Technická univerzita v Liberci Fakulta strojní
Jaroslav Propš
ZEFEKTIVN NÍ VÝROBNÍHO TOKU ROBOTICKÉHO PRACOVIŠT
Bakalá ská práce
2012
2
Technická univerzita v Liberci
Fakulta strojní Katedra výrobních systém
Obor: Strojírenství Zam ení: Výrobní systémy
ZEFEKTIVN NÍ VÝROBNÍHO TOKU ROBOTICKÉHO PRACOVIŠT
STREAMLINE PRODUCTION FLOW ON ROBOTIC WORKPLACE
KVS – VS – 127 Jaroslav Propš
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. František Manlig
Konzultanti: Ing. Jan Vavruška – TUL, katedra výrobních systém Ing. Lukáš Holý – Farmet a.s. eská Skalice
Po et stran: 46 Po et p íloh: 3 Po et obrázk : 18 Po et tabulek: 2 Po et model
Nebo jiných p íloh: 0 V Liberci 18. 5. 2012
3
4
5 Bakalá ská práce KVS – VS – 127
TÉMA: Zefektivn ní výrobního toku robotického pracovišt
Bakalá ská práce se zabývá analýzou stávajícího systému ízení výroby sva ovacího robotického pracovišt . Dále se práce zabývá analýzou logistického uspo ádání materiálu na pracovišti. V práci je také provedena logistická analýza toku materiálu na pracovišt a prázdných obal z pracovišt . Obsahem práce jsou návrhy zm n logistického uspo ádání pracovišt , zm n logistických tok a výrobních postup .
THEME: Streamline production flow on robotic workplace
This thesis analyzes the current system of production weld on robotic workplace.
The thesis analyzes the logistical arrangements of the material in the workplace. The thesis is also done analysis logistic material flow for the workplace and empty containers from the workplace. The thesis presents proposals for amendments to the logistics design of the workplace, changes in logistics flows and processes.
Desetinné t íd ní:
Klí ová slova: VÝROBNÍ TOK, ROBOT, LOGISTIKA, ÍZENÍ
Zpracovatel: TU v Liberci, Fakulta strojní, Katedra výrobních systém
Dokon eno: 2012
Archivní ozna ení zprávy:
Po et stran: 46
Po et p íloh: 3
Po et obrázk : 18
Po et tabulek: 2
Po et model
Nebo jiných p íloh: 0
6 Prohlášení
Byl(a) jsem seznámen(a) s tím, že na mou bakalá skou práci se pln vztahuje zákon . 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.
Beru na v domí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalá ské práce pro vnit ní pot ebu TUL.
Užiji-li bakalá skou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si v dom povinnosti informovat o této skute nosti TUL; v tomto p ípad má TUL právo ode mne požadovat úhradu náklad , které vynaložila na vytvo ení díla, až do jejich skute né výše.
Bakalá skou práci jsem vypracoval samostatn s použitím uvedené literatury a na základ konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultantem.
Datum 18. 5. 2012
Podpis Jaroslav Propš
7
Rád bych pod koval vedoucímu této bakalá ské práce panu doc. Dr. Ing. Františkovi Manligovi za cenné rady a p ipomínky v pr b hu vypracovávání práce. Rád bych také pod koval panu Ing. Lukášovi Holému ze spole nosti Farmet a.s. za rady, návrhy a konzultace p i zpracovávání analýzy výrobního procesu sva ovacího robotického pracovišt . V neposlední ad bych rád pod koval spole nosti Farmet a.s. za poskytnutí zadání bakalá ské práce a umožn ní její vypracování.
8
Obsah
Seznam použitých zkratek a symbol 10
Úvod 11
1 Teoretický základ práce 12
1.1 Obecný pohled na zásoby ve výrob 12
1.1.1 Definice zásob 12
1.1.2 P ístup k zásobám 12
1.1.3 Pozitivní a negativní vliv zásob 13
1.2 Metody používané v ízení štíhlé výroby a štíhlé logistiky 13
1.2.1 DMAIC 13
1.2.2 Kaizen 14
1.2.3 5S 15
1.2.4 Vizualizace práce 16
1.2.5 Standardizace práce 17
1.2.6 SMED 17
1.2.7 Andon 18
2 Analýza sou asného stavu výroby 19
2.1 P edstavení pracovišt a výroby na pracovišti 19
2.2 Metodika a cíle monitorování výrobního procesu 20
2.3 Plánování výroby 20
2.4 Dodavatelský et zec 21
2.5 M ení sou asného výrobního procesu a zpracování nam ených dat 22 2.6 Meziopera ní skladování, výroba a naskladn ní polotovar 24
2.7 Mapa toku materiálu a p epravní vzdálenosti 25
2.8 Navážení materiálu a p íprava další výroby na robotickém pracovišti 27 2.9 Sva ování jednoho kompletního rámu stroje na robotu 28
2.10 Stehovávání drobných díl 29
2.11 Kontrola svar robota a dová ení svar 29
2.12 Poruchy robota 29
2.13 Manipulace s materiálem na pracovišti sva ovacího robota 30
2.14 Odvoz prázdných obal 31
2.15 Vyhodnocení p ínos a nedostatk sou asného výrobního procesu 31
9
3 Návrh úprav výrobního toku a logistického uspo ádání pracovišt 32 3.1 Úprava umíst ní sou asných p epravních jednotek na pracovišti 32 3.2 Úprava složení p epravních jednotek a jejich rozmíst ní na pracovišti 33
3.3 Úprava p epravních jednotek 34
3.4 Úprava navážení nové výrobní dávky 36
3.5 Úprava vizuální a zavedení akustické signalizace poruchy 37 3.6 Úprava sva ovacího programu robota a postupu sva ování 37
3.7 P esun p edsvá ených díl do p edvýroby 37
3.8 P emíst ní skladu polotovar 38
3.9 Zrušení zvýšené plošiny okolo polohovadel 38
3.10 Zm na dopravy materiálu mezi kooperacemi 39
3.11 Vyhodnocení p ínos a nedostatk navrhovaných úprav výrobního procesu 39
Záv r 41
Seznam použité literatury 42
Seznam p íloh 43
10
Seznam použitých zkratek a symbol
HMS asový Harmonogram Montážního Stavu, ozna ení plánu výrony na t i m síce dop edu
DMAIC Define Measure Analyse Improve Kontrol, metodika pro ízení projekt DPMO Defekt Per Milion Oportunities, po et chyb na milion možností
TOC Theory Of Constraints, teorie omezení výroby
TPS Toyota Production Systém, ozna ení výrobního systému Toyoty
SMED Single Minute Exchange of Dies, metodika zkracování as p etypování 5S Seri Seiton Seiso Seiketsu Shitsuke, metodika pro eliminaci plýtvání 6 Six sigma, metoda používaná v ízení štíhlé výroby a štíhlé logistiky
11
Úvod
Zadání bakalá ské práce bylo poskytnuto firmou Farmet a.s. eská Skalice. Firma se zabývá strojírenskou výrobou v oblasti zem d lské techniky a lisování olejnin.
Spole nost byla založena v roce 1992. V sou asné dob zam stnává na 200 pracovník . Své výrobky pomocí obchodních zástupc exportuje do Evropy a Asie.
V dnešní dob , velké konkurence, je zapot ebí vyráb t výrobky v co nejkratším asu a v co nejvyšší kvalit . Tyto dva pojmy si navzájem proti e í, nebo vyráb t ve vysoké rychlosti nelze s vysokou kvalitou a naopak vyráb t vysokou kvalitu nelze ve vysoké rychlosti. Tento celosv tový problém je ešen pomocí metod podporující štíhlou výrobu a logistiku. Tyto metody umož ují vyráb t výrobky ve vysoké kvalit v co nejkratším asu. Firma Farmet a.s. si je touto problematikou dob e v doma, v rámci konkurenceschopnosti i ona do výroby zavedla metody a postupy v myšlenkách štíhlé výroby a logistiky.
Bakalá ská práce je zam ena na zefektivn ní výrobního toku robotnického pracovišt . Robotické pracovišt je sva ovací robot se dv ma nezávislými polohovadly.
Cílem bakalá ské práce je detailn analyzovat proces výroby robotického pracovišt a na jeho základ navrhnout zm ny v logistickém uspo ádání výrobního toku na pracovišti.
Dalšími cíli práce jsou snížení výrobních náklad a as výroby.
12
1 Teoretický základ práce
1.1 Obecný pohled na zásoby ve výrob
Zásoby ve výrob mají p ímý vliv na hospoda ení výrobního podniku a jeho pozici na trhu. Je t eba najít k ehkou rovnováhu mezi pot ebnou velikostí zásob z d vodu pružného reagování na požadavky spot ebitel a množstvím vázaného kapitálu v zásobách.
Zásoby pot ebujeme chápat jako bezprost ední prvek, který je sou ástí jakékoli výroby.
Je ovšem nutné rozlišovat n kolik druh zásob. Jedním druhem zásob jsou zásoby surovin, ná adí, paliva a dalších v cí, které jsou do podniku dopravovány, aby byly zajišt ny základní procesy. Dalším typem jsou zásoby rozpracované výroby. Tyto zásoby pocházejí z vlastní výroby nebo dopravené od kooperující firmy, sloužící pro kompletace hotových výrobk . Tento typ zásob asto slouží jako bezpe nostní mechanizmus proti výpadku celé výroby p i poruše jednoho lánku. Do zásob rozpracované výroby se adí i díly, které jsou v jedné výrobní dávce a ekají na dokon ení výrobní operace ostatních díl . Za poslední typ zásob lze považovat hotové výrobky. Tyto výrobky ekají až si je p evezme zákazník, který si je objednal.
1.1.1 Definice zásob
Definic zásob existuje velké množství. Pro pot ebu bakalá ské práce uvádím jen n které.
Zásobou rozumíme materiál ur ený pro budoucí pot ebu. Z pohledu logistiky se jedná o pasiva a v extrémní poloze je jejich p ítomnost interpretována jako neschopnost optimáln ídit celý logistický et zec. [1]
Zásobování pat í k jedné z nejd ležit jších podnikových aktivit, která zajiš uje hmotné i nehmotné výrobní initele pot ebné k innosti podniku. [2]
1.1.2 P ístup k zásobám
K zásobám p istupujeme z n kolika pohled a sm r . Výrobní pracovníci požadují dostatek správných díl , i když zrovna nejsou pot eba. Toto vede k velkému množství skladových zásob. Vedení a ekonomický úsek cht jí mít naopak co nejmén ob žných prost edk vázaných v zásobách. Ideálním stavem je pro vedení a ekonomický úsek nemít žádné skladové zásoby. Tohoto stavu nelze dosáhnout, ale lze se mu p iblížit. P iblížením
13
k tomuto stavu je vyráb t práv pot ebné díly. Ovšem je nutné si držet minimální pojistnou zásobu. Ta se v každém podniku a dílu liší. Pojistná zásoba je nutná, aby nedocházelo k odstávkám celého výrobního závodu v dob poruchy jeho ásti.
1.1.3 Pozitivní a negativní vliv zásob
Pozitivním vlivem zásob je, že nedochází k výpadk m výroby v d sledku chyb jících skladových zásob. Dalším pozitivem je velká rozmanitost díl ve skladových zásobách. Z tohoto d vodu není problém uspokojit jakýkoli požadavek zákazníka v krátkém ase.
Negativním vlivem zásob je pot eba velkých skladovacích prostor. Skladovací prostory zabírají místo pro výrobní technologie a jsou z pohledu finan ních prost edk ztrátové. Dále je nutno v t chto rozlehlých skladovacích prostorách zam stnávat adu manipula ních d lník a manipula ních stroj . Nevýhodou se stává i relativní nep ehlednost jednotlivých skladovacích pozic. Toto vede k hledání dané skladovací pozice nebo materiálu p i špatn nadefinovaném míst uložení v informa ním systému.
Velká rozmanitost a velké množství díl držených v zásobách vede k velkému finan nímu kapitálu, který je neproduktivn vázán. Další nevýhodou je velká manipulace se zásobami, které se musí p evážet na výrobní pracovišt a op t usklad ovat nespot ebované díly.
Zhodnocením pozitiv a negativ zásob zjistíme, že negativa p evyšují. Záleží také na tom, v jaké oblasti pr myslu se pohybujeme. Ve skladech náhradních díl je zapot ebí držet v zásobách velkou rozmanitost. Výrobní závody preferují co nejmén skladových zásob z d vodu pružnosti výroby.
1.2 Metody používané v ízení štíhlé výroby a štíhlé logistiky
1.2.1 DMAIC
DMAIC (Define Measure Analyse Improve Control) je metodika ízení projektu.
Metodika se d lí do n kolika fází. První fází je definování. Definují se cíle projektu, zákazníci, dodavatelé a organizace práce na projektu. Nemén d ležité je definování milník a kontrolních bod projektu. Vymezují se innosti a metody pro dosažení stanovených cíl . Po fázi definování následuje fáze m ení. Fáze za íná stanovením techniky získání dat. Ur í se ukazatele, které se budou sledovat v monitorování následného zlepšení. P i sb ru dat se provádí selekce a filtrování, pop ípad základní analýzy.
14
Následuje samotná analýza získaných dat. Úkolem analýzy je nalezení vhodných míst pro zlepšení. D ležité je odpov d t si na otázku jestli výsledky analýzy zm nily formulaci cíl projektu. Následuje fáze zlepšování a inovací. V této fázi se navrhují myšlenky a postupy zlepšování. Provádí se vyhodnocení navržených myšlenek a postup . Na základ vyhodnocení myšlenek a postup se vybere nejlepší a ten se implementuje do sou asného stavu. Poslední fází je kontrola. V této fázi se provádí m ení a hodnocení zlepšeného stavu. Tvo í se standardizace procesu. Po této fázi se op t dostáváme na za átek celého b hu k fázi definování. Definují se nové cíle na základ zlepšeného stavu.
DMAIC je sou ástí strategie ízení podniku nazývaná 6 . Strategie vede k identifikaci a odstran ní p í in vzniku poruch ve výrobním procesu. Cílem strategie je dosažení stability procesu na úrovní 6 tedy 3,4 DPMO (Defekt Per Milion Oportunities).
3,4 DPMO vyjad uje 3,4 chyby na jeden milion p íležitosti. P epo tem na procentuální efektivitu procesu dostaneme 99,9997 %. 6 se po ítá jako sm rodatná odchylka od st ední standardní hodnoty procesu.
1.2.2 Kaizen
Kaizen je japonské slovo, které v p ekladu do eského jazyka znamená „proces trvalého zlepšování“. V internetovém magazínu www.ipaslovakia.sk [3] uvádí tuto definici Kaizenu: „Zlepšování proces je proces, který m ní klí ové firemní procesy za ú elem zvýšení jejich výkonnosti. Nositelem t chto zm n jsou všichni pracovníci ve firm .“
Rozborem této definice zjistíme, že procesem zlepšování výrobních proces ve firm se zabývají p ímo pracovníci, kte í pracují v daném výrobním procesu. Tento p ístup umož uje p ímé ur ení jádra problému v daném výrobním procesu nebo nám ty na zlepšování pochází p ímo od pracovník z výrobního procesu. Toto ovšem vyžaduje motivaci pracovník , aby se Kaizenem v bec zabývali. asto se ve firmách setkáváme s problémem implementace navrhovaných zm n do výroby. Zm na výrobního procesu navrhnutá pracovníkem je vedoucím asto zamítnuta. Protikladem je zavedení zm n bez proškolení výrobních pracovník na zm ny. Z tohoto vyplývá nechutenství výrobních pracovník se Kaizenem v bec zabývat.
Kaizen m žeme rozd lit do dvou skupin – individuální a globální zlepšování.
Individuální zlepšování se týká p evážn jen jednoho pracovišt nebo jen mála pracoviš . Výsledkem je zlepšení jen drobného charakteru. V tšinou se jedná o úsporu materiálu, šet ení p ípravk , ná adí nebo zlepšení pracovního prost edí. Globální charakter zlepšování
15
se týká celých výrobních linek. Globální zlepšování se skládá z ady díl ích individuálních zlepšení, které jsou mezi sebou provázány. V procesu globálního zlepšování je nutná komunikace nap í výrobními týmy, aby zlepšení jednoho pracovišt nevedlo k zhoršení na druhém pracovišti.
P i zlepšování celých výrobních linek je zapot ebí odhalit tzv. úzké místo výroby.
Úzkými místy výroby se zabývá TOC (Theory of Constraints) teorie úzkého místa. TOC vychází z p edpokladu, že každý systém má alespo jedno omezení. Omezení zabra uje systému dosáhnout v tší výkonnosti. Omezení ve výrobním podniku m žeme hledat ve výrobních zdrojích, marketingu, organizování práce nebo v lidech. Každá z t chto oblastí p edstavuje specifické omezení, které je ve výrob možné pozorovat. TOC se dívá na výrobní podnik jako na celek. V podniku vidí silné a slabé lánky výrobního et zce.
Snaží se nalézt nejslabší lánek výrobního procesu a tento lánek využít na jeho maximální kapacitu. Dále se snaží tento lánek odstranit. Po odstran ní je op t hledán nejslabší lánek výrobního et zce. Tento cyklus je znázorn n na obrázku obr. 3. Myšlenkou TOC je, že každá investice do výrobního systému má sm ovat k odstran ní úzkého lánku ve výrob , který omezuje pr tok výroby.
1.2.3 5S
5S je metoda pro eliminaci plýtvání na pracovišti. Plýtvání je vše co zvyšuje náklady na výrobu, ale nevytvá í p idanou hodnotu. O tom, která z výrobních inností p idává nebo nep idává hodnotu výrobk m, rozhoduje zákazník. Zákazník je ochoten
Obr. 3. Výrobní et zec s cyklem TOC [5]
16
zaplatit za materiál a jeho zpracování. Není ochoten zaplatit za skladování materiálu, polotovar i hotových výrobk . Není ochoten platit za manipulaci s materiálem nebo polotovary. Žádná firma nechce produkovat jakoukoli innost, za kterou není zákazník ochoten platit. Z t chto d vod je innost každého podniku zam ena tak, aby nedocházelo k plýtvání. Tohoto stavu se t žko dosahuje, ale soustavnou inností odstra ováním plýtvání se k n mu m žeme p iblížit.
Plýtvání se d lí na n kolik skupin dle charakteru. D líme na ekání, chyby, zásoby, nadprodukce, doprava a pohyb. P i budování štíhlého podniku se jako první metoda obvykle implementuje 5S. Metoda 5S vizualizuje a redukuje plýtvání. 5S ozna uje první písmena Seri (t íd ní a úklid), Seiton (rozmíst ní a po ádek), Seiso (postupy a išt ní), Seiketsu (pravidelnost a standardizace) a Shitsuke (kontrola a disciplína). Metoda odstra uje hledání nástroj a materiálu, zp ehled uje stav zásob, snižuje po et chyb ve výrob a zvyšuje pružnost výrobního systému.
1.2.4 Vizualizace práce
Metoda, která na první pohled umož uje zjistit, jak si dané pracovišt stojí ve výrob . Metoda založená na vizuálních tabulích, které jsou umíst ny na viditelných místech, aby si je mohl každý zam stnanec p e íst. Na tabule se umís ují dosažené výsledky, pochvaly pracovník m, kte í se o dosažené výsledky postarali, a plány do budoucna. Dále se na tabule umis ují resty z minulých období, které je nutné ešit v krátkém asovém horizontu. P íklad takové tabule je na obr. 1.
Vizualizace práce nejen do výroby zavádí informa ní tabule, ale zavadí také vizuální ízení pracovišt . Toto ízení spo ívá v zavedení vizuálních zna ek, které ohrani ují standardní proces. P íkladem m že být skladovací pozice v regálu. Skladovací pozice je vizuáln rozd lena na dv hladiny zásob. Pokud je stav výrobk pod dolní hladinou, je nutné výrobky dodat na sklad. Pokud je stav nad horní hladinou, jedná se o plýtvání, protože jsou vyrobeny zbyte né díly do zásoby. Dalším p íkladem m že být p epravní obal na spojovací materiál obr. 2. Na vnit ní st n obalu je barevný pásek. Pásek zna í minimální hladinu skladových zásob. Pokud je pásek viditelný je nutno dodat spojovací materiál do obalu.
17 1.2.5 Standardizace práce
Metoda slouží k vytvo ení standardních pracovních postup . Standardní pracovní postup umož uje co nejvíce eliminovat plýtvání. Eliminuje zejména plýtvání, které je zp sobeno nesprávným postupem výroby, p epravou materiálu a zbyte nými výrobními innostmi. Umož uje využití plného lidského potenciálu ve výrob , odstra uje hledání a nadprodukci. Standardizovaná práce je základním stavebním prvkem štíhlé výroby, nebo nestandardní výrobní operace zvyšuje pot ebný výrobní as. Standardizací práce lze tedy dosáhnout co nejvyšší možnosti zastupitelnosti výrobních pracovník , protože je p esn stanoven výrobní postup. V ad podnik , kde nejsou standardizovány pracovní úkony, tyto úkony a procesy upravují obsluhující pracovníci. Toto má za následek rozdílnou výrobní dobu jednoho kusu a rozdílnou kvalitu výroby. Metoda standardizace práce tedy p esn stanovuje kdy, za jak dlouho a v jaké kvalit se má díl vyrobit.
1.2.6 SMED
Single Minute Exchange of Dies je metoda zkracování as na p etypování výroby.
Tato metoda pat í do skupiny metod, které se používají pro ízení štíhlé výroby a štíhlé logistiky. Jedná se o systematické zkracování a minimalizaci as na p etypování výroby.
P etypování výroby je zm na vyráb ného dílu na daném za ízení, výrobní lince. Zm nou je nap íklad vým na lisovací formy na lisu, p estav ní obráb cího stroje, vým na p ípravku na pracovišti nebo navážení nové výrobní dávky na pracovišt .
Postup uplat ování metody vychází z d kladné analýzy procesu p etypování výroby. Tato analýza se provádí v tšinou pozorováním procesu p ímo na pracovišti.
Radikálním úsporám asu se dosahuje postupným eliminováním plýtvání, zm nou organizace práce, standardizací pracovních postup a pop ípad úpravou stroje nebo
Obr. 2. Vizuální management zásob Obr. 1. P íklad tabule vizualizace práce [4]
18
pracovišt . Metoda je vhodná na pracovišt , které jsou úzkými místy výroby. Na t chto pracovištích asy p etypování p edstavují významné kapacitní ztráty výroby. D ležitost této metody je v oblasti uplat ování malých výrobních dávek, které zajiš ují krátké pr b žné doby výroby.
Dlouhé asy na p etypování zp sobují ve výrob problémy. Zvyšuje se as ekání na zpracování celé výrobní dávky. Dlouhé asy na p etypování znamenají vysoké náklady.
Ve snaze minimalizovat tyto náklady jsou voleny velké výrobní dávky. Tyto velké výrobní dávky vedou k velkým zásobám a velké rozpracovanosti výroby. Takto rozpracovaná výroba není schopna pružn reagovat na požadavky zákazník . Dále vzr stají náklady na skladování a transport rozpracované výroby.
as na p etypování definujeme jako as pot ebný od výroby posledního kusu p edchozího výrobku po výrobu prvního dobrého kusu nového výrobku. V této dob je stroj v neproduktivním ekání a jsou zde spot ebovávány jeho kapacity. Tomuto stavu se íká plýtvání. Metoda SMED se zabývá minimalizací tohoto plýtvání tím, že p esouvá operace z pracovišt stroje na pracovišt p ípravy výroby. Tímto zp sobem minimalizujeme odstávky stroje na p etypování výroby.
1.2.7 Andon
Jedná se o informa ní nástroj, který zavádí do výroby vizuální a akustické informace. Tyto informace vedou k zp ehledn ní výrobního stavu jednotlivých stroj a za ízení. Umož uje rychlou orientaci pracovník ve výrob o aktuálním stavu výrobních pracoviš . Systém m že mít r zné formy. Mezi nejpoužívan jší pat í semafory, zvukové signály nebo kontrolní tabule. Tyto systémy mají varovat obsluhující pracovníky p i výskytu abnormálních situací. Umož ují rychlé p edání informace od stroje k obsluhujícímu pracovníkovi. Zavedením tohoto informa ního nástroje se neodstraní všechny možné poruchy a problémy ve výrob , ale umožní pružné reagování na vzniklé situace.
19
2 Analýza sou asného stavu výroby
2.1 P edstavení pracovišt a výroby na pracovišti
Bakalá ská práce je zam ena na zefektivn ní výrobního toku robotického pracovišt . Robotické pracovišt je sva ovací robot se dv mi nezávislými polohovadly.
Robotické pracovišt se skládá z robotické paže se sedmi stupni volnosti zakon ené sva ovací hlavou. Jeden stupe volnosti je jedna možnost pohybu v lineární nebo rota ním sm ru. Dále je pracovišt vybaveno dv ma samostatnými polohovadly, na kterých jsou upnuty sva ovací p ípravky. Nachází se zde vy len né prostory pro dostehovávání díl , p edávání plných a odb r prázdných obal a prostor pro p edání sva enc . Schématické znázorn ní pracovišt je na obrázku obr. 4.
Na robotickém pracovišti se vyráb jí rámy zem d lských stroj nesoucí ozna ení Kompaktomat. Stroj je pasivní potahové za ízení sloužící pro p edse ovou p ípravu p dy.
Firma vyrábí tyto stroje v ší kách záb ru od 3 metr po záb r 15,7 metru. Na tomto robotickém pracovišti se vyráb jí rámy stroj od záb ru 6 metr po záb r 8 metr . Stroje t chto rozm r mají shodné st edové rámy obr. 5., liší se pouze v bo ních rozkládacích rámech obr. 6. Výroba je malosériová po p ti kusech jednoho záb ru stroje.
Polohovadla
P edávací
místo obal Pracovišt
dostehovávání P edávací místo sva enc
Pracovišt dová ení a kontroly
Ovládací po íta Robotická
paže Místo pro
p epravní obaly u polohovadel
Obr. 4. Schématické znázorn ní pracovišt
20
2.2 Metodika a cíle monitorování výrobního procesu
Pro pot eby vypracování bakalá ské práce bylo zvoleno fyzické pozorování výrobního toku robotického pracovišt v rozsahu n kolika pracovních sm n. Dále pro dopln ní detailních informací rozhovory s vedoucími pracovníky a pracovníky ve výrob .
Cílem monitorování je detailní analýza výrobního toku robotického pracovišt . Dalšími cíli jsou odhalení nedostatk v ízení výrobního toku, manipulace s materiálem a výrobního postupu.
2.3 Plánování výroby
Výroba je plánována na jeden rok dop edu. Tento ro ní plán výroby vychází z plánu tržeb na daný rok. Z takto rozplánované výroby jsou známy po ty a typy stroj , které je pot eba vyrobit v daném asovém úseku. P edb žn ur í pot ebné výrobní kapacity a pot ebný materiál pro výrobu.
Z podklad ro ního plánu výroby se stanovují tzv.: HMS ( asový Harmonogram Montážního Stavu). Tento asový harmonogram zhruba plánuje výrobu po jednotlivých týdnech na t i m síce plus jeden m síc dop edu. HMS se plánuje po átkem každého m síce tak, že vždy p ibude plán na tvrtý m síc dop edu a dále se pop ípad upraví již zaplánovaná výroba.
Na základ HMS je p esn výroba plánována každý týden na šest týdn dop edu.
První týden se sejdou pracovníci z obchodního odd lení s pracovníky z odd lení ízení výroby a zaplánují výrobu na šestý týden dop edu, pop ípad up esní p edchozí plán výroby. V tomto plánu je p esn stanoveno, kdy je t eba do výroby pustit danou výrobní zakázku, aby byla ve stanoveném termínu dokon ena.
Obr. 6. Bo ní rám Obr. 5. St edový rám
21
Jednotlivé stroje se pouští do výroby obvykle ve výrobní dávce po p ti kusech s termínem dokon ení posledního stroje z výrobní dávky na konec šestého týdne od zaplánování. Takto p esn rozplánovaná výroba na šest týdn dop edu se zadává do informa ního systému ALTEC. V tomto detailním plánu se po ítá první týden od zaplánování na nákup pot ebného hutního materiálu u dodavatele a zajišt ní pot ebných kapacit výroby. Jestliže kapacita výroby polotovar pro svá ení nesta í je celá výrobní dávka polotovar odeslána na koopera ní výrobu. V druhém týdnu se po ítá s výrobou polotovar nap .: na ezání jäckl na pot ebný rozm r, vypálení výpalk z plechu jejich následné rovnání a tvarování. V p ípad odeslání výrobní dávky do kooperace se v druhém týdnu po ítá s dodáním kooperovaných díl . Na t etí týden je naplánováno zahájení svá ení prvního rámu stroje z polotovar vyráb ných nebo dodaných p edchozí týden.
Následující dva týdny jsou ur eny pro dokon ení výroby celé výrobní dávky až po expedici stroj .
2.4 Dodavatelský et zec
Dodavatelský et zec výroby se skládá z n kolika pracoviš . Prvním lánkem dodavatelského et zce je obchodní odd lení, které dává požadavky na výrobu jednotlivých stroj . Požadavek zpracují v odd lení plánování výroby. Odd lení plánování výroby zadá do informa ního systému ALTEC konkrétní plán výrobních inností jednotlivých pracoviš . Dalším lánkem je odd lení nákupu hutních materiál . Nákup pot ebných hutních materiál se ídí pomocí údaj zadaných v informa ním systému. Jsou vytvá eny fronty práce pro jednotlivá pracovišt výroby. Tyto fronty vytvá ejí vedoucí jednotlivých pracoviš na základ plánu výroby zadaného do informa ního systému.
P i vytvá ení fronty práce se p ihlíží na strukturu vyráb ných díl a zpracovávaného materiálu. Tím jsou omezovány zbytky materiálu, které je nutné skladovat. Dodavatelský et zec pokra uje do odd lení nákupu nakupovaných sou ástí od dodavatel . V odd lení nákupu jsou požadavky vygenerované z informa ního systému na nákup jednotlivých sou ástí zpracovávány b hem výroby polotovar na danou výrobní dávku. Tak se omezuje doba skladování nakupovaných díl na minimum. Následuje vlastní montáž a kompletace vyráb ného stroje. Po montáži je do informa ního systému zaneseno, že daný typ stroje je jíž vyroben a stroj je p evezen do prostoru expedice. Posledním lánkem je expedi ní odd lení. Zde jsou zpracovány požadavky na expedici jednotlivých stroj . Tyto požadavky
22
generuje obchodní odd lení na základ informací o dokon ené výrob v informa ním systému. Celý dodavatelský et zec je znázorn n na obr. 11.
2.5 M ení sou asného výrobního procesu a zpracování nam ených dat
Formulá pro záznam pracovního dne (p íloha 1.) byl vytvo en v tabulkovém procesoru MS Excel. Pro pot eby sledování pracovního dne byl volen v co nejjednodušší form z d vodu p ehlednosti a rychlosti záznamu zjišt ných údaj . Byla vytvo ena klí ovací tabulka (p íloha 2.) pro urychlení záznamu dat. Základní innosti pracovníka a robota jsou v klí ovací tabulce popsány íselným kódem. Formulá (p íloha 1) se skládá z n kolika ásti. V záhlaví každé stránky formulá e je uvedeno pracovišt , na kterém je provád no pozorování, datum, sm na, as za átku a konce pozorování. V další ásti je tabulka nam ených údaj . Do tabulky se zaznamenával skute ný as kdy došlo ke zm n innosti, kód innosti robota, kód innosti pracovníka a p ípadné poznámky i zjišt né skute nosti a nedostatky.
M ení p epravních vzdáleností materiálu na pracovišt , hotových sva enc a prázdných obal z pracovišt bylo provedeno pomocí laserového dálkom ru. Sledovanou oblastí byla také doba výroby sva enc rám na jeden stroj. Rámy na jeden stroj jsou se skládají z jednoho kusu st edového a dvou kus bo ních. Sva ence byly sledovány nejenom na robotickém pracovišti, ale i na následujícím pracovišti. Následující pracovišt po robotickém svá ení je ru ní dová ení. Na tomto pracovišti se provádí kontrola svar robota a jejich p ípadná oprava. Dále dová ení svar , na které robot není naprogramován nebo z prostorových d vod na tyto svary nedostane.
Nam ený snímek pracovního dne (p íloha 3.) byl zpracován v tabulkovém procesoru MS Excel. Pro pot eby vypracování bakalá ské práce bylo zvoleno sledování pracovní sm ny, ve které se na pracovišti m nila výrobní dávka. Zm na výrobní dávky
Obchodní odd lení Plánování výroby Nákup hutních materiál
Vedoucí pracoviš
Nákup nakupovaných komponent Výroba polotovar a sva enc
Montáž a kompletace stroje Expedice
Obr. 11. Schéma dodavatelského et zce
23
spo ívá v odvezení prázdných a navezení plných p epravních jednotek k polohovadl m a p estav ní polohovadla. Pozorovaná byla ranní pracovní sm na 12. 03. 2012. Zpracování umož uje rychlé vyhodnocení pot ebných údaj jako jsou sou tové výrobní asy robota tab. 1., graf obr. 7. a rozd lení na produktivní a neproduktivní asy graf obr. 8. asy práce obsluhujícího pracovníka tab. 2. graf obr. 9. a rozd lení na produktivní a neproduktivní asy graf obr. 10. Cennými údaji jsou i asy poruch robota. Ty nám ukazují nejvážn jší, poruchy na které je nutné se zam it.
Produktivní as se skládá z as jednotlivých výrobních operací, které p idávají hodnotu vyráb ného stroje. P íkladem produktivního asu je as svá ení, as zakládání materiálu do p ípravku nebo as kontroly. Neproduktivní as je as operace, která nep idává hodnotu stroje pouze zvyšuje náklady na jeho výrobu. P íkladem takové operace je stání robota nebo jeho poruchy, ekání obsluhujícího pracovníka na dokon ení výrobní operace.
innost robota Sou tový as
za sm nu Procentuální podíl
asu za sm nu Rozd lení as
eká na založení materiálu 3:05:15 38,59 % Neproduktivní
Svá í na polohovadle 1. 3:11:30 39,90 % Produktivní
Svá í na polohovadle 2. 0:56:30 11,77 % Produktivní
Porucha náraz sva ovací hlavy 0:25:15 5,26 % Neproduktivní
Porucha zapálení oblouku 0:15:15 3,18 % Neproduktivní
Porucha zaseknutí programu 0:04:30 0,94 % Neproduktivní
Porucha zamotání hadice 0:01:45 0,36 % Neproduktivní
as sm ny 8:00:00 100,00 %
Produktivní as 4:08:00 51,67 %
Neproduktivní as 3:52:00 48,33 %
Tab. 1. Sou tové asy robota za pracovní sm nu p i zm n výrobní dávky
Graf produktivních a neproduktivních výrobních as
52%
48% Produktivní as
Neproduktivní as
Obr. 8. Graf produktivních a neproduktivních as robota
Sou tové výrobní asy robota za pracovní sm nu p i zm n výrobní dávky 3%7
4 4%
5 2%
6 0%
11%3 1
41%
38%2
1 - ekání na založení materiálu 2 - Svá í pol. 1 3 - Svá í pol. 2 4 - Porucha oblouk 5 - Porucha náraz 6 - Porucha zamotaná hadice 7 - Zaseknutí programu
Obr. 7. Graf sou tových as robota za pracovní sm nu p i zm n výrobní dávky
24
2.6 Meziopera ní skladování, výroba a naskladn ní polotovar
Sklad polotovar je koncipován jako paletový. Každá p epravní jednotka je skladována na ur ité paletové pozici. Paletová pozice s daným materiálem je zadávána do informa ního systému. P íklad kódu paletové pozice 541A01 (541 – íslo regálu, A – výšková pozice od podlahy, 01 – pozice sloupce od za átku regálu) z kódu vyplývá tabulkové rozd lení skladovacího prostoru. Velké p epravní jednotky na jäckly jsou
Graf produktivních a neproduktivních as
65%
35%
Produktivní as Neproduktivní as
Obr. 10. Graf produktivních a neproduktivních as obsluhy
Sou tové asy práce obsluhy 1
1%
6 4%
7 1%
8 3%
9 1%
10 4%
11 4%
12 0%
13 5%
15 8%
14 7%
16 0%
2 14%
3 3%
4 0%
5 33%
1 - ekání 2 - Zakládání pol. 1 3 - Zakládání pol. 2 4 - P estávka 5 - Stehuje, dová í 6 - Obsluha robot a opravy 7 - Kontrola 8 - Ch ze do skladu 9 - Ch ze pro je áb 10 - P eprava sva enc 11 - Porada s vedoucím 12 - Oprava sva enc 13 - P íprava další výroby 14 - Odvoz beden 15 - Navážení beden 16 - Ch ze za vedoucím
Obr. 9. Graf sou tových as práce obsluhy
innost obsluhujícího pracovníka Sou tový as
za sm nu Procentuální podíl
asu za sm nu Rozd lení as
Stehuje nebo dová í 2:42:33 32,84 % Produktivní
Zakládá na polohovadle 1. 1:09:42 14,08 % Produktivní
P estávka 0:45:00 9,09 % Produktivní
Odvoz prázdných obal 0:39:30 7,98 % Neproduktivní
Navážení plných obal 0:38:45 7,83 % Neproduktivní
P íprava další výroby 0:23:30 4,75 % Neproduktivní
Obsluha robota a opravy jeho poruch 0:22:15 4,49 % Produktivní
P eprava sva enc je ábem 0:19:15 3,89 % Neproduktivní
Porada s vedoucím 0:17:30 3,54 % Neproduktivní
Zakládá na polohovadle 2. 0:17:15 3,48 % Produktivní
Ch ze do skladu pro spot ební materiál 0:15:15 3,08 % Neproduktivní ekání na dokon ení výrobní operace 0:08:30 1,72 % Neproduktivní
Ch ze za vedoucím 0:06:30 1,31 % Neproduktivní
Kontrola innosti robota 0:04:00 0,81 % Produktivní
Ch ze pro ovlada je ábu 0:03:30 0,71 % Neproduktivní
Oprava sva enc 0:02:00 0,40 % Neproduktivní
as sm ny 8:15:00 100,00 %
Produktivní as 5:20:45 64,80 %
Neproduktivní as 2:54:15 35,20 %
Tab. 2. Sou tové asy práce obsluhujícího pracovníka
25
skladovány v prostoru p ed skladem na vyty ené podlahové ploše. Takto skladované p epravní jednotce je p id len identifika ní kód. Toto íslo slouží jako fiktivní paletová pozice pro informa ní systém. P íklad kódu fiktivní paletové pozice 549A01 (549 – volná podlahová plocha, A – pouze pro informa ní systém pozice na podlaze, 01 – íslo p epravní jednotky). Tyto identifika ní ísla pro p epravní jednotky jsou umis ována zcela náhodn a nemají pevn p id leny podlahové místa. ešení vede k rychlému naskladn ní dané p epravní jednotky, ale k následnému hledání dané p epravní jednotky v oblasti skladu p i vysklad ování do výroby.
Vyrobené polotovary se skladují v p epravních boxech o p esném složení.
P epravní boxy jsou skladovány v prostoru skladu polotovar . Polotovary se vyrábí v závislosti na volných kapacitách výroby ve firm nebo se zadávají do koopera ní výroby.
Z rozhovoru s vedoucím výroby bylo zjišt no, že 99 % vypalovaných polotovaru pro robotické pracovišt se vyrábí v kooperaci. Tato skute nost vyžaduje mít u kooperující firmy volné p epravní boxy na polotovary. Z rozhovoru s vedoucím výroby bylo zjišt no, že jäckly se ežou na daný rozm r z dodávaných typizovaných polotovaru vždy ve firm .
Dle rozhovoru s vedoucím kooperací bylo zjišt no, že výroba jedné výrobní dávky v kooperaci trvá sedm dní. Tato skute nost je dána p epravní vzdáleností mezi firmou a kooperující firmou. Z d vodu úspory náklad na p epravu se ke kooperující firm vozí prázdné p epravní obaly a zp t plné obaly jedenkrát týdn . Tato skute nost odpovídá plánování výroby. První týden je na nákup hutního materiálu a druhý týden na výrobu polotovar . V kooperaci to funguje obdobn . První týden se do kooperace odvezou prázdné obaly a druhý týden se p ivezou plné. Takto koncipovaná doprava materiálu je zna n náro ná na volný skladovací prostor ve skladu. Je nutné skladovat p epravní obaly s vyrobenými díly na celý jeden týden dop edu. Skladované díly zvyšují náklady na výrobu a p itom nezvyšují hodnotu stroje.
2.7 Mapa toku materiálu a p epravní vzdálenosti
Mapa obr. 12. schématicky znázor uje p dorys výrobní haly a skladovacích prostor. Na map jsou vyzna eny podlahové plochy ur ené k meziopera nímu skladování v prostoru skladu. Jsou zde vyzna ena p edávací místa jak p epravních jednotek tak sva enc .
26
Jelikož je 99 % výpalk ur ených pro robotické pracovišt vyráb ných v kooperaci byla m ena vzdálenost p epravy díl z vykládky nákladního automobilu po uskladn ní ve skladu. Na této vzdálenosti se áste n p epravní jednotky p emís ují pomocí dieselového vysokozdvižného vozíku a áste n pomocí ru ního elektrického vysokozdvižného vozíku. Tuto složitou p epravu je zp sobuje nemožnost provozu elektrického vozíku mimo výrobní halu a naopak nemožnost provozu dieselového vozíku uvnit haly. Vzdálenost 20 metr byla nam ena pomocí laserového dálkom ru a to složením z idealizovaných vzdáleností mezi jednotlivými zatá kami na p epravní trase.
M ená vzdálenost je trasa pro dopravu obal pomocí ru ního vozíku.
Další m enou vzdáleností byla p eprava plných p epravních jednotek z prostoru skladu na p edávací místo robotického pracovišt . Vzdálenost byla op t m ena pomocí laserového dálkom ru z idealizovaných vzdáleností mezi jednotlivými zatá kami. Sou et t chto vzdáleností je 50 metr . Na této trase jsou p epravní jednotky p emís ovány pomocí ru ního vysokozdvižného vozíku. P epravní obaly jsou transportovány po dvou i t ech.
Tento po et je daný hmotností jednotlivých obal a nosností ru ního vozíku.
P epravní jednotky z p edávacího místa jsou pomocí mostového je ábu p emis ovány k jednotlivým polohovadl m, nejdále na vzdálenost 10 metr . Nejbližší
Sklad polotovar
Robotické pracovišt
Polohovadla
P edávací místo p epravních jednotek
Pracovišt dostehovávání
Otev ený skladovací prostor
Místo pro skladování plných p epravních jednotek Pracovišt kontroly
a dosvá ení P edávací místo
sva enc Transportní trasy
p epravních jednotek Transportní trasy sva enc
Naskladn ní plných p epravních obal
Odvoz prázdných
p epravních obal Odvoz hotových a za išt ných sva enc
Obr. 12. Mapa toku materiálu
27
vzdálenost p epravy pomocí mostového je ábu je 2,5 metru. Z bezpe nostních d vod jsou p epravní jednotky transportovány po jednom kusu. Prázdné p epravní jednotky se p emís ují op t pomocí mostového je ábu na p edávací místo. Sva ené rámy se p epravují z p ípravku v polohovadlech pomocí mostového je ábu na pracovišt dostehovávání. Tato p eprava je na vzdálenost 6 metr . Dostehované rámy jsou p epravovány 4 metry pomocí mostového je ábu na p edávací místo sva ených rám .
P i pot eb prázdných p epravních jednotek v p edvýrob jsou z p edávacího místa pomocí ru ního vysokozdvižného vozíku p epravovány na vzdálenost 25 metr k pracovištím p edvýroby. Pokud není pot eba prázdných p epravních jednotek v další výrob jsou z p edávacího místa p epravovány 35 metr výrobní halou. Potom 150 metr pomocí dieselového vysokozdvižného vozíku na místo jejich uskladn ní. Nevyužívané p epravní jednotky jsou skladovány na ur ené venkovní podlahové ploše u výrobní haly.
2.8 Navážení materiálu a p íprava další výroby na robotickém pracovišti
Požadavek do skladu polotovar na navezení materiálu další výrobní dávky dává obsluhující pracovník robotického pracovišt na základ fronty práce, kterou mu p edá vedoucí sva ovny. Fronta práce je generována z informa ního systému. Požadavek se p edává v dob , kdy robot dokon uje poslední rám p edchozí výrobní dávky. Pracovník skladu požadavek p ijme a naveze pomocí ru ního vysokozdvižného vozíku sadu p epravních obal s drobnými díly z prostoru skladu na p edávací místo. Tyto p epravní obaly jsou standardizované plechové bedny MARS o rozm rech 1200x800x550 mm a 800x600x550 mm. Dále pomocí dieselového vysokozdvižného vozíku naveze na p edávací místo p epravní obaly s na ezanými jäckly.
Z p edávacího místa obsluha robota pomocí mostového je ábu p eváží p ipravené obaly k polohovadl m. Z konstruk ního a bezpe nostního hlediska je nutné p evážet je ábem vždy pouze jeden obal. Je nutné, aby robot p i manipulaci s p epravními jednotkami u polohovadla sva oval na druhém polohovadle nebo byl v ne innosti.
Pozorováním pracovišt 12. 3. 2012 na ranní sm n bylo zjišt no, že celkový as strávený obsluhou robota zm nou výrobní dávky byl 2 hodiny 57 minut a 15 sekund.
V procentuelním vyjád ení se jedná o 35,81 % asu pracovní sm ny. Zm na výrobní dávky spo ívá v odvozu prázdných a navezení plných p epravních obal , p edsva ení polotovar a p estavb p ípravk . V této dob robot 28 minut svá el poslední rám p edchozí výrobní dávky, poté byl 2 hodiny 29 minut a 15 sekund v ne innosti. Tato skute nost byla
28
zp sobena p edvýrobou polotovar , které se posléze zakládají do p ípravk v polohovadle nebo na p edsvá ecím stole. Bez založení t chto polotovar nelze spustit robotické svá ení.
Z tohoto zjišt ní vyplývá možnost zlepšení postupu odvážení prázdných obal a navážení nové výrobní dávky. Tato innost je ešena v kapitole 3.4 Úprava navážení nové výrobní dávky. Dalšího zlepšení je možné dosáhnout p esunutím p edvýroby polotovar na jiné pracovišt . P esunutí je ešeno v kapitole 3.7 P esun p edsvá ených díl do p edvýroby.
2.9 Sva ování jednoho kompletního rámu stroje na robotu
Kompletní rám vyráb ného stroje se skládá z jednoho st edového obr. 5. a dvou bo ních rám obr 6. Postup svá ení robota je navržen tak, aby za dobu sva ení jednoho st edového rámu byly sva eny i oba bo ní rámy. Z tohoto d vodu je robot rozd len na dv odd lené sva ovací pracovišt (dv polohovadla) obr. 4. V jednom polohovadle je upnut p ípravek pro sva ování st edového rámu a v druhém jeden p ípravek pro svá ení pravého i levého bo ního rámu. Nejprve se v p ípravku svá í pravý bo ní rám. Po dova ení se rám vyjme a sva í se levý bo ní rám v tom samém p ípravku. Toto ešení umožnilo eliminovat pot ebný as na vým nu p ípravku nebo jeho p estavování.
Proces sva ování je navržen tak, aby byly co nejvíce eliminovány neproduktivní asy robota, což je ekání. Z m ení ranní pracovní sm ny 12. 3. 2012 vyplynulo, že tento p edpoklad není spln n. Vyhodnocením bylo zjišt no, že robot je 39 % sm ny v neproduktivním ekání. Toto ekání bylo zp sobeno nedodržením sva ovacího postupu na jednotlivých polohovadlech. Zatím co bo ní rámy byly kompletn sva eny, st edový rám byl na po átku procesu svá ení. To zp sobilo, že robot v dob zakládání dalších komponent do p ípravku byl v ne innosti místo toho, aby svá el na druhém polohovadle.
ekání bylo dále zp sobeno odvážením prázdných obal a navážením nové výrobní dávky.
Na vým nu výrobní dávky je v harmonogramu práce robotického pracovišt vyhrazen as.
Z pozorování bylo zjišt no že tento as nepokrývá celou dobu navážení nové výrobní dávky. Z t chto zjišt ní je nutná úprava postupu navážení nové výrobní dávky. Úprava je ešena v kapitole 3.4 Úprava navážení nové výrobní dávky. Další možnou úpravou je zm na sva ovacího postupu. Úprava je ešena v kapitole 3.6 Úprava sva ovacího programu robota a postupu sva ování.
as svá ení jedné sady rám trvá p ibližn osm hodin. Jedna výrobní dávka je na p t sad rám stroj . P epo tem zjistíme, že každou pátou sm nu se na robotické
29
pracovišt naváží nové díly. Z této skute nosti a z p edešlých zjišt ní lze usoudit nutnost zm ny postupu navážení nové výrobní dávky.
2.10 Stehovávání drobných díl
Díly, které nelze upnout do p ípravku je nutné stehovat ru n . Stehování provádí obsluha robota v prostoru robotického pracovišt . Ve výrob se rozlišují dva typy stehování. Stehování díl na polotovary, které posléze jsou upnuty do p ípravku v polohovadlech. P íkladem tohoto typu je nava ování op rných kosti ek na díly bo nic rámu. Druhý typ je stehování díl na sva ený rám, který je vyjmut z p ípravku. P íkladem je navá ení ok pro uchycení stahovacích pásek.
Pozorováním pracovišt 12. 3. 2012 byla zjišt na skute nost nep ipravenosti p edsva ených bo nic. D sledkem tohoto stavu se robot dostal do neproduktivního ekání.
Obsluha pracovišt za ala navá et díly na bo nice, které posléze upínala do p ípravku až v dob , kdy tyto bo nice pot ebovala. Návrhem zm ny se zabývá kapitola 3.4 Úprava navážení nové výrobní dávky.
2.11 Kontrola svar robota a dová ení svar
Z p edávacího místa je rám je ábem p evážen na dokon ovací pracovišt . Toto pracovišt je vybaveno polohovadlem pro snadn jší p ístup ke svar m. Na tomto pracovišti další zam stnanec kontroluje svary robota a p ípadn je opravuje. Ru n dová í svary, které robot nesva il z d vodu prozatímního nenaprogramování nebo jeho prostorových možností. Dále kontroluje rozm ry sva ených rám . P ípadné deformace opravuje a hotový rám za iš uje. Z pozorování výrobního toku bylo zjišt no, že kontrola svar , dova ení svar a za išt ní rámu trvá u st edového rámu šest hodin a u jednoho bo ního rámu dv hodiny. Sou tem zjistíme, že dokon ení sva ení jedné sady rám trvá deset hodin. Dle pozorování lze dobu dokon ení sva ení rám zkrátit úpravou sva ovacího programu robota, viz kapitola 3.6 Úprava sva ovacího programu robota a postupu sva ování.
2.12 Poruchy robota
Pozorováním ranní sm ny 12. 3. 2012 byly zjišt ny následující poruchy robota.
Za dobu trvání sm ny byl robot 46 minut a 45 sekund v poruchovém stavu, což je 9,74 % pracovní sm ny. Do této doby jsou zapo ítány asy kdy robot je v poruše a obsluha ji ješt nezjistila (20 minut 45 sekund, což je 44,39 % asu, kdy robot byl v poruše) a dále asy
30
oprav daných poruch obsluhou (26 minut což je 55,61 % asu, kdy robot byl v poruše).
Výše zmín ná skute nost je znázorn na na grafu obr. 13. as zjišt ní poruchy robota se dá zkrátit zavedením více upozor ující vizuální a z ízení akustické signalizace poruchového stavu. Tímto návrhem se zabývá kapitola 3.5 Úprava vizuální a zavedení akustické signalizace poruchy.
Nej ast jší pozorovanou poruchou byla porucha nárazu sva ovací hlavy do materiálu. Porucha se vyskytla 7 krát za pozorovanou sm nu, její zjišt ní a následná oprava trvala 25 minut a 15 sekund, což je 54,01 % asu poruch robota. Druhou nej ast jší chybou bylo zapálení oblouku. Chyba se vyskytla 7 krát za sm nu, její zjišt ní a následná oprava trvala 15 minut a 15 sekund, což je 32,62 % asu poruch robota. T mito nej ast jšími poruchami je nutné se zabývat a pracovat na jejich odstran ní.
2.13 Manipulace s materiálem na pracovišti sva ovacího robota
Na pracovišti je materiál zakládán do p ípravku na polohovadle ru n nebo pomocí mostového je ábu. innost zakládání do p ípravku vyžaduje, aby robot svá el na druhém polohovadle nebo byl v ne innosti. Nespln ní této podmínky vede ke kolizi robotické paže s je ábem. Materiál je zakládán do p ípravku v p edem ur eném po adí. Toto po adí je ur ené sva ovacím postupem jednotlivých ástí rámu stroje s p ihlédnutím na prostorovou dosažitelnost sva ovací hlavy. Dále je materiál zakládán na p edsvá ecí stoly umíst né okolo polohovadel. Na t chto stolech jsou umíst ny sva ovací p ípravky na jednotlivé komponenty rámu stroje. Z t chto p edsvá ecích míst jsou p edva ené komponenty ru n nebo pomocí mostového je ábu umis ovány na kone nou polohu v rámu stroje.
Porovnání as poruch robota
44%
56%
Robot v poruše, obsluha to ješt nezjistila
Robot v poruše, obsluha opravuje poruchu
Obr. 13. Graf porovnání asu poruchového stavu robota
31 2.14 Odvoz prázdných obal
Prázdné obaly se od polohovadel p evážejí pomocí mostového je ábu na p edávací místo. Na p edávacím míst se stohují na sebe a následn pomocí ru ního vysokozdvižného vozíku se p evážejí na jiná pracovišt k další výrob nebo na uskladn ní.
Toto p evážení z p edávacího místa vykonává obsluha robota v dob , kdy robot svá í a má již p ipravený další výrobní krok.
P ed zavážením nové výrobní dávky na pracovišt je t eba, aby u polohovadel již nebyly žádné prázdné obaly a na p edávacím míst bylo volno. Pozorováním pracovišt 12. 3. 2012 byla zjišt na skute nost konfliktu vým ny p epravních obal a innosti robota.
Bylo nutné robota po dobu odvozu obalu na 2 minuty odstavit. Aby nedocházelo k této innosti je t eba d sledn ur it v jakém po adí a kdy se od polohovadel odvážejí prázdné obaly. Tuto skute nost eší kapitola 3.4 Úprava navážení nové výrobní dávky.
2.15 Vyhodnocení p ínos a nedostatk sou asného výrobního procesu
Hlavním p ínosem sou asného výrobního toku je stejná konstrukce st edových rám vyráb ných stroj . Z tohoto d vodu není nutná vým na p ípravku v polohovadlech p i zm n vyráb ného záb ru stroje. Takto je ušet en as na p etypování výroby. Dalším p ínosem je shodnost p ípravku pro pravý a levý bo ní rám. Op t je ušet en as na p etypování výroby. P ínosem je také pom rn detailní plánování výroby na t i m síce dop edu. V d sledku této skute nosti lze vyhodnocovat pot ebnou výrobní kapacitu na dlouhou dobu dop edu. P i vyhodnocení nedostate né kapacity výroby lze snadno zajistit další kapacity výroby v kooperacích.
Hlavním nedostatkem je špatný pom r produktivních a neproduktivních as robota a obsluhujícího pracovníka na sm n , kdy se zaváží na pracovišt nová výrobní dávka.
Neproduktivita robota je zp sobena nep ipraveností materiálu v polohovadlech v d sledku navážení nové výrobní dávky a p edvýrobních operacích. Z této skute nosti je nutné provést zm nu postupu navážení nové výrobní dávky. P i této zm n je žádoucí p esunout p edvýrobní operace na jiné pracovišt . Velkou ástí neproduktivity robota jsou jeho poruchy. Z pozorování pracovní sm ny 12. 03. 2012 bylo zjišt no, že robot je 9,44 % doby pracovní sm ny v poruše. V t chto 9,74 % je robot 44,39 % asu v poruše a obsluha o tom neví. Z této skute nosti vyplývá nutná úprava vizuální a instalace akustické signalizace poruchy robota.
32
3 Návrh úprav výrobního toku a logistického uspo ádání pracovišt
3.1 Úprava umíst ní sou asných p epravních jednotek na pracovišti
Z pozorování robotického pracovišt byla zjišt na skute nost umíst ní p epravních jednotek u polohovadel na podlaze. Tato skute nost znamená nadm rné zat žování obsluhujícího pracovníka pro asté ohýbání a zvedání polotovar tém z podlahy. Tato innost se v literatu e [6] ozna uje za rizikovou viz obr. 14. Zlepšením tohoto stavu je zvednutí sou asných p epravních jednotek. Zvednutí je ovšem nutné volit jen do takové výše, aby manipulace s polotovary byla fyziologicky p íjemná a nemusel se pracovník nahýbat p es okraj p epravní jednotky.
Používané p epravní jednotky jsou unifikované MARS p epravní boxy ve dvou rozm rech. V tší boxy obr. 15 odpovídající EUR palet dxšxv 1200x800x550 mm. Menší boxy odpovídají polovi ní EUR palet dxšxv 800x600x550 mm. Dno boxu je umíst no ve výšce 100mm od podlahy z d vod možnosti p epravy boxu pomocí paletového vozíku.
Boxy jsou vybaveny ty mi oky pro p epravu pomocí je ábu. Boxy je možno stohovat na sebe.
Obr. 15. P epravní unifikovaný MARS box odpovídající rozm ru EUR palety Obr. 14. Vizualizace práce v hlubokém p edklonu [6]
33
Úprava polohy spo ívá ve vyrobení podstavc pod dané p epravní boxy. Tyto podstavce musí odolat zatížení jenž se rovná váze plného p epravního boxu. Také musí spl ovat bezpe nostní hledisko, aby nedocházelo k posunutí plného nebo prázdného boxu po podložce. Posunutí by mohlo vyvolat pád boxu z podložky. Následkem pádu by bylo poškození polotovar , za ízení robotického pracovišt nebo zran ní obsluhujícího pracovníka. Výšku podložky je t eba volit v závislosti na optimálním umíst ní boxu a je t eba ji vyzkoušet nap í všemi obsluhujícími pracovníky. Návrh podložky pod p epravní box je na obr 16.
P ínosem této úpravy je menší fyzické zatížení obsluhujícího pracovníka.
Zvednutím p epravních obal od podlahy se obsluhující pracovník pro díly nebude ohýbat až k podlaze. Nevýhodou této úpravy je zmenšení manipula ního prostoru okolo polohovadel. Po ekonomické stránce tato úprava p inese úsporu asu zakládání materiálu do polohovadel z d vodu zmenšení p epravní vzdálenosti materiálu. Materiál se nemusí zvedat od podlahy do výšky pasu. Nutná je ovšem po áte ní investice do výroby podložek.
3.2 Úprava složení p epravních jednotek a jejich rozmíst ní na pracovišti Složení jednotlivých p epravních jednotek se ídí dle umíst ní dané p epravní jednotky u polohovadla. Umíst ní odpovídá co nejkratší manipula ní vzdálenosti mezi polotovary v p epravní jednotce a p ípravky, s p ihlédnutím na prostorové možnosti robotického pracovišt .
Z pozorování provedeném 12. 3. 2012 na ranní sm n bylo zjišt no p enášení materiálu z jedné strany polohovadla na druhou. To vedlo k prodloužení asu na založení polotovaru do p ípravku. Byla zjišt na nedostate ná kapacita p epravní jednotky.
Obr. 16. Návrh podložky pod p epravní box
34
Polotovary byly naskládány na sob a obsluhující pracovník je musel p erovnat mimo p epravní jednotku, aby se dostal k díl m u dna p epravní jednotky. Tato innost op t vedla k prodloužení asu zakládání materiálu do p ípravku. Zp sobila v tší zát ž pracovníka jenž tuto innost p erovnávání provád l v p edklonu. P i následné innosti zakládání byl takto p erovnaný materiál n kolikrát p emíst n z d vodu hledání pot ebných díl .
Z výše popsaných d vodu je t eba provést revizi obsahu p epravních jednotek a jejich umíst ní u polohovadel. Jelikož se na daném robotickém pracovišti svá í p evážn rámy na jeden typ stroj je možné provést standardizaci obsahu p epravních jednotek.
Standardizace by spo ívala v tom, že ve stejn ozna ených p epravních jednotkách by byly stejné díly. To by umožnilo rychlejší orientaci obsluhujícího pracovníka. Tím by odpadlo hledání daného dílu v n kolika r zných p epravních jednotkách. Další možnou úpravou obsahu p epravních jednotek je ur ení místa v p epravní jednotce, kde se má daný díl nacházet. Opat ení by ušet ilo as, který obsluha stráví hledáním daného dílu v p epravní jednotce.
3.3 Úprava p epravních jednotek
V sou asném stavu jsou používány unifikované p epravní jednotky. Toto ešení umož uje p epravní jednotku použít v jakékoli ásti výrobního procesu polotovar pro všechny typy vyráb ných stroj a náhradních díl . Z tohoto vyplývá nedostatek p epravních jednotek p i sezónním vytížení výroby. Tato skute nost nutí vedení firmy nakupovat další p epravní jednotky. Následek této innosti je napln ní skladových prostor a nevytížení p epravních jednotek v mimo sezónním provozu. Nevytížené p epravní jednotky jsou skladovány v prostoru firmy a je s nimi zbyte n manipulováno.
Polotovary jedné výrobní dávky pro robotnické pracovišt jsou p esn rozd leny po ur itých kusech do p epravních jednotek. Jednotky mají p esn stanovené místo u polohovadel. Pro jednu výrobní dávku je zapot ebí n kolik p esn definovaných p epravních jednotek. Nedostatek p epravních jednotek ve výrob polotovar nebo pro kooperaci asto vede ke sdružování p epravních jednotek. Toto je velmi nevhodné pro pracovišt robota. Sdružená p epravní jednotka odpovídá asto jedné p epravní jednotce pro polohovadlo st edového rámu a p epravní jednotce pro polohovadlo bo ních rám . Tato sdružená jednotka je nevhodná pro umíst ní u jakéhokoli polohovadla. Z tohoto d vodu z stává v pr b hu výroby dané výrobní dávky na p edávacím míst . Následkem
35
této skute nosti je velká p epravní vzdálenost polotovar do p ípravku upnutého v polohovadle nebo na p edsvá ecích stolech. Tato p epravní vzdálenost p ispívá k neproduktivním as m robota a únav obsluhujícího pracovníka.
Barevné odlišení p epravních jednotek pro robotické pracovišt a ostatní výrobu se ukázalo jako bezú elné. V dob sezónní vytíženosti výroby se takto ozna ené p epravní jednotky dostaly do výroby, která neprochází p es robotické pracovišt . Výroba na robotickém pracovišti je zam ena na jeden typ vyráb ných rám stroj r zných záb r . Díky tomu jsou díly na st edové rámy, až na drobné rozdíly, stejné. Liší se pouze díly na bo ní rámy stroje. Tyto odlišnosti ovšem nebrání použití atypických p epravních jednotek ur ených speciáln pro tento typ stroje. Atypické p epravní jednotky by ešily problém s nedostatkem standardních p epravních jednotek pro robotické pracovišt v dob sezónní vytíženosti výroby. V tomto d sledku by nedocházelo ke sdružování p epravních jednotek do jedné p epravní jednotky. Výhodou by byla p ehlednost umíst ní jednotlivých polotovar v p epravní jednotce
Z výše uvedených skute ností by jako optimální p epravní jednotky byly v šáky, na které se polotovary dle jednotlivých typ zav šují. V šáky ovšem musí spl ovat n kolik parametr , které se vyskytují ve výrob . Musí být dostate n dimenzovány pro daný typ a po et p epravovaných výrobk . Musí umož ovat p epravu pomocí vysokozdvižného vozíku a je ábu. Díly musí být pevn zachyceny po dobu p epravy, avšak voln p ístupné p i odebírání na robotnickém pracovišti. P epravní jednotka musí být dostate n stabilní a to po dobu p epravy i po dobu odebírání díl . Nesmí dojít k p evrácení p epravní jednotky a tím ke zran ní, poškození díl nebo poškození za ízení robotnického pracovišt . Studie takovéto p epravní jednotky je na obr. 17.
Obr. 17. Studie nových p epravních jednotek
