Fakulta strojní
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
2013 Josef HEŘMANSKÝ
Fakulta strojní Katedra obrábění a montáže Bakalářský studijní program: Strojírenství
Zaměření: Montáž
Návrh nového montážního pracoviště obousměrného ventilu zn. Aries ve firmě Parker Hannifin s.r.o., Sadská
Design a layout for assembly workstation of bidirectional valve Aries in company Parker Hannifin s.r.o., Sadská
KOM – 1212
Josef Heřmanský
Vedoucí práce: Ing. Štěpánka Dvořáčková, Ph.D Konzultant: Ing. Michal Samčenko (Parker Hannifin)
Počet stran: 64 Počet tabulek: 14 Počet obrázků: 25 Počet grafů: 4
Označení BP: 1212 Řešitel: Josef Heřmanský
zn. Aries ve firmě Parker Hannifin s.r.o., Sadská
ANOTACE:
Bakalářská práce se zabývá návrhem montážního pracoviště pro výrobu obousměrného ventilu zn. Aries ve firmě Parker Hannifin s.r.o., Sadská.
Hlavními cíly této práce jsou navržení optimálního pracoviště vzhledem k ergonomii práce a materiálových toků a plán nutných investic při narůstající poptávce od zákazníka.
Design a layout for assembly workstation of bidirectional valve Aries in company Parker Hannifin s.r.o., Sadská
ANNOTATION:
The bachelorś thesis deals with proposal for assembly workstation for bi- directional valve Aries in company Parker Hannifin s.r.o., Sadská. Main goals are to propose optimal workstation regarding to ergonomy and material flow and plan for investments in case of growth of customer demand.
Klíčová slova: MONTÁŽ, NÁVRH PRACOVIŠTĚ, KAPACITY VÝROBY
Key words: ASSEMBLY, LAYOUT PROPOSAL, PRODUCTION CAPACITY
Zpracovatel: TU v Liberci, KOM
Dokončeno: 2013
Archivní označ. Zprávy:
Počet stran: 64 Počet tabulek: 14 Počet obrázků: 25 Počet grafů: 4
Byl jsem seznámen s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.
Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalářské práce pro vnitřní potřebu TUL.
Užiji-li bakalářskou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.
Bakalářskou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím bakalářské práce a konzultantem.
V Sadské dne: 12. 6. 2013 ………
Josef Heřmanský
Rád bych touto cestou poděkoval vedoucí bakalářské práce Ing. Štěpánce Dvořáčkové Ph.D. za cenné rady a věcné informace, které mi vždy ochotně
poskytla. Dále bych rád poděkoval Ing. Michalu Samčenkovi a dalším zaměstnancům firmy Parker Sadská Divize O-Ring za ochotnou spolupráci na
tvorbě této bakalářské práce.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 6
Obsah
1. Úvod... 10
2. Teoretická část ... 12
2.1 Historie firmy Parker ... 12
2.2 Historie Parker v České republice ... 13
2.3 Life Science ... 14
2.4 Strojní zařízení v Life Science ... 16
2.5 Obousměrný ventil Aries ... 18
3. Experimentální část ... 20
3.1 Metodika tvorby Layoutu ... 21
3.2 Měření časů operací ... 23
3.3 Časové studie ... 24
3.3.1 Varianta A ... 24
3.3.2 Varianta B ... 25
3.3.3 Varianta C ... 26
3.4 Kapacitní výpočty: ... 28
3.4.1 Výpočet disponibilního času ... 29
3.4.2 Kapacitní výpočty pro variantu A ... 30
3.4.3 Kapacitní výpočty pro variantu B ... 31
3.4.4 Kapacitní výpočty pro variantu C ... 32
3.5 Aplikace 3P metodiky ... 33
3.5.1 Definování prostoru pro výrobu ventilu v LS buňce ... 34
3.5.2 Základní požadavky na strojní zařízení a vybavení ... 35
3.5.3 Skladování mezioperačních zásob ... 35
3.5.4 Příprava předtisků v požadovaném měřítku ... 36
3.5.5 Definice srovnávacích kritérií pro výběr ... 37
3.5.6 Tvorba sedmi variant ... 38
3.5.7 Vyhodnocení variant ... 47
3.5.8 Implementace nejlepších myšlenek z ostatních variant ... 47
3.5.9 Stavba pracoviště z kartónových krabic ... 49
3.5.10 Simulace výroby ... 50
4. Ekonomické vyhodnocení implementace ... 51
4.1 Proces transformace pracoviště ... 51
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 7
4.2 Vliv transformací pracoviště na cenu dílu ... 53
5. Závěr ... 59
Seznam použité literatury ... 61
Seznam obrázků, tabulek a grafů ... 62
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 8 Seznam použitých zkratek a cizích slov a pojmů:
3P: Production preparation process - metoda určená k vytváření layoutů, simulování funkčnosti a implementaci prvků kvality před nastěhováním vlastních strojů.
LSR: Liquid silicon rubber - tekutý silikon – z pravidla se jedná o materiál, jež se zpracovává vstřikováním po smíchání obou jeho složek ve směšovací jednotce vstřikolisu. Materiál má výborné vlastnosti v teplotách od -50°C do 300°C.
ABS: Akrylonitrilbutadienstyren - jedná se o amorfní termoplastický průmyslový kopolymer, který je velmi houževnatý a tuhý s velmi dobrou odolností proti mechanickému poškození v široké škále teplot.
Group – skupina
Value stream - doslovně hodnotový tok, ve výrobě se jedná zpravidla o část výroby se specifickou technologií nebo finálním zákazníkem.
Life science - výroba soustřeďující se na lékařský a farmaceutický průmysl, jež se řídící normou ISO 13 485 na rozdíl od všeobecně známější a vyžadovanější ISO TS 16 949 používaného pro automobilový průmysl.
Clean room - neboli Čistá místnost je prostor s plně kontrolovaným prostředím, kde probíhá zpravidla technologicky vyspělá výroba a montáž – vyšší stupeň automatizace a robotizace je konkurenční výhodou, jelikož největším znečišťovatelem čistých prostor je lidská obsluha.
Záření Beta - záření beta se označuje jako Proud částic β prostorem, a to přesto, že se nejedná o elektromagnetické záření, jelikož nejde o fotony, nýbrž o částice hmoty s vyšší než nulovou klidovou hmotností. Toto záření se používá při sterilizaci. Jho výhodou oproti záření gama je rychlost procesu a nevýhodou menší prostupnost.
Záření Gama - vzniká při rozpadu těžkých jader. Klasickým příkladem může být beta rozpad kobaltu-60 60Co na nikl-60 60Ni
Ultrazvukové sváření - Se používá převážně pro svařování plastů Za pomoci tepla, které vzniká z vysokofrekvenčních mechanických kmitů sonotrody.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 9 Elektrická energie se přeměňuje na vysokofrekvenční mechanický pohyb. Takto vzniklý mechanický pohyb společně s působící silou vytváří frikční teplo na dosedových plochách komponent (svarová plocha). Plastický materiál taje a tím vytvoří molekulový svar mezi oběma částmi.
Třída čistoty - je dána kvalitou vnitřního prostředí, jež je vyjádřená počtem částic pevného aerosolu o daných velikostech částic. Požadavky na jednotlivé
„třídy čistoty“ jsou dány normou ČSN EN 14644-1
Lean - Soubor nástrojů pro odstranění plýtvání ve výrobě i nevýrobě.
EMS&HSMS - Enviromental Management System&Health and Safety Management Systém – Systém pro řízení ochrany zdraví a bezpečnosti při práci a ochrany životního prostředí.
Poka Yoke – chybuvzdornost, neboli snaha upravit proces tak, aby k chybě nemohlo vůbec dojít – většinou diverzitou přípravků a nástrojů pro typově podobné dílce.
FIFO – z anglických slov first in first out. Metoda řízení toku mezioperačních zásob dodržující posloupnost dle data zakázky.
Layout – Uspořádání pracoviště
OEE – (Overal equipment effectiveness) – ukazatel používaný pro sledování využitelnosti stroje. Počítá se: ( ) ( ) ( ) 3P - Production Preparation Process – metodika návrhu uspořádání pracoviště před vlastním startem výroby.
BUM – Business unit manager - člen nejvyššího managementu v rámci O-ring Sadská, který je přímo odpovědný za finanční výsledky výroby.
RM – Raw materiál, zkratka používaná pro vstupní komponenty a směsi FG – Finished goods – hotové výrobky
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 10
1. ÚVOD
V dnešním světě tvrdého konkurenčního boje je projektová příprava jednou z klíčových fází z celého projektu. Tématem této bakalářské práce je návrh pracoviště pro montáž obousměrného ventilu ve firmě Parker Hannifin Sadská divize O-ring. Tento ventil se používá při dávkování medikamentů v nemocnicích a lékařských zařízeních. Důkladná příprava před vlastní implementací projektu je velmi důležitá. Pokud je příprava udělána dle metodiky k tomu určené, z pravidla se omezí následné náklady, zajistí se snazší rozběh linky a v neposlední řadě se zvýší produktivita, kvalita a bezpečnost práce.
Zadavatel této bakalářské práce požaduje dodržování interních standardů pro návrh pracovišť a tímto standardem je metodika 3P. Cílem této bakalářské práce je návrh pracoviště a jeho změny v důsledků narůstající poptávky po obousměrném válci.
Zadavatel bakalářské práce požaduje zvážení různého stupně automatizace popř. robotizace a různého obsazení linky operátory a stroji. Pro dodržení tohoto požadavku bylo nutné připravit kapacitní propočty pro jednotlivé varianty, ze kterých jsou patrné maximální výkony pro aktuální uspořádání, vybavení a uspořádání linky. Zvyklostí zadavatele je při dosažení osmdesáti procent možné kapacity v třísměnném provozu začít implementovat následnou verzi uspořádání pracoviště za účelem navýšení kapacity. Model nepřetržitého provozu je proto uvažován pouze jako dočasné řešení před dokončením této transformace.
Obsah této bakalářské práce je rozdělen na dvě části. Tyto části jsou teoretická a experimentální. V první části teoretické je popsán zadavatel této bakalářské práce, prostory v nichž výroba probíhá a strojní zařízení pro tuto práci určené. Teoretická část je zakončena seznámením s ventilem Aries, kde se dozvíme o jeho funkci, složení a vlastnostech.
Experimentální část je tvořena rozborem jednotlivých variant obsazení výrobního pracoviště operátory i stroji. Naměřené časové studie i kapacitní výpočty jsou zaznamenány do přehledných tabulek. Na základě těchto hodnot bylo vyhotoveno sedm verzí uspořádání pracovišť. Tyto verze byly
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 11 vyhodnoceny a do verze nejvhodnější byly zaimplementovány všechny doplňky z ostatních variant, které navýšili kvalitu výsledného vzezření linky z pohledu kvality, produktivity, ergonomie nebo bezpečnosti práce. Závěr této práce poukazuje na vývoj nutných změn a investic na pracovišti při navyšující se odvolávce zákazníka. Tento vývoj je zaznamenán v přehledných schématech a grafech, jež pojednávají o vývoji nákladů na odpisy strojních zařízení a vývoji nákladů za obsluhu.
Zdrojem informací byly převážně interní podklady a odborné literatury a články zabývající se touto problematikou. Výčet všech použitých publikací a dokumentů je uveden v seznamu použité literatury na konci této bakalářské práce.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 12
2. TEORETICKÁ ČÁST
2.1 Historie firmy Parker
Parker Hannifin Corporation je společnost zabývající se výrobou technologií a systémů pro řízení pohybu těles a médií. Společnost Parker pochází z USA, byla založena v roce 1918 třiatřiceti letým Arthurem L.
Parkerem v pronajaté budově ve městě Cleveland. Dnes firma Parker zaměstnává 55 000 pracovníků ve 46 zemích po celém světě. Celkový obrat firmy je 10 miliard dolarů. Výrobkové portfolio je rozděleno do devíti základních skupin. Tyto skupiny jsou hydraulika, pneumatika, elektromechanika, filtrace, řízení procesů, manipulace s plyny a tekutinami, těsnění a stínění, klimatizace, kosmonautika a letectví.
Obr. 2.1 Parker Groups – rozdělení dle zaměření výroby
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 13
2.2 Historie Parker v České republice
Historie Parker v České republice sahá do roku 1991, kdy bylo založeno Obchodní a servisní centrum pro Českou a Slovenskou republiku. Během dalších dvou let byla zahájena spolupráce s českými firmami a během dalších čtyř let byly vybudovány výrobní závody Parker v Sadské a v Chomutově.
V dnešní době ve výrobním závodě v Chomutově sídlí 6 výrobních divizí (Mobile climate systems, Pumps and Motors, Hydraulic Cartridge, Polyfle Incubator, Hose products a Filtration Incubator).
V obci Sadská u Nymburka byl závod založen v roce 2000 za cílem rozšíření výrobních prostor v Evropě, v roce 2006 byla postavená druhá hala, ve které sídlí divize O-Ring a divize Chomerics, jelikož kapacity první haly byly již plně vytížené. V současné době O-Ring zaměstnává 170 pracovníků, jež dle zařazení pracují v třísměnném nebo čtyřsměnném provozu. Mezi hlavní zákazníky O-Ring patří společnosti Bosch, LUK, Siemens a Jenbacher.
Obchodně má Parker Sadská pouze jediného zákazníka a to Parker Pleidelsheim, což je město v Německu, ve kterém sídlí mateřský závod, který slouží jako distribuční centrum pro již zmíněné zákazníky. Z mateřského závodu jsou řízeny podpůrné procesy logistiky, vývoje a výroby forem a směsí.
Obr. 2.2 Layout firmy Parker O – ring Sadská
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 14 Současný layout firmy Parker Hannifin Sadská divize O-ring je rozdělen na tzv. Value stream Industriál, Value stream Automotive a Life Science. Jak je patrné z názvů jednotlivých value stream, value stream industriál se zabývá výrobou těsnění s normalizovanými rozměry a díly pro zákazníky působící v oblasti těžařství, ruční techniky, energetiky a dalších. Value stream Automotive se skládá z buněk, jež jsou dedikované zákazníkům Bosch a LUK, jejich produkty jsou u zákazníků montovány do osobních nebo nákladních automobilů. Obě tyto buňky byly navrženy metodikou, o které pojednává tato bakalářská práce. Celková plocha výroby O-ring v Sadské je 2550 m2.
2.3 Life Science
Life science v Parker Sadská byl vybudován jako nová kapacita pro výrobu prostředků a zařízení pro farmaceutický a lékařský průmysl. Tato část výroby byla vystavěna na přelomu roku 2012/2013 a dosahuje třídy čistoty ISO 7/8/9. Layout Life science buňky je na obr 2.3. Mezi technologie používané v Life science buňce patří montáž, ultrazvukové svařování, vstřikování termoplastů, pryžových materiálu, tekutého silikonu a vizuální kontrola.
Materiály ve formě směsí, nebo nakupovaných komponent jsou přivezeny do místnosti 1, zde uskladněny a zadány do systému. Z místnosti 1 se materiál dostává do místnosti 8, kde dochází ke zpracování na vstřikolisu, nebo přes materiálovou propust 2 do místnosti 5, která je určena pro finální montáž nebo vizuální kontrolu. V místnosti 5 dojde po zpracování a k vizuální kontrole jakožto i k primární adjustaci neboli k zabalení do primárního obalu.
Dle požadavků zákazníka dochází k druhému balení v místnosti 7, do které se z místnosti 5 dostane zboží materiálovou propustí 9. Podle požadavků jsou takto zabalené díly odeslány zákazníkovy nebo odeslány na finální sterilizaci, která probíhá většinou ozářením zářením Beta nebo Gama. Tímto zářením dojde k zahubení veškerých bakterií, jež mohou na výrobku ulpět.
Pohyby personálu probíhají přes personální propusti a vždy před vstupem do místnosti 5 musí dojít k převléknutí do čistého oblečení a důkladné sterilizaci rukou.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 15 Obr. 2.3 Layout Life science v Parker O – ring Sadská
Tabulka 2.1 Rozměry a třídy čistoty místností Life science
9
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 16 Montážní místnost je vybavena čtyřmi stoly a její maximální kapacita je osm operátorů pracujících na montážích popř. na vizuální kontrole dílů a balení.
Seznámení s projektem Aries bi- alve:
Obr. 2.4 Montážní místnost pohled 1 Obr. 2.5 Montážní místnost pohled 2
2.4 Strojní zařízení v Life Science
Všechny stroje, které jsou zařazené do buňky, nejsou standardní industriální stroje, jež používají výrobci v industriálních nebo Automotive podnicích. Jedná se o řady strojů, na které je kladen enormní tlak na znečišťování řízeného prostředí buňky. Proto jsou stroje z velké části zakrytované a jsou položeny na vyšších patkách pro jednoduché uklízení pod nimi. V rámci celého světa je dnes trend nahrazovat části strojů poháněnými tlakovým vzduchem částmi poháněnými elektrickým proudem a to z důvodu složitého a velmi nákladného čištění tlakového vzduchu, jež je v těchto prostorách podmínkou. Buňka disponuje stroji:
1) Engel VLTH 45 – vertikální vstřikolis s výměnnými vstřikovacími jednotkami pro vstřikování termoplastů, pryže a tekutého silikonu.
Umístěn v místnosti 8.
2) Temperační pec Voetch – pec pro dokončení vulkanizace ve vstřikovaných dílech s možností temperovat jak stacionárně, tak v rotujících bubnech. Umístěna v místnosti 8.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 17 3) Boy XS – horizontální vstřikolis pro micromolding (vstřikování extrémně malých dílů) s výměnou vstřikovací jednotkou pro vstřikování termoplastů a tekutých silikonů. Umístěn v místnosti 5
4) Ultrazvuková svářečka Herrmann – zařízení pro svařování plastů.
Umístěna v místnosti 5
5) Trhací zařízení – zařízení pro měření pevnost svarového spoje primárního i sekundárního obalu.
6) Tlakovací zařízení – zařízení pro měření tlakové ztráty uvnitř systémů pro rozvod léčiv popř. krevní plazmy.
Pro úplnou samostatnost na zbylé výrobě firmy O – Ring Sadská je buňka doplněna kontrolními zařízeními jako klasický mikroskop, tvrdoměr, hustoměr a prosvětlený stůl k detekci prasklin v transparentních materiálech. Tento prosvětlovací stůl byl vyvinut právě pro buňku Life Science a od standartních stolů se liší použitím diodových pásků, které oproti nejvíce používaným zářivkám neproblikávají a nezpůsobují takovou únavu očí kontrolora.
Obr. 2.6 Life science buňka včetně rozmístění strojů
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 18
2.5 Obousměrný ventil Aries
Obr. 2.7 Model ventilu Aries vcelku a v řezu
Výroba „Obousměrného ventilu“ je zařazená, vzhledem k podmínkám pro jeho výrobu, do buňky Life science. To znamená, že ke kompletaci musí dojít v prostorách s třídou čistoty ISO 07 a po zabalení do primárního a sekundárního obalu, před odesláním k zákazníkovi musí dojít k terminální sterilizaci zářením Beta. Vlastní díl se skládá z šesti komponent, kde všechny komponenty budou nakupované a jedná se tedy pouze o montáž zakončenou vizuální kontrolou konečné montáže. Model obousměrného ventilu viz obr 2.8.
Technologie použitá pro spojení komponent z ABS plastu je ultrazvukové svařování. Obousměrný ventil je spojen svarem na dvou místech, a to roznýtováním uzávěru a trnu těla ventilu, čímž dojde k uzavření spodní části ventilu. Shora se ventil svařuje na dosedací ploše mezi tělem ventilu a víkem.
Ventil se používá při aplikaci lékařských roztoků a krevních roztoků do soustavy, jež je napojená na pacienta. Výhoda tohoto válce oproti konkurenčním variantám je hlavně v rychlé aplikaci a dokonalé těsnosti. Tato těsnost a opakovatelná funkčnost je díky patentované trojnožce – jež se po stlačení vrací do původní pozice a nedochází k trvalé deformaci nebo ke kolizi
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 19 jako u konkurenčních provedení stejné aplikace. Výsledný design je výsledkem dvouletého výzkumu a jednání se zákazníkem, kde došlo k úpravám hlavně na profilech svarových ploch k dosažení optimálnějšího svaru a ke změně tvaru těla ventilu. Tělo ventilu bylo změněno k dosažení menšího vnitřního objemu, lepšího ergonomického řešení a tím k jednodušší aplikaci personálem nemocnic a lékaři. Ventil má vlastní tělo tvarované do kruhu se třemi nálitky, jež slouží jako vodící plochy pro prsty obsluhy. Tato verze je pro manipulaci podstatně vhodnější a příjemnější než byla původní verze vroubkovaného tělo čistě kruhového průřezu, jež je stále používán konkurencí. Právě tento ergonomický náhled na vývoj nových dílů orientovaný na potřeby zákazníka dělá z tohoto ventilu špičku na dnešním trhu dvoucestných ventilů. Rozložený model sestavy dílu je možný na obr. 2.8.
Obr. 2.8 Rozpad modelu ventilu Aries
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 20 Tabulka 2.2 Názvy, množství a materiálové specifikace dílů v sestavě.
Díl Systémové označení Jméno Materiál Počet v sestavě
1. MC0001ABSLU Závitové víčko ABS 1
2. MC0002LSRSI Trojnožka LSR 1
3. MC0003ABSLU Tělo ventilu ABS 1
4. MC0004LSRSI Těsnění LSR 1
5. MC0005ABSLU Kolík ABS 1
6. MC0006ABSLU Uzávěr ABS 1
3. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST
V této části budou řešeny cíle, pro něž byla tato bakalářská práce firmou Parker zadána. Byly zohledněny varianty, kdy je pracoviště obsazeno za A) jedním operátorem a jednou ultrazvukovou svářečkou za B) jedním operátorem a dvěma svářečkami a za C) dvěma operátory a dvěma svářečkami. Pro varianty A, B, C byl určen ideální sled operačních kroků a následně byly naměřeny časové studie, ze kterých byl určen maximální objem výroby pro všechny varianty. Metodika pro tvorbu layoutu je dle interních standardů firmy Parker metoda 3P a právě touto metodou byly layouty navrženy. Závěr
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 21 experimentální části je věnován nákladové studii, jež nám nastiňuje problematiku nutných investic při navyšující se poptávce od zákazníka.
3.1 Metodika tvorby Layoutu
3P je metoda, která simuluje imitací v maximálně míře reálný výrobní proces a logistický tok a tím slouží k jeho otestování a definici potenciálních kritických míst. Na základě tohoto testování a zjištěných konfliktních míst lze předem stanovit opatření, která zabrání vzniku nežádoucích situací při reálném provozu. Zároveň se lze díky těmto výsledkům vyhnout následným přestavbám
"natvrdo" usazených a pevně přidělaných přípravků a různých zařízení včetně související infrastruktury, a tím pádem se snižují celkové náklady na implementaci výrobní linky. V rámci řešení bakalářské práce hrála určitě velkou roli i snaha maximalizovat zkrácení průběžné doby náběhu a validace výroby a zamezení jakéhokoliv zdržení při samotné výrobě s ohledem na požadovaný termín výroby prvních dílů.
Obecně lze konstatovat, že 3P se ve výsledku zaměřuje na tři hlavní části výrobního systému:
hardware – stroje, přípravky, nástroje, zařízení, police, stoly, materiál, díly
software – informace, standardizace práce, procesy, materiálové toky, organizace, systém kvality,
lidé – používající hardware a software.
Účelem je navrhnout výrobní systém v takové podobě, aby dokázal podporovat zákaznické požadavky z hlediska dodávaného množství, kvality, ale zároveň nákladů s minimálním plýtváním. Předpokladem pro dosažení těchto cílů je včlenění lean principů, nástrojů a zásad do navrhovaného výrobního nebo logistického systému, které probíhá během metody 3P a je nutné, aby na to byl kladen maximální důraz.
Samotnou simulaci lze provést mnoha způsoby, v různých měřítcích a za pomoci i těch nejzvláštnějších pomůcek a materiálů. Vhodně zvolené nebo
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 22 reálně možné měřítko souvisí jak s možnostmi dostupného prostoru, náročností rozsahu a velikosti výrobního procesu. Dá se říci, že maximem dosažitelného je simulace v měřítku 1:1. Měřítko 1:1 je všeobecně doporučováno hlavně z důvodu jednoduché představy pracoviště a snadné simulace materiálových a personálních toků. U 3P projektů, jež řeší opravdu velké výrobní prostory, se doporučuje místo kartonových maket udělat pouze půdorysný pohled v měřítku 1:1 a kartonové makety jednotlivých pracovišť udělat pouze u těch pracovišť, jež jsou nová, nebo se budou měnit.
Před samotnou realizací 3P je vhodné velmi pečlivě vybírat členy týmu, také aby byl opravdu multiprofesní a byli v něm lidé, kteří se většinou budou na této výrobě dál podílet. Jako příprava na 3P projekt je vhodné svolat několik přípravných schůzek, na nichž by měla být navržena první možná podoba pracoviště. Tento návrh probíhá klasickým způsobem "od stolu". V potaz se bere velikost přiděleného prostoru, přípravků, konečného výrobku a skladovacích míst. Tento layout dobře poslouží jako výchozí předtisk při zahájení 3P. Vlastní 3P projekt začíná sestavením kritérií pro hodnocení layoutu. Z pravidla to bývají měřítka z pohledu kvality, produktivity, bezpečnosti práce, materiálového toku, mezioperačních zásob. Po sestavení těchto měřítek se vytvoří sedm verzí layoutů ve zmenšeném měřítku. Těchto sedm verzí layoutů se ohodnotí vzhledem k již stanoveným měřítkům. Jeden nebo dva layouty s nejvyšším výsledkem hodnocení se poté realizují v měřítku 1:1 a poté se na tomto layoutu simulují výrobní a logistické kroky ve snaze odhalit potenciální problémy v reálné produkci. Velmi často se doporučuje z ostatních verzí layoutů implementovat ta řešení, jež vedla k nejvyšší známce u daného měřítka. Tímto krokem se často ušetří čas i peníze při následných úpravách pracoviště a zároveň zajistí klidnější náběh projektu do série. Navíc je tato interaktivní týmová metoda jakýmsi vytržením z denního stereotypu, čímž tým zpravidla dosáhneme lepších výsledků a zainteresovanost na následné implementaci a rozběhu bývá daleko větší, jelikož došlo k určitému vlastnictví a ztotožnění s konceptem vznikající výrobní linky.[1]
.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 23
3.2 Měření časů operací
Pro naměření časové studie montáže obousměrného ventilu pro jednoho a dva operátory byla poskytnuta časová kapacita týmu, který se skládal z pěti lidí, funkčně se jednalo o Lean inženýra, procesního inženýra, výrobního manažera, manažera technologie a Leanu a operátora Life Science.
Postup pro měření cyklu operace byl prováděn následujícím způsobem.
Nejprve si osoba zodpovědná za vyhotovení časové studie, zajistila účast týmu.
Do složení týmu bylo vhodné zahrnout někoho z odborníků z oddělení technologie, jednoho až dva operátory, jež na daném pracovišti pracují, někoho z oddělení Lean, z vedení a pokud to podmínky dovolí i z procesů před a po sledované operaci. Po vytvoření a schválení posloupnosti kroků měřené výrobní sekvence týmem, bylo zahájeno měření. Vždy se měří výroba 12 ks v řadě, kdy každý nadefinovaný krok se zaznamenává zvlášť. Jako čas kroku se poté použije nejčastěji se opakující nejmenší hodnota. Správnost měření byla zkontrolována porovnáním součtu nejčastěji opakovaných časů a průměrného času na jeden kus (Tyto dva časy by měly být odlišné maximálně o 10%, pokud tuto podmínku splňují, tak máme zkontrolovanou správnost měření).
Obecný postup montáže obousměrného ventilu:
1) Odebrat tělo ventilu z bedýnky.
2) Vzít těsnění z bedýnky a vložit jej do těla ventilu.
3) Vzít kolík z bedýnky a nasunout jen na trn těla ventilu.
4) Vzít víčko z bedýnky a nasunout jej nad kolík na trn těla ventilu.
5) Vložit tuto podsestavu do svářečky a svařit ji.
6) Vyjmout svařenec ze svářečky a vložit do něj trojnožku z bedýnky.
7) Vzít víko z bedýnky a vložit jej do těla ventilu.
8) Vložit tuto podsestavu do svářečky a svařit.
9) Vyjmout hotový díl ze svářečky a vložit jej do prostoru pro „OK kusy“.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 24
3.3 Časové studie
Před vlastním měřením časů bylo nutné zvážit veškeré okolnosti, jež zasahují do pracovního postupu. Ventil se sváří na dvou místech. První svár je spíše roznýtováním víčka a trnu těla ventilu, čímž dojde k utěsnění vrchní části.
Druhý svár je dokončovací operace, kdy sváříme víko ventilu a tělo ventilu.
Jelikož pro každý z těchto svárů je nutná jiná sonotroda a jiný upínací přípravek nemůžeme zavést tok jednoho kusu, pokud nedisponujeme dvěma ultrazvukovými svářečkami.
3.3.1 Varianta A
Pro popsání postupu montáže pro jednu svářečku se musela vložit mezioperace při které dochází ke skladování nedokončeného obousměrného ventilu po provedení prvního svaru, čili po svaření víčka a těla ventilu. Tím dojde k rozdělení celkové doby přestavby ultrazvukové svářečky na jeden kus.
Pro tuto variantu uspořádání bylo nutné navrhnout manipulační obal, do něhož se vkládaly jednou svařené polotovary.
Postup montáže ventilu s jednou svářečkou a jedním operátorem:
1) Odebrat tělo ventilu z obalu.
2) Vzít těsnění z obalu a vložit jej do těla ventilu.
3) Vzít kolík z obalu a nasunout jen na trn těla ventilu.
4) Vzít víčko z obalu a nasunout jej nad kolík na trn těla ventilu.
5) Podsestavu založit do svářečky a svařit ji.
6) Svařenec vyjmout ze svářečky a vložit do manipulačního obalu.
7) Vzít svařenec z plata.
8) Vzít trojnožku z obalu a vložit ji do těla ventilu.
9) Vzít víko z obalu a vložit jej do těla ventilu.
10) Vložit tuto podsestavu do svářečky a svařit.
11) Vyjmout hotovou sestavu ze svářečky a vložit jej do určeného prostoru pro „OK kusy“.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 25 Tabulka 3.1 Záznam časové studie varianty A.
U této varianty je nutné navrhnout nejvhodnější rozměr a tvar manipulačního obalu (v tabulce 3.1 uvedeno jako plato) a dle velikosti tohoto obalu přičíst potřebnou dobu na přestavbu ultrazvukové svářečky vztaženou na jeden kus.
Cílem do budoucna by měla být aktivita na snížení nutné doby přestavby ultrazvukové svářečky za účelem snížení celkové doby výroby jednoho kusu.
3.3.2 Varianta B
Pro verzi s jedním operátorem a dvěma svářečkami se pracovní postup rovná postupu obecnému. Jelikož je každá svářečka připravena na svar na ventilu, a proto není nutná žádná přestavba ani skladování příslušné mezioperační zásoby v manipulačním obalu, čímž dojde k výraznému nárůstu vyrobitelných kusů a k přechodu na tok jednoho kusu. Tok jednoho kusu je z pohledu Lean zásad vždy ten nejvhodnější, jelikož sníží mezioperační zásoby na minimum a zvyšuje šanci odhalení zmetků přímo na pracovišti s možností rychlé reakce na předchozí a následné procesy a nutí balancovat linku z hlediska rozdělení operací k dosažení maximálního výkonu.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 26 Tabulka 3.2 Záznam časové studie varianty B.
3.3.3 Varianta C
Pro verzi se dvěma operátory a dvěmi svářečkami platí shodně jako pro případ jednoho operátora se dvěmi svářečkami, že nebude žádná mezioperační zásoba z důvodu eliminování délky přestavby a tok mateirálu se dá nastavit na tok jednoho kusu při optimalizaci pracovních úkonů pro jednotlivé operátory linky, tak aby byli oba shodně vytíženi a došlo k maximálnímu využití strojního času.
Tabulka 3.3 Záznam časové studie varianty C.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 27 Pro maximální výkon linky pro variantu C je nutné správně vybalancovat linku, tak aby oba operátoři byli shodně vytíženi. Toto vybalancování – přidělení jednotlivých kroků danému operátorovi, má zásadní vliv na návrh layoutu pracoviště, proto je nutné jej udělat. Jako optimální rozdělení činností jednotlivých operátorů bylo zvoleno rozdělení:
Operace pro operátora 1:
1) Odebrat tělo ventilu z bedýnky
2) Vzít těsnění z bedýnky a vložit jej do těla ventilu 3) Vzít kolík z bedýnky a nasunout jen na trn těla ventilu
4) Vzít víčko z bedýnky a nasunout jej nad kolík na trn těla ventilu 5) Vložit tuto podsestavu do svářečky a svařit ji
Operace pro operátora 2:
6) Vyjmout svařenec ze svářečky a vložit do něj trojnožku z bedýnky 7) Vzít víko z bedýnky a vložit jej do těla ventilu
8) Vložit tuto podsestavu do svářečky a svařit
9) Vyjmout hotový díl ze svářečky a vložit jej do prostoru pro „OK kusy“.
Je patrné, že operátor č. 2 má celkovou délku přidělených operací rovnu třinácti sekundám, což je o 4 sekundy méně než operátor 1. Tyto čtyři sekundy budou využity na výstupní vizuální kontrolu ventilu, jež v obecném postupu nefiguruje, ale minimálně pro rozjezd projektu bude nutností a přínosem.
Zároveň je možné, že dojde k implementování zkoušky těsnosti ventilu, která by byla pravděpodobně prováděna v zákazníkem určených intervalech. Pro tento případ je vhodné mezi pracoviště zaimplementovat spádový dopravník jehož velikost bude právě odpovídat délce testu a rozdílu operačních časů operátora na prvním a na druhém stanovišti výrobního pracoviště. Do budoucna se navrhla optimalizace všech operací. Po optimalizaci se předpokládá dosažení shodnějších časů obou operátorů, což povede ke snížení mezioperačních zásob mezi jednotlivými pracovištěmi.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 28 Graf 3.1 Vytížení operátorů 1 a 2.
3.4 Kapacitní výpočty:
Znalost výrobních kapacit a možností je základním předpokladem úspěšného vedení podniku. V této kapitole bylo zjištěno maximální vyrobitelné objemy pro všechny tři možnosti řešení linky a jejího osazení operátory a to pro různé modely provozů, jež se většinou ve výrobních podnicích používají. Jelikož každý projekt má určitý náběh, než se dostane do svého maxima, je vhodné si vytvořit studii, která ukazuje nutné investice, rozšíření směnnosti popřípadě výrobních kapacit, jež jsou potřebné k dosažení stoprocentního zákaznického servisu a to i ve velmi často se měnící poptávce. Teprve znalost kapacit a připravenost výroby na výkyvy v poptávce je podmínkou pro dosažení stoprocentního zákaznického servisu. Z hlediska logistických toků je tato znalost v oblasti Life science opravdu klíčová. Na rozdíl od Automotive průmyslu je v Life science nutná zpětná dohledatelnost historie každého odeslaného dílu. Proto nám znalost našich výrobních kapacit napomáhá si správně určit velikosti subdodávek od dodavatelů, tak aby jedna dodaná šarže reprezentovala právě jednu směnu nebo její násobek a zpětná dohledatelnost
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Operátor 1 Operátor 2
čas (s)
Balancování operačních časů
operátorů
5) vložit do svářečky a svařit
4) uchopit a nasunout víčko 9) vyjmoutt ze svářečky do OK/NOK
3) uchopit a nasunout kolík 8) vložit do svářečky a svařit
2)uchopit a vložit těsnění 7) uchopit víko a nasadit jej na tělo ventilu
1) uchopit Tělo ventilu 6) vyjmout ze svářečky a vložit trojnožku
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 29 původu všech komponent ve finálním dílu byla o to rychlejší a přesnější. Tím zároveň dojde k určité standardizaci a zjednodušení veškeré výrobní dokumentace. [4]
3.4.1 Výpočet disponibilního času
V této části bakalářské práce byla počítána doba použitelná pro výrobu pro nejčastěji používané modely směnového provozu. Ze znalosti této doby je možné určit množství vyrobitelných dílů, plánovat obsazení linky personálem, ale i určit kdy již jsou nutné investice k navýšení kapacity a výkonu pracoviště.
Základní modely směnového provozu, jež použijeme pro studii:
1) Jedna směna denně, délka směny 7,5 hodiny, 5 pracovních dní v týdnu 2) Dvě směny denně, délka 7,5 hodiny, 5 pracovních dní v týdnu
3) Tři směny denně, délka 7,5 hodiny, 5 pracovních dní v týdnu 4) Dvě směny denně, délka 11,4 hodiny, 7 pracovních dní v týdnu
Pro modely směnového provozu vypočteme Disponibilní čas pro výrobu(čistý čas jež je k dispozici pro výrobu při daném směnovém modelu).
Dt – Disponibilní čas (s) Nsměn – Počet směn týdně
OEE – využitelnost stroje (%), v našem případě 85%
( ) Tabulka 3.4 disponibilní časy pro směnové modely.
Směnový model: počet směn v týdnu délka směny(h) OEE(%)
Disponibilní čas - Dt(s)
1 5 7,5 85% 135000
2 10 7,5 85% 270000
3 15 7,5 85% 405000
4 14 11,25 85% 567000
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 30 OEE: (Overall equipment effictiveness) – Využitelnost stroje v procentech.
Cílem každého podniku je znát svoji efektivitu a přesně k tomu slouží koeficient OEE. Pro výpočty této bakalářské práce bylo vedením firmy Parker zadáno OEE = 85%, což odpovídá montážním linkám. Samozřejmě cílem po zavedení projektu do sériové výroby by mělo být navyšování tohoto koeficientu, které vede k vyšším denním výkonům na lince.
3.4.2 Kapacitní výpočty pro variantu A
Jelikož v této variantě je nutná přestavba svářečky z nýtování víčka na sváření těla a víka, bylo nutné určit Doby přestavby. Doba přestavby byla měřena pětkrát po sobě a ve všech pěti případech bylo dosaženo takřka identického času.
Dp = 10 minut = 600 sekund.
Pro co nejkratší prodloužení cyklu výroby jednoho kusu byla zvolena velikost manipulačního obalu na 100ks. Více by sice snížilo čas rozpočtený na jeden kus, ale zvýšilo možnost neodhalení vad, zpoždění reakce při jejich odhalení, větší prostorové a materiálové nároky a větší mezioperační zásobu.
Z tohoto předpokladu vychází:
Dp – Doba přestavby………600 s N – Počet dílů v manipulačním obalu ……100 ks Tp – Čas přetavby vztažený na 1 kus (s)
( )
Čas přestavby vztažený na jeden kus Tp je nutné připočíst k času cyklu operátora Ct1, jež bylo zjištěno v časové studii pro jednoho operátora a jednu svářečku.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 31 Celkový čas na jeden kus - Ct je poté součtem obou časů:
Do výpočtu kapacit nám vstupují tyto faktory:
Ct : Cycle time – čas na jeden kus (s)
Dt: Disponibilní čas – Doba, na výrobu v daném směnovém modelu (s) N: počet vyrobitelných kusů
( ) Tabulka 3.5 Teoretické týdenní výkony varianty A
Směnový model: Disponibilní čas - Dt(s) Ct(s) N(ks) týdně
1 135000 41 3292
2 270000 41 6585
3 405000 41 9878
4 567000 41 13829
3.4.3 Kapacitní výpočty pro variantu B
V této variantě výroby nám odpadá doba na přestavbu svářečky a manipulace s díly do a z manipulačního obalu. Proto se čas na jeden kus Ct rovná hodnotě z časové studie pro výrobu jednoho operátora na dvou svářečkách, jež byla změřena v kapitole 3.3.2.
Ct = 31s
Do výpočtu kapacit nám vstupují tyto faktory:
Ct : Cycle time – čas pro výrobu jednoho kusu
Dt: Disponibilní čas – Doba, jež máme v daném směnovém modelu na výrobu N: počet vyrobitelných kusů
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 32
( ) Tabulka 3.6 Teoretické týdenní výkony varianty B
Směnový model:
Disponibilní čas -
Dt(s) Ct(s) N(ks) týdně
1 135000 31 4354
2 270000 31 8709
3 405000 31 13064
4 567000 31 18290
3.4.4 Kapacitní výpočty pro variantu C
Pro tuto variantu bylo použito vybalancování z kapitoly 3.3.3. Z tohoto balancování vyplývají následující časy pro výrobu jednoho kusu pro jednotlivé operátory:
CTop1 – čas na jeden kus operátora 1 = 17 s CTop2 – čas na jeden kus operátora 2 = 13s
Pro kapacitní výpočty je vždy nutné vzít nejdelší čas ze všech operátorů, jelikož právě tento čas určuje tempo buňky. V našem případě se tedy čas pro výrobu jednoho kusu rovná CTop1 čili 17 sekund = Ct.
Pro tuto hodnotu času pro jeden kus určíme maximální výkony pro všechny uvažované směnové modely.
Do výpočtu kapacit nám vstupují tyto faktory:
Ct : Cycle time – čas pro výrobu jednoho kusu
Dt: Disponibilní čas – Doba, jež máme v daném směnovém modelu na výrobu N: počet vyrobitelných kusů
( )
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 33 Tabulka 3.7 Teoretické týdenní výkony varianty C
Směnový
model: Disponibilní čas - Dt(s) Ct(s) N(ks) týdně
1 135000 17 7941
2 270000 17 15882
3 405000 17 23823
4 567000 17 33352
3.5 Aplikace 3P metodiky
V rámci aplikace 3P metodiky byl stanoven harmonogram a plán jednotlivých akcí, jelikož všechny body z aplikace 3P metody se navzájem prolínají a nedají se všechny aplikovat nebo analyzovat v jediný den. Celá aplikace 3P byla proto rozdělena na tři jednodenní bloky a to do přípravy a dvou celodenních bloků.
Během přípravy bylo provedeno:
1) Definování prostoru pro výrobu ventilu v LS buňce 2) Zjištění rozměrů všech strojů a stolů.
3) Navržení způsobů skladování mezioperačních zásob a jejich rozměrů 4) Příprava předtisku v měřítku pro tým
V prvním bloku bylo provedeno následující:
5) Definice srovnávacích kritérií pro výběr 6) Tvorba sedmi variant
7) Vyhodnocení variant
8) Implementace nejlepších myšlenek z ostatních variant Ve druhém bloku bylo uskutečněno:
9) Stavba pracoviště z kartónových krabic 10) Simulace výroby
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 34 3.5.1 Definování prostoru pro výrobu ventilu v LS buňce
Prvním krokem v aplikaci 3P metody bylo definování optimálního prostoru pro výrobu obousměrného ventilu v rámci Life science buňky.
Navržený prostor vedením společnosti Parker O-ring Sadská je znázorněna na obr 3.1. Tento prostor vyhovuje jak z hlediska materiálových toků, personálních toků a přípojných míst k energiím připraveným vně místnosti 5. Ventil je sestaven z rozměrově velmi malých dílů, a proto není v koridoru mezi materiálovými propusti 2 a 9, který je ponechán průchodný pro rozměrově a hmotnostně větší díly. Zároveň nebrání v průchodnosti personální propusti 4 ani vstupu do úklidové místnosti 6. Energie jsou přivedeny přesně do středu jižní strany místnosti 5, a proto je připojení strojů k médiím vyhovující. Nutná média pro výrobu obousměrného ventilu jsou tlakový vzduch a elektrický proud pro ultrazvukové svářečky a případně elektrický proud pro vibrační zásobníky.
Veškerá média jsou svedena k přípojným místům v nerezových krycích trubkách, jež zajištují snazší omyvatelnost a lepší celkové vzezření místnosti.
Obr. 3.1 Vymezený prostor pro výrobu ventilu v rámci místnosti 5
Vymezený prostor prostor
9
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 35 3.5.2 Základní požadavky na strojní zařízení a vybavení
Pro přípravu metody 3P je nutné znát základní parametry výrobních strojů a potřebného příslušenství k výrobě, jež budou tvořit výrobní prostor.
V rámci návrhu optimálního prostoru pro výrobu obousměrného ventilu byly brány v úvahu základní parametry ultrazvukové svářečky Herrmann a montážní stoly. Z výkresové dokumentace od firmy Herrmann jsou patrné rozměry ultrazvukové svářečky a její hmotnost, která je vstupním parametrem pro dimenzování nosnosti stolů. Svářečka je široká 450 mm v přední části stroje a 645 mm v části zadní. Její celková délka činí 680 mm a její hmotnost je 220 kg.
Vzhledem k požadavkům na čistotu v místnosti 5, musely být voleny stoly z materiálu, jež je velmi dobře omyvatelný. Z důvodu hmotnosti svářečky je nutností stabilní konstrukce s nosností minimálně 500 kg. Vzhledem ke zmíněným podmínkám byly objednány dva nerezové stoly s rozměry 1000 mm na 900 mm.
3.5.3 Skladování mezioperačních zásob
Způsoby skladování komponent a mezioperačních zásob jsou nedílnou součásti vzhledu a funkčnosti výrobního pracoviště. Pro skladování komponent byly zvoleny tři různé metody, jež jsou velmi často používané právě při montáži drobných dílů. Základní způsob, který je vhodný především pro začátek výroby a provozní zkoušky jsou obaly ve formě bedýnek s typizovaným rozměrem 200x300x150 mm. Tento způsob je levný, ale nedochází k orientaci dílů v obalu ani k jejich dávkování a konstantnímu přísunu do pracovního prostoru operátora.
Dalším způsobem jsou zásobovací tubusy. Jejich výhodou je možnost jednoduchého plnění ze zadní strany pracoviště, přehled o stavu výrobě díky nejčastějšímu čirému provedení. Zároveň pořizovací náklady nejsou nijak vysoké, ale je vhodné si tyto tubusy navrhnout až po přechodu výroby do série a ustanovení velikostí dodávek komponent od dodavatelů. Pro snazší zpětnou
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 36 dohledatelnost historie finálních dílů je vhodné, aby se dodávky od dodavatelů co se objemu shodovali. Při znalosti tohoto objemu můžeme nadefinovat tubus, aby velikostí odpovídal objemu jedné dodávky, nebo v případě větších dodávek objemu výroby pro jednu směnu. Pro tuto práci byl zvolen kruhový tubus o průměru 200 mm s násypkou.
Poslední možnost, jež byla vybrána při přípravě, jsou vibrační zásobníky.
Výhoda vibračních zásobníků je hlavně v dokonalé přípravě komponent do daných pozic a to jak z pohledu místa tak orientace. Zároveň je nutným předpokladem pro případnou plnou robotizaci výrobního pracoviště. Nevýhodou je riziko vzniku partikulárního znečištění z pohybujících a otírajících se částí vibračního zařízení. Ze všech možností skladování komponent jsou vibrační zásobníky tou nejdražší. Pro účely 3P metody byl zvolen vibrační dopravník s průměrem bubnu 300 mm. Takto velký dopravník je vzhledem k rozměrům jednotlivých dílů ventilu předimenzovaný, ale to dává jistotu bezproblémové implementace v budoucnu a vyvarování se nucených změn v uspořádání stolů a ultrazvukových svářeček. [5]
3.5.4 Příprava předtisků v požadovaném měřítku
Pro přípravu předtisků byl použit program Autocad Inventor, v němž byly vymodelované obě ultrazvukové svářečky, stoly, přípravky pro tok materiálu a pracovní plocha v reálné velikosti. Pro předtisk byly použity půdorysy všech prvků k přesnému vymezení prostorových požadavků. Předtisk byl ve formátu listu papíru velikosti A3, pro snazší orientaci, vystřižení jednotlivých dílů a strojů, ale i lepení a přehlednější výsledný dojem. Veškeré dílce a stroje jsou barevně odlišené pro snadnou orientaci. Na obr 3.2 je vytvořený předtisk doplněný o popisky, které při vlastním využití předtisků nebyly nutné a slouží pouze pro účely této bakalářské práce, jako legenda k vlastnímu předtisku vymodelovanému za pomocí programu Autocad Inventor.
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 37 Obr. 3.2 Předtisk projektu 3P s popisy
3.5.5 Definice srovnávacích kritérií pro výběr
Pro vyhodnocení nejlepšího návrhu výrobního pracoviště je klíčová správná volba kritérií, podle kterých se bude pracoviště hodnotit. V praxi se proto používá složení týmu ze specialistů výrobních a z podpory výroby – převážně z oblasti technologie a kvality.
Měřítka, jež byla v rámci této bakalářské práce uvažována, jsou:
1) Bezpečnost práce 6) Materiálové toky
2) Kvalita 7) Rozměrnost
3) Ergonomie pracoviště 8) Složitost připojení médií 4) Integrace druhé svářečky 9) Doba implementace 5) Počáteční investice 10) Znečistění LS buňky
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 38 Takto zvolená kritéria bylo nutné ohodnotit dle dopadu na rychlost implementace a na následnou výrobu na tomto pracovišti. Hodnocení kritérií dle metodiky 3P probíhá týmově a postupuje se z pravidla od měřítka, jež je vyhodnoceno většinou jako nejméně podstatné k těm důležitým. Po tomto postupu a rozdělení bylo vše zapsáno do přehledné tabulky, která poté posloužila jako nástroj k vyhodnocení jednotlivých uspořádání výrobního pracoviště. Počet měřítek není metodikou omezen ani nastaven, ale většinou se doporučuje minimálně sedm pro obsáhnutí všech oblastí a maximálně patnáct, jelikož při tolika měřítkách se jen velmi těžko porovnává jejich váha s váhami ostatních měřítek. Pro potřeby této bakalářské práce byly určeny váhy jednotlivých kritérií dle Tabulky 3.8. [6]
Tabulka 3.8 Měřítka pro hodnocení uspořádání výrobního pracoviště
3.5.6 Tvorba sedmi variant
Dle metodiky 3P bylo vytvořeno sedm variant. Pro tvorbu layoutů byly použity předtisky strojů, stolů a manipulačních a skladovacích prostředků vytvořené během přípravy v bodě 3.4.4. Pomocí lepidla a nůžek byly jednotlivé návrhy pracoviště nalepeny na obdélník reprezentující operační plochu stanovenou projektovým týmem v samém začátku aplikace 3P metody.
Barevnými tužkami byly naznačeny materiálové toky v rámci pracoviště.
Varianty byly pojmenovány jako Varianta A „Kolmá“, Varianta B „Línie“, Varianta C „Naše“, Varianta D „Tobogán“, Varianta E „Malá“, Varianta F „Jednoduchá“, Varianta G“ Bedýnky“. Pro vhodnější prezentaci návrhů byly jednotlivé varianty překresleny v programu AutoCad Inventor. Oranžová samolepka reprezentuje
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 39 svářečku, kterou již firma Parker O-Ring Sadská disponuje. Na všech sedmi návrhách výrobního uspořádání RM symbolizuje vstupní materiál ve formě nakupovaných dílů a FG značí pohyb hotových dílů. FIFO značí spádovou dráhu, jež slouží pro posun polotovaru z prvního do druhého pracoviště a dodržuje princip FIFO, což znamená odebírání vždy výrobně nejstaršího polotovaru nebo dílu přicházejícího z předchozí operace.
Obr. 3.3 Sedm variant
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 40 Varianta A)
Obr. 3.4 Varianta A „Kolmá“
Varianta A „Kolmá“ viz. Obr. 3.4 počítá s implementací vibračních zásobníků. Výhodou této varianty je možný provoz i s jednou ultrazvukovou svářečkou bez nutnosti zasahovat do rozložení pracoviště. Nevýhodami se jeví velmi dlouhá spádová dráha, dále komponenty 1-4 jsou připraveny k levé ruce a chybějící definice pozice pro neshodný a shodný výrobek v návrhu. Návrh je také poměrně náročný na zastavěnou plochu. Z 3D modelu je patrné, že k implementaci této varianty by byl také nutný zásah do stolů., vzhledem k nedostatečné velikosti pracovního stolu k upevnění vibračních zásobníků.
V návrhu je vyznačena ultrazvuková svářečka, kterou již Parker O-ring disponuje oranžovým kruhem.
Komponenta 1 Komponenta 2 Komponenta 3 Komponenta 4 Komponenta 5 Komponenta 6 První svářečka
3 1 1 1
2 1 1
3 1 4 1
5 1 6 1
1 1 2 2
1 4 1 5 1 6 1
1
1
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 41 Varianta B)
Obr. 3.5 Varianta B „Línie“
Varianta B „Línie“ viz. Obr. 3.5 je jednoduchý návrh dvou ultrazvukových svářeček ihned vedle sebe. Výhodou je opět plná funkčnost pracoviště před zapojením druhé svářečky. Nevýhodami jsou opět díly 1-4 polohovány pro levou ruku, málo místa mezi oběma pracovišti, což při výrobě se dvěma operátory je z hlediska bezpečnosti práce nepřípustné. Opět není definován prostor po shodné a neshodné díly po poslední operaci. Na druhou stranu je tato varianta rozměrově malá a k její implementaci není potřeba velkých prostor. Připojení tlakového vzduchu a elektrického proudu je v této verze snadné a realizovatelné pouze jedním přívodním místem, ze kterého se jednoduše zapojí všechna potřebná zařízení. V návrhu je vyznačena ultrazvuková svářečka, kterou již Parker O-ring disponuje oranžovým kruhem.
Komponenta 1 Komponenta 2 Komponenta 3 Komponenta 4 Komponenta 5 Komponenta 6 První svářečka
1 1 2 1 1 1 1 1 3 1 2
4 5 6
1 1 2 2
1 3 1
4 1
5 1 6 1 1
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 42 Varianta C)
Obr. 3.6 Varianta C „Naše“
Varianta C „Naše“ viz. Obr. 3.6 je vhodně řešena z hlediska ergonomie.
Komponenta 1 – tělo ventilu je polohována k levé ruce a komponenty 2-4 k pravé, což je nejvhodnější vzhledem k pracovnímu postupu. Totéž platí i o druhém stanovišti, kde dochází k montáži trojnožky a víka ventilu, jelikož svařená podsestava z prvního stanoviště je polohována k levé ruce spádovým zásobníkem a zbylé dvě komponenty jsou polohovány k ruce pravé. Zároveň z hlediska výroby na jedné ultrazvukové svářečce je pracoviště vhodně uspořádané. V této variantě je také vidět přepravku pro hotové výrobky – bod 10. Výhodou je také možnost doplňování komponent bez zastavení nebo omezení výroby. Nevýhodou této varianty je hlavně její prostorová náročnost a poměrně nevhodné přivádění síti k pracovišti, vzhledem k orientaci a
Komponenta 1 Komponenta 2 Komponenta 3 Komponenta 4 Komponenta 5 Komponenta 6 První svářečka
1 1 2 1 1 1 1 1 3 1 2
4 5 6
1 1
2 2
1 3 1 4 1
5 1 6 1 1
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 43 vzdálenosti svářeček. V návrhu je vyznačena ultrazvuková svářečka, kterou již Parker O-ring disponuje oranžovým kruhem.
Varianta D)
Obr. 3.7 Varianta D „Tobogán“
Varianta D „Tobogán“ viz. Obr. 3.7 je velmi úsporná na potřebný prostor.
Rozložení tubusových zásobníků je na pracovišti 1 v naprostém souladu se zásadami ergonomie, bohužel u druhého pracoviště tak již není. Velmi dlouhá spádová dráha je také nevhodná. Bohužel je toto pracoviště nevhodné i na výrobu pouze na jedné ultrazvukové svářečce. Z hlediska připojení je toto provedení ideální, jelikož jsou svářečky „zády“ k sobě což dovoluje přivedení médií pouze jedním přívodním místem a následným připojením všech potřebných zařízení. V návrhu je vyznačena ultrazvuková svářečka, kterou již Parker O-ring disponuje oranžovým kruhem.
Komponenta 1 Komponenta 2 Komponenta 3 Komponenta 4 Komponenta 5 Komponenta 6 První svářečka
1 1 2 1 1 1 1 1 3 1 2
4 5 6
1 1 2 2
1
3 1 4 1 5 1
6 1
1
Návrh montážního pracoviště pro výrobu ventilu Aries Stránka 44 Varianta E)
Obr. 3.8 Varianta E „Malá“
Varianta E „Malá“ viz. Obr. 3.8 byla takto nazvána z důvodu malých prostorových nároků. Bohužel toho bylo docíleno na úkor bezpečnosti při výrobě se dvěma operátory, čili je tato varianta použitelná spíše pro operátora jednoho. Tato varianta je funkční i při používání pouze jedné ultrazvukové svářečky, ale z hlediska ergonomie jsou komponenty nevhodně polohovány k pravé ruce. Z hlediska připojení pracoviště nebylo pracoviště zcela vhodné, jelikož jsou obě ultrazvukové svářečky daleko od sebe a jinak orientované, což by vedlo k svedení médií ze stropu LS buňky dvěma místy a tím k navýšení plochy, jež musí být pravidelně omývána a čištěna. V návrhu je vyznačena ultrazvuková svářečka, kterou již Parker O-ring disponuje oranžovým kruhem.
Komponenta 1 Komponenta 2 Komponenta 3 Komponenta 4 Komponenta 5 Komponenta 6 První svářečka
1 1 2 1 1 1 1 1 3 1 2
4 5 6
1 1
2 2 1
3 1
4 1 5 1
6 1
1
