racionalizacija stroŠkov proizvodnje - … · stroŠkovna kalkulacija, optimiranje, tehnoloŠki...
TRANSCRIPT
I
RACIONALIZACIJA STROŠKOV PROIZVODNJE
V PODJETJU VAR D.O.O.
Diplomsko delo
Študent: Primož Štingl
Študijski program: Visokošolski strokovni; Strojništvo
Smer: Proizvodno strojništvo
Mentor: doc. dr. Marjan LEBER
Maribor, 2012
- II -
Vložen original sklepa o potrjeni temi
diplomskega dela
- III -
I Z J A V A
Podpisani Primož Štingl izjavljam, da:
je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom doc. dr.
Marjana Lebra;
predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakrš-
nekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;
soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet Uni-
verze v Mariboru.
Maribor, 20.08.2012 Podpis: ___________________________
- IV -
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Marjanu Lebru in
mentorju iz podjetja VAR d.o.o. dipl. inž. Andreju
Potočniku za pomoč in vodenje pri opravljanju
diplomskega dela. Zahvaljujem se tudi dipl. ing.
Antonu Mlakarju in celotnemu kolektivu podjetja
VAR d.o.o..
Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili
študij. Hvala punci Mateji za potrpežljivost in moralno
podporo pri nastajanju diplomskega dela.
- V -
RACIONALIZACIJA STROŠKOV PROIZVODNJE V PODJETJU VAR
D.O.O.
Ključne besede:
STROŠKOVNA KALKULACIJA, OPTIMIRANJE, TEHNOLOŠKI ČAS, NAČRTOVANJE
PROIZVODNJE, STROŠKI, AVTOMATIZACIJA
UDK: 005.52:330.133.1(043.2)
POVZETEK
V diplomskem delu je predstavljeno optimiranje procesa ročnega točkovnega varjenja. Prika-
zan je potek načrtovanja tehnološkega procesa robotiziranega točkovnega varjenja, načrto-
vanje potrebne tehnološke opreme, preračun časov izdelave in preračun stroškov. Postopek
racionalizacije oz. optimiranja proizvodnje poteka skozi celotno življenjsko dobo izdelave
izdelka. Z optimiranjem procesa dosežemo nižje izdelovalne čase ter stroške in višjo kvaliteto
izdelave.
- VI -
RATIONALIZATION OF PRODUCTION COSTS IN THE COMPANY
VAR D.O.O.
SENKUNG DER PRODUKTIONSKOSTEN IM UNTERNEHMEN VAR
D.O.O.
Schlüsselwörter:
KOSTENKALKULATION, OPTIMIERUNG, BEARBEITUNGSZEIT, FERTIGUNGS-
PLANUNG, KOSTEN, AUTOMATISIERUNG
UDK: 005.52:330.133.1(043.2)
ZUSAMMENFASSUNG
In der Diplomarbeit ist die Prozessoptimierung des Punktschweißens vorgestellt. Es zeigt den
Ablauf der Fertigungsplanung des Robotisierten Punktschweißens, die Planung der technolo-
gischen Ausrüstung, die Fertigungsplanung und die Kostenplanung des gesamten Prozess.
Der Prozess der Rationalisierung bzw. Produktionsoptimierung verläuft durch die gesammte
Lebenszeit des Fertigungsprozesses. Mit der Optimierung des Prozesses erreichen wir kürze-
re Fertigungszeiten und niedrigere Kosten wie auch eine höhere Qualität der Produkte.
- VII -
KAZALO VSEBINE
1 UVOD ................................................................................................................................ 1
2 PREDSTAVITEV PODJETJA ....................................................................................... 2
2.1 VAR D.O.O. .................................................................................................................. 2
3 PREGLED TEORIJE ...................................................................................................... 7
3.1 NAČRTOVANJE PROIZVODNEGA PROCESA ..................................................................... 7
3.2 DOLOČANJE ČASOV IZDELAVE .................................................................................... 15
3.3 RACIONALIZACIJA ....................................................................................................... 18
4 RACIONALIZACIJA STROŠKOV TOČKOVNEGA VARJENJA –
EKSPERIMENTALNI DEL ................................................................................................. 22
4.1 OPIS IZDELKOV ........................................................................................................... 22
4.2 OBSTOJEČA TEHNOLOGIJA ROČNEGA TOČKOVNEGA VARJENJA ................................... 26
4.3 KONTROLA IZDELKA ................................................................................................... 28
4.4 ANALIZA DELA IN STROŠKOV ROČNEGA TOČKOVNEGA VARJENJA ............................... 31
4.5 OPTIMIRANJE PROCESA ............................................................................................... 33
4.6 NAČRTOVANJE AVTOMATIZIRANEGA PROCESA PROIZVODNJE ..................................... 38
5 UPRAVIČENOST INVESTICIJE ROBOTIZIRANEGA PROCESA IZDELAVE57
5.1 EKONOMSKA UPRAVIČENOST INVESTICIJE .................................................................. 57
5.2 TEHNOLOŠKA UPRAVIČENOST INVESTICIJE ................................................................. 62
6 SKLEP ............................................................................................................................. 64
7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV .......................................................................... 65
- VIII -
KAZALO SLIK
Slika 2.1: Poslovna stavba VAR d.o.o. ...................................................................................... 2
Slika 2.2: Enoredno preoblikovalno orodje ................................................................................ 3
Slika 2.3: Dvoredno preoblikovalno orodje ............................................................................... 4
Slika 2.4: Štancani izdelki .......................................................................................................... 5
Slika 3.1: Vsebina dejavnosti priprave proizvodnje ................................................................... 7
Slika 3.2: Delitev nalog priprave proizvodnje v dve skupini ..................................................... 8
Slika 3.3: Prikaz dela na enem stroju ....................................................................................... 20
Slika 4.1: BMW serija 6 ........................................................................................................... 22
Slika 4.2: Standardna označba avtomobilskih stebrov ............................................................. 23
Slika 4.3: Izdelek Verstärkung scharnier a-säule oben links .................................................... 23
Slika 4.4: Izdelek Verstärkungs scharnier a-säule oben rechts ................................................ 24
Slika 4.5: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na desnem izdelku (Verstärkungs
scharnier a-säule oben rechts)........................................................................................... 25
Slika 4.6: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na levem izdelku (Verstärkung scharnier
a-säule oben links) ............................................................................................................ 25
Slika 4.7: Ročni stacionarni varilni stroj NIMAK BMP 6-4/130MF ....................................... 26
Slika 4.8: Pozicije izdelka Verstärkung scharnier a-säule oben links v orodju ........................ 27
Slika 4.9: Pozicije izdelka Verstärkung scharnier a-säule oben rechts v orodju ...................... 27
Slika 4.10: Elektroda s kapico .................................................................................................. 28
Slika 4.11: Elektrodna kapica ................................................................................................... 28
Slika 4.12: Kontrolna priprava za mersko kontrolo izdelka ..................................................... 29
Slika 4.13: Pretrgan izdelek za kontrolo zvarnega spoja .......................................................... 30
Slika 4.14: Vpenjalne čeljusti za kontrolo zvarnih spojev ....................................................... 30
Slika 4.15: Robotska celica ...................................................................................................... 34
- IX -
Slika 4.16: Kontrolni panel ....................................................................................................... 35
Slika 4.17: Varilni stroj NIMAK C1600/260MF ..................................................................... 35
Slika 4.18: Elektrodi za točkovno varjenje ............................................................................... 36
Slika 4.19: Robot FANUC Arc Mate 120ic-10l in njegovo delovno območje ........................ 36
Slika 4.20: Zalogovnik ............................................................................................................. 37
Slika 4.21: 3D model naležne plošče in podpornega profila .................................................... 39
Slika 4.22: 3D model profilne palice ........................................................................................ 39
Slika 4.23: 3D model zalogovne enote ..................................................................................... 40
Slika 4.24: Prototip zalogovne enote TIP1 ............................................................................... 40
Slika 4.25: 3D model ojačitve stebra ........................................................................................ 41
Slika 4.26: 3D model stebra ..................................................................................................... 41
Slika 4.27: 3D model naležne plošče ....................................................................................... 42
Slika 4.28: 3D model podpornega profila ................................................................................ 42
Slika 4.29: 3D model ojačevalni profila ................................................................................... 42
Slika 4.30: 3D model zatiča ...................................................................................................... 43
Slika 4.31: 3D model zalogovne enote TIP2 ............................................................................ 43
Slika 4.32: Prototip koncepta zalogovne enote TIP2 ............................................................... 44
Slika 4.33: Dvočeljustno paralelno prijemalo GP30-B ............................................................ 46
Slika 4.34: 3D model mehanskega prijemala z profili za prijemanje izdelka .......................... 47
Slika 4.35: 3D model naležne površine za korekcijo pri vpenjanju ......................................... 47
Slika 4.36: Prijemanje izdelka z prijemalom TIP1, ki je nameščeno na robotski roki ............. 48
Slika 4.37: Mesti prijemanja izdelka z vakuumskimi prijemali ............................................... 48
Slika 4.38: Naležna površina za korekcijo izdelka pri prijemanju ........................................... 49
Slika 4.39: Vakuumski prisesek premera Ø23mm ................................................................... 49
Slika 4.40: Koncept prijemala TIP2 nameščene na robotski roki ............................................ 49
Slika 4.41: Elektroda z elektrodno kapico ................................................................................ 51
- X -
Slika 4.42: Elektroda za varjenje v robotski celici s podaljšanim vratom in z navojnim
vretenom ........................................................................................................................... 51
Slika 5.1: Prikaz dela na robotski celici ................................................................................... 62
- XI -
KAZALO PREGLEDNIC
Preglednica 1: Prikaz razdelitve obdelave na operacije za nek obdelovanec ........................... 10
Preglednica 2: Analiza dela ročnega točkovnega varjenja ....................................................... 32
Preglednica 3: Tehnični podatki robota FANUC Arc Mate 120ic-10l ..................................... 37
Preglednica 4: Tehnični podatki mehanskega prijemala .......................................................... 46
Preglednica 5: Taktni časi tehnološkega postopka varjenja izdelkov ...................................... 52
Preglednica 6: Analiza dela za točkovno varjenje na robotski celici ....................................... 54
Preglednica 7: Stroški materiala in izdelave tehnološke opreme ............................................. 55
Preglednica 8: Stroški standardnih komercialnih delov ........................................................... 56
Preglednica 9: Stroškovna kalkulacija ročnega točkovnega varjenja ....................................... 58
Preglednica 10: Stroškovna kalkulacija robotiziranega varjenja .............................................. 59
Preglednica 11: Pregled zasedenosti delavca na izmeno .......................................................... 60
Preglednica 12: Pregled zasedenosti stroja na letni ravni......................................................... 61
- XII -
UPORABLJENI SIMBOLI
vc - odpornostni moment
n - sila
f - normalna napetost
vf - tangencialna napetost
fz - modul elastičnosti
a - globina rezanja
L - vzdolžna pot orodja
B - pot orodja v širino
i - število zapovrstnih rezov
- XIII -
UPORABLJENE KRATICE
oz. - oziroma
ISO - International Standard Organisation
FS - Fakulteta za strojništvo
npr. - na primer
itd. - in tako dalje
SPC - statistično obvladovanje procesa
MSA - analiza merilnih sistemov
CAD - računalniško podprto oblikovanje
CNC - računalniško numerično krmiljenje
APQP - metode planiranja aktivnosti za večjo kakovost izdelkov
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 1 -
1 UVOD
Z uvajanjem avtomatiziranih procesov izdelave v proizvodnjo dosegamo krajše izdelovalne
čase izdelkov in zmanjšamo proizvodne stroške.
Zaradi vse večje nasičenosti trga je osnovni cilj vsakega podjetja zadovoljiti kupca s
celovitim obvladovanjem kakovosti končnega produkta.
Točkovno varjenje, ki se na podjetju VAR d.o.o. pojavlja vse več, se v večini izvaja na
ročnih delovnih mestih. Zaradi večanja kapacitet v področju točkovnega varjenja je omenjeno
podjetje pred kratkim nabavilo robotsko celico za avtomatizirano izdelavo.
Z vodstvom podjetja sem se dogovoril o uvajanju dveh projektov iz ročnega delovnega
mesta na robotsko celico. Zastavljen cilj racionalizacije oz. optimiranja projekta je razporediti
kapacitete varjenja, razbremeniti delavca, zmanjšat izdelovalne čase in znižati stroške izdela-
ve. Skratka racionalizirat proizvodnjo in stroške proizvodnje.
V diplomski nalogi bom predstavil vse korake projektiranja potrebne tehnološke opre-
me, načrtovanje dela, stroške in upravičil investicijo.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 2 -
2 PREDSTAVITEV PODJETJA
2.1 VAR d.o.o.
Zasebno podjetje VAR je bilo ustanovljeno leta 1994 in s šestdesetimi zaposlenimi nadaljuje
dolgoletno tradicijo orodjarstva v Gornji Radgoni. Inovativnost, kreativnost, pripravljenost za
prilagajanje naročnikovim zahtevam in visoka kakovost, je skozi leta podjetju pri kupcih
zagotovilo status zanesljivega partnerja, ki s svojim znanjem in izkušnjami uspešno sodeluje
pri razvoju in realizaciji najzahtevnejših orodij. S časom se je osnovna orodjarska dejavnost
razširila tudi na serijsko proizvodnjo izdelkov, v največji meri za avtomobilsko industrijo.
Njihovi kupci in uporabniki orodij, izdelkov in storitev postajajo partner v celotnem
procesu snovanja, razvoja in zagotavljanja funkcionalnosti orodij, ter izdelkov. Inovativnost,
kreativnost, ter prilagajanje naročnikovim zahtevam so torej njihova stalnica razvoja. Že dol-
go niso le ponudniki izdelave orodij, temveč se želijo na trgu predstaviti in uveljaviti kot pri-
lagodljiv in zanesljiv partner pri izdelavi orodij in izdelkov za najzahtevnejše uporabnike.
Slika 2.1: Poslovna stavba VAR d.o.o.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 3 -
Orodjarna
Osnovno proizvodna dejavnost podjetja predstavlja izdelava visokokakovostnih orodij. Le-ta
temelji na strokovnih izhodiščih, na uporabi sodobnih računalniško vodenih obdelovalnih
strojev, na natančni kontroli izdelkov, ter visoki usposobljenosti in izkušnjah vseh zaposlenih.
Orodja so izdelana po lastni konstrukciji, s sodobno CAD/CAM programsko opremo
(SOLIDWORKS/UNIGRAPHICS), kot tudi po konstrukciji naročnika in dostavljenem vzor-
cu.
Slika 2.2: Enoredno preoblikovalno orodje
Proizvodni program orodjarne tako obsega orodja za preoblikovanje pločevine najzah-
tevnejših izvedb velikosti 1600x600 mm, kot so kombinirana oz. progresivna, rezilna, upogi-
bna in vlečna orodja. Vedno večji delež pa predstavlja tudi izdelava orodij z integriranimi
pripravami za varjenje in kovičenje. Nadalje ponujajo orodja za predelavo plastičnih mas v
velikosti do 420x420 mm, kot so orodja za brizganje termoplastov in orodja za stiskanje in
brizganje duroplastov. Pomembno skupino predstavlja tudi razvoj in izdelava prototipnih oro-
dij/vzorcev ter kontrolnih priprav. Prednost ponudbe prototipnih orodij/vzorcev predstavlja
predvsem kratek čas realizacije.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 4 -
Slika 2.3: Dvoredno preoblikovalno orodje
Serijska proizvodnja
Orodja iz osnovnega proizvodnega programa se razvijajo tako za zunanje kupce, kakor tudi
potrebe lastne serijske proizvodnje, kjer proizvajajo štancane in brizgane izdelke za avtomo-
bilsko industrijo, industrijo elektronike in še nekatere panoge. Za realizacijo proizvodnje so
na voljo ekscentrične stiskalnice velikosti od 25 do 400 ton. Pri tem velja izpostaviti tudi pre-
oblikovanje nerjaveče pločevine, ki predstavlja pretežni del njihove proizvodnje. Proizvodnja
brizganih izdelkov (do 200g) pa se izvaja na računalniško krmiljenih brizgalnih strojih. Izdel-
ki podjetja se vgrajujejo v vozila proizvajalcev vozil kot so Audi, BMW, Daimler, Volvo,
Ford. Nekaterim izmed naštetih, so tudi neposredni dobavitelj na montažne linije (TIR 1). V
zadnjem času predstavljajo vedno večji delež izdelki z višjo dodano vrednostjo (štancani in
dodatno varjeni sklopi avtomobilskih komponent).
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 5 -
Slika 2.4: Štancani izdelki
Storitvena dejavnost
Dodatno dejavnost podjetja predstavljajo storitve strojnih obdelav na obdelovalnih strojih
velikosti do 1000x700 mm. To so storitve struženja, rezkanja in koordinatnega vrtanja na
CNC obdelovalnih strojih, ploskovnega in okroglega brušenja, potopne erozije in žične erozi-
je. V ponudbi je tudi merjenje obdelovancev na 3D CNC koordinatnem merilnem stroju do
700x700x500 mm.
Sistem kakovosti
Kakovost razvoja, proizvodnje in prodaje orodij zagotavljajo v skladu s standardom kakovosti
ISO 9001:2008, ki je uveden že od leta 2001. Kakovost štancanih, brizganih in varjenih delov
obvladujejo v skladu s standardom kakovosti ISO/TS 16949:2009, saj se zavedajo da sta
danes ključna dejavnika kakovost in kratek dobavni rok, kar pri njihovih kupcih vzbuja veliko
mero zaupanja.
V skladu z ISO/TS 16949:2009 so v podjetju strokovno usposobljeni in tudi izvajajo
APQP (metode planiranja aktivnosti za večjo kakovost izdelkov), SPC (statistično obvlado-
vanje procesov) in MSA (analize merilnih sistemov). Vsa vzorčenja izdelkov so izvedena v
skladu z VDA standardi (obvladujejo pa tudi PPAP).
Kot že omenjeno, je merilnica podjetja opremljena s sodobnim 3D koordinatnim meril-
nim strojem, kjer se izvajajo vse vrste meritev, od izdelkov do orodij. S strojem zagotavljajo
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 6 -
natančnost meritev do 0,003 mm. Za zagotavljanje merske ustreznosti izdelkov v serijski pro-
izvodnje čedalje več uporabljajo kontrolne priprave, ki jih prav tako sami projektirajo in izde-
lujejo.
Podjetje ima tudi strokovno usposobljen in akreditiran kader za interno izvajanje kalib-
racije meril skupine B.
Razvoj
V podjetju vsa leta svojega delovanja permanentno vlagajo v lastni razvojni oddelek, hkrati pa
se povezujejo s Fakulteto za strojništvo Univerze v Mariboru. So član Orodjarskega grozda
Slovenije (TCS) in Avtomobilskega grozda Slovenije (ACS). Registrirano imajo tudi razisko-
valno skupino.
Podjetje od vsega začetka uvaja in razvija filozofijo računalniško integrirane proizvodnje.
Tako je velik delež aktivnosti usmerjen tudi v razvoj in nadgrajevanje obstoječih programskih
rešitev in procesov.
Razvoj, konstruiranje, izdelava in preizkušanje orodij se izvaja v integriranem računalniškem
okolju CAD/CAE/CAM/CAQ s programsko opremo podjetja EDS UNIGRAPHICS in last-
nimi strokovnjaki. S tem je omogočeno učinkovito načrtovanje orodij in prilagajanje indivi-
dualnim potrebam posameznega kupca. Kupcu omogočajo, da sodeluje pri vseh izdelavnih
fazah nastajanja orodij, to je na stopnji načrtovanja, izdelave in preizkušanja. Sodelovanje z
odjemalci se pri večini primerov prične že v fazi razvoja izdelka (sklopa).
Kadrovska struktura
Trenutno je v podjetju zaposlenih 55 ljudi. Kadrovska struktura je ugodna, saj četrtino zapos-
lenih predstavlja kader s šesto ali višjo stopnjo izobrazbe. Hkrati skrbijo za pridobivanje
novih potencialnih sodelavcev, saj redno razpisujejo štipendije za dijake in študente s področ-
ja strojništva. Stalnico v razvoju podjetja predstavlja tudi nenehno usposabljanje in izobraže-
vanje zaposlenih s ciljem pridobivanja interdisciplinarnih znanj, ki so nujna za zagotavljanje
dolgoročne konkurenčne sposobnosti podjetja. Implementiran imajo tudi model za sistematič-
no spremljanje in razvoj intelektualnega kapitala, s čimer skrbijo za pravočasno pridobivanje
in razvoj znanja, ki bo potrebno za doseganje strateških ciljev podjetja [9].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 7 -
3 PREGLED TEORIJE
3.1 Načrtovanje proizvodnega procesa
Naloga načrtovanja tehnološkega in proizvodnega procesa je tehnično-ekonomsko, sociološko
in organizacijsko optimalno oblikovanje tehnološkega in proizvodnega procesa glede na naj-
novejše znanstvene dosežke , upoštevajoč medsebojno delovanje sistema človek – delovno
mesto – okolica v normalnih pogojih.
Tehnološki proces je v bistvu le proces pretvorbe oziroma obdelave in predelave mate-
riala (spremembe oblike, fizikalnih lastnosti itd.) z uporabo njegovih fizikalnih in kemijskih
lastnosti z namenom, da izdelamo izdelek z določenimi lastnostmi in kakovostjo. Tehnološki
proces obsega zaporedje in opis delovnih postopkov ter kontrolo kakovosti, ki preverja, če je
bilo delo izdelano v predpisanih mejah.
Slika 3.1: Vsebina dejavnosti priprave proizvodnje
Proizvodni proces je organizacijsko reševanje tehnoloških procesov v prostoru, torej,
določanje proizvodne prostorske strukture, ki obsega razmestitev delovnih mest in drugih
potrebnih površin. Zato vsebuje ob delovnih postopkih še postopke kontrole, transporta, zas-
tojev in skladiščenja za več tehnoloških procesov.
Priprava proizvodnje
Tehnološka priprava
Kaj
Kako
S čim
Operativna priprava
Kateri izdelek
Koliko
Kdaj
Kako
Kontrola
Kakšna je kakovost
Vzroki odstopanj
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 8 -
V sodobnem načrtovanju novih delovnih mest in postopkov ter urejanju že obstoječih
dobiva vedno večji poudarek načelo: »Vsako delo je možno izvesti še boljše«. To pomeni
doseči želeni cilj s prihranki časa, materiala, naprezanja, energije, stroškov itd. ter povečati
kakovost dela in zadovoljstvo pri delu.
Načrtovanje proizvodnje obsega sledeče naloge:
Izdelavo delovnih načrtov,
Načrtovanje montaže,
Konstrukcijo vpenjalnih naprav in specialnih orodij,
Programiranje CNC-strojev, robotov in koordinatnih merilnih naprav,
Načrtovanje kontrole.
Sodobna proizvodnja, za katero hočemo, da bo uspešna, mora biti ustrezno načrtovana,
pripravljena, organizirana, vodena, kontrolirana in mora vključevati vse dosežke, ki se vklju-
čujejo v proizvodno in poslovno funkcijo. V vsakem delovnem okolju se pojavljajo specifični
subjektivni in objektivni problemi, potrebe zahteve in možnosti, zato je težko predpisati pravi-
la za organizacijo proizvodnje. Temeljni namen vsake priprave proizvodnje mora biti dosega-
nje optimalnega razmerja med rezultati dela in potroški zanj. Pripraviti delo pomeni, da
improvizacijo zamenjamo z organizacijo.
Slika 3.2: Delitev nalog priprave proizvodnje v dve skupini
Priprava proizvodnje
Načrtovanje proizvodnje
- Načrtovanje postopkov
- Preračun časa
- Preračun stroškov
- Načrtovanje proizvodnih sredstev
- Načrtovanje izvajalcev
- Načrtovanje izvajanja nalogov
- Načrtovanje potreb po materialu
Vodenje proizvodnje
- Načrtovanje proizvodnega pro-
grama
- Načrtovanje količin
- Načrtovanje rokov
- Načrtovanje kapacitet
- Lansiranje nalogov
- Spremljanje izvajanja nalogov
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 9 -
Načrtovanje proizvodnih procesov predstavlja odločilno povezavo med konstrukcijo in
izdelavo (proizvodnjo), saj predpisuje, kako bo izdelek narejen. To je inženirsko delo, ki
odloča o proizvodnih stroških in učinkovitosti v proizvodnem obratu. Temelji na človeških
izkušnjah in intuiciji [6].
Aktivnosti pri načrtovanju tehnološkega in proizvodnega procesa
Razčlenitev tehnološkega procesa se prične po prejemu risbe (načrta) iz konstrukcijskega
oddelka in jo sestavljajo naslednje aktivnosti:
Analiza tehnologičnosti konstrukcije
Tehnolog mora analizirati, če je konstrukcijska dokumentacija (risbe, sestavnica, she-
me ipd.) jasna in popolna ter podatki enolični. Konstrukcija mora biti takšna, da je
zamišljeni izdelek primeren za proizvodnjo v danih pogojih.
Določanje dimenzij surovca (vhodnega materiala)
Konstrukterji določijo vrsto in kakovost materiala, v tehnološki pripravi pa določimo
obliko in količino materiala, iz katerega bomo izdelek napravili. Pri količini upošte-
vamo vse izgube in odpadke, ki nastajajo med pripravo materiala za obdelavo in samo
in samo obdelavo.
Določanje števila in vrstnega reda delovnih postopkov
V tehnološkem in proizvodnem procesu se surovec s postopno obdelavo pretvarja v
izdelek. Poznamo pet osnovnih delovnih postopkov:
Operacija
Je delovni postopek, s katerim spreminjamo obliko ali lastnosti materiala, ko se en ele-
ment spaja z drugim ali od njega ločuje oziroma se ga pripravlja za nek drug delovni
postopek. Operacija se izvaja na enem delovnem mestu. V okviru enega izdelavnega
naročila se ponovi tolikokrat, kolikor je naročenih izdelkov.
Če prestružimo obdelovanec najprej grobo in potem fino, je to ena operacija. Če je med
grobo in fino obdelavo prekinitev, npr. žarjenje, govorimo o treh operacijah.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 10 -
Preglednica 1: Prikaz razdelitve obdelave na operacije za nek obdelovanec
Štev. oper. Naziv operacije Delovno mesto
05 Žaganje Žaga
10 Struženje Stružnica
15 Frezanje utorov Frezalni stroj
20 Zunanje brušenje Brusilni stroj
Operacija je osnovni element za načrtovanje proizvodnje. Operacijo uporabljamo, ko
določamo obremenitev stroja in ko iščemo delovno silo (izvajalce).
Transport
Je delovni postopek, s katerim prenesemo obdelovanec iz enega delovnega mesta na
drugo (izjema so prenosi v okviru delovnega postopka na enem delovnem mestu).
Kontrola
Je delovni postopek, s katerim se v katerikoli obliki preverja kakovost ali količina neke-
ga izdelka.
Zastoj
Je delovni postopek, kadar okoliščine ne dopuščajo ali ne zahtevajo takojšnjega nadalj-
njega delovnega postopka.
Skladiščenje
Je delovni postopek, kadar je obdelovanec ali izdelek spravljen v skladišču, da bi ga
obvarovali pred nekim nedovoljenim delovnim postopkom.
Operacijo delimo naprej na faze, prehode in gibe.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 11 -
Faza je del operacije, ki jo izvajamo:
nad eno ploskvijo (ali vezanimi ploskvami) obdelovanca,
z enim orodjem (ali s stavkom orodij, ki istočasno dela),
pri istem delovnem režimu.
Če spremenimo samo enega od elementov pri obdelavi (mesto obdelave, orodje, režim
obdelave), že preidemo v novo fazo.
Prehod imenujemo tisti del operacije, ki nastopi pri enem premiku orodja v smeri podajanja
po obdelani ploskvi. Potreba po definiciji prehoda je nastala zaradi poenostavitve dokumenta-
cije pri tehnološkem normiranju. Pri normiranju več enakih prehodov sestavlja fazo. Zato v
takih primerih normiramo samo fazo in označimo, koliko prehodov jo sestavlja.
Če fazo še dalje drobimo, ne dobimo več elementov, ki bi imeli znake tehnološkega
procesa. Če razbijemo – npr. stružiti vrat 35 – na elemente, kot so: vključiti stroj, primakniti
orodje, vključiti vreteno, prestružiti vrat, odmakniti orodje, izklopiti vreteno, ustaviti stroj,
premeriti obdelovanec itd., dobimo gibe, od katerih je eden že prej omenjeni prehod. Gibi
morajo biti vezani na faze, na vpetja ali pa neposredno na operacije.
Vpetje imenujemo tisti del operacije, ki ga izvedemo med enim vpenjanjem in izpenjanjem
obdelovanca na stroju ali na ročnem delovnem mestu. Pri vpetju upoštevamo položaj obdelo-
vanca proti vpenjalnemu mestu na stroju.
Pozicija imenujemo vsak položaj obdelovanca proti stroju. Pri tem ne upoštevamo premikan-
ja površine, ki jo obdelujemo, proti orodju.
Natančnost obdelovanca med vpetji določata stroj in delavec, natančnost obdelovanca
me pozicijami pa določa sam stroj. Zato težimo, kadar hočemo človeka kar najbolj izključiti
iz obdelovalnega procesa, da prehajamo od sprememb v položaju obdelovanca z vpetjem k
spremembam položaja obdelovanca s pozicijo (obdelava v enem vpetju).
Za vsak del nekega izdelka predpišemo, v koliko operacijah in kakšnem vrstnem redu se bo
izdeloval. Velik vpliv ima tip proizvodnje (posamična, serijska, množična), torej velikost seri-
je. Določimo tudi vsa potrebna orodja (univerzalna ali namenska) in pripomočke za izdelavo.
Zahtevek za izdelavo orodij in pripomočkov predamo oddelku konstrukcije orodij, ki je v
manjših podjetjih običajno kar v sestavi priprave proizvodnje. Pri več različnih operacijah pri
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 12 -
nekem elementu predpišemo tudi število in način transporta med delovnimi mesti, transportno
sredstvo ter potreben čas za transport.
Določanje delovnega mesta, načina in režima dela
Za vsako operacijo izberemo takšno delovno mesto, kjer bo možno najugodnejše izvesti ope-
racijo. Točno predvidimo tudi metodo in režim dela, kar pomeni, da so določeni vsi pogoji in
okoliščine, v katerih material spremeni svojo obliko in lastnosti. Delovni potek je torej pros-
torsko in časovno sodelovanje med človekom in delovnim sredstvom, s katerim se vhod
(surovec) pretvori v izhod (izdelek).
Metoda dela obstaja v pravilih za izvedbo dela (predvideno), način dela pa je individualna
izvedba dela glede na metodo (dejansko). Pri strojni obdelavi mora tehnolog upoštevati med-
sebojno delovanje vseh dejavnikov, ki vplivajo na točnost obdelave.
Določanje časa izdelave
Po določitvi metode in režima dela določimo čas, potreben za pripravljalno-zaključna, tehno-
loška in pomožna dela. Tehnolog črpa podatke iz preglednic, diagramov, računalniških baz
podatkov ipd.. Te podatke zbira, analizira, ureja služba za študij dela.
V tem delu je predstavljena in podana osnova za vnaprejšnje določanje časa z obrazci za
tehnološke čase ter standardne čase elementov dela (za pomožna in pripravljalno-zaključna
opravila).
Določitev meril in načina kontrole
Za kakovostno izdelavo nekega elementa moramo kontrolirati kakovost in količino. Zato teh-
nolog predpiše merila, s katerimi bo izvedena kontrola, način kontrole in potrebni čas.
Ekonomska analiza primernosti tehnološkega procesa
Tehnološki proces mora biti tako projektiran, da je zagotovljena njegova gospodarnost. Glede
na več možnih načinov izdelave moramo preučiti več različic tehnološkega procesa in izbrati
najgospodarnejšo.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 13 -
Izbira najustreznejšega postopka je še vedno odvisna predvsem od praktičnih izkušenj
načrtovalca. Pri iskanju odločitve o načinu obdelave najprej preverimo, ali je mogoča obdela-
va s postopki, ki so gospodarnejši od odrezovanja, dajejo manj odpadkov, manj obremenjuje-
jo okolje in porabljajo manj energije.
Pri izbiranju ustreznega postopka odrezavanja najprej upoštevamo geometrijsko obliko
izdelka, ki pogosto dokončno odloča, kateri postopek prihaja v poštev. Tako prihaja za obde-
lavo rotacijskih oblik v poštev predvsem struženje, pri zelo zahtevni obdelavi tudi brušenje.
Dolge, ravne ploskve je najbolj gospodarno skobljati, krajše pa frezati. Vodoravno pehanje
utegne biti rentabilno le pri posamični obdelavi in če je odločilna nizka cena orodja.
Pri odločanju za eno ali drugo vrsto orodij imajo prednost standardna orodja, ker so
cenejša, lažja in hitreje nadomestljiva, lažje dosegljiva ter so boljše kakovosti.
Če je za obdelavo več možnosti, se odločamo za najcenejšo in običajno najhitrejšo,
hkrati pa upoštevamo zasedenost strojev.
Naslednje merilo izbire sta zahtevana natančnost obdelave in kakovost površine, ki sta
podani na delavniški risbi. Strojnim postopkom dajemo prednost pred ročnimi.
Kadar se na podlagi podatkov, ki jih imamo na voljo, ne moremo odločiti med dvema
postopkoma, se lahko opremo na naslednje zakonitosti:
Pri sicer enakih možnostih je postopek s krožnim gibanjem navadno gospodarnejši
od postopka s premočrtnim gibanjem;
Kadar omogoča eden od postopkov večjo natančnost ali boljšo kakovost površine,
mu damo prednost, ker bomo z njim lažje dosegli zahtevane lastnosti izdelka.
Izdelava tehnološke dokumentacije
Celotno delo tehnologa se odraža v tehnološki dokumentaciji, ki predstavlja osnovno za odvi-
janje proizvodnje.
Izdelava delovnega načrta
Določanje vhodnega dela je opredelitev vrste surovca in mer surovca glede na zahteve
izdelka, kar opravimo v okviru izdelovanja delovnega načrta in v fazi konstrukcije. Pri
tem moramo biti pozorni na naslednja merila: tehnološka, ekonomska in časovna. Za
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 14 -
material oziroma sestavni del, ki ga kupimo drugod, ne načrtujemo tehnološkega posto-
pka (le v primeru dokončne obdelave v lastnem podjetju).
Vrstni red operacij tehnološkega procesa je zaporedje, s katerim materialu ali telesu
postopno spreminjamo obliko ali lastnosti od surovega stanja do končnega stanja. Vzpo-
redno načrtujemo tudi potrebno preizkušanje nastajajočega izdelka, da bi zagotovili pot-
rebno kakovost izdelka. Zaporedje operacij s pripadajočimi podatki prikažemo na
obrazcu 'DELOVNI POTEK'. Upoštevamo tudi kakovostno primernost in zasedenost
proizvodne opreme. Težimo k čim manjšemu možnemu številu operacij. Operacije
oštevilčimo z: 05, 10, 15… ali pa s parnimi števili. Neizkoriščene številke uporabimo
pri vrinjanju novih operacij.
Za vsako delovno operacijo morajo biti v delovnem načrtu določena potrebna sredstva
za izvajanje delovnega postopka. Pri izbiri sredstev za izdelavo moramo najprej določiti
stroje oziroma delovna mesta, na katerih bomo izvajali delovne postopke. Ker orodja in
naprave na splošno razvrščamo hkrati s stroji in delovnimi mesti, jih označujemo kot
pomožna sredstva izdelave.
V okviru določitve predvidenega časa ugotovimo potrebni čas za izvedbo delovnih pos-
topkov. Ti podatki so pomembni zato, ker se na njihovi osnovi odločamo o terminiran-
ju, načrtovanju kapacitet, obračunavanju stroškov, kalkulaciji ponudb, načrtovanju
naložb itd.. Kalkulacija časa obsega normativni čas za kos in pripravljalno-zaključni čas
za serijo izdelkov. Za vsako operacijo izpolnimo obrazec 'ANALIZA DELA'.
Poleg 'DELOVNEGA POTEKA' je izdelava obrazca 'DELOVNA RISBA' za vsako
operacijo osrednji dokument pri načrtovanju proizvodnje. Delovna risba zajema poleg
osnovne skice za določeno operacijo (odebelimo obdelane površine v dani operaciji) še
vse potrebne faze izdelave s potrebnim reznim orodjem, pomožnim orodjem, pogoje
dela (vc, n, f, vf, fz, a, L, B, i) in tehnološki, pomožni, pripravljalno-zaključni ter norma-
tivni čas. Prav tako moramo na delovni risbi predvideti merilno orodje in morebitne pri-
prave ter seveda stroj, na katerem izvedemo operacijo obdelave.
Pod standardnimi orodji in pripravami razumemo tiste, ki jih lahko nabavimo na tržišču
brez naročila z nekimi posebnimi zahtevami.
Delovni načrt ne sme vsebovati nobenih podatkov, ki se večkrat menjajo (cene materia-
la, urne postavke itd.).
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 15 -
Z obrazcem 'SEZNAM ORODJA' zagotovimo pripravo potrebnega reznega in merilne-
ga orodja, potrebnega za realizacijo naročila. Podatke črpamo iz 'DELOVNIH RISB'.
Strojni list
Za kakovostno načrtovanje proizvodnje rabimo ustrezne tehnične podatke o posameznih
strojih, ki jih zberemo na obrazcu 'STROJNI LIST'. Podatki (npr. možnost vpenjanja,
vrste obdelav, dimenzije – gabariti, natančnost, moč, vrtilne hitrosti, pomiki,…) so
osnova za izbor najprimernejšega delovnega mesta.
Načrtovanje stroškov
Povečani pritisk konkurence in naraščajoči stroški silijo podjetja k točnejšemu načrto-
vanju in zasledovanju poslovanja. Bistveni prispevek k temu pomeni načrtovanje stroš-
kov, katerega cilj je minimiranje stroškov [1][2].
3.2 Določanje časov izdelave
Če hočemo dobiti realno potrebne čase za opravljanje nekega dela in pri tem obravnavamo
faktor čas kot organizacijsko merilo v poslovanju, je potrebno, da spoznamo in uporabljamo
čim več objektivnih načinov za določanje ter izračunavanje časa izdelave in norme. To pome-
ni, da je potrebno vedno imeti na razpolago način in izbrati tistega, ki bo s stališča zahtevane
natančnosti ekonomsko upravičen.
Sestavni elementi časa izdelave in norme
Količino dela opredeljujemo s časom, ki je potreben za uresničitev delovne naloge. Razliku-
jemo dejanski in predpisani čas.
Dejanski (efektivni) čas je količina dela, ki jo opazovani delavec ali delovno sredstvo
dejansko porabi za uresničitev delovne naloge. Ugotavljamo ga z merjenjem. Pri vsakem
delavcu je dejanski čas drugačen, saj je odvisen od delavčevih telesnih in umskih sposobnosti,
kot so: strokovnost in spretnost, motivacija za delo, starost, dnevni ritem ter stopnja privaje-
nosti na delovno opravili, kakor tudi stvarni pogoji okolice, v kateri delavec izvaja delovno
nalogo.
Predpisani (normirani) čas – norma je količina dela, ki jo sme porabiti povprečni
delavec, ali določeno delovno sredstvo za uresničitev delovne naloge, kadar dela v skladu s
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 16 -
predpisanim potekom opravil po predpisani metodi, v predpisanih pogojih okolice in je dela-
vec pri tem motiviran za učinkovito delo. Povprečni delavec je tisti, ki ima predpisane telesne
in umske sposobnosti ter starost, je priučen za delovno opravilo in ima predpisano stopnjo
privajenosti.
Definicija pomeni torej povezavo vplivov vseh treh osnovnih dejavnikov procesa dela:
predmeta dela, sredstva dela (delovna priprava) in človeka v smiselno celoto.
Glede na način izražanja razlikujemo dve obliki norme:
a) časovna norma je izražena s časom, potrebnim za izdelavo enega kosa oziroma za
izvajanje operacije ali prijema;
b) količinska norma je izražena s številom kosov, ki jih je potrebno izdelati v eni izmeni
ali neki drugi časovni enoti.
V nadaljevanju bomo z izrazom norma obravnavali le časovno normo. Glede na način
uporabe je norma lahko:
a) posamična (individualna), ki jo dajemo enemu delavcu za izvršitev enote dela ali ope-
racije, kadar tempo njegovega delane vpliva neposredno na delo drugih delavcev;
b) skupinska, ki jo dajemo takrat, kadar je neko delo ozko povezano z dvema osebama ali
več (npr. verižno delo, kjer je izdelek dokončan po zadnji operaciji in norma velja za
vse delavce, ali tam, kjer po naravi dela morata delati dve osebi ali več).
V delovni organizaciji si skoraj ne moremo več zamisliti delovnega procesa brez prisotno-
sti analitikov študija dela, vendar je še pogosto v delovnih organizacijah prisotna napačna
miselnost glede njihovega dela in norme, saj delavci ponekod obsojajo analitike časa kot svo-
je krojače osebnega dohodka. Zato je tam potrebno spremeniti takšno mišljenje in pri tem
upoštevati naslednje:
1. Norma je organizacijsko merilo za humano oblikovano delo in ne merilo zaslužka.
2. Normo je potrebno realno izračunati s pomočjo znanstvenih metod, ki omogočajo
realnost in objektivnost, kar naj bo delo ustrezno usposobljenih in izkušenih kadrov.
Ob prvi točki nam mora biti jasno, da se z normami ukvarjajo tehniki, sistem stimulacije
in delitev osebnih dohodkov pa je drugi pojem, s katerim se ukvarjajo ekonomisti.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 17 -
V vsakodnevni praksi razumemo pod pojmom normiranje izključno postopek predpisovanja
potrebnega časa za izvršitev nekega dela, vendar normiranje zajema naslednji obseg dela in
postopkov:
a) Določanje časa izdelave:
S snemanjem,
Z enačbami za strojno delo,
S pomočjo analize osnovnih gibov,
b) Analizo časa izdelave in analizo izgub pri delu,
c) Izračunavanje potrebnega časa izdelave in norme,
d) Izdelavo in pravočasno zbiranje podatkov (preglednic, diagramov), potrebnih na nor-
miranje,
e) Spremljanje in analizo izvrševanje norm.
Pri tako zapletenem pojmovanju normiranja je nujno potrebno, da klasične normirce
zamenjamo s strokovno usposobljenimi analitiki časa in tehnologi, ki morajo stalno sodelovati
in medsebojno izmenjevati podatke.
Pregled časov
Če želimo pravilno določiti čas izdelave in izračunati normo, moramo poznati vse njihove
sestavne elemente.
Pomen pomembnejših oznak:
- pripravljalni-zaključni čas ( - pripravljalni čas, - zaključni čas),
- tehnološki čas, ki ga porabimo za izvršitev spremembe na predmetu dela
( - avtomatski, - strojno-ročni, - ročni),
- pomožni čas, s katerim je omogočena izvršitev tehnološkega časa ( -
avtomatski, - strojno-ročni, - ročni),
- dodatni čas, ki rabi kot nadomestilo delavcu za vse izgube časa in zasto-
jev, ki jih ima pri izvršitvi dela in na njih ne more vplivati oziroma lahko
vpliva le v majhni meri (zajet je s koeficientom ). Koeficient za
odmor človeka in sta zajeta v času izdelave ,
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 18 -
- čas izdelave predmeta, ki upošteva tehnološki in pomožni čas z vključe-
nima koeficientoma in (koeficienta za odmor človeka),
- norma za en predmet dela – je seštevek tehnološkega, pomožnega in
dodatnega časa,
- čas za izdelavo enega predmeta dela, ki vključuje pripravljalno-zaključni
čas,
- čas naročila je čas, potreben za izdelavo nekega dela v celoti, celotne
serije,
- normalni čas (tehnološki ali pomožni), določen na osnovi snemanja ali s
pomočjo predvidenih časov[1] [4].
3.3 Racionalizacija
Racionalizacija – poenostavljanje oziroma oblikovanje dela je drugi del študija dela, ki ima
vzporedno s študijem časa naslednje naloge:
1. analiza dela na delovnem mestu:
študij gibov,
stabilizacija delovnega mesta,
2. analiza toka proizvodnih procesov,
3. raziskave in predpisovanje boljšega in lažjega načina dela,
4. uvajanje izboljšanega načina dela.
Osnovni cilj racionalizacije dela je torej poenostavitev, olajšava in uvajanje najekonomič-
nejšega načina dela.
Namen racionalizacije je enak študiju časa in obsega:
zmanjšanje utrujenosti
povečanje varnosti,
zmanjšanje stroškov,
povečanje produktivnosti.
V nadaljevanju je strnjenih nekaj splošnih navodil za poenostavljanje dela.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 19 -
Če povzamemo, da je oblikovanje dela dejavnost razvijanja in izboljšanja tehnoloških
postopkov, metod dela in delovnih postopkov, delovnih mest, strojev, orodij in pripomočkov,
dojamemo izredno pomembnost te dejavnosti za podjetja.
Jasno je, da cilji oblikovanja dela predvsem na področju povečanja gospodarnosti oziroma
ekonomičnosti delovnih podsistemov. Še bolj pomemben cilj oblikovanja dela je prilagoditi
delo človeku, pri čemer dajemo poudarek zmanjšanju obremenjenosti delavca in varnem delu.
Pri oblikovanju dela analitik uporablja raziskovalni postopek pri zbiranju in obdelavi
ustreznih podatkov. Pri tem sistematično opazuje delovne procese in analizira vplivne dejav-
nike.
Analitik pri oblikovanju ustreznih rešitev (sam ali v sodelovanju z drugimi strokovnjaki)
upošteva znanja s področja ergonomije, fiziologije, psihologije, varstva pri delu, svoje poprej-
šnje izkušnje, ki so kritično preverjene v praksi in oblikuje nove, boljše in ustreznejše rešitve.
Delo na več strojih (DVS)
DVS predstavlja količinsko usklajevanje delavcev in delovnih sredstev. En delavec ali skupi-
na delavcev dela istočasno (v enem nizu) na več delovnih mestih (postajah); pri tem lahko gre
za enaka ali različna delovna mesta.
V kovinsko predelovalni industriji gre za posluževanje na več strojih – to je enake vrste
in tipa, ki so razvrščeni v ustreznem prostoru, da jih je možno posluževati [3].
Delo na enem stroju in več enakih strojih
Pri današnjem tipu proizvodnje z višjo stopnjo avtomatizacije se pogosto dogaja, da ima dela-
vec, ki poslužuje le en stroj, v okviru avtomatskega cikla precej prostega časa. Izrabi ga lahko
za izvajanje kakšne ročne operacije ali za posluževanje drugih strojev v oddelku. Seveda je pri
tem ugodno, če so ti stroji enaki in se na njih opravlja enako delo [5].
Delo na enem stroju lahko prikažemo grafično na sliki 3.3.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 20 -
Slika 3.3: Prikaz dela na enem stroju
Pri tem oznake pomenijo:
- čas ročnega prijema,
- čas strojno-ročnega prijema,
- čas ročnega prekritega prijema,
- čas strojnega prijema (avtomatski),
- prosti čas delavca,
- čas trajanja enega ciklusa (operacije).
Karakteristike dela na enem stroju lahko določimo z enačbami:
a) stopnja izkoristka delavca:
,
b) ciklus dela stroja: ,
c) stopnja izkoristka stroja:
,
d) urna proizvodnja:
,
e) prosti čas delavca: ,
f) čas novega prijema, če je delavec izkoriščen z izkoristkom :
.
V času trajanja lahko delavec izvaja ročno operacijo, ki jo je med strego stroja
možno izvajati (npr. nadzor, posnemanje robov, piljenje, montaža ipd.). Vsekakor ga za to
delo tudi ustrezno stimuliramo, sam pa ima možnost preseganja normativov.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 21 -
V kolikor imamo v oddelku več enakih strojev in se na njih izvaja enako delo, lahko določimo
možnost strege na več strojih z naslednjimi karakteristikami:
a) število enakih strojev, katerim lahko delavec streže:
- Čas hoje od stroja do stroja (ČE),
- Število strojev – upoštevamo celo število;
b) potreben prosti čas delavca, da lahko streže N enakim strojem:
(ČE),
c) preostali prosti čas čakanja delavca pri stregi N enakih strojev:
d) izkoristek delavca, ki streže N enakim strojem:
,
e) novi prekriti ročni prijem, da bi delavec lahko stregel (N+1) enakim strojem pri izkori-
stku delavca :
,
,
f) najdaljše trajanje hoje med stroji:
,
g) največja oddaljenost med stroji:
(m),
pri tem velja:
- čas trajanja koraka (1,5 ČE),
- dolžina koraka (0,75 m) [3].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 22 -
4 RACIONALIZACIJA STROŠKOV TOČKOVNEGA VAR-
JENJA – EKSPERIMENTALNI DEL
V eksperimentalnem delu bom prikazal izdelka in njune specifikacije, obstoječo tehnologijo,
na kater se izdelka izdelujeta ročno, analiziral obstoječe stanje, optimiral proces s pomočjo
avtomatizacije, izdelal načrt procesov proizvodnje ter tehnološke opreme in izdelal ekonom-
sko analizo obeh procesov.
4.1 Opis izdelkov
Izbrana izdelka, katera bom implementiral v avtomatizirani proces točkovnega varjenja se
bosta uporabljala kot ojačitev avtomobilske šasije v avtomobilih znamke BMW, kot je prika-
zan na sliki 4.1.
Slika 4.1: BMW serija 6
Specifični podatki izdelkov
Omenjena izdelka sta ojačitvi na A-stebru avtomobila. Slika 4.2 prikazuje lego stebrov na treh
tipih avtomobilov. Črka A prikazuje lego (steber), kjer se bosta izdelka nahajala.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 23 -
Slika 4.2: Standardna označba avtomobilskih stebrov
Na slikah 4.3 in 4.4 sta prikazana izdelka, katera bom implementiral v robotizirani proces
izdelave:
1. Verstärkung Scharnier A-Säule oben links:
Slika 4.3: Izdelek Verstärkung Scharnier A-Säule oben links
Projekt: F06
Letna količina: 10.000 kos
Velikost serije: 1.500 kos
Trajanje projekta: 6 – 7 let
Ocenjena količina v življenjski dobi: 70.000 kos
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 24 -
2. Verstärkungs Scharnier A-Säule oben rechts:
Slika 4.4: Izdelek Verstärkungs Scharnier A-Säule oben rechts
Projekt: F06
Letna količina: 10.000 kos
Velikost serije: 1.500 kos
Trajanje projekta: 6 – 7 let
Ocenjena količina v življenjski dobi: 70.000 kos
Tehnično tehnološke zahteve izdelkov
Tehnično tehnološke zahteve so zahteve kupca oziroma naročnika projekta, katere nam pred-
pisujejo podatke njihovih standardov, ki se zahtevajo pri izdelku.
Oba izdelka sta izdelana iz materiala HC260LAD+Z100 MBO (2,00 mm).
Zahteve v povezavi s procesom varjenja:
Globina vtisa od 7-20% skupne debeline materiala (od 3,20-3,73 mm),
Premer (material, ki je dejansko spojen) po pretrgu materiala mora biti najmanj 5,7
mm,
Brez obrizgov na naležnih površinah izdelkov,
Zvarjenih vseh 5 točk.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 25 -
Na slikah 4.5 in 4.6 so prikazane pozicije vseh zvarnih spojev za oba izdelka:
Desni izdelek
Slika 4.5: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na desnem izdelku (Verstärkungs
Scharnier A-Säule oben rechts)
Levi izdelek
Slika 4.6: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na levem izdelku (Verstärkung
Scharnier A-Säule oben links)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 26 -
4.2 Obstoječa tehnologija ročnega točkovnega varjenja
Ker pri izdelavi izdelka poteka več faz je, kot že rečeno moje področje racionaliziranja oziro-
ma optimiranja proces varjenja. Točkovno varjenje je najbolj razširjen postopek uporovnega
varjenja. Bistvo postopka je v tem, da dve bakreni elektrodi stisneta varjenca (dve pločevini),
zaradi velikega električnega toka se tam material segreje in zaradi pritiska elektrod nastane
zvar. Površine pločevine morajo biti čiste, brez oksidne plati. Postopek se največ uporablja v
avtomobilski industriji in je v tem času eden od najbolj robotiziranih postopkov.
Tehnologija, katera se uporabljali za izdelavo izdelkov je točkovno varjenje na stacio-
narnem varilnem stroju. To je proces ročne izdelave. Na sliki 4.7 je prikazan srednjefrekvenč-
ni varilni stroj NIMAK.
Slika 4.7: Ročni stacionarni varilni stroj NIMAK BMP 6-4/130MF
Koncept varjenja Verstärkung Scharnier A-Säule oben links
Na sliki 4.8 je prikazano orodje za izdelek Verstärkung Scharnier A-Säule oben links. Prika-
zanih je pet pozicij. Vsaka pozicija prikazuje nastavitev izdelka v orodje, tako da se lahko
zvari vsaka od petih zvarnih mest.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 27 -
Slika 4.8: Pozicije izdelka Verstärkung Scharnier A-Säule oben links v orodju
Koncept varjenja Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts
Ker sta izdelka popolnoma enaka, vendar zrcalna je zgornji del orodja za izdelavo točkovnih
zvarov enako, spodnji del pa torej zrcalni v primerjavi z levim orodjem. Na sliki 4.9 je prika-
zano orodje za izdelavo Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts.
Slika 4.9: Pozicije izdelka Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts v orodju
Elektroda
Glede na zahtevane lastnosti zvarnih spojev in ostalih parametrov so bili izbrani materiali za
elektrodo:
litine bakra s kromom, bakra s kromom in cirkonijem, bakra s kadmijem, bakra s
kobaltom in berilijem, bakra s srebrom in
sintrane kovine na osnovi volframa (80 %) in bakra.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 28 -
Slika 4.10: Elektroda s kapico
Elektrodna kapica:
Tip elektrode
Slika 4.11: Elektrodna kapica
Material elektrode je VarMat 4 (CuNi2Be)
4.3 Kontrola izdelka
Kontrola izdelka se izvaja po merilih standardov naročnika. V času proizvodnje delavec izva-
ja kontrolo po slučajnostnem principu vsako uro.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 29 -
Kontrola služi:
ugotavljanju napak pri posameznih fazah izdelave,
zmanjšanju števila zastojev pri procesu izdelave,
zmanjšanje izmeta in
povečanju števila končnih izdelkov
Merska kontrola izdelka
Slika 4.12 prikazuje pripravo za mersko kontroliranje izdelka. Pri izdelku kontroliramo pozi-
cijo lukenj, obrez in površine.
Slika 4.12: Kontrolna priprava za mersko kontrolo izdelka
Kontrola zvarnih spojev
Kontrola zvarnih spojev se izvaja s pomočjo stiskalnice in posebnega vpenjalnega orodja.
Zvarni spoj mora po pretrgu imeti premer 5,7 mm. Na sliki 4.13 je prikazan že kontroliran
izdelek.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 30 -
Slika 4.13: Pretrgan izdelek za kontrolo zvarnega spoja
Slika 4.14 kaže vpenjalno orodje za kontrolo zvarnega spoja. Ko se izdelek vpne v orodje se
to položi v stiskalnico in ta potiska čeljusti orodja narazen. To traja toliko časa, dokler se v
območju zvarnih mest ne pretrga.
Slika 4.14: Vpenjalne čeljusti za kontrolo zvarnih spojev
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 31 -
4.4 Analiza dela in stroškov ročnega točkovnega varjenja
Pri analizi stroškov in dela bom prikazal tehnološke čase izdelave enega izdelka, ki so potreb-
ni za izvedbo neke serije in pri tem nastale stroške. S pomočjo teh se lahko nato ugotovi last-
na cena posameznega izdelka oz. projekta.
Analiza dela
Pri operativni pripravi dela za ročno točkovno varjenje se je normativni čas izdelave enega
izdelka izračunal s pomočjo analize dela. Pri tem smo upoštevali sam tehnološki čas dela kot
tudi pomožni čas ter čas priprave in zaključni čas.
Analiza dela prikazana v preglednici 2, opisuje vse elemente dela in tehnološki čas izde-
lave izdelka, ki znaša 0,90 min, pripravljalno-zaključni čas 17,16 min in pomožni čas dela
0,33 minute.
Koeficienti dodatnega časa:
koeficient napora Kn = 0,13
koeficient okolice Ko = 1,75
dopolnilni koeficient Kd = 0,15
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 32 -
Preglednica 2: Analiza dela ročnega točkovnega varjenja
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 33 -
Stroškovna kalkulacija
Stroškovna kalkulacija oz. analiza stroškov je metoda, ki omogoča ugotavljanje prednosti ali
slabosti izbrane tehnologije. Analiza stroškov mora biti na osnovi kalkulacij izvedena racio-
nalno in utemeljevati odločitve za gospodarno delo.
Za izračun stroškovne kalkulacije sem uporabil obrazec laboratorija za načrtovanje pro-
izvodnih sistemov fakultete za strojništvo. Skupni izdelovalni stroški tako znašajo 0,355
€/kos. Lastna cena izdelka pa upošteva še ceno materiala, ki je odvisna od mase surovca, ter
dodatka za splošne proizvodne stroške in stroške uprave oziroma prodaje. Lastna cena izdelka
znaša 1,22 €/kos brez DDV.
4.5 Optimiranje procesa
Potek procesa izdelave ima velik vpliv na tehnološke čase in tudi na stroške. Z racionalizacijo
oziroma optimiranjem proizvodnje in stroškov proizvodnje se poskuša te faktorje zmanjšat, da
ne pride do zastojev in mrtvih časov.
Pri tem koraku razlikujemo:
Optimiranje s ciljem zagotavljanja skladnosti s ponudbo in
Optimizacija v poznejših fazah s ciljem nižanja izdelavnih stroškov.
Postopek optimiranja se izvaja samo, če bi bilo potrebno. Z vidika stroškovnega menedž-
menta se v fazi optimiranja opravijo zadnje pomanjkljivosti s skladnostjo ponudbe, hkrati pa
se teži k znižanju izdelovalnih stroškov. Največji delež stroškov prevzema sam material. Zato
se teži predvsem k optimiranju izdelovalnih procesov, skratka pri odpadu. Čim manj odpada
se proizvede, tem večji je izkoristek [7].
Pri postopku optimiranja torej strmimo k nižanju izdelovalnih stroškov in zmanjšanju pro-
izvoda izmeta, kakor tudi razbremenitvi delavca. Za ta namen se je vodstvo na skupnem ses-
tanku s pomočjo metode brainstorminga odločilo ta proces avtomatizirat na že obstoječi
robotski celici. Ta bi zmanjšala tehnološki čas izdelave in količino izmeta. Povečala pa bi
produktivnost in dobiček.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 34 -
Analiza obstoječega stanja
Razlogov za spremembo obstoječega stanja je več. Obstoječe stanje ročnega točkovnega var-
jenja ima kar nekaj očitnih slabosti, katere pa je možno odpraviti.
Najbolj je očitna pomanjkljivost kapacitet ročnega točkovnega varjenja, saj se je s pri-
hodom novih projektov znatno povečalo povpraševanje na področju varjenja. Zaradi tega je
večkrat prišlo do zamud dobavnih rokov. To ima za posledico, da se občasno uvaja tudi triiz-
mensko delo.
Ker poteka proces izdelave ročno se pojavljajo zaradi človeškega faktorja tudi napake.
Zaradi natančno definirane pozicije zvarnega mesta, tako prihaja do zaznavne količine izmet-
nih izdelkov.
Tudi zaradi že omenjenega večjega števila varjenih izdelkov, kateri se v večini varijo na
ročnih delovnih mestih je potrebno delavca razbremeniti. Pri ročnem točkovnem varjenju je
delavec neposredno izpostavljen faktorjem kot so zaprašenost, vročina, sedeči položaj in dim-
ni plini, kateri nastajajo pri procesu varjenja.
Robotska celica
Robotska celica podjetja Mikron d.o.o. je namenjena stregi varilnega aparata za točkovno
varjenje. Na sliki 4.15 je prikazana robotska celica, ki izvaja postopek varjenja na že obstoje-
čem projektu.
Slika 4.15: Robotska celica
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 35 -
Slika 4.16: Kontrolni panel
Varilni stroj:
Strojno opremo za točkovno varjenje podpira srednjefrekvenčni varilni stroj NIMAK
C1600/260MF. Spodnja slika prikazuje omenjen stroj.
Slika 4.17: Varilni stroj NIMAK C1600/260MF
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 36 -
Slika 4.18: Elektrodi za točkovno varjenje
Manipulator:
Roboti FANUC Arc Mate 120ic-10l so zelo zmogljivi in enostavni v uporabi. Podpira jih
programska oprema ArcTool, ki jo označujejo zelo napredne varilne funkcije in komunikacija
z vsemi običajnimi varilnimi izvori.
Slika 4.19: Robot FANUC Arc Mate 120ic-10l in njegovo delovno območje
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 37 -
Tehnični podatki:
Preglednica 3: Tehnični podatki robota FANUC Arc Mate 120ic-10l
Krmiljene osi 6
Maksimalni doseg roke 2009 mm
Maksimalna nosilnost 10 kg
Teža mehanske enote 250 kg
Ponovljivost ±0,1 mm
Največja hitrost delovanja
J1
J2
J3
J4
J5
J6
Zalogovnik:
Zalogovnik podjetja Mikron d.o.o. je zelo fleksibilen in koncipiran za enostavno uporabo
delavca. Na njem sta dve enaki zalogovni enoti. Ko delavec napolni zalogovno enoto z izdel-
ki, se ta zasuče za 180° do izhodiščne pozicije prijemanja izdelka. Na sliki 4.20 je prikazan
virtualni model zalogovnika.
Slika 4.20: Zalogovnik
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 38 -
4.6 Načrtovanje avtomatiziranega procesa proizvodnje
Pri načrtovanju proizvodnega procesa se pred fazo optimiranja opravi analiza procesa. Izdela
se je pokalkulacija, pregledajo se terminske realizacije, nastopajoče težave in drugo. S pomoč-
jo teh podatkov in pridobljenega znanja so se te informacije upoštevale pri načrtovanju izbra-
nega procesa optimizacije.
Načrtovanje tehnološke opreme
Velik poudarek sem dal načrtovanju tehnološke opreme. Vsak izdelek ima svoje lastnosti in
specifikacije. Zaradi precejšne nesimetričnosti izdelka je bilo pri fazi načrtovanje vloženega
veliko raziskovalnega truda glede nalaganja izdelka v zalogovnik in kasnejšega prijemanja z
manipulatorjem.
S pomočjo programske opreme SolidWorks, katera je namenjena avtomatiziranemu
načrtovanju v strojništvu sem izdelal 3D modele posameznih komponent, katere sem nato
sestavil v skupno rešitev. Vsi koncepti prikazani v nadaljevanju se lahko uporabljajo tako za
Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts kot tudi za Verstärkung Scharnier A-Säule oben
links.
Načrtovanje zalogovnika:
Pri načrtovanju zalogovne enote sem se ravnal:
Po specifikacijah, ki jih ima zalogovnik,
po že uveljavljenih projektih na robotski celici in
po lastnostih oz. posebnosti, ki jih s seboj prinaša izdelek.
1) Koncept zalogovnika TIP1:
Pri zasnovi prvega koncepta sem dal poudarek izdelavi zalogovne enote glede na zunanje
konture izdelka. Izdelki bi se nalagali na zalogovno enoto in s pomočjo palic togo vpeli. S
pomočjo modelirnega programa (SolidWorks) sem izdelal 3D elemente, kateri so prikaza-
ni v nadaljevanju. Vsi elementi zalogovnika so iz aluminija razen standardnih komercial-
nih elementov (vijaki, matice).
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 39 -
Sestavni elementi:
Naležna plošča in podporni profil
Slika 4.21: 3D model naležne plošče in podpornega profila
Profilne palice
Slika 4.22: 3D model profilne palice
S pomočjo programske funkcije assembly sem vse komponente združil v skupni
izdelek zalogovne enote prikazan na sliki 4.23.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 40 -
Slika 4.23: 3D model zalogovne enote
Po uspešno izdelanemu konceptu virtualnega modela sem izdelal delavniške risbe
in jih predal tehnologu. Skupaj sva določila materiale za izdelavo prototipnega modela.
Izbrala sva cenejše materiale in lažje za obdelavo, saj je pri prototipni izvedbi bila
pomembna samo funkcionalnost namenske naprave. Nato je tehnolog predal dokumenta-
cijo v izdelavo tega. Na sliki 4.24 je prikazan prototip zalogovne enote.
Slika 4.24: Prototip zalogovne enote TIP1
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 41 -
2) Koncept zalogovnika TIP2:
Koncept zalogovne enote TIP2 sem zasnoval glede na zgornjo površino izdelka. Na nje se
nahajajo 3 luknje. Odločil sem se za sredinsko luknjo, saj je pravokotne oblike in zato
ponuja boljšo togost naloženim izdelkom. Z modelirnim programom sem izdelal posame-
zne elemente in jih nato sestavil. Tudi v tem primeru zalogovnika so vsi elementi alumini-
jasti razen standardni komercialni elementi (vijaki, matice).
Sestavni elementi:
Ojačitev stebra
Slika 4.25: 3D model ojačitve stebra
Steber
Slika 4.26: 3D model stebra
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 42 -
Naležna plošča
Slika 4.27: 3D model naležne plošče
Podporni profil
Slika 4.28: 3D model podpornega profila
Ojačitveni profil za ploščo
Slika 4.29: 3D model ojačevalni profila
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 43 -
Zatič
Slika 4.30: 3D model zatiča
Po smernicah virtualnega modela sem izdelal delavniške risbe in jih predal tehno-
logu. Pri izdelavi prototipnega modela sva se odločila za uporabo že pri prvem konceptu
uporabljenega modela. Odstranile so se palice, naredila se je luknja za steber in izdelal
steber. Na slikah 4.31 in 4.32 je prikazan virtualni model in prototip zalogovne enote
TIP2.
Slika 4.31: 3D model zalogovne enote TIP2
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 44 -
Slika 4.32: Prototip koncepta zalogovne enote TIP2
3) Utemeljitev izbire koncepta
Pri utemeljitvi izbire koncepta sem opravil analizo prednosti in slabosti, ki jih ponuja
posamezni tip in se na podlagi teh odločil za primernejšega.
Prednosti zalogovnika TIP1:
Enostavna izdelava
Nizki stroški izdelave
Slabosti zalogovnika TIP1:
Komplicirano vlaganje izdelkov zaradi velikega števila palic
Težka dostopnost manipulatorja z prijemalom
Ne zagotavlja ponovljivosti zloženih izdelkov
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 45 -
Prednosti zalogovnika TIP2:
Enostavna izdelava
Enostavno nalaganje izdelkov
Relativno dobra dostopnost manipulatorja z prijemalom
Dobra ponovljivost zloženih izdelkov
Slabosti zalogovnika TIP2:
Nekoliko višji izdelovalni stroški v primerjavi z zalogovnikom TIP1
Na podlagi primerjave prednosti in slabosti posameznih konceptov sem se odločil za
izdelavo zalogovnika TIP2, saj ponuja boljšo ponovljivost naloženih izdelkov za lažje pri-
jemanje z prijemalom in s tem pogojeno tudi manjše število zastojev v primerjavi z zalo-
govnikom TIP1. Stroški izdelave so zanemarljivo višji.
Načrtovanje prijemala:
Pri načrtovanju tehnološke opreme za prijemanje izdelka sem se ravnal po pred tem že izdela-
nima prototipoma zalogovnikov. V ta namen sem narisal dve različni varianti prijemanja.
1) Koncept prijemala TIP1:
Pri prvem konceptu prijemala sem se odločil za izdelavo z mehanskim prijemalo. V ta
namen sem si najprej narisal okvirni koncept načina prijemanja in pri tem seveda upošte-
val obliki zalogovnikov. Nato sem s pomočjo medmrežja poiskal ponudnike mehanskih
prijemal. Ker sta se dva ponudnika prijemal nahajala v precejšni bližini sem se osebno
napotil do njiju. Tam smo pregledali načine prijemanja, ki jih izdelek dopušča in določili
nekaj tipov prijemal. Nato sta mi podjetji posredovali njihove ponudbe vrednosti prijema-
la. Na podlagi funkcionalnosti prijemala in stroški prijemala sem izbral najprimernejšega
in preko njihove spletne strani naložil 3D model, katerega sem nato uporabil pri izdelavi
namenskega prijemala [10]. Na sliki 4.33 je prikazano izbrano prijemalo podjetja Som-
mer-automatic.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 46 -
Slika 4.33: Dvočeljustno paralelno prijemalo GP30-B
Preglednica 4: Tehnični podatki mehanskega prijemala
Tehnični podatki dvočeljustnega paralelnega prijemala GP30-B
Odmik čeljusti [mm] 5
Prijemna moč pri odpiranju [N] 76
Prijemna moč pri zapiranju [N] 94
Čas zapiranja / odpiranja čeljusti [s] 0,02
Minimalni delovni tlak [bar] 3
Maksimalni delovni tlak [bar] 8
Delovna temperatura [°C] 5-80
Volumen cilindra [cm3] 3
Masa [g] 152
Pri modeliranju prijemala sem se ravnal po specifikacijah zalogovnika TIP1. Ker je
prijemanje izdelka v tem primeru možno le iz zgornje strani, sem se odločil za sredinsko
luknjo. Ta ponuja ravne površine in zadosten oprijem.
Ker je mehansko prijemalo, katerega sem si izbral le modul za odpiranje in zapiranje
je bil potrebno še izdelati primerna profila, ki bi izdelek prijela. Slika 4.34 prikazuje model
mehanskega prijemala z profili za prijemanje izdelka.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 47 -
Slika 4.34: 3D model mehanskega prijemala z profili za prijemanje izdelka
Ker je pri procesu točkovnega varjenja potrebno zvare na izdelku namestit na prava
mesta je pri postopku prijemanja izdelka važna ponovljivost prijemanja izdelka. Zato sem
pri izdelavi prijemala še upošteval, da je izdelek potrebno togo vpeti. To zagotovi zadost-
no stabilnost in seveda ponovljivost pozicioniranja izdelka, da so kasneje zvarne točke na
mestu. Za ta namen služi naležna plošča na kateri sta dva zatiča, ki s pomočjo lukenj na
zgornji strani izdelka pozicionira izdelek toliko, da ga nato prijemalo prime in zavari pre-
dvidoma brez napake. Slika 4.35 prikazuje naležno ploščo za korigiranje pozicije izdelka
pri vpetju.
Slika 4.35: 3D model naležne površine za korekcijo pri vpenjanju
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 48 -
Na sliki 4.36 je prikazan celotni koncept prijemala TIP1.
Slika 4.36: Prijemanje izdelka z prijemalom TIP1, ki je nameščeno na robotski roki
2) Koncept prijemala TIP2
Koncept prijemala TIP2 temelji na vakuumskih priseskih. Pri tem tipu prijemala sem se
ravnal po obeh variantah zalogovnikov. V tem primeru sem se za prijemanje zopet odločil
za zgornjo površini izdelka, saj vakuumska prijemala potrebujejo za prijemanje ravno
površino. Na sliki 4.37 je prikazano mesto prijemanja izdelka z vakuumskimi prijemali
(beli točki).
Slika 4.37: Mesti prijemanja izdelka z vakuumskimi prijemali
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 49 -
Z modelirnim programom sem narisal posamezne elemente prijemala in jih nato
sestavil. Ker sem uporabil za prijemanje izdelka prav tako zgornjo površino, je naležna
površina za korekcijo izdelka pri prijemanju podobno koncipirana, kot pri konceptu pri-
jemala TIP1, kar prikazuje slika 4.38.
Slika 4.38: Naležna površina za korekcijo izdelka pri prijemanju
Ker je na robotski celici že nameščeno prijemanje izdelkov z vakuumskimi priseski
sem izbral obstoječega od proizvajalca Schmaltz, ki je prikazan na sliki 4.39.
Slika 4.39: Vakuumski prisesek premera Ø23mm
Slika 4.40: Koncept prijemala TIP2 nameščene na robotski roki
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 50 -
3) Utemeljitev izbire koncepta:
Prednosti koncepta prijemala TIP1:
Zanesljivo delovanje zaradi mehanskega prijemala ni možno izpadanje izdelka
Krajši tehnološki časi posameznih faz izdelave
Enostavna montaža
Slabosti koncepta prijemala TIP1:
Draga nabava prijemala
Predelava robota na ta koncept prijemanja
Prednosti koncepta prijemala TIP2:
Enostavna montaža
Zaradi že obstoječega sistema ni potrebna predelava
Nizka cena nabave posameznih komponent
Hitra zamenjava poškodovanih elementov
Slabosti koncepta prijemala TIP2:
Občasno padanje delovnega tlaka, lahko povzroča izpadanje izdelka
V primerjavi z mehanskim prijemalom so tehnološki časi večji, vendar zanemarljivo
Načrtovanje elektrode:
Pri načrtovanju elektrode sem si pomagal z elektrodo na ročnem delovnem mestu in z varil-
nim aparatom v robotski celici. Oblika elektrodne kapice je ostala enaka kot je prikazan v
poglavju tehnologije ročnega točkovnega varjenja. Slika 4.41 prikazuje elektrodo in elektrod-
no kapico ročne varjenja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 51 -
Slika 4.41: Elektroda z elektrodno kapico
Pri izdelavi elektrode sem si prav tako pomagal z modelirnim programom. Ker ima na
varilnem aparatu v robotski celici drog za vpetje elektrode navoj in ni koničen, kot pri orodju
za ročno varjenje sem moral tega spremeniti v navojno vreteno in prav tako, ker bi drog zaradi
oblike izdelka bil napoti pri posameznih točkah točkovnega varjenja, sem moral podaljšati
vrat elektrode. Na sliki 4.42 je prikazan 3D model elektrode, katera se bo uporabljala v robot-
ski celici.
Slika 4.42: Elektroda za varjenje v robotski celici s podaljšanim vratom in z navojnim
vretenom
Ker je postopek varjenja ostal enak so tudi materiali elektrode in oblika elektrodne
kapice ostali enaki. Elektroda se je le prilagodila lastnostim varilnega avtomata robotske celi-
ce in obliki izdelka.
Vrat elektrode
Konus za vpetje
Navojno vreteno
Podaljšani vrat
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 52 -
Analiza dela
V poglavju analiza dela sem zajel tehnološke čase, ki nastopajo pri procesu točkovnega varje-
nja ter pripravljalno-zaključne čase za pripravo dela oz. delovnega mesta pred procesom dela
in po njem.
Ker ta projekt še ni oživel oz. še ne poteka sem si pri določanju pripravljalno-zaključnih
časov pomagal z že implementiranimi projekti na robotski celici, saj je princip same priprave
in izvajanja dela zelo podoben.
S pomočjo programske opreme Roboguide proizvajalca FANUC, ki je namenjena simu-
liranju procesov in s tem odkrivanju nastopajočih napak v procesu smo tudi naš proces simuli-
rali. Simulacija je bila namenjena predvsem določanju tehnoloških časov posameznih korakov
procesa. Na ta način smo pridobili zelo natančen prikaz časovnega cikla varjenja.
V preglednici 5 so prikazani taktni časi tehnološkega postopka strege robota in cikli var-
jenja posameznih zvarov.
Preglednica 5: Taktni časi tehnološkega postopka varjenja izdelkov
Taktni časi za izdelka Verstärkung scharnier a-säule oben rechts/links
Prijemanje kosa 1,5 s
Premik k 1. Točki varjenja 3,2 s
Cikel varjenja 3,7 s
Premik k 2. Točki varjenja 1 s
Cikel varjenja 3,7 s
Odmik od stroja 1 s
Obračanje za 180° 1,2 s
Premik k 3. Točki varjenja 1 s
Cikel varjenja 3,7 s
Premik k 4. Točki varjenja 1 s
Cikel varjenja 3,7 s
Premik k 5. Točki varjenja 1 s
Cikel varjenja 3,7 s
Odlaganje v zabojnik 3 s
Premik v izhodiščno stanje 1,5 s
Skupaj: 35,1 s
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 53 -
Kot je razvidno iz preglednice 4 je skupni tehnološki čas 35,1s oziroma 0,585 min. Z
pomočjo obrazca analize dela sem vnesel vse elemente dela, pomožne čase, ki so potrebni za
izvedbo pomožnih opravil in potrebne pripravljalno-zaključne čase.
Ker je proces točkovnega varjenja avtomatizirani proces je odstotek dodatnega časa (td), ki je
potreben za izdelavo nižji, kar je prikazano s pomočjo koeficientov:
koeficient napora Kn = 0,11
koeficient okolice K0 = 1
dopolnilni koeficient Kd = 0
Nekateri pripravljalno-zaključni časi potrebni za postopek dela, kot so na primer montaža
zalogovnih enot na mizo, montaža elektrode, montaža prijemala, postavitev odlagalnega zabo-
ja in vlaganje obdelovancev so bili ugotovljeni z preizkušanjem bodisi z že izdelano tehnološ-
ko opremo tega projekta, bodisi z opremo iz prejšnjih projektov. Ostali pripravljalno-zaključni
časi, kot so preskrba dokumentacije, kontrola naprave, čiščenje, itd., pa so bili vzeti iz prejš-
njih projektov na tem delovnem mestu.
Pomožni časi, ki so potrebni za izvedbo tehnološkega dela so prav tako bili določena na
podlagi izkušenj in preizkušanja.
Na preglednici 6 analize dela so prikazani vsi potrebni tehnološki, pripravljalno-zaključni
in pomožni časi tega projekta.
S pomočjo teh je bil narejen izračun:
norme za izdelavo enega izdelka, ki vključuje tehnološki čas, pomožni čas in tudi
dodatni čas, ki nastopi zaradi izgub delavca;
pripravljalno-zaključnih časov, ki upošteva prav tako čas, ki nastopi zaradi izgub dela-
vca;
časa, ki je potreben za izdelavo velikosti serije 1500 izdelkov.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 54 -
Preglednica 6: Analiza dela za točkovno varjenje na robotski celici
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 55 -
Ekonomska analiza tehnološkega procesa
Pri ekonomski analizi tehnološkega procesa sem prav tako kot pri predhodnem tehnološkem
postopku naredila analiza dela, ki je pokazala skupne čase, ki so potrebni za izvedbo opravila
in stroške, ki pri tem nastajajo.
Določanje stroškov izdelave potrebne tehnološke opreme:
Po uspešno načrtovanih komponentah za izdelavo zalogovnika in prijemala, je bilo potrebno
posredovati tehnologu osnovne gabarite in maso posameznih sestavnih elementov. S pomočjo
programa SolidWorks sem izdelal delavniške risbe in določil material, za katerega mi je pro-
gram izračunal težo. Ker se je lahko večina komponent izdelala na lastnem podjetju so se
omenjeni podatki vnesli v interno kalkulacijo izračuna stroškov dela in materiala. V pregled-
nici 7 je prikazana kalkulacija. Kot je razvidno je skupni čas izdelave vseh komponent 19 ur,
skupni stroški pa znašajo 952,14 €.
Preglednica 7: Stroški materiala in izdelave tehnološke opreme
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 56 -
Pri izdelavi zalogovnika in prijemala je bilo potrebno kupiti še standardne komercialne dele
[8], kateri so prikazani v preglednici 8.
Preglednica 8: Stroški standardnih komercialnih delov
Naziv elementa Oznaka Število kosov Cena za kos [€/kos] Skupna cena
[€]
Vijak M12x25 12 0,78 9,36
Vijak M12x30 12 0,85 10,2
Podložka A13 24 0,21 5,04
Podložka A17 8 0,29 2,32
Vijak M8x20 16 0,16 2,56
Vijak M16x35 8 0,85 6,8
∑ = 36,28 €
Lastna cena tehnološke opreme je torej vsota stroškov dela izdelave, materiala in komercial-
nih stroškov standardnih elementov, ki znaša 988,42€.
Stroškovna kalkulacija:
Stroškovna kalkulacija avtomatiziranega procesa izdelave je pokazala, da je lastna cena izdel-
ka 1,17 €/kos.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 57 -
5 UPRAVIČENOST INVESTICIJE ROBOTIZIRANEGA
PROCESA IZDELAVE
V tem poglavju bom prikazal upravičenost avtomatiziranega procesa izdelave. Investicijo
bom upravičil s pomočjo stroškovnih kalkulacij, od katerih bom lahko primerjal dobljene
rezultate in ugotovil prihranek v stroških. Prav tako bom prikazal še prihranek delavčevega
časa zaradi avtomatiziranega procesa izdelave.
5.1 Ekonomska upravičenost investicije
Pri ekonomski upravičenosti investicije sem primerjal lastni ceni izdelkov obeh tehnoloških
postopkov izdelave. V preglednici 9 in preglednici 10 sta prikazani stroškovni kalkulaciji
obeh postopkov. Za nabavno vrednost stroja v obeh primerih sem upošteval procent zasede-
nosti stroja z obema izdelkoma in ga uporabil v kalkulaciji. Na ta način sem dobil realnejšo
vrednost končnih stroškov izdelave izdelka, ki pa zaradi majhnih letnih količin ni veliko
manjša.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 58 -
Preglednica 9: Stroškovna kalkulacija ročnega točkovnega varjenja
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 59 -
Preglednica 10: Stroškovna kalkulacija robotiziranega varjenja
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 60 -
Iz preglednic je razvidno, da je lastna cena izdelka ročnega točkovnega varjenja 1,108
€/kos in robotiziranega varjenja 1,040 €/kos. Prihranek na letni ravni je torej razlika obeh teh-
noloških postopkov za oba izdelka.
- Prihranek [€/leto]
- lastna cena ročnega varjenja [€/kos]
- lastna cena robotiziranega varjenja [€/kos]
- letna količina izdelkov [kos/leto]
Prihranek zaradi optimiranja tehnološkega procesa torej znaša 1.360 €/leto. Glede na to,
da je predvidena življenjska doba projekta 7 let, in ker projekt poteka na ročnem delovnem
mestu že eno leto, sem vzel prihranek stroškov življenjske dobe 6 let. Torej za obdobje šestih
let znaša prihranek 8.160 €.
Postopek avtomatiziranega varjenja ne zahteva stalne prisotnosti delavčevega časa. V ta
namen podjetje uporablja kalkulacijo za izračun delavčeve prisotnosti na stroju, ki je prikaza-
na v preglednici 11.
Preglednica 11: Pregled zasedenosti delavca na izmeno
Iz kalkulacije je razvidno, da je delavec na izmeno zaseden 50%.
izdeleknormativ
varjenjakos/h
količina
pakiranja
količina
izdelkov
v
saržerju
kos /
izmeno
zamenjava
zabojev /
izmeno
zamenjava
zabojev /
izmeno
zamenjava
elektrod /
izmeno
nalaganje
izdelkov /
izmeno
nalaganje
izdelkov /
izmeno
potrebna
prisotnost
operaterja na
izmeno
potrebna
prisotnost
operaterja na
izmeno [%]
67058- 7274951-03 F06
VERST.SC.A-SAUL OB.L0,0095 83 96 48 623 6 7 13 13 13 49 50
zamenjava elektrod 2 min
namestitev 2 nivoja zabojev 2 min
obračanje mize 0,33 min
start 0,02 min
kontrola izdelkov 0,33 min
zamenjava zaboja 3 min
skupaj: 7,68 min
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 61 -
Preglednica 12 kaže vse projekte, kateri potekajo na robotski celici. Kalkulacija je
namenjena izračunu kapacitet na stroju.
Preglednica 12: Pregled zasedenosti stroja na letni ravni
Razvidno je, da je za projekta Verstärkung Scharnier A-Säule oben links in Verstärkung
Scharnier A-Säule oben rechts potrebnih skupaj 240 ur/leto.
Ker je delavec pri obeh postopkih zaseden 50%, je vsota prostega časa delavca za oba
projekta skupaj 120 ur. Bruto stroški delavca znašajo 7,5 €/h. Produkt prostega časa delavca
pri obeh projektih in bruto stroškov delavca na uro znaša tako 900 €/leto. Na ravni življenjske
dobe projektov pa 5.400 €.
Skupni prihranek optimiranja tako znaša 2.260 €/leto oz. 13.560 € na življenjsko dobo
projektov.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 62 -
5.2 Tehnološka upravičenost investicije
Investicijo upravičujem na podlagi izbrane tehnologije, saj je robotizirani proces izdelave
hitrejši in razbremeni delavca. Z vidika študija dela je bil proces racionaliziran oz. optimiran
tako, da je delavec izpostavljen nekoliko nižjemu faktorju onesnaženosti in napora.
Prav tako je bilo ugotovljeno, da je delavec zaseden na stroju 50%, kar omogoči delo na
več strojih ali operacijah hkrati. V ta namen sem izdelal graf dela na enem stroju (robotski
celici), iz katerega je razvidni prosti čas delavca, kar prikazuje slika 5.1.
Slika 5.1: Prikaz dela na robotski celici
Odvijanje dela:
1. prijem: vklop avtomatizacije stroja: ta = 28,08 min;
2. prijem: prijemanje in pomik izdelka do mesta varjenja: tar = 1,2 min;
3. prijem: robotska celica avtomatsko vari izdelke, delavec pa v tem času nalaga izdelke
v zalogovnik in slučajno izbrane izdelke kontrolira po predpisani metodi: trp1 = 4,33
min, trp2 = 23 min;
4. prijem: po končanem ciklu avtomatizacije delavec zamenja elektrodo in zaboj za odla-
ganje izdelkov: tr = 6 min.
5. prijem: Pd1 = 22,55 min, Pd2 = 3,88 min: prosti čas delavca.
Karakteristike dela na enem stroju:
a) stopnja izkoristka delavca:
,
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 63 -
,
b) ciklus dela stroja:
,
c) izkoristek stroja:
,
d) urna proizvodnja:
,
e) prosti čas delavca:
,
.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 64 -
6 SKLEP
V današnjem gospodarstvu ni dovolj samo izdelovati/proizvajati, temveč izdelovati z dobič-
kom. Zato je pri racionaliziranju stroškov proizvodnje potrebno uporabit vse razpoložljive
kapacitete in izbrati pravilno tehnologijo za proizvajanje z najnižjimi stroški.
Z optimiranjem proizvodnega procesa sem skrajšal dobavne roke, zmanjšal stroške
izdelave, razporedil kapacitete na strojih in povečal izkoristek delavca. Prav tako se z uvedbo
avtomatiziranega procesa izdelave zniža količina izmeta in razbremeni delavca. Vsi ti razlogi
pojasnjujejo, da se investicija splača.
V času izdelave diplomskega dela sem se najbolj osredotočil na koncipiranje tehnološke
opreme za robotsko celico. Ta mi je bila osnova za izdelavo tehnološke dokumentacije. S
pomočjo uspešno izdelane tehnološke dokumentacije sem lahko ugotovil prednosti in slabosti
izbrane tehnologije postopka racionalizacije.
Kot bodočemu tehnologu bo mi ta diplomska naloga v prihodnosti služila kot osnova za
uspešno implementiranje novih izdelkov v proizvodni proces in kasnejšo ugotavljanje slabosti
pri fazi optimiranja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 65 -
7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV
Literatura
[1] Buchmeister Borut, Leber Marjan, Polajnar Andrej. Organizacija proizvodnje : učbe-
nik. Maribor : Fakulteta za strojništvo, 2002.
[2] Buchmeister Borut, Polajnar Andrej. Priprava proizvodnje za delo v praksi : učbenik.
Maribor : Fakulteta za strojništvo, 2000.
[3] Polajnar Andrej, Leber Marjan. Študij dela za delo v praksi : učbenik. Maribor : Fakul-
teta za strojništvo, 2000.
[4] Polajnar Andrej. Priprava proizvodnje : učbenik. Maribor : Fakulteta za strojništvo,
1998.
[5] Polajnar Andrej. Študij dela : učbenik. Maribor : Fakulteta za strojništvo, 1999.
[6] Buchmeister Borut, Leber Marjan, Polajnar Andrej. Proizvodni menedžment : učbenik.
Maribor : Fakulteta za strojništvo, 2001.
[7] Mežnar Drago. Optimalno organiziranje in uspešno vodenje delovnih razmerij : učbe-
nik. Maribor : Fakulteta za organizacijske vede, 2007.
[8] Puhar Jože, Stropnik Jože. Krautov strojniški priročnik - 14. slovenska izdaja : priroč-
nik. Ljubljana : Littera picta, 2002.
Elektronski viri
[9] O podjetju VAR d.o.o. [spletni vir]. Dostopno na WWW: http://www.var.si/
[26.8.2012].
[10] Mehanska prijemala: Sommer-automatic [spletni vir]. Dostopno na WWW:
http://www.sommer-automatic.com/produkte-komponenten-systeme/komponenten.html
[26.8.2012].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 66 -
Življenjepis:
Ime in priimek: Primož Štingl
Rojen: 4. junij 1988
Osnovna šola: OŠ Apače, 1995-2003
Srednja šola: Srednja kovinarska, strojna in metalurška šola Maribor, program: strojni tehnik,
2003-2007
Fakulteta: Fakulteta za strojništvo Maribor, študijski program: VS strojništvo, smer: Proizvo-
dno strojništvo