrade i teških
strojeva, na troškove iskopa i planiranja zemljišta.
Nivo i sastav podzemnih voda treba istražiti. Posebno u slučaju kada se
planira izgradnja podruma. Podzemne vode mogu imati sastav koji
agresivno djeluje na beton. U pravilu bi nivo podzemnih voda morao biti
barem 100 cm ispod najniže točke podruma, a podzemne vode
neagresivne na beton.
Važna je i topografija zemljišta. Najpovoljnije je ravno zemljište s
nagibom od 1 do 2 % zbog olakšanog odvođenja oborina i zbog malih
troškova ravnanja zemljišta za postavljanje velikih proizvodnih dvorana
(hala) i željezničkih kolosijeka. Veći nagibi zemljišta od 4 % uvjetuju
nekompaktnu izgradnju – više objekata.
Od građevinskih propisa je posebno interesantno, u koju vrstu
građevinskog područja spada zemljište. Pripadnost području industrijske
izgradnje19
je najpovoljnije, jer je gustoća izgradnje najveća (odnos
izgrađene površine i površine zemljišta).
Utjecaj imaju i postojeći građevinski objekti jer mogu uzrokovati troškove
za njihovo otklanjanje.
b) Prometni
priključci
Uz priključak na cestovnu infrastrukturu, posebno je interesantna
mogućnost priključka na željezničku mrežu i uporaba kontejnerskog
transporta. Od interesa su i uvjeti mobilnosti radne snage (Slika 94.).
19
Na sponi odabrati redom: Katalog slojeva GUP Zagreb (7/2013) i Sesvete (7/2013), Namjena, Dodatne
informacije.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 138
Tablica 31. Mikrolokacijski činioci za izbor lokacije proizvodnoga sustava
(Nastavak s prethodne stranice.)
c) Opskrba
energijom
Treba utvrditi mogućnost priključka na postojeću javnu energetsku
infrastrukturu. Potreba dodatnih uređaja zahtijeva i dodatne investicijske
troškove.
Vršne potrebe; obnovljivi izvori energije.
d) Opskrba
vodom
Opskrbi vodom proizvodnog sustava treba posvetiti posebnu pažnju zbog
visokih troškova uporabe vode iz javne mreže. Stoga je svrsishodno
utvrditi potrebne količine vode u jedinici vremena i njezinu potrebnu
kakvoću te ispitati mogućnost dobivanja vode iz vlastitih bunara odnosno
mogućnost višestrukog korištenja vode u proizvodnome procesu. Potreban
cjevovod treba dimenzionirati prema očekivanim vršnim potrebama.
Vršne potrebe se mogu kompenzirati izgradnjom vlastitog rezervoara
vode, što se preporučuje i zbog zaštite od požara. Za neke proizvodne
sustave, voda je odlučujući čimbenik, za izbor mikrolokacije (pivovare,
tvornice prehrambenih proizvoda...). Stoga je nužno ispitati kakvoću vode
bakteriološki, te njezin sastav, tvrdoću i srednju temperaturu.20
e) Odvođenje
otpadnih
voda
Odvođenje otpadnih voda je često vrlo skupo. Treba ispitati kakva je
postojeća kanalizacija, potrebne nadogradnje kanalizacijskog sustava te
mogu li otpadne vode otjecati prirodnim padom ili je potrebno pumpno
postrojenje. Kod odvođenja otrovnih, kiselih i alkalnih otpadnih voda
treba predvidjeti uređaje za neutralizaciju i otklanjanje otrova, odnosno
ispitati je li takvi uređaji postoje i utvrditi troškove transporta otpadnih
voda do njih.
f) Uklanjanje
otpadaka
Uklanjanje otpada je važno kod sustava kod kojih se javljaju velike
količine otpada. Postojanje spalionice smeća je prednost21
, a još je veća
uspostavljen racionalan sustav sortiranja i oporabe.
g) Susjedstvo Treba istražiti hoće li susjedstvo bukom, prašinom, dimom, čađom,
kemijskom emanacijama i vibracijama ometati planirani proizvodni
sustav. Odnosno, hoće li planirani sustav negativno djelovati na okoliš i
koje su mjere zaštite potrebne da se to spriječi.
Za smanjenje zagađivanja okoline treba se istražiti jačina i dominantni
pravac vjetra i osigurati da se u tom pravcu vjetra ne nalaze stambene
zone. Iz tog razloga se za svaku lokaciju izrađuje ruža vjetrova (Slika 95.).
Izgradnja u industrijskoj zoni (Slika 96.) ima prednost jer se može koristiti
jedinstvena (zajednička) infrastruktura, što može značajno sniziti troškove
investicija.
20 O cijeni vode: http://www.ijf.hr/upload/files/file/osvrti/64.pdf.
21 Sve više prevladava stav o štetnosti spalionica zbog stvaranja štetnih tvari koje nastaju isključivo
spaljivanjem.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 139
Tablica 32. Podjela proizvodnih sustava prema prometu roba
Veličina
proizvodnog
sustava
Godišnji
obujam
robe, 103
t
Potrebna vrsta
transporta
Duljina
priključka
željezničkog
kolosijeka, km
Napomena
VRLO MALI < 25 tegljač -
Poželjan priključak na
autoput i blizina kupaca
i potrošača.
MALEN 25 do 40
tegljač (moguć
priključak na
željezničku
mrežu)
< 1
Poželjan priključak na
autoput i blizina kupaca
i potrošača. Prednost
lokacije s postojećim
priključkom na
željezničku mrežu.
SREDNJI 40 do 200
potreban
priključak na
željezničku
mrežu
< 3 Blizina postojeće
željezničke mreže.
VELIK 200 do
1000 5 do 8
Postojeća prometna
infrastruktura ima samo
ograničen utjecaj.
VRLO VELIK > 1000 10 do 15
Postojeća prometna
infrastruktura ima vrlo
mali utjecaj.
Slika 94. Vrijeme mobilnosti (promet i tok ljudi)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 140
Slika 95. Ruža vjetrova
Slika 96. Industrijska zona u Sesvetama, označena ružičasto
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 141
Za provođenje izbora lokacije preporuča se sljedeći postupak:
1. Definiranje zahtjeva koje proizvodni sustav postavlja na lokaciju: približna veličina
zemljišta, potreba za energentima (električna struja, plin, para,...), vodom, prometnom
infrastrukturom i radnom snagom. Zahtjevi trebaju zadovoljiti i buduće potrebe
proizvodnoga sustava.
2. Prikupljanje ponuda. Ponude raspoloživih lokacija se prikupljaju, objavljivanjem
oglasa u službenim i gospodarstvenim glasilima ili dnevnim tiskovinama i na druge načine.
Ponekad je moguće dobiti podatke o raspoloživim lokacijama i u gospodarstvenoj komori
regije koja raspolaže i podacima o cijenama zemljišta, cijeni energenata, vode i slično.
3. Izrada jedinstvenog upitnika kojega se dostavlja svim ponuđačima lokacije. Time se
osigurava usporedivost ponuda. Upitnik je nužno posebno oblikovati za svaki pojedinačni
slučaj, a sadržaj mu čine glavni čimbenici za izbor dotične lokacije.
4. Prikupljanje upitnika i analiza dobivenih podataka.
5. Donošenje odluke o odabranoj lokaciji.
Za izbor lokacije se mogu koristiti različiti postupci. U slučajevima velikog udjela
troškova transporta u ukupnim troškovima, može se za izbor lokacije primijeniti model
minimiranja transportnih troškova.
No, budući da je niz činilaca koji utječu na izbor lokacije teško mjerljiv, preporuča se
primjena postupka analitičke procjene.
Postupak analitičke procjene uzima da je prihod neovisan od lokacije i da izbor
lokacije ovisi o troškovima i potrebnom investicijskom kapitalu. Pojedinačni činioci se
vrednuju međusobno i ocjenjuju posebno za svaku lokaciju (Tablica 33.).
U tablici 33. prikazan je primjer ocjenjivanja za nekoliko lokacija. Ako su činioci
lokacije dobro zadovoljeni, dobivaju visoke ocjene, odnosno niske ocjene u obrnutome
slučaju.
Uz to se svaki činilac rangira prema njegovoj važnosti za dotičnu lokaciju, pa se
ukupna ocjena za dotični činilac dobije kao umnožak ocjene ispunjavanja zahtjeva i
definirane važnosti činioca.
Zbroj umnožaka najviše moguće ocjene i važnosti pojedinačnih činilaca predstavlja
najveću moguću ukupnu ocjenu za neku lokaciju, što izraženo u postocima iznosi 100 %.
Vrijednosti dobivene za pojedinačne lokacije u postotku iskazuju koliko je dobra dotična
lokacija u odnosu na zamislivo najbolju lokaciju. Lokacija s najvišim postotkom, najbolje
odgovara postavljenim zahtjevima.
Postupak analitičke procjene nije egzaktan pa se mogu u razmatranje za izbor uzeti i
lokacije koje se značajnije ne razlikuju od one koja ima maksimalni postotak, ako za to
postoje valjani razlozi, to jest ako neki subjektivni čimbenici nisu bili uzeti u obzir kod
ocjenjivanja lokacija.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 142
Tablica 33. Vrednovanje činilaca izbora lokacije
ČINILAC IZBORA LOKACIJE (skaliran) Ocjena Važnost LOKACIJA
1 2 3 4
1. Veličina zemljišta, m2
- dovoljna
- odgovara zahtjevima
2
1
10 20 20 20 20
2. Cijena zemljišta, kn/m2
- vrlo mala
- povoljna
- primjerena
- povišena
- vrlo visoka
5
4
3
2
1
10 40 40 50 50
3. Prometni položaj
3.1 Položaj u cestovnoj mreži
- vrlo dobar (autocesta)
- dobar
- dovoljan
3
2
1
5 15 15 5 15
3.2 Cestovni priključak (vrsta, stanje,
troškovi)
- postoji
- lako izvediv
- teško izvediv
3
2
1
3 9 9 9 9
3.3 Priključak na željezničku mrežu (položaj
udaljenosti od postaja, troškovi)
- postoji
- lako izvediv
- jedva izvediv
- neizvediv
3
2
1
0
3 9 6 9 6
3.4 Priključak na kanal 0
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
10. Opasnost od visokih voda
- nikakva
- mala
- velika
2
1
0
5 0 0 0 0
UKUPNO 362 316 310 307 306
Postotak 100 87,2 85,6 84,8 84,5
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 143
14.4.4. Prilagodba idealnog plana danostima i ograničenjima lokacije
Idealan se plan dade ostvariti samo u iznimnim prilikama. Najčešće ga treba prilagoditi
danostima i ograničenjima lokacije, lokalnim zakonskim propisima te financijskim
mogućnostima investitora.
Prema veličini projektiranog proizvodnog sustava određuje se mjerilo za izradu
(nacrta) plana izgradnje. Za male sustave veličine do 50 000 m2 koristi se mjerilo M 1:200
ili M 1:500, za sustave srednje veličine (do 250 000 m2) mjerilo M 1:500 ili M 1:1000, a za
velike sustave mjerilo M 1:1000 do M 1:5000.
Plan izgradnje izrađuje se sljedećim postupkom.
Najprije se na nacrtu lokacije iscrta se mreža vodoravnih i okomitih linija tako da
nastaju pravokutne ili kvadratne površine, tzv. raster. Linije rastera služe za orijentiranje
zgrada, cesta, kolosijeka, parkirališta, zelenih površina i slično, za jasno i jednoznačno
označavanje točaka i površina u planu izgradnje.
Na osnovi osnovnog rastera unutar svakog objekta ucrta se raster s dimenzijama koje
odgovaraju odabranom koraku i rasponu, tako da se svi zidovi nalaze na linijama rastera a
noseći stupovi na njihovim presjecištima. Ovaj fini raster omogućava brzo i jednoznačno
dodjeljivanje zona ili njezinih dijelova unutar objekata. Rasterom se osigurava dobra
preglednost i jedinstveno planiranje izgradnje i nadogradnje sustava. Izvođenje
nadogradnji i proširenja biti će brže, lakše i sa nižim troškovima jer se zasniva na
postojećim rješenjima. Uz to neće biti nikakvih problema s uklapanjem u sustav postojećih
objekata.
Prema veličini proizvodnog sustava odabiru se dimenzije osnovnog rastera iz dva reda
mjera. Prvi red je: 1,80, 3,60, 5,40, 7,20, 10,80, 14,40, 18,00 m itd, a drugi: 3,00, 6,00,
9,00, 12,00, 15,00, 18,00 m itd, koji se preporuča zbog cjelobrojnosti. Oba reda mjera su
izvedena kao višekratnik velikog modula 6M = 60 cm, kojeg preporuča ISO standard za
industrijske zgrade i koji je izveden iz osnovnog modula M = 10 cm.
Raster se orijentira na nacrtu lokacije paralelno glavnoj (najduljoj) granici zemljišta,
prema stranama svijeta ili prema izvedenim javnim prometnim sustavima.
Orijentacijom rastera prema glavnoj granici zemljišta postiže se dobro iskorištenje
zemljišta, te joj se teži ako nije u suprotnosti s druga dva gledišta.
Klimatski uvjeti i uvođenje dnevnoga svjetla zavise o položaju zgrade prema stranama
svijeta. Ako se naprimjer traži kvalitetno dnevno osvjetljenje s velikom vremenskom i
prostornom ujednačenosti koriste se shed hale koje moraju biti orijentirane prema sjeveru s
maksimalno dozvoljenim odstupanjem od ±6 ° (12 °).
Orijentacija rastera prema izvedenim javnim prometnim sustavima se koristi kada na
zemljištu postoje izvedeni kolosijeci ili vodni plovni putevi.
Postupak podrazumijeva konačan odabir načina gradnje, broj zgrada i namjenu svake
zgrade te njihove osnovne parametre (korak, raspon, visina), oblik i veličinu. Ako ne
postoje ograničenja uzrokovana procesom ili zemljištem, prednost se daje kompaktnom
načinu izgradnje jer su tada najmanje promjene idealnoga plana. Višekatna zgrada za
prateće službe i prizemna hala za izradu, montažu, skladišta i pomoćne pogone bit će vrste
zgrada koje će se najviše koristiti. U nekim slučajevima koristi se samo hala s aneksom za
smještaj pratećih službi.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 144
Pri prilagodbi idelanog plana realnim mogućnostima i ograničenjima lokacije, posebna
pažnja posvećuje se ostvarenju idealnog proizvodnog toka, uključivanja u javni promet i
osiguranje mogućnosti proširenja proizvodne zone. Glavni smjer proširenja treba biti
okomit na glavni smjer toka materijala jer se time jamči zadržavanje usvojene idealne
koncepcije toka materijala. U smjeru širenja proizvodne zone ne smiju se naći objekti čije
premještanje ili uklanjanje uzrokuje visoke troškove (trafostanice, prometnice, željeznički
kolosijeci, stambena zona, druge zone i slično). Uključivanje u javni promet izvodi se na
takav način da se ne smanjuje protok i sigurnost javnog prometa, pa je stoga pogodno ako
se priključak na cestovnu mrežu izgradi na sporednoj cesti i s desnim skretanjem.
Priključak na željezničku mrežu treba pažljivo izvesti jer su naknadne promjene povezane
s vrlo visokim troškovima.
Preporuča se izrada varijanti plana izgradnje, koje treba zatim ocijeniti i odabrati
najpovoljniju. Kriteriji za ocjenjivanje mogu biti: iskorištenje lokacije, priključci na
vanjske infrastrukturne sustave, proizvodni tok, mogućnosti proširenja sustava, utjecaj
susjedstva i predviđeni investicijski i pogonski troškovi. Usporedbom odabranog plana
izgradnje s idealnim planom dobiva se objektivna slika o dobroti realnog rješenja.
Slikom 97. prikazan je plan izgradnje nastao prilagodbom idealnoga plana sa slike 93.
uvjetima mikrolokacije.
Slika 97. Plan izgradnje
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 145
15. OBLIKOVANJE PROSTORNOGA
RASPOREDA ELEMENATA SUSTAVA
Cilj oblikovanja prostornoga rasporeda elemenata sustava jest da se unutar prije
definiranih struktura odredi najpovoljniji prostorni raspored elemenata. Određivanje −
oblikovanje rasporeda elemenata sustava zasniva se na toku materijala.
Pravilno oblikovan raspored elemenata uvjet je efikasne proizvodnje, koju
karakterizira pet ciljeva:
minimiranje ciklusa proizvodnje, i
maksimiranja iskorištenja kapaciteta, proizvodnosti, fleksibilnosti i kakvoće
proizvoda.
Neki su od postavljenih ciljeva u opreci: minimiranje ciklusa proizvodnje suprotno je
maksimiranju iskorištenja kapaciteta, a maksimiranje proizvodnosti teško ostvarivo uz
zahtjev visoke fleksibilnosti. Stoga je dobivanje optimalnih ili dovoljno dobrih rješenja
prostornoga rasporeda moguće jedino sustavnim pristupom i primjenom odgovarajućih
postupaka optimizacije.
Prva sustavna istraživanja, iz 1826. godine, bavila su se ovisnošću lokacija
poljoprivredne proizvodnje o tržištu. U daljnjem razvoju metoda ističe se Hundhausenov
rad iz 1926. godine. Nakon toga, sve do pedesetih godina prošloga stoljeća, nije se
posvećivala osobita pažnja ovoj temi. Međutim, tada se unutrašnji transport javlja kao
iznimno značajan faktor troškova proizvodnje, s udjelom između 20 % i 50 %. Stoga
slijedi intenzivan razvoj novih metoda optimizacije prostornoga rasporeda, koje sve
izravnije utječu na proizvodne rezultate.
Postupke za oblikovanje prostornoga rasporeda elemenata sustava može se razvrstati
prema postavljenim kriterijima optimizacije, odnosno funkciji cilja, ili pak prema vrsti
postupaka.
Postoje dva kriterija za optimiranje rasporeda elemenata sustava:
1. minimiranje povratnoga kretanja materijala, tj. optimiranje toka materijala po smjeru,
čijom se primjenom nastoji osigurati što jednosmjerniji tok materijala između elemenata
sustava,
2. minimiranje ukupne transportne udaljenosti, tj. transportnoga učinka sustava (koji
je umnožak transportne intenzivnosti i transportne udaljenosti).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 146
Transportni učinak qij je umnožak intenzivnosti toka materijala i udaljenosti na kojoj se
odvija:
q b sij ij ij (i, j = 1, 2, ... m, m je broj elemenata proizvodnoga sustava) (47)
gdje su:
qij - transportni učinak između i-toga i j-toga elementa proizvodnoga sustava
bij - intenzivnost toka materijala između i-toga i j-toga elementa proizvodnoga sustava
sij - udaljenost između i-toga i j-toga elementa sustava.
Transportni je učinak cijelog proizvodnog sustava onda:
q b sij
j
m
i
m
ij
11
(48)
Postupci za optimiranje mogu se razvrstati u dvije skupine: analitički postupci i
heuristički postupci.
Analitički postupci daju optimalno rješenje problema. S obzirom na složenost
problematike optimiranja proizvodnih struktura, kod analitičkih se metoda pretpostavlja da
su veličina i oblik elemenata sustava jednaki, te se zanemaruju u matematičkome modelu.
Stoga su rješenja dobivena optimizacijom idealizirana. Optimizacija proizvodne strukture u
osnovi predstavlja rješavanje kombinatornog problema. Najjednostavniji način rješavanja
kombinatornoga problema jest postupak potpune enumeracije. To znači izračunavanje
vrijednosti funkcije cilja za sve moguće permutacije elemenata sustava (m!), i odabiranje
one permutacije koja rezultira najmanjom vrijednošću funkcije cilja. Takav je pristup (bio)
moguć jedino u slučajevima maloga broja elemenata sustava, jer već za 10 elemenata 10!
iznosi 3628800 mogućih permutacija, što zahtijeva dulje vrijeme računanja. Najpoznatije
analitičke metode za optimizaciju prostorne strukture, koje omogućuju redukciju broja
permutacija i konvergenciju k optimalnome rješenju, jesu metoda grananja i ograničavanja
(Branch & Bound), metoda kvadratnoga programiranja i metode linearnoga i dinamičkoga
programiranja.
Heuristički postupci omogućavaju pronalaženje dobrih rješenja. Ona mogu biti i
optimalna, što međutim nije potvrdivo jer nema načina da se ustanovi koliko rješenja
odstupaju od optimalnih. Dobrota rezultata pojedinih postupaka mogu se odrediti tek
uspoređivanjem dobivenih rješenja. Heuristički se postupci dijele na postupke
poboljšavanja i konstrukcijske postupke.
Postupci poboljšavanja polaze od nekog početnog, slučajno postavljenoga ili
postojećega rasporeda elemenata sustava. Osnovno načelo postupaka poboljšavanja jest
zamjena lokacija ili redoslijeda najmanje dva elementa sustava s ciljem poboljšanja
postojeće vrijednosti funkcije cilja. Postupak se ponavlja tako dugo dok je moguće
zamjenom poboljšavati funkciju cilja. Postupci se razlikuju s obzirom na: načelo zamjena,
broj elemenata koji se zamjenjuju, mogućnost uzimanje u obzir veličine i oblika površina
elemenata i drugih projektnih ograničenja, način izračunavanja transportne udaljenosti,
mogućnost optimizacije toka materijala u više dimenzija (zgrade u više razina).
Konstrukcijski se postupci u pravilu temelje na algoritmu za dodjeljivanje elemenata
sustava na projektnu površinu, varirajući mogući smještaj u odnosu na već dodijeljene
elemente i izabirući onaj položaj koji rezultira najmanjom parcijalnom vrijednošću
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 147
funkcije cilja. Redoslijed dodjeljivanja najčešće polazi od kriterija najveće sume
intenzivnosti transporta u odnosu na prethodno dodijeljene elemente sustava. Postupak se
svodi na minimiranje udaljenosti između elemenata sustava. Načini mjerenja udaljenosti
mogu biti sljedeći:
• uzduž transportnih puteva (lO - broj dionica trasportnoga puta) (Slika 98.):
ol
k
kkkkij yyxxs1
11 (49)
• uzduž koordinatnih osiju (okomito) (Slika 99.):
s x x y yij i j i j (50)
• po najkraćem putu (euklidska udaljenost) (Slika 100.):
s x x y yij i j i j ( ) ( )2 2 . (51)
Slika 98. Mjerenje udaljenosti uzduž transportnog puta
Slika 99. Mjerenje udaljenosti uzduž koordinatnih osiju (okomito mjerenje)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 148
Slika 100. Mjerenje udaljenosti po najkraćem putu (euklidska udaljenost)
Transportni putevi proizlaze iz sustava toka materijala nastalog projektiranjem. Rijetko
se zadaju u smislu projektnoga ograničenja. Stoga se najčešće primjenjuje okomito
mjerenje udaljenosti između elemenata sustava. Na takav se način postižu najmanja
odstupanja od stvarnih transportnih udaljenosti, jer se uzdužni i poprečni putovi uvijek
nastoje oblikovati pod pravim kutom.
Odlika konstrukcijskih postupaka jest mogućnost uključivanja najrazličitijih projektnih
ograničenja, kao što su: dimenzije i oblik elemenata sustava i projektne površine, stupovi,
ulaz i izlaz toka materijala itd. Stoga rješenja dobivena ovakvim postupcima gotovo u
potpunosti odgovaraju realnim uvjetima te ih je redovito moguće izravno primijeniti. Ipak,
konstrukcijski algoritmi nisu uvijek u stanju razlučiti nelogična ili neizvediva rješenja,
naprimjer smještaj elementa sustava na poziciju bez pristupa transportu i slično.
Zbog velikog broja računskih operacija primjena postupaka optimizacije redovito se
zasniva na korištenju računala. U tome smislu razvoj suvremenih postupaka teče
usporedno s razvojem kompjutorske tehnologije i umjetne inteligencije, koje svakim
danom proširuju prostor za računalnu obradu informacija što je donedavno bilo stručni i
kreativni monopol projektanta.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 149
16. OPTIMIRANJE PO KRITERIJU
MINIMALNOG TRANSPORTNOG
UČINKA
Postupci za optimiranje po kriteriju minimalnog transportnog učinka sustava dadu se
razvrstati u dvije skupine:
1. optimizacija proizvodne strukture s elementima bez međusobnih veza elemenata
sustava (samostalno radno mjesto potpune izradbe i samostalna izradbena stanica),
2. optimizacija proizvodne strukture s međusobno povezanim elementima sustava
(funkcionalne i predmetne strukture).
16.1. STRUKTURE S ELEMENTIMA BEZ
MEĐUSOBNIH VEZA ─ MAĐARSKA METODA
Za samostalno radno mjesto potpune izradbe i samostalnu izradbenu stanicu
karakteristično je da elementi nemaju međusobnih transportnih veza već su transportom
povezana samo s drugim, već raspoređenim elementima sustava, kao što su skladište
sirovina, međuskladište za montažu, drugi proizvodni odjeli i slično. Zadatak se svodi na
dodjeljivanje elemenata na raspoložive lokacije, tako da na jednu lokaciju može biti
dodijeljen samo jedan element, i obrnuto, a da pri tome transportni učinak sustava bude
minimalan. To se može izraziti pomoću linearanoga modela odlučivanja na sljedeći način:
min
1 1 1
n
k
m
i
m
j
ijkjikc xbsf (52)
uz ograničenja:
1
1
m
i
ijx (j = 1, 2, ... m). (53)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 150
1
1
m
j
ijx (i = 1, 2, ... m). (54)
1
0ijx (i, j = 1, 2, ... m), (m 3). (55)
gdje su:
bkj - intenzivnost transporta između raspoređenih elemenata (k) i neraspoređenih
elemenata (j), neovisno o smjeru transporta
sik - udaljenost između i-te lokacije na koju bi se mogao dodijeliti neraspoređeni element i
lokacije na kojoj je već k-ti element
xij - varijabla odlučivanja koja označava je li element j dodijeljen lokaciji i, a može
poprimiti vrijednost 1 ili 0 (xij = 1 ako je j dodijeljeno i, x
ij = 0 ako j nije dodijeljen na
lokaciju i).
Uzme li se da je transportni učinak, ako je element j dodijeljen na lokaciju i:
n
k
kjikij bsq1
, (i, j = 1, 2, ...m) (56)
slijedi uvrštavanjem u jednadžbu (52):
min
m
i
m
j
ijijc xqf1 1
. (57)
Intenzivnost toka materijala treba stoga izraziti neorijentiranom matricom:
nmkjbB (k = 1, 2, ..., n; j = 1, 2, ..., m). (58)
Matricom se tako definiraju samo intenzivnosti između nezavisnih elemenata s jedne
strane, i već raspoređenih elemenata s druge.
Udaljenosti između raspoloživih lokacija i lokacija na kojima se nalaze već
raspoređeni k-ti elementi prikazuju se odgovarajućom neorijentiranom matricom
udaljenosti:
mniksS (k = 1, 2, ..., n; j = 1, 2, ..., m). (59)
Proizlazi da se množenjem matrice udaljenosti S i matrice intenzivnosti B dobiva
matrica transportnoga učinka:
mijqSBQ (i, j = 1, 2, ..., m). (60)
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 151
Problem se optimizacije sada svodi na odabir po jednog elementa iz svakoga retka i
stupca, tako da njihova suma bude minimalna. Dakle, potrebno je definirati matricu
dodjeljivanja:
X xijm
(i, j = 1, 2, ..., m). (61)
Za odabrani qij vrijedi xij = 1, inače je xij = 0.
Takav linearni model dade se lako riješiti Mađarskom metodom. U nastavku će se na
primjeru prikazati postupak koji je razradio Flood (nakon Königa i Egerváryja), za
istraživanje minimalne vrijednosti funkcije cilja, a koja se sastoji u tome da se matrica
transportnoga učinka reducira na matricu sa n nezavisnih nul-elemenata, ako je polazna
matrica n-toga reda. Postupak daje optimalno rješenje problema.
Nezavisni nul-element je jedini element jednak nuli u svojemu retku i stupcu matrice.
Matrica se reducira tako da se elementi svakoga retka ili stupca umanje za minimalni
element iz odgovarajućega retka ili stupca. Za konačni rezultat optimiranja nije važno da li
se matrica reducira prvo po redovima ili po stupcima. Ipak, za manji broj iteracija treba
redukciju obaviti po onoj dimenziji koja daje veću sumu minimalnih elemenata.
Minimum reducirane matrice podudara se s minimumom polazne matrice
transportnoga učinka, a optimalno dodjeljivanje dobije se na onim mjestima reducirane
matrice na kojima se nalaze nezavisni nul elementi.
Primjer
U nekoj tvornici treba odrediti lokacije automata (Slika 101.).
Budući da se dijelovi izrađuju na automatima u samo jednoj operaciji, automati nisu u
međusobnoj vezi tokom materijala. Automati su tokom materijala povezani s vanjskim
objektima: skladištem sirovog materijala (SSM), skladištem gotovih dijelova (SGD),
skladištem otpada (SOT) i međuskladištem za montažu (MSM). Svih 120 automata
podijeljeno je u tri skupine (A1, A2 i A3).
Skupine su formirane tako da se u jednoj skupini automata nalaze oni koji posjeduju
približno jednaku intenzivnost toka materijala s vanjskim objektima. Sve skupine automata
približno su jednake površine, pa je i raspoloživa površina podijeljena na tri jednaka dijela
(F1, F2 i F3).
Potrebno je odrediti raspored skupina automata na raspoložive lokacije, a da pri tome
uzrokovani transportni učinak bude minimalan.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 152
Slika 101. Određivanje lokacija automata Mađarskom metodom
1. Formiranje matrice udaljenosti Sik
Matrica udaljenosti dobivena je mjerenjem udaljenosti između težišta lokacija vanjskih
objekata i težišta površina raspoloživih za smještaj skupina automata (Slika 101., Tablica
34).
Tablica 34. Matrica udaljenosti
LOKACIJE VANJSKIH OBJEKATA
RASPOLOŽIVE
POVRŠINE
(LOKACIJE)
i \ k SSM SOT MSM SGD
F1 27 124 54 94
F2 54 99 27 67
F3 89 108 35 19
2. Formiranje matrice transportnih intenzivnosti Bkj
Na temelju tehnoloških postupaka i proizvodnog programa po asortimanu i količinama,
formirana je matrica transportnih intenzivnosti.
Tablica 35. Matrica transportnih intenzivnosti
SKUPINE AUTOMATA
VANJSKI
OBJEKTI
k \ j A1 A2 A3
SSM 12 14 21
SOT 3 4 6
MSM 1 6 6
SGD 8 4 9
3. Formiranje matrice transportnog učina Qij
Tablica 36. Matrica transportnog učinka
k \ j A1 A2 A3
SSM 12 14 21
SOT 3 4 6
MSM 1 6 6
i \ k SSM SOT MSM SGD 8 4 9
F1 27 124 54 94 1502 1574 2481
F2 54 99 27 67 1508 1582 2493
F3 89 108 35 19 1579 1964 2898
1502 = 27 12 + 124 3 + 54 1 + 94 8
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 153
4. Redukcija matrice Qij po stupcima i recima
4.1 Odrediti minimalni element u svakome stupcu i u svakome retku matrice.
Tablica 37. Priprema za redukciju matrice
i \ j A1 A2 A3 vi
F1 1502 1574 2481 1502
F2 1508 1582 2493 1508
F3 1579 1964 2898 1579
uj 1502 1574 2481
4.2 Zbrojiti minimalne elemente stupaca. Zbrojiti minimalne elemente redaka.
uj = 5557, vi = 4589
4.3 Usporediti sume. Matrica će se reducirati najprije po većoj sumi (Time se postiže brža
konvergencija prema rješenju.).
uj = 5557 vi = 4589 Redukciju najprije izvršiti po stupcima.
Tablica 38. Matrica reducirana po stupcima
i \ j A1 A2 A3
F1 0 0 0
F2 6 8 12
F3 77 390 417
Nakon redukcije trebalo bi prijeći na korak 5. No, najčešće je slučaj da se u koraku 5. ne
postiže i konačno rješenje. Stoga se za matricu, (već) reduciranu po većoj sumi, određuju
minimalni elementi dimenzije koja je isprva davala manju sumu minimalnih elemenata, te
se matrica reducira i po toj dimenziji.
Tablica 39. Matrica reducirana po retcima
i \ j A1 A2 A3 vi
F1 0 0 0 0
F2 6 8 12 6
F3 77 390 417 77
5. Traženje nezavisnih nula Nakon redukcije po recima dobiva se donja matrica (Tablica 40.).
Tablica 40. Reducirana matrica
i \ j A1 A2 A3
F1 0 0 0
F2 0 2 6
F3 0 313 340
5.1 Ispituju se redak za retkom i označe se sa └─┘ nule koje su jedine u retku (nezavisne
nule), a prekriže se () nule u odgovarajućem stupcu. Ako redak sadrži više od jedne nule,
prelazi se na idući redak.
5.2 Nakon što su svi reci ispitani, ispitivanje se čini za svaki stupac na analogni način.
5.3 Postupak se ponavlja tako dugo dok sve nule nisu označene, bilo sa └─┘ ili . Ako se
postupak ne može završiti, jer se u koraku 5.1 ili 5.2 pojave dvije ili više nula, onda se sa
└─┘ označi proizvoljna nula, pri čemu se daje prednost retku, odnosno stupcu, s manjim
brojem još neoznačenih nula.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 154
6. Provjera rješenja 6.1 Ako je broj nezavisnih nula jednak broju elemenata koje treba dodijeliti, odnosno broju
slobodnih lokacija, dobiveno je konačno, optimalno rješenje, te se prelazi na korak 8.
6.2 Ako je broj nezavisnih nula manji od broja elemenata koje treba dodijeliti, prelazi se na
korak 7.
7. Traženje linija pokrivanja i transformacija matrice 7.1 Označe se sa svi stupci u kojima nema nezavisnih nula.
7.2 Označe se sa svi reci koji imaju (prekrižene) nule u označenim stupcima.
7.3 Označe se sa svi stupci koji imaju nezavisne nule u označenim recima.
7.4 Koraci 7.2 i 7.3 ponavljaju se tako dugo dok se može označavati.
7.5 Povuku se linije pokrivanja kroz neoznačene stupce i označene retke.
Pri tome:
a) Broj linija pokrivanja mora biti jednak broju nezavisnih nula.
b) Nijedna nezavisna nula ne smije biti na presjecištu linija pokrivanja.
c) Sve nule trebaju biti pokrivene linijama pokrivanja.
7.6 Odredi se najmanji nepokriveni element matrice h.
7.7 Matrica se transformira na sljedeći način.
a) Elementi matrice pokriveni jednom linijom pokrivanja ostaju nepromijenjeni.
b) Od nepokrivenih elemenata matrice oduzme se h.
c) Elementima matrice pokrivenim dvjema linijama pokrivanja pribraja se h.
7.8 Prelazi se na korak 5.
Tablica 41. Ponovno reduciranje matrice
i \ j A1 A2 A3
F1 2 0 0
F2 0 0 4
F3 0 311 338
8. Izračunavanje minimalnog transportnog učinka
Tablica 42. Matrica dodjele
i \ j A1 A2 A3
F1 0 0 1
F2 0 1 0
F3 1 0 0
=++= = 312213min qqqxqQi j
ijij 2481 + 1582 + 1579 = 5642 kNm/dan
Ako se pojavi slučaj da je broj raspoloživih lokacija veći od broja elemenata, potrebno
je u model uvesti toliko fiktivnih elemenata da se dobije kvadratna matrica. Vrijednosti u
matrici za fiktivne elemente moraju imati vrijednost nula.
U obrnutom slučaju, kada je broj raspoloživih lokacija manji od broja elemenata,
uvode se fiktivne lokacije s elementima qij = .
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 155
16.2. STRUKTURE MEĐUSOBNO POVEZANIH
ELEMENATA ─ POSTUPAK TROKUTA
Proizvodne strukture, u kojima se tok materijala može pojaviti općenito između bilo
kojih elemenata sustava, jesu: grupe po vrsti obrade, izradbene stanice i linije. Budući da je
raspored elemenata linijske strukture definiran redoslijedom operacija, trivijalno je
primijeniti posebne postupke za određivanje i optimiranje rasporeda. Međutim, postojanje
veza između elemenata unutar ostalih dviju struktura čini nemogućom primjenu prethodno
opisanog linearnog modela. Stoga su razvijeni posebni modeli: model s ograničenim
izborom lokacija, i model s neograničenim izborom lokacija.
U nastavku će se razmotriti model s neograničenim izborom lokacija i postupak
njegovog rješavanja tzv. modificiranim postupkom trokuta.
Modeli s neograničenim izborom lokacija podrazumijevaju znatno veći broj lokacija
od broja elemenata sustava koje treba rasporediti, tako da se smatra da ne postoje
ograničenja u pogledu izbora lokacija.
Osnova za dodjeljivanje elemenata proizvodnoga sustava jesu matrica transportne
intenzivnosti i mrežni trokutni model lokacija. Mrežu tvori neograničeni broj istostraničnih
trokuta u čijim vrhovima se nalaze čvorovi koji predstavljaju potencijalne lokacije
dodjeljivanja. Ovakav model lokacija podrazumijeva da su stvarne lokacije približno istih
dimenzija i oblika pa se njihove površine mogu zanemariti, odnosno interpretirati kao
točke vrhova trokuta. Stoga se udaljenosti između susjednih lokacija mogu svesti na
jedinične vrijednosti.
Mrežni model lokacija razvio je 1950. godine Bloch, i to trokutni model lokacija, jer se
njime osiguravaju kraće udaljenosti od naprimjer kvadratnoga modela lokacija.
Schmigalla je unaprijedio Blochovu metodu trokuta nazvavši ju modificiranim
postupkom trokuta. Za funkciju cilja uzima se minimalni transportni učinak sustava:
min
1 1
m
k
m
j
kjkjc sbf (62)
gdje su:
bkj - intenzivnost toka materijala između k-toga i j-toga elementa sustava
skj - udaljenost između lokacija k-toga i j-toga elementa sustava, a jednaka je sumi dužina
stranica istostraničnih trokuta modela lokacija.
Osnovno je ograničenje da jednoj lokaciji može biti pridružen samo jedan element
sustava, i obrnuto. Pri tome se polazi od postavke da će minimalni transportni učinak
sustava biti postignut ako se prvo osigura raspoređivanje elemenata s najvećim
intenzivnošću toka materijala neovisno o njegovome smjeru. Tako se osigurava da
elementi s najvećim utjecajem na funkciju cilja budu raspoređeni na međusobno
najpovoljnije lokacije (minimalne transportne udaljenosti). Budući da se u postupku ne
razmatra smjer toka materijala, koristi se neorijentirana trokutna matrica toka materijala
(tablice 43. do 45.).
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 156
Tablica 43. Orijentirana matrica toka materijala B
k \ j E1 E2 E3 E4 E5 E6
E1
10 60
E2 10 10
E3 20 20 80
E4
E5 20 5
E6 5
Tablica 44. Neorijentirana matrica toka materijala B
k \ j E1 E2 E3 E4 E5 E6
E1
20 80 20
E2 10
E3 20 80 5
E4
E5 5
E6
Rezultat je matrica koja ispod (iznad) glavne dijagonale sadrži ukupne vrijednosti toka
materijala između pojedinih elemenata sustava, dok su iznad (ispod) glavne dijagonale svi
elementi jednaki nuli.
Algoritam dodjeljivanja definiran je kako slijedi te popraćen primjerom (Tablica 45.,
Slika 102.). Postupak rješavanja modificiranim postupkom trokuta može teći na način da se
prvo odredi redoslijed dodjeljivanja tj. raspoređivanja elemenata na projektnu površinu, a
zatim izvede sâmo dodjeljivanje/raspoređivanje elemenata na projektnoj površini.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 157
1. Odabir prvih dvaju elemenata koji će se rasporediti
1.1. Prva dva elementa biraju se po kriteriju maksimalne transportne intenzivnosti.
1.1.1. Ako postoji više parova jednake i maksimalne intenzivnosti, odabire se par s većim
brojem veza.
1.1.2. Ako je broj veza za sve promatrane parove elemenata jednak, odabire se proizvoljan
par. To je upravo slučaj u primjeru, gdje parovi E1–E3 i E3–E5 imaju po sedam veza.
Tablica 45. Primjer rješavanja problema raspoređivanja modificiranim postupkom trokuta
– redoslijed raspoređivanja elemenata
k \ j E1 E2 E3 E4 E5 E6
E1
20 80
20
E2
10
E3
20 80 5
E4
E5
5
E6
E1
E3
x
x
20
0
x
x
0
20
20
80
0
5
E5
20
0
20
0
100
x
5
5
E2
20
x
20
0
10
10
E6
20
0
20
x
E4
20
x
2. Određivanje redoslijeda dodjeljivanja preostalih elemenata
2.1. Za svaki još nedodijeljeni element naći sume intenzivnosti toka materijala između
neraspoređenih elemenata sustava s već raspoređenima
2.2. Kao sljedeći u redoslijedu dodijelit će se element s najvećom sumom.
2.2.1. Ako postoji više maksimalnih suma transportne intenzivnosti, dodijeliti element koji
ima više veza s još nedodijeljenim elementima. U primjeru, E2 ima jednu vezu a E4 niti
jednu takvu vezu.
2.2.2. Ako je broj takvih veza jednak, rasporedit će se onaj element koji posjeduje više
veza s već dodijeljenim elementima.
2.2.3. Ako je pak i taj broj jednak, izbor elementa za dodjeljivanje jest proizvoljan.
3. Grafički prikaz rasporeda elemenata
3.1 Nacrtati mrežni trokutni model lokacija. Udaljenost između susjednih lokacija jest
jedinična.
3.2 Prva dva elementa po redoslijedu dodjeljivanja postaviti na dva proizvoljno odabrana
susjedna čvora trokutnog modela lokacija.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 158
3.3 Ostale elemente postaviti u čvorove trokutnog modela lokacija tako da uzrokovani
transportni učinak bude minimalan.
3.3.1 Ako je element koji se raspoređuje u vezi samo s jednim već raspoređenim
elementom, kao najpovoljniji za raspoređivanje jesu svi neposredno susjedni nezauzeti
čvorovi. Ako element koji se postavlja posjeduje veze s još neraspoređenim elementima, a
slobodnih lokacija ima više, postupak se nastavlja u varijantama. Pri tome se u svakoj
varijanti polazi od druge slobodne lokacije. U obzir se uzimaju samo varijante koje su
povoljne s obzirom na udaljenost i koje zbog simetrije nisu slične. Ako slobodna susjedna
lokacija ne postoji, primijeniti pravilo 3.3.4.
3.3.2 Ako je element u vezi s dvama već raspoređenim elementima, tada je najpogodnija
lokacija u jednom od dvaju nasuprotnih vrhova trokuta. Ako su oba čvora već zauzeta, u
razmatranje se moraju uzeti svi ostali povoljni nezauzeti čvorovi mreže (primijeniti pravilo
3.3.4).
3.3.3 Ako element sustava ima veze s više od dva raspoređena elementa, isto se u
razmatranje moraju uzeti svi povoljni nezauzeti čvorovi mreže i odabrati onaj koji uzrokuje
najmanji transportni učinak (primijeniti pravilo 3.3.4).
3.3.4 Označiti potencijalne lokacije za raspoređivanje elementa (na primjer: I, II, III, IV
itd.). Za svaku lokaciju izračunati parcijalni transportni učinak koji proizlazi iz smještaja
elementa na nju. Za raspoređivanje elementa odabrati lokaciju koja uzrokuje najmanji
parcijalni transportni učinak. Ako takvih lokacija ima više, postupak rezultira varijantama
rasporeda elemenata.
Slika 102. Rješenje raspoređivanja elemenata modificiranim postupkom trokuta
Postupak je dovoljno jednostavan da se može primijeniti i bez pomoći računala. Ipak,
kod većega broja elemenata sustava i u slučaju potrebe generiranja više varijanti (kao u
koraku 2.3.1), upotreba će računala znatno ubrzati i olakšati primjenu ovoga postupka u
oblikovanju proizvodne prostorne strukture.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 159
17. OBLIKOVANJE DETALJNOGA
PROSTORNOGA RASPOREDA
ELEMENATA SUSTAVA
Rezultat optimiranja rasporeda elemenata proizvodnoga sustava definira prostorne
odnose elemenata, pri čemu razina konkretizacije bitno ovisi o primijenjenome postupku.
Postupci koji ne uzimaju u obzir oblik i veličinu elemenata sustava daju tek konceptualnu
strukturu prostornoga rasporeda (naprimjer modificirani postupak trokuta), dok oni 9 koji
navedene činitelje uključuju, daleko preciznije definiraju prostorne odnose, pri čemu se
postiže viša razina konkretizacije i detaljnosti. Ipak, i u slučaju ovih posljednjih postupaka,
sveukupni međusobni utjecaj elemenata sustava, ljudi, predmeta rada, osvjetljenja i drugih
utjecajnih činilaca, koji se ne daju jednostavno matematički obuhvatiti postupkom
optimizacije, zahtijeva dodatnu razradu i usklađivanje dobivenoga rješenja. Pri tome se
koriste dvodimenzionalne ili trodimenzionalne makete elemenata sustava ili suvremena
računalna grafička sredstva, kao što su CAD sustavi.
Osnovni parametri rasporeda, na koje se utječe prilikom detaljiranja, jesu kut i razmak
između elemenata sustava, transportnih putova i elemenata zgrade.
Polazna orijentacija elementa sustava definira se kao položaj usporedan glavnom
smjeru toka materijala, tako da je mjesto posluživanja uz transportni put. Kut zakreta mjeri
se od tog položaja, a iznosi od 0 do 360 . Zakretanjem elementa sustava može se olakšati
pristup transportnih sredstava mjestu posluživanja i smanjiti mogućnost nezgoda. Pri tome
je važno osigurati pravilnu orijentaciju elementa s obzirom na upadni kut i smjer danjeg
svjetla. Zakrenuti položaj elementa sustava pogodan je i za odlaganje predmeta rada
velikih dužina. Uz navedene prednosti treba istaknuti da koso postavljanje elemenata
sustava uzrokuje veće zauzeće površine od uzdužne i poprečne (90 ) orijentacije. Stoga
treba izbjegavati nagibe od 20 do 70 i od 110 do 160 . Utjecaj na utrošak proizvodne
površine bit će veći što je manji odnos širine i dužine elementa.
Za nesmetani rad sustava potrebno je osigurati i odgovarajuće razmake između
elemenata sustava. Razmaci su udaljenosti, koje osiguravaju nesmetan i siguran rad i
prolaženje ljudi te održavanje opreme i zgrade. Razmaci se određuju s obzirom na veličinu
i namjenu elementa sustava, karakteristične mjere ljudi i predmeta rada, organizaciju
transporta te stubove i zidove zgrade (Slika 103.). Pri izradi detaljnoga prostornoga
rasporeda treba voditi računa i o ometajućim činiocima, kao što su buka, vibracije, ispušni
plinovi, te izvorima mogućih opasnosti i nezgoda, od kojih se moraju (prostorno) odvojiti i
zaštititi ljudi i oprema.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 160
Slika 103. Karakteristični razmaci
Detaljno oblikovani prostroni raspored osnova je za izradu izvedbenoga (glavnog)
projekta. Rješenje detaljnog prostornog rasporeda daje potrebne podatke za projektiranje
instalacija (električna energija, zrak, voda, svjetlo, provjetravanje, grijanje, kanalizacija), i
građevinsko-arhitektonsko oblikovanje.
Slikama 104. do 106. prikazani su primjeri vizualizacije projektiranoga (detaljno
oblikovanoga) proizvodnoga sustava.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 161
Slika 104. Primjer vizualizacije projektiranoga (detaljno oblikovanoga) proizvodnoga
sustava
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 162
Slika 105. LIMEX, Donji Miholjac
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 163
Slika 106. LIMEX, Donji Miholjac, detalj proizvodne dvorane
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 164
18. BIBLIOGRAFIJA
1 ASME - American Society of Mechanical Engineers, New York, ASME standard 101.
2 J. T. Black, The Design of the Factory with the Future, McGraw-Hill, New York, 1991.
3 E. S. Buffa, G. C. Armour, G. C., Vollmann, T. E., Allocating facilities with CRAFT,
Harvard Business Review, Boston, 1964, March-April, 136-158.
4 DIN 18225: Industriebau-Verkehrswege in Bauten. Planungsgrundlagen. 1958.
5 DIN 18228: Gesundheitstechnische Anlagen in Industriebauten. Blatt I: Gliderung;
Blatt II: Abortanlagen; Blatt III: Umkleide - und Reinigunsanlagen, 1961.
6 C. M. Dolezalek, H. J. Warnecke, Planung von Fabrikanlagen, Berlin, 1981.
7 A. Dolgui, J.-M. Proth, Supply Chain Engineering: Useful Methods and Techniques,
Springer, 2010.
8 H. A. ElMaraghy, Flexible and reconfigurable manufacturing systems paradigms,
International Journal of Flexible Manufacturing Systems, October 2005, Volume 17,
Issue 4, pp 261-276.
9 M. Gogić, Diplomski rad, FSB, Zagreb, 2003.?
10 I. Ham, K. Hitomi, T. Yoshida, Group Technology, Kluwer Academic Publishers,
Hingham, 1985.
11 S. S. Heragu, Facilities Design, CRC Press, 2008.
12 A. Kusiak, Intelligent Manufacturing Systems, Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1990.
13 R. C. Lee, J. M. Moore, CORELAP - COmputerized RElationship LAyout Planning,
The Journal of Industrial Engineering, 1967, 17, 3, 195-200.
14 R. Muther, L. Hales, Systematic Planning of Industrial Facilities, v. I i II,
Management & Industrial Research Publications, Kansas City, 1980.
15 H.-J. Papke, Handbuch Industrieprojektierung, VEB-Verlag Technik, Berlin, 1980.
16 REFA: Methodenlehre des Arbeitsstudiums, Teil 3, Kostenrechnung und
Arbeitsgestaltung, Muenchen, 1972.
17 W. Rockstroh, Die Tehnologische Betriebsprojektierung, Band 1-4, VEB Verlag
Technik, Berlin, 1978.
Projektiranje proizvodnih sustava
FSB Zagreb 165
18 H. Schmigalla, Methoden zur optimalen Mashinenanordnung, VEB Verlag Technik,
Berlin, 1970.
19 M. P. Stephens, F. E. Meyers, Manufacturing Facilities Design and Material
Handling, Purdue Univ. Press, 2013.
20 B. Vranješ, Komparacija postojećih numeričkih metoda za optimizaciju rasporeda
radnih mjesta, sa gledišta efikasnosti, za slučaj problema sa ograničenjima,
Magistarski rad, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb,
1976.
21 B. Vranješ, B. Jerbić, Z. Kunica, Programski paket za projektiranje proizvodnih
sistema, Strojarstvo, 1989, 31, 4-6, 229-236.
22 B. Vranješ, B. Jerbić, Z. Kunica, Projektiranje proizvodnih sustava, Inženjerski
priručnik, Svezak IV, Organizacija proizvodnje, Školska knjiga, 2004., 73–130.
23 J. H. Warnecke, Materialfluss, WT-Wekstattstechnik, Springer-Verlag, Berlin, 1983,
373-382.
24 Zakon o gradnji, http://narodne-novine.nn.hr/clanci/sluzbeni/2013_12_153_3221.html,
Pristupljeno: 2015-09-16
25 Zakon o prostornom uređenju, http://narodne-
novine.nn.hr/clanci/sluzbeni/2013_12_153_3220.html, Pristupljeno: 2015-09-16