Obor: Výrobní systémy
Zaměření: Pružné výrobní systémy pro strojírenskou výrobu
Analýza montážní linky ve firmě ABB Jablonec nad Nisou
Analysis of assembly line in company ABB Jablonec nad Nisou KVS - VS - 210
Jakub Borůvka
Vedoucí práce: Doc. Dr. Ing. František Manlig
Konzultant: Ing. Ondřej Lada Ing. Tomáš Kloud
Počet stran:70
Zadání diplomové práce
studijní program M 2301 Strojní inženýrství
obor 2301T030 Výrobní systémy
zaměření pružné výrobní systémy pro strojírenskou výrobu
Analýza montážní linky ve firmě ABB Jablonec nad Nisou
Cílem diplomové práce je zefektivnění činností na vybrané montážní lince ve firmě ABB Jablonec n. N.
Při zpracování diplomové práce je vhodné využít standardní postup zpracování projektů (např. strukturovaný přístup k řešení projektů – cyklus DMAIC) a nástroje pro analýzy a zlepšování procesů včetně počítačové simulace.
Doporučený postup řešení:
1. Analýza současného stavu montáže na vybrané lince (kombinace klasických
Diplomová práce KVS - VS - 210
TÉMA: Analýza montážní linky ve firmě ABB Jablonec nad Nisou
ANOTACE:
Práce je zaměřená na optimalizaci montážní linky 5513 zásuvkových strojků ve firmě ABB s.r.o., Elektro-Praga. Práce obsahuje počítačovou simulaci montážní linky. Cílem práce je navýšení výrobnosti montážní linky pomocí simulace.
THEME: Analysis of assembly line in company ABB Jablonec nad Nisou
ANNOTATION:
The thesis is focused on optimizing the assembly line 5513 of socket machines in ABB s.r.o.
company, Elektro-Praga. The thesis also includes computer simulation of the assembly line.
The aim is to increase the productivity of the assembly line by using simulation.
Desetinné třídění:
Klíčová slova : Simulace, Simulační projekt, Teorie omezení
Zpracovatel: TU v Liberci, Fakulta strojní, Katedra výrobních systémů Dokončeno: 2011
Archivní označení zprávy:
Počet stran:70 Počet příloh:4 Počet obrázků:28 Počet tabulek:4
Prohlášení
Byl(a) jsem seznámen(a) s tím, že na mou diplomovou 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 diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL.
Užiji-li diplomovou 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.
Diplomovou práci jsem vypracoval(a) samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultantem.
V Liberci 13.5.2011 ………
Jakub Borůvka
Poděkování
Rád bych poděkoval panu doc. Dr. Ing. Františkovi Manligovi za vedení mé diplomové práce a jeho odborné konzultace a připomínky.
Dále bych rád poděkoval pánům Ing. Ondřeji Ladovi, Ing. Tomáši Kloudovi, Ing. Janu Vavruškovi a Ing. Františkovi Koblasovi za jejich odborné rady, konzultace, připomínky a trpělivost při tvorbě teoretické a praktické části diplomové práce.
Také mé velké díky patří všem pracovníkům firmy ABB za jejich spolupráci při tvorbě diplomové práce.
Děkuji svým rodičům a prarodičům za podporu při studiu na Technické univerzitě v Liberci.
Obsah
Seznam použitých zkratek, pojmů a symbolů abecedně utříděných ... - 8 -
1. Úvod ... - 9 -
2 Metody ... - 10 -
2.1 DMAIC metoda ... - 10 -
2.1.1 fáze - D – Define (definovat)... - 10 -
2.1.2 fáze - M – Measure (měřit)... - 10 -
2.1.3 fáze - A – Analyze (analyzovat) ... - 11 -
2.1.4 fáze - I – Improve (zlepšovat)... - 11 -
2.1.5 fáze - C – Control (řídit)... - 11 -
2.1.6 Využití a oblasti použití ... - 11 -
2.2 Simulace ve výrobních systémech... - 13 -
2.2.1 Přínosy a využití simulace... - 13 -
3.2.2 Simulace v praxi ... - 14 -
3.2.3 Simulační projekt ... - 15 -
3.2.3.1 Definování projektu... - 15 -
3.2.3.2 Tvorba modelu ... - 15 -
3.2.3.3 Experimentální část ... - 15 -
3.2.3.4 Dokončení projektu ... - 16 -
2.3 Porovnání simulačních programů ... - 17 -
2.3.1 WITNESS... - 17 -
2.3.2 Plant Simulation... - 19 -
2.3.3 SIMUL8 ... - 21 -
2.3.4 Arena ... - 23 -
2.4 Teorie omezení (TOC)... - 25 -
3. Vlastní řešení diplomové práce ... - 27 -
3.1 ABB a jeho Historie... - 27 -
3.2 Současný stav ... - 28 -
3.3 Struktura a chod linky – hlavní montáž ... - 29 -
3.3.1 První předmontáž – dutinky ... - 30 -
3.3.2 Druhá předmontáž – pásek s kolíkem ... - 31 -
3.4 Data pro tvorbu simulačního modelu ... - 33 -
3.5 Tvorba simulačního modelu... - 34 -
3.5.1 Postup tvorby simulačního modelu... - 34 -
3.5.2 Method - metoda... - 37 -
3.5.3 Zadávání chybovosti do simulačního modelu ... - 38 -
4.2.2 Zvýšení rychlosti robotu a montážní jednotky „nasazení kolíku s páskem“... - 55 -
4.2.3 Počet paletek na hlavní montáži linky 5513... - 55 -
4.2.4 Simulace linky s chybami získaných z MES systému ... - 57 -
4.2.5 Shrnutí optimalizace ... - 58 -
5. Závěr ... - 59 -
6. Seznam použité literatury ... - 60 -
7. Seznam příloh... - 62 -
Seznam použitých zkratek, pojmů a symbolů abecedně utříděných
ABC costing Metoda určení nákladové ceny
CAD Computer Aided Design - počítačem podporované navrhování CAM Computer Aided Manufacturing - počítačem podporovaná výroba Cash flow Peněžní tok
DMAIC Základní model zlepšování v rámci metodiky Six Sigma Interface Rozhraní
Kanban Tahový systém řízení výroby
MES Manufacturing Execution System – dílenský informační systém
Six Sigma Systém pro dosahování, udržování a maximalizaci podnikatelského úspěchu společnosti
TOC Theory of constraints – teorie omezení Validace Ověřování správnosti
Verifikace Ověřování platnosti Workflow Průběh prací
Prvky programu Tecnomatix Plant Simulation
Assebly Sestava
Buffer Zásobník
Container Kontejner
Dismantle Station Rozebírací stanice
Drain Odtok
1. Úvod
Tématem diplomové práce je simulace montážní linky 5513 ve firmě ABB s.r.o., Elektro-Praga a její optimalizace. Cílem práce je optimalizace linky tak, aby se navýšila kapacita vyrobených kusů případně lepší využitelnost výrobní linky. Proč zrovna simulace? V době obrovské konkurenceschopnosti, kdy zákazníci si nárokují větší a větší požadavky na kvalitu a dodací termíny nám simulace může ukázat, zda projekt byl dobře navržen a zdali funguje bez chyb. Protože každá i sebemenší chyba stojí podnik peníze. Velkou předností je, že lze pomocí simulace vybrat vhodné řešení při návrhu projektu a pak jeho realizaci. Jelikož přijít na chybu před zavedením nebo ve fázi zavádění projektu je řádově levnější než chybu opravovat při spouštění projektu nebo plně zavedeném projektu. Vidět model projektu a případně jeho výhody či nevýhody v simulačním softwaru je pro vizuální představu lepší než kus papíru.
Počátek diplomové práce je věnován počítačové simulaci a porovnání simulačních softwarů, metodám výrobních systémů, kapacitním propočtům a pásovým dopravníků.
Praktická část je zaměřena na simulaci a optimalizaci montážní linky v simulačním programu firmy Siemens AG Technomatix Plant Simulation v9. Nejprve byl vytvořen model zachycující reálnou montážní linku. V části optimalizace bylo hledáno řešení pro navýšení kapacity linky a řešení ke snížení chybovosti chodu linky, případně prostojů na lince.
2 Metody
V této části práce budou popsány metody, které byly při zpracování diplomové práce použity.
2.1 DMAIC metoda
Všeobecně použitelná metoda zlepšování, která je nedílnou součástí metody SixSigma. Tato metoda se skládá z pěti fází pro správné zavedení. [1]
Obrázek 1 DMAIC[1]
2.1.1 fáze - D – Define (definovat)
V této fázi se stanovují cíle, sběr informací, popisuje se stav, kterého má být dosaženo, sestavuje se tým pracovníků. Popisuje proces a jeho zlepšení. Součástí popisu procesu je i jeho rozsah (vstupy a výstupy, začátek a konec procesu). Formuluje se plán, který by měl obsahovat činnosti, které jsou potřené pro odstranění problému. [1]
2.1.3 fáze - A – Analyze (analyzovat)
Zjištěné informace je potřeba důkladně rozebrat a odhalit skutečný potenciál pro zlepšení. Základem je analýza původu problémů, nedostatků, nespokojenosti apod. Zároveň je zjišťováno, zda je opravdu řešen prvotní problém. [1]
2.1.4 fáze - I – Improve (zlepšovat)
Základem pro zlepšení je odstranění konkrétní příčiny. Nastavují se nové parametry procesu a jeho optimalizace. Všechny tyto kroky se provádí pro zvýšení spokojenosti zákazníka. Nedílnou součástí vylepšení by mělo být i zlepšení nákladů, přínosů pro zákazníka. Jednotlivá řešení je možné otestovat v původním testu. [1]
2.1.5 fáze - C – Control (řídit)
Je-li problém úspěšně odstraněn nebo dosaženo vylepšení, je třeba zhotovit poslední a závěrečný krok, všechny potřebné změny zavést/standardizovat do procesů nebo systému.
Také se zajisté přesvědčit, zda změny jsou řádně implementovány a součástí běžných každodenních činností. Také je vhodné stanovit si období, ve kterém se sleduje dosažených výsledků z nového vylepšení. [1]
2.1.6 Využití a oblasti použití
Metoda se může využívat pro jakékoliv řešení problémů nebo zaimplementování nových změn, dosažení lepších předem stanovených výsledků nebo zákazníkovu spokojenost.
Fáze DMAIC je možné opakovat. Opakováním fází se roztáčí spirála postupného zlepšování a dosahování lepších a kvalitnějších výsledků. [1]
DMAIC metoda se může využívat v těchto oblastech:
- výroby - logistiky
- informačních systémů - systémů jakosti - managementu - marketingu - psychologie
- ve všech oborech, kde je zapotřebí zlepšit stávající stav nebo proces.
2.2 Simulace ve výrobních systémech
V obecné řeči simulovat znamená předstírání práce, nemoci, psychické a duševní poruchy, … V oblasti aplikující výpočetní techniku je slovo simulace chápáno spíše jako modelování (napodobování reálné skutečnosti) ve smyslu výzkumné techniky a použitý model je chápán jako simulační. [2]
Simulace je experimentování s počítačovým modelem reálného výrobního systému, jehož cílem je zlepšení a optimalizace chodu výroby. Prvním krokem je sestavení simulačního modelu reálného výrobního systému. V následujícím kroku se provádějí experimenty se simulačním modelem, na základě kterých se dojde k výsledkům, které je pak třeba správně interpretovat a použít pro optimalizaci reálného výrobního systému. Simulace je experimentální metoda, při níž se experimentuje v počítači s modelem reálného výrobního systému. [3], [20]
2.2.1 Přínosy a využití simulace
Pomocí simulace je možné provádět různé druhy změn ve výrobním systému a tak si ověřit dopady a důsledky těchto zásahů a vybrat takové řešení, které bude pro danou situaci nejlépe vyhovovat. Rizikovost chybných rozhodnutí se díky simulačnímu modelování snížila prakticky na minimum, neboť chyba objevená při experimentování s počítačovým modelem je vždy levnější než chyba objevená při realizaci konkrétního, předem nezkoumaného návrhu řešení. [4]
Možnosti využití simulace výrobních procesů jsou dosti široké a různorodé.
Komplikovanost systémů, které mají pravděpodobnostní a dynamické chování, jsou spíše pravidlem než výjimkou. Ale systémy od určité úrovně složitosti jsou neuchopitelné alternativními analytickými postupy, jako je kupříkladu teorie zásob, matematické programování, teorie hromadné obsluhy, řízení projektů. Ovšem u simulace je to obráceně,
3.2.2 Simulace v praxi
V praxi může simulace využívat k optimalizaci výrobních systémů různých typů (chemická a potravinářská výroba, strojírenství) cílem je zjednodušit průchod výrobním procesem a dosáhnout co nejmenších nákladů, zvýšit produktivitu, zlepšení přidělování zdrojů, navrhnout uspořádání výrobních zařízení v prostoru a připravit nové projekty výrobních systémů.
Dále pomocí simulace se mohou analyzovat logistické procesy v podniku s cílem snížit zásoby a rozpracovanost výroby výrobku. Snížit riziko vzniku nepokrytí požadavků.
Optimalizovat pravidla pro skladování, kupř. vylepšit systém manipulace s materiálem nebo s výrobky, navýšit propustnost přijmu a expedice.
Simulace slouží i k rozvrhování výroby a systémy online plánování (přidělování zdrojů, kontrola dodržování termínů). Simuluje se i optimalizace obslužných systémů různých typů, např. Zajištění prodeje a servisu výrobků, organizování zdravotnické záchranné služby, využívání drahých zdravotnických technologií a využití lůžek. [4]
Dále se používá ke školení pracovníků a to v oblastech stanovování výrobních strategií, projektování a plánování výroby, analýzám a zlepšování výrobních procesů. [5]
3.2.3 Simulační projekt
Při tvorbě simulačního projektu je nutné dodržovat principy týmové práce a projektového řízení. Simulační projekt se skládá ze čtyř etap. [9]
Etapy simulačního projektu:
- Definování projektu - Tvorba modelu - Experimentální část - Dokončení projektu
3.2.3.1 Definování projektu
V této etapě se provádí rozbor současného stavu. Po rozboru se stanovují cíle projektu, jeho rozsah a podrobnosti projektu. Také je dobré si vytvořit harmonogram prací a ten striktně dodržovat. V závěru této etapy se musí říci, zda stanovené cíle jsou reálné a pokud ne, tak se vrátit ke stanovení cílů a ty přehodnotit. Z časového hlediska je tato etapa příznivá. [9]
3.2.3.2 Tvorba modelu
V počátcích této etapy se zvolí struktura. Po-té následuje sběr dat, což je z časového fondu velice náročná část. Data se analyzují a připraví pro model. Vytvoří se návrh modelu.
Následuje verifikace a validace modelu. Z hlediska času je tato etapa simulačního modelu nejdelší. [9]
3.2.3.3 Experimentální část
3.2.3.4 Dokončení projektu
Je to poslední etapa simulačního projektu. Dochází zde ke kompletaci dokumentace, shrnutí nových poznatků, vyčíslení nákladů a přínosů, vytvoření závěrečné zprávy, prezentaci výsledků, schválení projektu a realizace vybrané varianty. Nejdůležitější částí této etapy je prezentace výsledků. Časovou náročností se tato etapa může rovnat etapě první, definování projektu. [9]
2.3 Porovnání simulačních programů
V této části je vysvětlen rozdíl mezi hlavními představiteli simulačních nástrojů na trhu v ČR. Konkrétně se jedná o WITNESS, SIMUL8, PlantSimulation a Arena.
2.3.1 WITNESS
WITNESS je jeden ze světových nejúspěšnějších simulačních program, dává možnosti a flexibilitu pro modelování našeho pracovního prostředí, simuluje důsledky různých obchodních rozhodnutí a dovoluje pochopit jakýkoli proces, jakkoliv složitý. Jako výsledek, vybere vždy nejlepší řešení dle dostupných informací.
Klíče k úspěchu programu WITNESS jsou:[10]
- modulární struktura
- snadné použití PC s Windows - interaktivní
- široké spektrum výkonné logiky a kontrolních možností - komplexní statistické vstupy a zprávy
- grafická kvalita
- otevřená architektura s interface a integrací s různými programy (CAD, Oracle, SQL, XML atd.)
Obrázek 2 WITNESS[10]
WITNESS existuje ve dvou oborových verzích – pro oblast výroby a logistiky je určena verze “Manufacturing Performance Edition”, pro oblast služeb je to verze “Service and Process Performance Edition”. Jádro systému WITNESS doplňují moduly pro optimalizaci procesů, návrh a vyhodnocení experimentů, prezentaci výsledků simulace, zobrazení v prostředí virtuální reality, výměnu informací mezi nástroji WITNESS a Microsoft VISIO, propojení s CAD/CAM systémy, dokumentaci modelů a získávání znalostí z rozsáhlých souborů dat. [10]
2.3.2 Plant Simulation
Plant Simulation pomáhá vytvářet digitální model odlišných logistických systémů, např. výroby, montáže, dodávek, dopravy apod. Plant Simulation umožňuje simulovat a optimalizovat výrobní systém a proces. Použitím PlnatSimulation zoptimalizujeme tok materiálu, obsahuje využití zdrojů a logistiky pro všechny úrovně plánování ve společnosti od globálních zařízení přes dílny až k výrobním linkám.
Obrázek 3 Plant Simulation[11]
Hlavní přednosti Plant Simulation:
- simulace strategie řízení komplexního výrobního systému - objektově orientovaný, strukturovaný, hierarchický model dílny - knihovna objektů pro efektivní modelování scénářů
- možnost modelování a uložení do uživatelských knihoven použitelných i v jiných projektech
- modelování a analýzy řešení
- grafy a diagramy pro analýzu průtoku, zdrojů a úzkých míst - analytické nástroje pro automatické zjišťování úzkých míst - 3D-online vizualizace a animace
- otevřená architektura s interface a integrací s různými programy (ActiveX, CAD, Oracle SQL, XML, Socet atd.)
Plant Simulation se může používat pro strategické plánování, tj. analýzy a optimalizaci před rozhodnutím, nebo pro denní plánování výroby a řízení výjimek jako plně integrovaná složka plánování výroby a kontrolního systému. [12]
2.3.3 SIMUL8
SIMUL8 nabízí uživateli přívětivé, integrované prostředí se snadnou a rychlou prací s modely pro dynamickou simulaci procesů. Pomocí programu SIMUL8 se snadno vytvoří přesné a flexibilní simulace podnikových, výrobních nebo logistických procesů nebo systémů v krátkém čase. Program SIMUL8 je produktem americké firmy Simul8 Corporation. [13]
Program SIMUL8 umožňuje vytváření velice složitých simulačních modelů, k čemu slouží integrovaný programovací simulační jazyk Visual Logic. [4]
Obrázek 4 SIMUL8[13]
Využití programu SIMUL8 oblastech: [ 1 3 ]
- výrobních systémů
modelování montážních linek
modelování materiálových toků ve výrobě - logistických systémů
modelování manipulace materiálu mezi skladem, výrobou a expedicí modelování skladových expedičních systémů
modelování dopravní obsluhy distribučních center - administrativního workflow
modelování zpracování přijatých objednávek
- systémů obsluhy zákazníků nebo poskytování služeb.
modelování obsluhy klientů na bankovních přepážkách modelování obsluhy volajících klientů v call-centrech modelování obsluhy zákazníků u pokladen v supermarketu
Program je vydáván ve dvou variantách a to SIMUL8 Standard a SIMUL8 Professional. SIMUL Professional má oproti verzi SIMUL8 Standart několik vylepšení. Tato vylepšení jsou modul pro statickou analýzu, modul pro hledání optimálních řešení, nástroj pro vizualizaci simulace v realistické prostředí 3D a funkce pro ABC costing. [13]
2.3.4 Arena
Simulační program Arena je vydáván v několika variantách, zde se zaměříme na variantu Arena Professional. Arena Professional je simulační software, který je nejvíce efektivní při analýze složitých, středních a velkých projektech zahrnující vysoce citlivé změny týkající se dodavatelského řetězce, výroby, procesů, logistiky, distribuce, skladování a servisu systémů. Arena Professional slouží k vytvoření vlastního produktu simulačním modelováním.
Příklady zahrnujících aplikací:
- Detailní analýza komplexních výrobních procesů, která zahrnuje manipulaci s materiálem- intenzivní operace (vysokozdvižné vozíky, AGV systémy)
-
Analýzu implementace Six Sigma a Kanbanu-
Modelování složitých činnosti, jako je pohyb cestujících a manipulaci se zavazadly na letištích, péče o zákazníka v zábavních parcích a dalších obslužných systémů-
Zlepšení lokálního a globálního procesu dodavatelského řetězce-
Detailní analýza skladování, logistiky nebo dopravy, vojenské a důlní aplikace-
Vytvoření vlastní šablony pro modelování sítí, logistiky globální cestovníkanceláře
-
Vytvoření vlastní šablony pro modelování toku výroby velkých automobilových výrobcůObrázek 5 Arena[14]
Software Arena Professional je zaměřen směrem k výrobnímu systému a průmyslovému inženýrství. Dále je vhodný pro obchodní analytiky, poradenské firmy poskytující služby na konkrétní odvětví či aplikace, nebo korporace s vyhrazeným simulačním týmem. [15]
2.4 Teorie omezení (TOC)
Je to manažerská filozofie na řízení a zvyšování výkonnosti podniku vypracovaná Dr.
Eli Goldrattem.
Teorie omezení říká, že hlavním cílem výrobních podniků je dosahovat maximální ziskovosti. Každý systém má alespoň jedno omezení, které podniku brání dosáhnout maximální ziskovosti, tomuto místu se ve výrobě říká úzké místo. [16], [18]
„Každý podnik je tak silný, jako jeho úzké místo.“ [17]
Obrázek 6 Úzké místo[16]
Vznik omezení v podniku nalézáme v oblastech: [18]
- výrobních zdrojů – nedostatečná kapacita zdrojů, personálu a chybějících financí - postojů lidí – nedostatečná komunikace, napětí a stres
- marketingu – nedostatek objednávek, špatné využití kapacity
- řízení, směrnice, organizování – pravidla bránící lidem dělání lepších věcí
Nástroj zlepšování TOC: [18]
Podnik je tvořen vzájemnými činnosti a procesy. Představíme-li si soubor činností a procesů jako řetěz a jednotlivé činnosti a procesy jako články řetězu, tak pro zvýšení pevnosti řetězu je potřeba posílit pevnost nejslabšího článku. Jestliže bychom posílili jiný článek než ten nejslabší, na systém to nebude mít vliv a bude způsobena ztráta. Takže jediný způsob, jak posílit systém je posílit nejslabší článek.
Postup pro zvýšení výkonnosti: [18]
1) nalezení skutečného omezení systému 2) rozhodneme jak maximálně využít omezení
3) podřídíme všechno tomu tak, aby bylo omezení maximálně využito 4) odstraníme omezení
5) opakujeme body 1 až 4
Po odstranění omezení systému- přínosy na úrovni podniku. Sledujeme tyto ukazatele:
- cash flow - čistý zisk
- návratnost investic
Pouze ty aktivity podniku, které nám tyto ekonomické ukazatele zlepšují a zajišťují směřování k našemu prvotnímu cíly a ten je zvýšení ziskovosti. [18]
3. Vlastní řešení diplomové práce
Tato část práce bude věnována vlastnímu sestavení simulačního modelu montážní linky a experimentům, které mají za úkol zlepšení využitelnosti montážní linky a prezentaci jejich výsledků. Data k samotnému sestavení modelu byla získána ze softwaru, který řídí montážní linku, dále z konstrukce, technologie a samozřejmě některá data bylo nutno naměřit ručně přímo na pracovišti. K sestavení simulačního modelu byl použit simulační software od firmy AG Technomatix Plant Simulation v9.
3.1 ABB a jeho Historie
ABB s.r.o., Elektro-Praga je součástí koncernu ABB přední světové firmy v technologiích pro energetiku a automatizaci. Tradice mezinárodní společnosti ABB s.r.o.
Elektro -Praga se sídlem v Jablonci nad Nisou sahá až do roku 1868. Firmu založil Gustav Kramer a Adalbert Libel, kteří se zprvu věnovali sklářskému odvětví přesněji řečeno rafinaci a zušlechťování sklářských polotovarů. Po třiceti letech firma změnila svůj sortiment a v roce 1898 se staly dominantním produktem lustry, i když svému současnému zaměření se přiblížila jen okrajově. Lustry se skleněnými ověsy a malovaná, prolamovaná či broušená skleněná stínidla se vyráběla až do konce 20. let dvacátého století. Ale už v roce 1908 rozhodl Hugo Löbl, syn jednoho ze zakladatelů podniku, o založení továrny na elektrotechnické výrobky.
Nabídka elektrosoučástek rok od roku stoupala. Firma se postupem času mohla pochlubit novinkami a patenty a to žárovky do vlhkého prostředí, spínače pro velké elektromotory nebo bakelitové elektrosoučástky. Historie elektroinstalačních materiálů pokračovala i po znárodnění v roce 1946, kdy se firma stala součástí národního podniku Elektro-Praga Jablonec nad Nisou. Zejména od 70. let, došlo k výraznému rozšíření portfolia výrobků. Na svá nejlepší léta firma navázala po roce 1994, kdy do společnosti vstoupil strategický partner a to společnost ABB, vznikla společnost ABB Elektro - Praga, s.r.o.
Firma dnes vyrábí více jak deset designových řad domovních spínačů, zásuvek a dalších přístrojů. Jejich nejprodávanějším výrobkem a zároveň evergreenem je řada Tango®, která se vyrábí v devíti barvách a v roce 1995 stála na počátku současných úspěchů firmy.
Modernizace a rozvoj technologií umožňují společnosti přicházet na trh s novinkami, jako jsou produkty Classic®, Swing®, Element®, Time®, Solo®, Solo® carat, Alpha nea®, Alpha exclusive®, Impuls a Future® linear.
Obrázek 7 Zásuvka Tango se strojkem[19]
3.2 Současný stav
Montážní linka 5513 firmy ABB s.r.o., Elektro-Praga v Jablonci slouží k výrobě strojků pro zásuvky. Bylo dohodnuto s firmou ABB vymodelování a optimalizování linky pomocí simulačního nástroje, v mém případě v programu Technomatix Plant Simulation v9.
3.3 Struktura a chod linky – hlavní montáž
Linka se skládá z hlavní montáže a dvou předmontáží. Hlavní montáž (viz obr. 8) se skládá z několika montážních operací navazujících na sebe. Hlavní montáž se provádí na pásovém dopravníku, po kterém jezdí malé paletové formičky, na které se montují jednotlivé díly zásuvkového strojku. Hlavní montáž pracuje tak, že se nejprve na paletku namontují tři zdířky, které jsou následně kontrolovány dorazem. Další montáží je nasazení soklu (spodku strojku). Příští operací je nasazení sestavy dutinek z první předmontáže a hned následuje přitlačení dutinek. Další montáží je nasazení sestavy kolíku s páskem z druhé předmontáže a po nasazení následuje i kontrola pásku. Následnou operací je nasazení vršku a po nasazení následuje i jeho přitlačení. Montáž pokračuje rozválcováním střední zdířky na upevnění vršku. Následuje nasazení třmenu a hned po něm kontrola a po kontrole tu je rozválcování dvou bočních zdířek uchycení třmenu. Pak pokračuje montáž roztažením dutinek a po roztažení dutinek dochází na montáži k ražení čísla (tepelné značení) na strojek. Poslední operací linky je vyjmutí strojku a pomocí malé skluzavky se umístí do bedny a ještě za výstupem strojků je kontrola vadných kusů.
3.3.1 První předmontáž – dutinky
Na první předmontáži (viz obr. 9) se montují sestavy dutinek. Předmontáž se skládá ze čtyř vodorovných pásových dopravníků, po kterých jezdí paletové formičky. Na dva vnější pásové dopravníky jsou předávány prázdné paletky z vnitřních pásů. Do prázdných paletek se postupně na vnějších pásech montují box s planžetou a následně montáž pokračuje kontrolou boxu a planžety. Po-té následuje založení dutinky pravé a levé, na dolním vnějším páse levé dutinky a na horním vnějším páse pravé dutinky. Po založení dutinek následuje kontrola vadných kusů. Pak už jen následuje zajištění boxu s planžetou a kontrola průchodnosti. Po-té je sestavení přehozeno na vnitřní pás. A na konci vnitřních pásů jsou paletky vyprazdňovány a sestavení dutinek putují na hlavní pás. A vyprázdněné paletky směřují zpět na vnější pásy, aby byly znovu naplněny.
3.3.2 Druhá předmontáž – pásek s kolíkem
Na druhé předmontáži (viz obr. 10) se montují sestavení pásku s kolíkem. Tato předmontáž se skládá ze dvou vodorovných pásových dopravníků, po kterých se pohybují paletové formičky a jednoho otočného stolu. Z horního pásu jsou předávány prázdné paletky na dolní pás. Na dolním pásu se postupně do paletek montuje box a planžeta a hned po založení jsou kontrolovány, dále z rotačního stolu se do paletky umístí pásek s kolíkem a po- té následuje kontrola pásku. Montáž pokračuje zamáčknutím boxu s planžetou a kontrolou průchodnosti. Následuje přehození na horní pás, kde se uprostřed pásu kontrolují vadné kusy.
Na konci pásu se vezme hotová sestava a předá se na hlavní pás a prázdná paletka je přehozena na dolní pás k opětnému naplnění.
Rotační stůl
Rotační stůl (viz obr. 10) se skládá z osmi montážních míst. Stůl obsahuje malé paletky, do kterých se části montují. První pozice stolu je čekání, další pozicí je nasazení kolíku do paletky. Po nasazení kolíku pokračuje stůl kontrolou délky kolíku. Po kontrole následuje nasazení pásku. Stůl pokračuje pozicí čekání a za čekáním následuje rozválcování kolíku. Za válcováním je kontrola rozválcování kolíku a za kontrolou je poslední pozice stolu a to je předání sestavení pásku s kolíkem z paletky na dolní pás druhé předmontáže.
Obrázek 10 Předmontáž kolík s páskem
3.4 Data pro tvorbu simulačního modelu
Data pro tvorbu modelu byla získávána v době před tvorbou simulačního modelu až po dobu experimentální části. Většinu informací bylo možno získat pomocí softwaru řídící linku a některá data se musela naměřit ručně přímo na lince. Všechny časy montážních operací na lince bylo možno získat ze softwaru řídící linku. Ovšem software umožňuje měření délky operací ve třech módech. Software ukazoval hodnoty časů maximální, minimální a poslední měřenou hodnotu. Ale software umí ukládat pouze hodnoty časů maximální a minimální, takže mi byly poskytnuty hodnoty operací s minimálními časy, tedy časy montážních operací jsou nejkratší (viz příloha č. 1 – tabulky 1, 2, 3). Takže simulační model bude ukazovat ideální chod linky. Časy se totiž mohou měnit a to je způsobeno například čekáním na paletku, čekáním na materiál v odebíracím místě, přítomností zmetků, případně výskytem nějakého prostoje linky. Přesto bylo použito hodnot ideálních. Důležité pro tvorbu modelu byly rozměry pásového dopravníku hlavní montáže a dvou předmontáží, tyto informace byly získány měřením přímo na montážní lince. Dále byly důležité pro tvorbu modelu i rychlosti jednotlivých pásů na dopravnících (viz příloha č. 1 - tabulka 4), tyto data byla získána od technologů a konstruktérů. Ostatní informace neméně důležité poskytli lidé z oblasti konstrukce a technologie.
3.5 Tvorba simulačního modelu
V počátcích sestavování modelu bylo využíváno základních prvků (SigleProc, Buffer, Line, Assembly, DismatleStation, PickAndPlace, Source, Drain a Interface) softwaru a až už nebylo možné situace linky modelovat pomocí základních prvků, tak byly použity prvky složitější, prvky pro logické řízení (Methody).
3.5.1 Postup tvorby simulačního modelu
Na začátku modelování bylo nejdříve nutné vytvořit jednotlivé části strojku zásuvky ze kterých se skládá, jednotlivé části byly nahrazeny pomocí prvku Entity. Po-té byly vytvořeny paletové formičky za pomoci prvků Container. Dále byl namodelován hrubý nástin hlavní montáže pomocí základních prvků a nejvíce používané prvky byly SingleProc a Line.
Prvky SingleProc nahrazují v modelu montážní jednotky a prvky Line, představují na montáži dopravník.
Prvky SingleProc a Line byly nadefinovány dle vstupních informací. Takže do prvků SingleProc musely být zadány časy montážních jednotek – Processing time (viz obr. 12) a do prvků Line, bylo nutné zadat délku - Lenght a rychlost dopravníku – Speed (viz obr. 13).
Obrázek 12 Nastavení prvku SingleProc
Po nastavení prvků SingleProc a Line byly do modelu použity další ze základních prvků a to Assembly. Tento prvek se používá u těch operací, kterým předcházela buď předmontáž nebo dopravník, který dopravuje do montážní jednotky danou součást ze zásobníku. Takže paletka nemůže projít montážní jednotkou dokud, nebude z dopravníku přivedena daná součást do montážní jednotky a dokud nebude operace na montážní jednotce provedena (viz obr. 14). Na obrázku je výřez z hlavní montáže, kde je ukázána montážní jednotka „nasazení soklu“ a je zde nahrazena prvkem Assembly. Obrázek ukazuje, že montážní jednotka nemůže vykonat operaci, dokud nebude z dopravníku do jednotky přiveden sokl.
Obrázek 14 Výřez hlavní montáže – nasazení soklu
Po dokončení modelování hlavní montáže pomocí základních prvků, bylo započnuto modelování dvou předmontáží a jednoho robotického pracoviště, které slouží pro podávání třmenů na pás, vedoucí k hlavní montáži (viz příloha č. 2 – obr. 1). Předmontáže a robotické pracoviště byly vytvořeny jako podsystémy základního systému (Frame). Takže model byl
3.5.2 Method - metoda
Když už nebylo možné modelovat linku pomocí základních prvků, tak bylo použito složitějších prvků, tedy Method. Pomocí Method (viz obr. 15) se může naprogramovat prvek tak, že se rozšíří jeho logické řízení. „Methoda“ se skládá ze základních tří částí. Z části „is“, což je část deklarační. Z části „do“, což je část programovací, sem se zapisuje vlastní program. A poslední částí je „end“ což program „Methody“ ukončuje. Avšak „Methody“ mají jednu nevýhodu a to takovou, že programátor „Methody“ často bývá jediným člověkem, který ví co má metoda vykonávat. Programy bývají dosti složité a nepřehledné.
Obrázek 15 Ukázka programu zablokování výstupů
Během tvorby modelu muselo být použito i speciálního druhu metody a to „Init“. Což je metoda, která je spuštěna vždy při inicializaci modelu na začátku simulace a v určeném místě linky vytváří „Entity“ nebo „Containery“. Na obrázku 16 je ukázka této metody, která v tomto případě vytváří na dopravníku Container. Této „Methody“ bylo použito v modelu vícekrát a zejména na vytvoření paletových formiček, do kterých se části stojku případně sestavy vkládají.
3.5.3 Zadávání chybovosti do simulačního modelu
Pro nejvěrohodnější podobu linky se do simulačního modelu zadala poruchovost. Po konzultaci s pracovníky firmy se poruchovost linky nastavila na 5%, tedy na 95%
disponibilitu (viz obr. 17).
Obrázek 17 Nastavení chybovosti montážní linky
3.5.4 Problémy při tvorbě simulačního modelu
Při tvorbě modelu došlo na některé situace, které nebyly jednoduché na vyřešení. Tím je myšleno, nahrazení či nastavení některých prvků tak, aby linka fungovala jako ve skutečnosti. A to za pomocí základních prvků, Method nebo jejich kombinací.
3.5.4.1 Počítání strojků v bedně a počet beden
Na výstupu z montážní linky je stoleček se dvěma bednami, ke kterým vede skluzavka. Do bedny se vždy umístí 100 kusů strojků zásuvky, to zajistí počítadlo na skluzavce. Po umístění stého kusu do bedny, se automaticky přehodí výstup skluzavky do druhé bedny. A naplněná bedna je obsluhou nahrazena prázdnou bednou. V tomto případě se situace vyřešila tak, že byla vytvořena „Methoda“(viz.obr. 18), která zajistí po odpočítání 100-ho kusu strojku a vytvoření nové „Entity“ s názvem „stokusu“. Tato nová „Entitu“ byla umístěna na zásobník, ke kterému bylo přidáno počítadlo na počítání plných beden strojků zásuvky. Takže model ukazuje aktuální počet strojků v bedně a počet beden se 100 kusy strojků zásuvky. Na obrázku 19 je ukázán výstup z linky do zásobníku se strojky a u tohoto zásobníku je počítadlo strojků. Pod tímto zásobníkem je další zásobník, ve kterém se vytvářejí plné bedny a vedle něj je počítadlo počtu beden. Jen letmým pohledem si je lehké udělat představu o tom, kolik kusů linka právě vyprodukovala.
Obrázek 19 Výřez z hlavní montáže – počítání strojků a plných beden
3.5.4.2 Předání dutinek z předmontáže na hlavní montážní pás
Při modelování předmontáže dutinek se vyskytl modelační problém při předávání dutinek na hlavní montážní pás. Protože montážní jednotky na pásech předmontáže mají rozdílnou délku času vykonání, tak se stávalo, že se sestavení pravé a levé dutinky dostávalo na hlavní montážní pás nestejně. Na obrázku 20 je vidět jak paletka s dutinkou z vrchního vnějšího pásu putuje už po prostředním pásu, ačkoliv paletka s dutinkou z dolního vnějšího pásu na prostřední pás ještě nedorazila. To znamená, že místo toho, aby se levé a pravé dutinky předávaly na pás současně, jak je to na lince realizováno, tak se tyto sestavení předávaly na hlavní pás každé zvlášť a docházelo k přehlcování hlavního pásu.
Tento problém byl vyřešen tak, že na konec dvou vnitřních pásů byl umístěn prvek DismantleStation. Prvek byl nastaven tak, že existující „Entita“ „Container3“ byla na této stanici vyprázdněna a prázdná paletka opět putovala na vnější pásy. Ale k vyprázdnění paletky dojde v tom okamžiku, až jsou obě DismantleStation naplněné, tzn. bude v nich paletka. Za tyto DismantleStation byl umístěn jeden prvek Assembly, ke kterému jsou DismantleStation připojeny. A jakmile byly DismantleStation vyprázdněny paletky, tak se na prvku Assembly se vytvoří nová „Entita“ s názvem „sestavenidutinky“ a ta potom putuje na hlavní montážní pás. Na obrázku 21 je zachyceno vytvoření nové „Entity“ a putování prázdných paletek na vnější pásy.
3.5.4.3 Paletové formičky
Paletové formičky byly vytvořeny na lince pomocí „Init“ což je metoda, která vytváří
„Entity“. A aby byl zachován správný počet paletek na dopravníku, tak byla vytvořena
„Methoda“(viz obr. 22), která tento počet paletek bude hlídat. Byla vybrána „Methoda“ pro vytváření paletek na hlavním páse. Aby tato „Methoda“ pracovala správně, tak se musela ještě vytvořit jedna proměnná (na hlavním páse s názvem „pocet“). Do proměnné bylo nastaveno, kolik má být paletek na páse a „Methoda“ mi tuto hodnotu jen hlídá, případně doplňuje do správného počtu. Počet paletek na hlavním páse je 64, je to i zřejmé z obrázku 21. Tato
„Methoda“ byla použita na obou předmontážích a rotačním stole jen s malými obměnami.
Obrázek 22 Metoda na řízení počtu paletek na hl. pásu
3.6 Validace modelu
Validace modelu znamená ověření správnosti modelu. Tedy, že model pracuje a funguje tak jak má fungovat. To bylo odzkoušeno tak, že se nastavil na hlavní montáži na každé montážní jednotce nejdelší čas montážní jednotky z hlavní montáže. V tomto případě to byl čas montážní jednotky přípravy třmenů, kterou vykonává robot. Časy předmontáží byly ponechány stejné, protože jsou rychlejší a tak nebudou zpomalovat hlavní montáž. Nejprve došlo k odsimulování modelů bez prostojů a simulovalo se pět pracovních dní, následně vyšla přesnost modelu 99,91% (viz tab. 1). Další simulace patřila modelu s prostoji a ty byly v modelu nahrazeny 95% disponibilitou a zde vyšla přesnost modelu 97,12%.
Simulovaných 5 dní počet kusů procenta
Teoretický výpočet bez prostojů 45000 100%
Výstup z modelu bez prostojů 44960 99,91%
Teoretický výpočet s prostoji 42750 100%
Výstup z modelu s prostoji 41519 97,12%
Tabu lka 1 Po rovnání teo retic kých hodn ot s hodnotami mode lu
Teoretické hodnoty byly počítány přibližně. U modelu bez prostojů se odchylka 0,09%
od teoretické hodnoty je velmi dobrý výsledek, odchylky mohla být způsobena abstrakci reálného systému od podoby modelu. Modelu s prostoji, rozdíl mezi teoretickou hodnotou a hodnotou získanou z modelu je způsoben nahodilými prostoji. Tyto nahodilé prostoje mají za následek skoro až 3% rozdílu mezi hodnotami. Graf 1 ukazuje rozdíl výrobků teoreticky počítaných a modelem vytvořených za pět pracovních dní.
39000 40000 41000 42000 43000 44000 45000 46000
Teoretický výpočet bez
prostojů
Výstup z modelu bez
prostojů
Teoretický výpočet s
prostoji
Výstup z modelu s prostoji
počet kusů
Graf 1 Po rovn ání teo reti ckých hodnot s hodnotami mode lu
Z výsledků tohoto experimentu je možné prohlásit, že model odpovídá vzhledově i funkčně montážní lince. Tedy model je validní a budou z něj získávána korektní správná data.
4. Experimentální část
Tato kapitola má ukázat způsoby úpravy linky vedoucí k lepší využitelnosti montážní linky 5513. Jsou zde prezentovány všechny výsledky experimentů optimalizace montážní linky.
4.1 Identifikace problémové části linky
Po sestavení simulačního modelu a odsimulování jednoho pracovního týdne, simulace ukázala problémovou část, která se soustředila kolem montážní jednotky „nasazení třmenů“
(viz obr. 23).
Jednotka „nasazení třmenů“ způsobuje blokace v jednotkách před jednotkou nasazení třmenů. Jednotka „nasazení třmenů“ čeká na třmeny, které přicházení k jednotce z pásu. Na tento pás vedoucí k jednotce „nasazení třmenů“ je podává robot. Tento robot svou rychlostí má za následek, že jednotka „nasazení třmenů“ musí čekat na třmeny (viz obr. 24). Tedy robot nestíhá v dostatečném množství podávat třmeny na pás. Takt robotu je 20 kusů za minutu, tedy 1 kus za tři vteřiny. Což z robotu dělá nejpomalejší místo linky. S určitostí lze prohlásit, že robot je úzkým místem linky.
Obrázek 24 Výřez z hl. montáže – nedostatek třmenů na páse
Graf 2 ukazuje čekání v jednotce „nasazení třmenů“ a je to čekání (označeno šedou barvou) na třmen nikoliv na paletku a hodnota čekání se pohybovala okolo 30%. Grafy 3 ukazuje blokaci (označena žlutou barvou), kterou má za následek robot. Blokace se objevovaly u montážních jednotek „kontrola pásku“, „nasazení krytu“, „přitlačení vršku“ a
„upevnění vršku“ a zpravidla se jejich hodnota pohybovala okolo 10 až 35%.
Graf 2 Če kání robotu na třmen
4.2 Optimalizace výrobní linky (navýšení výrobnosti)
Tato část práce se bude zabývat navýšením výrobnosti montážní linky, odstraněním čekání na třmeny a odstraněním blokací v jednotlivých montážních jednotkách. Současný stav výrobnosti linky 5513 při taktu robotu 20 kusů strojků zásuvky je 42708 kusů strojků zásuvky za 5 pracovních dní při 5% chybovosti linky. Byla vždy modelována ranní směna, která začínala v 5:45 hod. a končila v 13:45 hod. a pauzy ve směně byly 30 minut.
4.2.1 Navýšení rychlosti robotu
Prvním experimentem je navyšování rychlosti robotu. Důsledkem zvýšení rychlosti robotu by mělo dojít k navýšení výrobnosti montážní linky. Bude zde hledána rychlost taková, při které se odstraní čekání na třmeny u jednotky „nasazení třmenů“ a při které se odstraní blokace v následujících jednotkách „kontrola pásku“, „nasazení krytu“, „přitlačení vršku“ a
„upevnění vršku“.
4.2.1.1 Navýšení rychlosti robotu na 21 kusů za minutu
Zvýšením taktu robotu se výrobnost linky zvýšila. Počet vyrobených kusů vzrostl na 44634 kusů strojků zásuvky. Oproti taktu robotu 20 kusů za minutu nám 5 denní výrobnost stoupla o 1926 kusů strojků zásuvky, v procentech vyjádřeno o 4,51%. Blokace neustaly (viz obr. 25) a čekání na třmeny u jednotky „nasazení třmenů“ stále trvá. Robot stále není dosti rychlý, aby jednotka „nasazení třmenů“ nemusela čekat na třmeny. Byla zde použita 5%
chybovost linky.
Obrázek 25 Výřez z hl. montáže – blokace linky
4.2.1.2 Navýšení rychlosti robotu na 22,36 kusů za minutu
Takt robotu 22,36 kusů strojků za minutu je zde zvolen podle druhé nejpomalejší jednotky na montáži hned po robotu, je to jednotka „nasazení kolíku s páskem“. Její takt je 1 kus za 2,683 vteřiny, tedy 22,36 kusů za minutu. Po zvýšení taktu robotu došlo k nárůstu výrobnosti na 44805 kusů strojků zásuvky za 5 pracovních dní, v procentech vyjádřeno o 4,91%. Blokace vlivem zvýšení taktu robotu se vytratily (viz obr. 25) a byly nahrazeny čekáním na paletku (viz graf 4). Na obrázku 26 je dobře vidět, jak paletky plynule prochází montáží, aniž by někde způsobovaly blokace. Čekání na třmeny se také vytratilo a bylo
Obrázek 26 Výřez z hl. montáže - problémová část linky už bez blokací
Graf 5 Čekání na paletku u jednotky „nasazení třmenů“
4.2.1.3 Navýšení rychlosti robotu na 22,5 kusů za minutu
Po zvýšení taktu robotu došlo k nárůstu výrobnosti na 44805 kusů strojků zásuvky za 5 pracovních dní, v procentech vyjádřeno o 4,91%. Blokace vlivem zvýšení taktu robotu se vytratily a byly nahrazeny čekáním na paletku. Čekání na třmeny se také vytratilo a bylo nahrazeno čekáním na paletku. Výsledek je zde tedy stejný jako u taktu 22,36 kusů strojků
4.2.1.4 Blokace po zvýšení taktu robotu
Blokace se začala objevovat u taktu 22,36 kusů strojků zásuvky za minutu a vyššího.
Objevovaly u jednotky přitlačení dutinek. Následující jednotka po jednotce „přitlačení dutinek“ je „nasazení kolíku s páskem“ a tato jednotka se po zvýšení taktu robotu na 22,36 kusů strojků zásuvky za minutu stala spolu s robotem jednotkou nejpomalejší. Nestíhá v dostatečné rychlosti plnit paletky a na páse před touto jednotkou se tvoří fronta paletek, která zapříčiňuje blokování jednotky „přitlačení dutinek“ (viz obr. 27).
Obrázek 27 Výřez z hl. montáže – blokace zapříčiněné zvýšením taktu robotu
Na grafu 6 je ukázáno, že blokace se pohybuje okolo 4%. Blokace ovšem nemá žádný vliv na výrobnost linky.
Graf 6 Blokace u jednotky „přitlačení dutinek“
4.2.1.5 Navýšení taktu robotu - shrnutí
Takt robotu [ks/min] Navýšení výrobnosti [ks] Navýšení výrobnosti [%]
21 1926 4,51
22,36 2097 4,91
22,5 2097 4,91
4.2.2 Zvýšení rychlosti robotu a montážní jednotky „nasazení kolíku s páskem“
Kombinace zvýšení rychlosti robotu a montážní jednotky „nasazení kolíku s páskem“
vede k navýšení výrobnosti. Pokud se navýší takt robotu na 22,5 kusů strojků zásuvky za minutu a na stejný takt se navýší montážní jednotku „nasazení kolíku s páskem“, tak se výrobnost linky navýší za 5 pracovních dní o 2272 kusů strojků zásuvky, v procentech vyjádřeno o 5,32% oproti původní hodnotě výrobnosti. Tedy počet vyrobených kusů strojků zásuvky za 5 pracovních dní je 44980. Bylo zde použito 5% chybovosti linky. Blokace u jednotky „přitlačení dutinek“ se nepatrně snížila, jak už bylo zmíněno výše, tato blokace nemá vliv na výrobnost linky.
4.2.3 Počet paletek na hlavní montáži linky 5513
Další experiment byl, zda počet paletek na hlavní montáži nemá vliv na výrobnost montážní linky. Počet paletek na páse hlavní montáže je 64. Tento počet stanovila firma JHV, která linku sestavovala. Bude zde zkoumáno, zda tento počet paletek je dostatečný nebo předimenzovaný a to pro takt robotu 20; 21; 22,36 a 22,5 kusů strojků zásuvky za minutu i pro kombinaci zvýšení rychlosti robotu a montážní jednotky „nasazení kolíku s páskem“. V tabulce 3 je vidět minimální počet paletek pro jednotlivé takty robotu, případně pro kombinaci a to tak, aby byla zachována maximální výrobnost linky.
Výrobnost za 5 prac. dní [ks] Minimální počet paletek [ks] Současný počet paletek [ks]
Takt robotu 20 ks/min. 42708 55 64
Takt robotu 21 ks/min. 44634 64 64
Takt robotu 22,36 ks/min. 44805 64 64
Takt robotu 22,5 ks/min. 44805 64 64
Kombinace 44980 61 64
Minimální počet paletek
0 10 20 30 40 50 60 70
Takt robotu 20 ks/min.
Takt robotu 21 ks/min.
Takt robotu 22,36 ks/min.
Takt robotu 22,5 ks/min.
Kombinace Současný počet paletek
Počet paletek [ks]
Graf 7 Minimální počet paletek
Z grafu 7 a tabulky 3 vyplývá, že při současném taktu robotu (20 ks/min) je počet paletek na lince předimenzovaný. U ostatních taktů robotu a u kombinace je počet paletek vyhovující.
4.2.4 Simulace linky s chybami získaných z MES systému
V předchozích případech byly chyby v modelu nahrazeny obecně 5% chybovostí linky. Protože se ve firmě v současné době zavádí systém MES, byl pro ukázku vytvořen i model s daty získanými přímo z tohoto systému.
Byla vybrána jedna směna, kdy docházelo na lince k častému přerušení díky častému výskytu chyb. Na základě informací z MES systému (viz příloha č. 4) byl vytvořen simulační model této směny s chybami. V tomto případě se chyby z MES systému do modelu zadávaly ručně (viz obr. 28).
Obrázek 28 Nastavení chyb v montážní jednotce
4.2.5 Shrnutí optimalizace
Aby bylo dosaženo nejvyššího nárůstu výrobnosti, tak se musí navýšit rychlost robotu na takt 22,5 kusů strojků zásuvky za minutu a ten stejný takt se musí nastavit na montážní jednotce „nasazení kolíku s páskem“. Pak by 5 denní výrobnost stoupla o 2272 kusů strojků zásuvky, tedy o 5,32%. Pokud se má navýšit pouze rychlost robotu, tak by stačil takt 22,36 kusů strojků zásuvky za minutu. Po-té by výrobnost stoupla za 5 dní o 2097 kusů strojků zásuvky, nárůst o 4,91%. V tabulce 4 jsou barevně vyznačeny varianty s největším nárůstem výrobnosti za 5 pracovních dní.
Podařilo se ověřit simulaci chodu linky s nastavenou 5% poruchovostí. Díky výsledkům z experimentu se doporučuje, že by firma ABB měla detailněji prozkoumat pracoviště podávání třmenů na lince 5513, případně montážní jednotku „nasazení kolíku s páskem“. Co se týká robotu, zde by se firma měla zaměřit na navýšení rychlosti robotu, případně vylepšení optické jednotky snímání třmenů. U jednotky „nasazení kolíku s páskem“
se doporučuje navýšení rychlosti předávání sestavy kolíku s páskem na hlavní pás.
Způsob optimalizace Navýšení výrobnosti [ks] Navýšení výrobnosti [%]
Navýšení taktu robotu na 21 ks/min 1926 4,51
Navýšení taktu robotu na 22,36 ks/min 2097 4,91
Navýšení taktu robotu na 22,5 ks/min 2097 4,91
Navýšení taktu robotu a jednotky „nasazení kolíku s
páskem“ na 22,5 ks/min - kombinace 2272 5,32
Tabulka 4 Porovnání variant navýšení výrobnosti
Simulace potvrdila to, že úzkým místem montážní linky je robot na podávání třmenů.
5. Závěr
Využití simulace je vhodný nástroj pro ukázku, jak linka pracuje ve virtuálním prostředí a jakým způsobem se odlišuje od reálné skutečnosti. Další velkou výhodou je možnost experimentování s linkou. Neustálý pokrok v informačních systémech umožňuje podnikům nové a nové možnosti v oblasti simulace.
Práce byla zaměřena na simulaci a využití simulačního softwaru. Cílem diplomové práce byla optimalizace montážní linky 5513, která vedla k navýšení počtu vyrobených kusů a lepší využitelnosti montážní linky. Optimalizace probíhala v simulačním softwaru Technomatix Plant Simulation.
Po sestavení simulačního modelu linky muselo být určeno, zda se simulační model podobá skutečné podobizně montážní linky. Aby se model co nejvíce podobal reálné lince, bylo zapotřebí sesbírat co nejvíce informací. V Simulačním modelu linky bylo nutno některé části linky zjednodušit. Jakmile byl model validní, tak začala být analyzována data z modelu a byla určena problémová místa linky. Problematická místa byla posuzována podle časové náročnosti jednotky, blokací jednotky, čekání na paletku a čekání na část strojku pro danou jednotku. Analýza současného stavu ukázala na jedno problémové místo, byl to robot pro podávání třmenů.
Na problémovém místě byla podle experimentů navržená opatření, která vedla k navýšení produktivity linky a k odstranění blokací linky způsobené problémovým místem.
Po navržených opatřeních problémového místa, se úzké místo linky přesunulo na jednotku, která byla po robotu z časového hlediska nejnáročnější.
Při srovnání současného stavu linky se stavem linky po zlepšení vychází, že došlo k navýšení produktivity o 4,91% při navýšení rychlosti robotu a o 5,32% při kombinaci, dále došlo k odstranění blokací. Díky navrženým opatřením se dosáhne vyšší produktivity a vyšší produktivita povede ke zvýšení ziskovosti. Dále se docílilo mnohem plynulejšího a efektivnějšího chodu linky. Z výsledků vychází, že předem stanovených cílů bylo dosaženo.
6. Seznam použité literatury
[1] STŘELEC, Jiří. Vlastnicesta [online]. 2008 [cit. 2011-04-04]. DMAIC metoda.
Dostupné z WWW: <http://www.vlastnicesta.cz/metody/metody-kvalita-system- kvality-iso/dmaic-metoda/>.
[2] KŘIVÝ, I., KIND LER, E. Simulace a mod elování.O st rava: Ost ra vsk á univerz it a, 2001
[3] CHROMJAKOVÁ, Felicita. Ipaslovakia [online]. 2010 [cit. 2011-04-04]. Simulace.
Dostupné z WWW: <http://www.ipaslovakia.sk/slovnik_view.aspx?id_s=71>.
[4] DLOUHÝ, Martin, et al. Simulace podnikových procesů. [s.l.]: COMPUTER PRESS a.s, 2007. 208 s.
[5] MANLIG, F. - KELLER, P.: Možnosti využití počítačové simulace. In:
Automatizácia technologickej prípravy výroby. Odborný seminár s medzinárodnou účasťou Zvolen 17.09.1998, Zborník prednášok, s. 55..58
[6] MALINDŽÁK, D. Simulácia procesov. Košice: ES TU, 1991.
[7] HUŠEK, R., LAUBNER, J. Simulační modely. Praha: SNTL, Bratislava: ALFA, 1987 [8] KŮS, Z; GLOMBÍKOVÁ, V; HALASOVÁ, A. Simulace výrobních systémů - díl 1.
Liberec: TUL, 2002. 125 s.
[9] MANLIG, František. Projektování výrobních systémů: část.3. In [online]. Liberec : [s.n.], leden, 2008 [cit. 2011-04-04]. Dostupné z WWW: <http://stare.kvs.tul.cz/>.
[10] Humusoft [online]. [cit. 2011-04-04]. WITNESS. Dostupné z WWW:
<http://www.humusoft.cz/produkty/witness/>.
[11] Axiomtech [online]. [cit. 2011-04-04]. Plant Simulation. Dostupné z WWW:
<http://www.axiomtech.cz/page/68099.plant-simulation/>.
[12] Hsicom [online]. 2009 [cit. 2011-04-04]. Tecnomatix. Dostupné z WWW:
[16] Potifob [online]. 2009 [cit. 2011-04-04]. Teorie omezení. Dostupné z WWW:
<http://www.potifob.cz/TOC_Kriticky_retez.htm>.
[17] Golddratt [online]. [cit. 2011-04-04]. TOC. Dostupné z WWW:
<http://www.goldratt.cz/teorie-omezeni-toc/o-teorii-omezeni.html>.
[18] CHROMJAKOVÁ, Felicita . Ipaslovakia [online]. 2010 [cit. 2011-04-04]. TOC.
Dostupné z WWW: <http://www.ipaslovakia.sk/slovnik_view.aspx?id_s=99>.
[19] Dvojzásuvka Tango Odklepnuto [online]. [cit. 2011-04-04].. Dostupné z WWW:
<http://www.odklepnuto.cz/aukce/4192525/dvojzasuvka-tango-bila-pootocena- kompletni-4ks.html>.
[20] DEBN ÁR, R. ; KOŠTU RI AK, J.; I V AN, I.: ca s yst ems in p rodu ction proc ess p lanning [o nline]. 1998 [ c it . 2 011-04-04]. SIMU LÁCI A ako nást ro j pre z v yšo va nie pro dukt ivit y a z is ku v po dnik u. Do st upné z WWW: < ht t p:// fst ro j.ut c.sk/ jo ur na l/s k/>.
7. Seznam příloh
Příloha č. 1 – Tabu lk y ča sů mo nt áž níc h je d not ek a ryc hlo st í do pravn íků Příloha č. 2 – Obrázk y z ák lad n ího s yst é mu a su bs yst é mů
Příloha č. 3 – Layout linky 5513 Příloha č. 4 – Chyby z MES systému
Příloha č. 1 –
Tabu lk y ča sů mo nt áž níc h je d no t ek a ryc h lo st í do pra vník ůNázev jednotky Čas [msec.]
Založení zdířek 2 293
Kontrola založení zdířek a doraz 2 032
Nasazení spodku do paletky 2 243
Příprava spodku 1 416
Založení dutinek do paletky 2 029
Přitlačení a kontrola dutinek 2 010 Nasazení kolíku s páskem do paletky 2 683
Kontrola založení pásku 2 610
Příprava vršku 2 194
Nasazení vršku 2 593
Přitlačení a kontrola vršku 2 417
Nýtování střední zdířky a upevnění vršku 1 883
Příprava třmenu 3 000
Nasazení třmenu 1 958
Kontrola nasazení třmenu 1 795
Nýtování zdířek třmenu 1 780
Roztažení dutinek 1 482
Tepelné značení(ražení čísla) 1 755
Vyjmutí dobrého kusu 1 819
Vyhození vadného kusu 3 728
Hlavní montáž
Tabulka 1 Rychlosti jednotlivých jednotek na hlavní montáži
Název jednotky Čas [msec.]
Dolní dopravník -
Založení boxu s planžetou 1 432 Kontrola boxu s planžetou 1 586
Založení levé dutinky 1 585
Vyhození vadného kusu 4 520
Zajištění boxu s planžetou 1 804
Kontrola průchodnosti 1 985
Vrchní dopravník -
Předání na hlavní dopravník 2 037 Založení boxu a planžetky 1 364 Kontrola boxu s planžetkou 1 630
Založení pravé dutinky 1 628
Vyhození vydného kusu 4 397
Předmontáž dutinek
Název jednotky Čas [msec.]
Nasazení zemnících kolíků 1 501
Kontrola kolíků 1 678
Založení pásku 1 650
Válcování kolíků 1 678
Kontrola válcování a odhoz vadného kusu 2 640
Přeložení dobrých kusů 2 460
Založení boxu s planžetou 1 200
Kontrola boxu s planžetkou 2 640
Přeložení kolíku s páskem z rot. stolu 2 621
Kontrola pásku 2 629
Zajištení boxu s planžetkou 2 529
Kontrola průchodnosti 2 528
Vyhození vadného kusu 4400
Předání na hlavní dopravník 2 681
Předmontáž pásků
Tabulka 3 Rychlosti jednotlivých jednotek na předmontáži pásku s kolíkem
místo rychlost [m/s]
Dopravník hlavní montáže 0,2
Dopravníky 1. předmontáže 0,21666 Dopravníky 2. předmontáže 0,21666 Dopravník podávání krytu 0,258333 Dopravník podávání soklu 0,21333 Dopravník od robotu na hl. montáž 0,291666 Dopravník od zásobníku k robotu 0,5
Rychlosti pásových dopravníků
Tabulka 4 Rychlosti jednotlivých dopravníků na celé montáži
Příloha č. 2 – Obrázky základního s ystému a s ubs ysté mů
Obrázek 1 Hlavní montáž
Obrázek 3 Předmontáž pásek s kolíkem
Obrázek 4 Robotické pracoviště
