5. ANALÝZA STÁVAJÍCÍHO PRACOVIŠTĚ
5.3 Vytíženost operátorů
Proces při svém maximálním vytížení potřebuje pro odmaštění, fluxování a sušení pět operátorů na každou směnu. Výhled do budoucích let přináší značné navýšení výrobních kapacit s mastnými díly, a proto je nutné ve výpočtech počítat s maximálním vytížením stroje a s maximálním počtem pěti operátorů na každou směnu. MTM analýzu vytíženosti operátorů (Obr. 21) je nutno rozdělit na dva úseky měření, proces odmaštění a proces sušení.
44
Na základě MTM analýz a softwaru TiCon, lze zjistit všechny žádoucí a nežádoucí činitele, které se v celém systému Dip Fluxeru vykytují.
Obr. 21 Balance diagram vytíženosti operátorů současného stavu
Operátor č. 1 na pozici nakládání mastných dílů na dopravník, není ideálně vytížen.
U operátora č. 1 se vyskytuje až 7 % nepřidaná hodnota, která se vyskytuje během sundávání igelitu s přivezených palet. Dále operátor vykonává nadměrné množství chůze bez výrobku a to až z 18%, přičemž chůze nastává během pohybu pro nový přivezený materiál. Logistika u operátora je na 25% jeho vykonávané práce, jedná se o převoz pomocí paletového vozíku nově vyráběného materiálu na předávací pozici, dále operátor vykonává 27 % nevyhnutelné práci s výrobkem, konkrétně s ukládáním výrobků po pěti kusech na dopravník. Operátor č. 1 je na pozici nakládání dílů na dopravník, spolu s logistikou, vytížen na 77 %, zbytek 23 % se jedná o nedostatečné využití operátora.
Operátor č. 2 na pozici odebírání odmaštěných dílů z dopravníku. Nepřidaná hodnota na této pracovní pozici je až 20 %. Nepřidaná hodnota na této pozici se vyskytuje především s manipulací s díly, vkládající do multipacku, jedná se o zbytečnou manipulaci s díly po odmaštění. Po přípravě jedné balicí jednotky, operátor musí převést materiál
Přidaná hodnota Nutná manipulace Chůze / pohyb Nepřidaná hodnota Logistika
Kontrola Nevyváženost
45
k operátorovi č. 3, logistika je při tomto převozu dílů na 21 %. Po předání dílů na další stanoviště, operátor musí znovu vykonat cestu zpět na svoje pracoviště. Přesun operátora bez dílů, čisté chůze je 20 %. Operátor č. 2 je celkově vytížen na 61 %, zbytek 39 % se jedná o nedostatečné využití operátora na této pracovní pozici.
Operátor č. 3 vkládající odmaštěné díly na dopravník do vany dipfluxeru. Při výkonu této pracovní operace je k dispozici až 25 % nepřidané hodnoty, tato nepřidaná hodnota se především skrývá v nadměrném překládání prázdných multipacků na paletu a znovu vyndávání dílů z multipacku na dopravník. Logistika na této pracovní operaci je 23
%, z důvodu, kdy operátor odváží paletu s prázdnými multipacky na předávací pozici. Od předávací pozice se operátor přemísťuje bez výrobku zpět na pracovní pozici, přičemž tato chůze je definována na 21 %. Operátor č. 3 je celkově vytížen na 69 %, zbytek 31 % je nevyužitelnost operátora při procesu.
Operátor č. 4 na pozici překládání dílů z pásu vany na pás vedoucí do pece. Na této pracovní pozici vykonává operátor pouze manipulaci s díly z pásu na pás, která činí60 %.
Během přendávání dílů, operátor je nucen vždy udělat jeden úkrok mezi dopravníky.
Chůze bez výrobku je tak 21 %. Celkem je operátor vytížen z 81 %, zbytek 19 % je nevyužití operátora.
Operátor č. 5 vykládající hotové díly do multipacku je nejvhodněji vytížen, neboť operátor nevyjadřuje žádnou nepřidanou hodnotu a žádnou časovou nevyužitelnost při procesu. Manipulace s materiálem je při této pracovní pozici až 67 %. Během balení dílů operátor kontroluje stav hotového výrobku. Kontrola výrobku je 8 %. Po přípravě plných mutlipacků, operátor převeze díly do výrobního skladu. Logistiky s hotovými výrobky je 8
%. Po odvezení dílů, se operátor přesune zpět na svoji pracovní pozici. Chůze bez výrobku je tak 15 %. Celková vytíženost operátora je 98 %.
Z výše uvedeného diagramu je viditelné, že v celém procesu se u tří operátorů vyskytuje nepřidaná hodnota, což je jedním z nejdůležitějších prvků plýtvání, které je nutné eliminovat. Dalším z druhu plýtvání jsou zde velké vzdálenosti bez výrobku, které operátor musí vykonávat a to z důvodu vyzvednutí nového balení, či pohyb zpět na pracovní pozice. Velkým množstvím v tomto procesu je také logistika, kdy je nutné převážet odmaštěné díly k procesu fluxování.
46 5.4 Vyhodnocení aktuálního stavu
Stav, ve kterém se nachází proces ponorného fluxování je v tuto chvíli značně nevyhovující, v celém systému se vyskytuje hned několik druhů plýtvání a to hlavně v případě nepřidané hodnoty, layout zařízení je rozmístěn, že při maximálním využití stroje je nutné pracovat s pěti operátory, které vykonávají velké vzdálenosti jak při logistice s díly tak s chůzí jako takovou.
Proces Dip Fluxeru pracuje pouze s 29 % přidané hodnoty, 22% nutné manipulace a až pěti operátory, kteří vykonávají 12 % chůze, 11 % logistiky a až 9 % nepřidané hodnoty. Celkové zhodnocení zobrazuje koláčový diagram (Obr. 22).
Obr. 22 Koláčový diagram původního stavu
29%
12% 22%
9%
11%
1% 16%
Původní stav
Přidaná hodnota Nutná manipulace Chůze / pohyb Nepřidaná hodnota Logistika
Kontrola Nevyváženost
47
6. VÝBĚR VARIANT AUTOMATIZACE
Na základě analýzy a vyhodnocení současného stavu, je navrženo, že z hlediska optimalizace procesu, zlepšení materiálového toku, časových úspor a finančního hlediska je nutné zavést automatizaci, která bude mít velký přínos pro proces samotný a především pro jakost fluxovaných sběrných trubek.
Na základě předložené analýzy stávajícího stavu pracoviště, byl uvolněn rozpočet na optimalizaci procesu ve výši 3 290 000 Kč. Při výběru variant automatizací bude brán ohled na jednotlivá ovlivňující kritéria, která obsahují jednotlivé varianty a na základě těchto kritérií a důležitosti kritérií bude rozhodnuto a výběru správné automatizace do procesu.
6.1 Plná automatizace procesu
Jedním z prvních návrhů byla myšlenka provést kompletní automatizaci procesu, při kterém by došlo k úplnému odstranění operátorů vyskytující se v oblasti výrobního procesu.
Operátoři tak po zavedení plné automatizace budou pouze provádět logistické pohyby s díly mastnými, které jsou v předvýrobní fázi a s díly hotovými, nafluxovanými, které jsou po výrobní fázi.
6.1.1 Princip plné automatizace
Systém plné automatizace pracuje v šesti krocích s 10 pozicemi. Prvním z kroků plné automatizace je vstup, který se skládá z automatu, který je schopen vyndávat díly z pozice 1, z připravených multipacků, umístěných až v osmi řadách na přesně definovaných pozicích, dle zadání výroby požadovaného typu dílů, až osm možností. Díly jsou vyndávány z balení po deseti kusech a převáženy na levou část pásu pece do pozice č.
2, kde automat položí díly na pás ve dvou řadách po pěti kusech v rozestupech maximálně 1 cm. Parametry odmašťovacího procesu zůstávají nezměněné a řídí se dle tabulky 2.
Druhým krokem automatizace je odebírání dílů z pásu pece po odpaření oleje. Díly pomocí robota budou postupně vyzvedávány z pozice č. 3, pásu pece a umísťovány na dopravník na pozici č. 4, vedoucí k vaně s fluxovací směsí. V tomto manipulačním kroku je nutné dodržet správné umístění dílů vedoucí k vaně a je tak tento krok hlídán
48
kamerovým systémem, který zaručí, že díly budou umístěny na dopravník v balíčku po pěti kusech (Obr. 23).
Obr. 23 Umístění dílů na pás
Díly jedoucí po transportním dopravníku na pozici č. 5, k vaně dipfluxeru jsou dále přendávány na pozici č. 6, pomocí jednoduchého manipulátoru „Zvedni a umísti“ do vany dipfluxeru. Po průjezdu směsí k pozici č. 7, jsou díly v balíčku po pěti kusech vyzvednuty z vany pomocí manipulátoru a přemístěny na pravou stranu pásu pece na pozici č. 8, kde manipulátor umístí díly na pás jednotlivě ve dvou řadách. Díly umístěné na pás dále pokračují k pozici č. 9.
Posledním z kroků, je vykládání dílů z pozice č. 9 do multipacků na pozici č. 10.
Díly budou jezdit na páse ve dvou řadách a až osm typů najednou. Tyto díly budou rozpoznávány kamerovým systémem a ukládány do multipacků dle jednotlivých vyráběných projektů.
Celý systém automatizace (Obr. 24) musí být schopný zastavit v jakémkoliv uzlu a jednotlivé činnosti automatizace musí být pamatovány a po každém přerušení výrobního cyklu, lze automatizaci opět spustit do provozu z pozic, ve kterém byly přerušeny.
49
Obr. 24 Plná automatizace procesu
50 6.1.2 Cena plné automatizace
Plná automatizace procesu obsahuje většinu kladných prvků týkající se jakosti vyráběných dílů až po samostatnost celého procesu během výroby, ale především plná automatizace ukazuje velké negativum v podobě vyšších nákladů na pořízení, implementaci do procesu, variabilnost skladových komponentů na skladě až po školení obsluhy, která bude daný proces obsluhovat.
Cena plné automatizace byla stanovena na 9 368 200 Kč. V ceně dodávky je obsaženo dodání, implementace do stávajícího procesu, přesun jednotlivých částí zařízení a odladění celé automatizace pro danou technologii.
6.1.3 Materiálový tok
Implementací plné automatizace vznikne křížící se materiálový tok (Obr. 25) z přechodu pozice č. 8 na pozici č. 9. Na jedné straně pásu budou umístěny mastné díly pro proces odmaštění a na druhé straně pásu budou umístěny fluxované díly pro proces sušení, kombinací těchto směrů a umístěním výrobků vedle sebe na jednu šířku pásu, může v budoucnu přinést velký problém s nedostatečnou šíří pásu a to především s budoucí variabilností délek a šířek vyráběných komponentů.
Obr. 25 Vizualizace materiálového toku
51 6.1.4 Layout plné automatizace
Implementace plné automatizace do systému vyžaduje kompletní změnu výstupního skladu a vyžaduje využití velké plochy (Obr. 26), neboť vozíky musí být umístěny na přesných pozicích kvůli manipulátorům a jakákoliv změna referenční pozice nese za následek změnu referenčních bodů manipulátorů.
Automatizace bude rozložena přibližně na 239 m2, přičemž mezi vstupním a výstupním skladem vznikne nevyužitá plocha, kde tato plocha může v budoucnu chybět pro jiné technologie.
Obr. 26 Využití plochy plné automatizace 6.1.5 Požadavky na obsluhu plně automatického procesu
Použitím dvou stejných lineárních manipulátorů, jednoho automatického překladače „Zvedni a umísti“ a jednoho robota vznikne velký požadavek na zaškolení obsluhy a také na znalost údržby. V případě složitějších poruch, které nelze opravit interně, je nutno zajistit servisní pohotovost, která je schopna složitější problémy řešit.
52 6.2 Průběžný dopravníkový systém
Systém složen z transportních dopravníků (Obr. 27), které tvoří jednoduché řešení eliminace lidské síly uvnitř procesu.
6.2.1 Princip průběžného dopravníkového systému
Díly na pozici č. 1 jsou operátorem č. 1 vkládány na pás do přesných pozic po pěti kusech, dopravník dále pokračuje v levé části skrz pec směrem k vaně se směsí. Po průjezdu odmašťovacím procesem pás jede do oblouku směrem k vaně do pozice č. 2, kde tento pás končí a vrací se zpět.
Díly nebudou pomocí manipulátoru překládány z pásu do vany, ale díly jsou předávány mezi jednotlivými dopravníky z pozice č. 2 plynule na pozici č. 3. Díly po projetí fluxovací vanou pokračují směrem k peci, kde opět dochází k předání dílů mezi dopravníky z pozice č. 4 plynule z vodící vidličky do vidličky na pozici č. 5. Nafluxované díly pokračují na dopravníku skrz pec, kde dochází k sušení fluxu, po průjezdu pecí jsou díly operátorem z pozice č. 6 odebírány z dopravníku a vkládány zpět do multipacků.
Po naplnění jedné balící jednotky, operátor díly manuálně odveze do výrobního skladu, kde uloží vozík do kolejnice dle vyráběného typu.
53
Obr. 27 Průběžný dopravníkový systém
54 6.2.2 Cena průběžného dopravníkového systému
Dopravníkový systém složen ze speciálních držáků, umístěných na zakázku dělaných dopravníků, které odolávají agresivnímu prostředí, i vysokým teplotám byla stanovena cena na 4 310 200 Kč, včetně implementace do stávajícího procesu.
6.2.3 Materiálový tok
Použitím dopravníků vznikne materiálový tok do tvaru „U“ (Obr. 28), který je pro proces fluxování výhodný, neboť je získán přesný přehled o procesu odmašťování, fluxování a sušení.
Obr. 28 Materiálový tok dopravníkového systému
6.2.4 Layout průběžného dopravníkového systému
Velkou výhodou dopravníkového systému je, že výstupní sklad pro finální komponenty zůstává nezměněn a není tak nutné investovat další peníze do optimalizace skladu.
Dopravníkový systém je spolu s pecí rozložena 98 m2 (Obr. 29), přičemž během implementace není nutné pohybovat z pecí ani s chladicím boxem.
55
Obr. 29 Využití plochy zavedením dopravníkového systému 6.2.5 Požadavky na obsluhu dopravníkového systému
Požadavky na obsluhu nejsou nijak velké a náročné z důvodu použití jednoduché automatizace, která nevyžaduje speciálně proškolený personál.
6.3 Automatizace pomocí překládacích manipulátorů
Implementace jednotlivých překládacích manipulátorů nevyžaduje velký technický zásah do stávající technologie jako předchozí varianty, nicméně je zde nutné vytvořit uvnitř sušící a odmašťovací pece oddělený obousměrný provoz dopravníků pro proces odmaštění a pro proces sušení
6.3.1 Princip automatických překládacích manipulátorů
Operátor č. 1 manuálně vykládá díly z multipacku na řetězový dopravník do přesně definovaných vodících vidliček. Díly jedoucí na dopravníku skrz proces odmaštění jsou dopraveny k prvnímu překládacímu manipulátoru na pozici č. 2 odtud pomocí uchopovacího systému, dochází k vyzvednutí pětice dílů z řetězového dopravníku a přesunu dílů na pozici č. 3, dopravník vedoucí do fluxovací vany. Díly pokračující ve vodicích vidličkách skrz fluxovací vanu jsou převezeny na pozici č. 4 k dalšímu překládacímu manipulátoru, kde opět dojde k vyzvednutí dílů a převezení do pozice č. 5 vykládací stanice.
Vykládací stanice na pozici č. 5 postupně vyhazuje díly na pás jednotlivě s minimálními rozestupy a v přesně definované poloze. Po vložení dílů na pás pokračují skrz proces sušení na pozici č. 6, kde operátor č. 2 manuálně odebírá díly z dopravníku a vkládá je zpět do multipacků. Celý princip manipulátorů je znázorněn na obrázku 30.
56
Obr. 30 Automatické překládací manipulátory
57 6.3.2 Cena překládacích manipulátorů
Celková cena automatizace činí 2 780 800 Kč, přičemž výše ceny automatizace splňuje poskytnutý finanční limit, který je jedním z hlavních kritérií výběru automatizace.
6.3.3 Materiálový tok automatických překládacích manipulátorů
Stejný systém materiálového toku jako u předchozí varianty. Při použití manipulátorů vznikne materiálový tok do tvaru „U“ (Obr 31), který přináší vynikající přehled o procesu, který je u této technologie důležitý.
Obr. 31 Automatické překládací manipulátory 6.3.4 Layout umístění automatických překládacích manipulátorů
Manipulátory, které budou umístěny přímo nad fluxovací vanou mají výhodu, že nezabírají velké množství místa, a proto se automatizace spolu s technologií rozléhá na využité ploše 63 m2 (Obr. 32). Výstupní sklad pro hotové komponenty zůstává nezměněn.
Obr. 32 Využití plochy po zavedení automatických manipulátorů 6.3.5 Požadavky na obsluhu automatických manipulátorů
Pro kontinuální režim výroby bez velkých prostojů je nutné proškolit na každou směnu alespoň jednoho operátora na kvalifikaci seřizovač tak, aby byl schopen řešit vzniklé problémy během výroby a také, aby dokázal rozeznat příčiny jednotlivých poruch vzniklých na elektronice.
58 6.4 Zhodnocení variant automatizace
Při rozhodování správného výběru způsobu automatizace je zvolena metoda matice více kriteriálního rozhodování, z důvodu, že každá navržená automatizace zahrnuje ovlivňující faktory a především váhu faktoru, které je při výběru správné automatizace nutné porovnat.
6.4.1 Přidělení vah jednotlivých kritérií
Pomocí matice vícekriteriálního rozhodování, váhy a hodnocení kritéria se vypočítá nejvyšší možné ohodnocení dané automatizace.
Tabulka 4: Matice vícekriteriálního rozhodování NÁZEV AUTOMATIZACE Kritérium Váha kritéria
(1-10 bodů)
Každá z variant automatizace, má své kladné a záporné stránky funkčnosti, a proto je kritérium principu, funkčnosti a použitých komponentů ohodnocena váhou pět.
Nejdůležitějším kritériem výběru správné automatizace je cena, která jednoznačným způsobem udává směr výběru automatizace, a proto je váha kritéria ceny ohodnocena váhou deset.
Zavedením automatizace se očekává zlepšení materiálového toku, který je pro proces fluxování důležitý, protože všechny navržené varianty splňují zlepšení materiálového toku v různých technických variantách je přiřazena váha materiálového toku na hodnotu sedm, čímž je myšleno, že se jedná o důležité kritérium, ale nikoliv o nejdůležitější.
59
Nejčastěji řešeným kritériem v praxi je využitá plocha pro danou technologii.
Dochází-li k optimalizaci technologie je nutné také optimalizaci určité technologie umístit na co nejmenší plochu, nebo dokonce automatizaci zaimplementovat do stávající plochy, proto plocha je dalším důležitým kritériem a je ohodnocena šesti body.
Jedním z nejméně důležitých kritérií, jsou požadavky na obsluhu a údržbu, nicméně toto kritérium je potřebné, ale nikoliv důležité, a proto je toto kritérium ohodnocené třemi body. Výhodou je, že školení personálu na nejdůležitější ovládací prvky a odstranění poruch lze získat přímo od dodavatele dané automatizace.
6.4.2 Hodnocení varianty plné automatizace procesu
Z detailního průzkumu všech kritérií a přiřazením jednotlivých bodů, získala varianta plné automatizace celkový počet 82 bodů. Největší nevýhodou varianty je cena, která je několikanásobně vyšší, než je povolený limit, také plocha, na které se automatizace rozprostírá je značně veliká. Požadavky na obsluhu a údržbu jsou při této optimalizaci velkým úkolem, který bude vyžadovat další vysoké finanční náklady a vysokou spotřebu času na důkladné proškolení.
Tabulka 5: Bodové ohodnocení plné automatizace procesu PLNÁ AUTOMATIZACE PROCESU Kritérium Váha kritéria
(1-10 bodů)
60
6.4.3 Hodnocení varianty průběžného dopravníkového systému
Varianta dopravníkového systému, je z hlediska principiálnosti automatizace navržena jednodušeji, přičemž je tento fakt velkou výhodou, z důvodu, že nebude nutné složitě proškolovat údržbu a obsluhu zařízení a také, že průběžný dopravníkový systém nezabírá velkou plochu haly. Negativní kritérium této automatizace je cena, a proto dopravníkové systémy získaly celkový počet 196 bodů.
Tabulka 6: Bodové zhodnocení dopravníkového systému PRŮBĚŽNÝ DOPRAVNÍKOVÝ SYSTÉM Kritérium Váha kritéria
(1-10 bodů)
6.4.4 Hodnocení varianty automatických překládacích manipulátorů
Automatické manipulátory jsou z několika pohledů elegantním řešením automatizace. Použitím manipulátorů umístěných přímo nad dopravníky a fluxovací vanu zaručuje minimální využití plochy a okamžité zlepšení materiálového toku bez velkého zásahu do celé technologie. Použitím manipulátorů s pohyblivými prvky je zde možnost většího výskytu poruch než u průběžného dopravníkového systému a také nutnost většího zaškolení personálu. Jednoznačným kritériem a výhodou je cena, která splňuje zadané požadavky.
61
Tabulka 7: Bodové zhodnocení automatických překládacích manipulátorů
AUTOMATICKÉ PŘEKLÁDACÍ MANIPULÁTORY Kritérium Váha kritéria
(1-10 bodů)
6.4.5 Celkové zhodnocení navržených variant
Celkové vyhodnocení navržených variant je zobrazeno na obrázku 33. Detailním porovnáním všech důležitých kritérií a navrženým hodnocením kritérií, byla zvolena automatizace pomocí překládacích manipulátorů.
Obr. 33 Koláčový graf celkového zhodnocení navržených variant 82 bodů
196 bodů 249 bodů
Celkové zhodnocení navržených variant
Plná automatizace
62
7. ZAVEDENÍ AUTOMATIZACE DO PROCESU
Při zavádění automatizace do stávajícího procesu je nutné počítat s nežádoucími vlivy jako je prodloužení doby montáže, nebo navýšení ceny při neočekávaných překážkách, které mohou nastat během implementace celé automatizace, a proto je nutné si ponechat část rozpočtu stranou, aby tento rozpočet potenciální chyby dokázal pokrýt.
Automatické manipulátory přináší do celého procesu, velké množství kladných prvků od eliminace lidské síly, chůze a především nepřidané hodnoty, která se v procesu objevovala.
7.1 Technické řešení automatizace
Zavedením automatizace došlo k technickým změnám jednotlivých funkčních částí celé technologie a především ke kompletní změně layoutu stroje a materiálového toku.
Zavedením automatizace došlo k technickým změnám jednotlivých funkčních částí celé technologie a především ke kompletní změně layoutu stroje a materiálového toku.