OBLIKOVANJE PROIZVODNE LINIJE ZA RAZREZ ALUMINIJASTE FOLIJE OB UPOŠTEVANJU ... · 2017. 11. 28. · proizvodna hala, kjer poteka valjanje folij na novi lokaciji, se širi zaradi

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Anton JANŽIČ

OBLIKOVANJE PROIZVODNE LINIJE ZA RAZREZ

ALUMINIJASTE FOLIJE OB UPOŠTEVANJU

TEHNOLOŠKIH OMEJITEV

Diplomsko delo

Visokošolskega strokovnega študijskega programa

Strojništvo

Maribor, september 2016

OBLIKOVANJE PROIZVODNE LINIJE ZA RAZREZ

ALUMINIJASTE FOLIJE OB UPOŠTEVANJU

TEHNOLOŠKIH OMEJITEV

Diplomsko delo

Študent: Anton JANŽIČ

Študijski program: Visokošolski strokovni študijski program

Strojništvo

Smer: Proizvodno strojništvo

Mentor: doc. dr. Mirko FICKO

Maribor, september 2016

III

I Z J A V A

Podpisani Anton Janžič, izjavljam, da:

• je diplomsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,

• da je predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli

izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,

• da so rezultati korektno navedeni,

• da nisem kršil avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,

• da soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet ter

Digitalni knjižnici Univerze v Mariboru, v skladu z izjavo o istovetnosti tiskane in

elektronske verzije zaključnega dela.

Maribor, __________________ Podpis: ___________________________

IV

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju, doc. dr. Mirku Ficku, za

pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

Zahvaljujem se tudi gospodu Branku Arnušu za

podane nasvete in vso tehnično pomoč.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij.

V

OBLIKOVANJE PROIZVODNE LINIJE ZA RAZREZ ALUMINIJASTE FOLIJE OB

UPOŠTEVANJU TEHNOLOŠKIH OMEJITEV

Ključne besede: razrezna linija folij, omejen prostor, omejitve, oblikovanje razporeda naprav

UDK: 621.771.8:669.718(043.2)

POVZETEK

V proizvodnem procesu Impol FT se obstoječa proizvodna hala, kjer poteka valjanje folij

na novi lokaciji, širi zaradi ukinitve proizvodnje folij na stari lokaciji. Zaradi velike oddaljenosti

med proizvodnjama izgubljamo čas in kakovost delovnega procesa. Opravila se bo

prestavitev strojev iz stare na novo lokacijo ter reorganizacija proizvodnje na novi lokaciji.

Zaradi tega je bilo potrebno oblikovati novo razporeditev naprav. Za oblikovanje slednje je

bilo potrebno ugotoviti materialne poti. Podatke materialnih poti smo zbirali in vstavili v

OD/KAM tabelo. Zbrane podatke iz tabele OD/KAM smo vstavili v optimizacijski program.

Slednji nam je podal tri najboljše rešitve razporeditve naprav. Po preučitvi podanih rešitev le-

te zaradi tehnoloških omejitev niso bile v celoti ustrezne. Pri oblikovanju izvedljive

razporeditve naprav smo upoštevali podane rešitve z optimizacijskim programom ter

omejitve. Po korakih smo izoblikovali izvedljive razporeditve naprav z vsemi omejitvami, za

postavitev v proizvodnji razrezne linije folij. Menim, da bi z upoštevanjem podanih

predlogov, ki so opisani v diplomskem delu, pridobili na kakovosti proizvodnega procesa. Z

novo razporeditvijo naprav bi pridobili kakovosten in konkurenčnejši proizvodni proces,

dragocen čas, urejeno delovno okolje, čisto proizvodnjo, minimalne transportne poti med

stroji, kvalitetnejši končni izdelek.

VI

DESIGNING OF LAYOUT OF PRODUCTION LINE FOR ALUMINIUM FOIL

CUTTING CONSIDERING TECHNOLOGICAL LIMITATIONS

Key words: aluminum foil cutting line, limited space, restrictions, design of the machine

arrangement

UDK: 621.771.8:669.718(043.2)

ABSTRACT

In the production process of Impol FT, the existing production hall where the foil rolling

takes place is expanding due to abolishment of the foil production at the old location. The

large distance between the production locations result in time waste and lower quality of the

work process. The machines will therefore be moved to the new location where the

production will be reorganized. For this reason, a new arrangement of the machines had to

be made; but first the material routes had to be examined. The latter were collected and

inserted into a FROM/TO Table. The data collected from the Table FROM/TO were inserted in

the optimization program which gave us three best solutions for the machine arrangement.

After examining the given solutions we discovered that owing to technological limitations

they were not fully adequate. The designing of a workable machine arrangement considered

both the given solutions with optimization program and the restrictions. In the production of

foil cutting line, feasible machine arrangements with any restrictions were designed step by

step. I believe that considering the proposals described in this thesis would improve the

quality of the production process. New machine arrangement would result in manufacturing

process of higher quality and increased competitiveness, precious time, neat working

environment, clean production, minimal transport routes between the machines, and high-

quality end product.

VII

Kazalo 1 UVOD .................................................................................................................................... 1

1.1 Predstavitev problema ......................................................................................................... 1

1.2 Metode dela ......................................................................................................................... 2

2 PREDSTAVITEV PODJETJA IMPOL D. D. ................................................................. 2

2.1 Zgodovina podjetja Impol d. d. ........................................................................................... 2

2.2 Dejavnosti podjetja Impol d. d. ........................................................................................... 4

2.3 Trgi ...................................................................................................................................... 7

2.4 Razvoj .................................................................................................................................. 8

3 IMPOL FT D. O. O. ............................................................................................................. 9

3.1 Shema poslovanja podjetja Impol FT d. o. o. .................................................................... 10

4 VALJANJE ......................................................................................................................... 11

4.1 Vzdolžno valjanje .............................................................................................................. 12

4.2 Prečno valjanje .................................................................................................................. 12

4.3 Poševno valjanje ................................................................................................................ 13

4.3.1 Pogoji za prijemanje valjev ............................................................................................. 13

4.4 Dodatne aksialne natezne sile ............................................................................................ 14

5 OBLIKOVANJE POSTAVITVE RAZPOREDITEV NAPRAV NA RAZREZNI

LINIJI ALUMINIJASTE FOLIJE .................................................................................. 15

5.1 Opis proizvodne linije za razrez aluminijastih folij in trakov na stari in novi lokaciji ..... 15

5.2 Potek proizvodne linije za razrez aluminijastih folij in trakov na stari in novi lokaciji .... 16

5.3 Zbiranje podatkov .............................................................................................................. 20

5.3.1 Sistem zbiranja podatkov ................................................................................................ 20

5.4 OD, KAM tabela ............................................................................................................... 21

5.5 Iskanje koncepta optimalne razporeditve .......................................................................... 23

5.6 Predstavitev optimizacijskega programa razmestitve objektov ........................................ 26

5.6.1 Trikotna metoda .............................................................................................................. 26

5.6.2 Genetski algoritmi ........................................................................................................... 33

5.7 Opis podane rešitve 1 ........................................................................................................ 35

5.8 Opis podane rešitve 2 ........................................................................................................ 36

VIII

5.9 Opis podane rešite 3 .......................................................................................................... 37

6 OBLIKOVANJE IZVEDLJIVE RAZPOREDITVE ..................................................... 38

7 PREDSTAVITEV REZULTATOV ................................................................................. 41

8 SKLEP ................................................................................................................................ 44

9 VIRI IN LITERATURA ................................................................................................... 45

IX

UPORABLJENI SIMBOLI

Fn − radialna sila

Ft − tangencialna torna sila

X

UPORABLJENE KRATICE

FT – Folije in trakovi

LLT – Livarna, liti trak

PCP – Palice cevi profili

R in R – Raziskave in razvoj

RRT – Rebrasta, rondele, trak

GA – genetski algoritmi

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

1

1 UVOD

Vodstvo družbe Impol FT d. o. o. in uprava podjetja Impol d. d. iščeta rešitev za

združitev proizvodnje linije, ki se bo postavila z manjšimi dograditvami v obratu družbe

Impol FT d. o. o., zaradi ukinitve proizvodnje na stari lokaciji. Za projekt je bila določena

skupina, ki zavzema znanja različnih področij. Logistike širitve in razporeditve proizvodnega

prostora, logistika demontaže in montaže naprav ter logistika transporta delovnih naprav.

Cilj projekta je združitev stare in nove proizvodnje v enem prostoru. Prestrukturiranje bodo

izvedli postopno in odgovorno. Prizadevali si bodo, da obdržijo obstoječ kader, ga dodatno

usposobijo in pripravijo na nov program.

1.1 Predstavitev problema

V diplomski nalogi bomo predstavili oblikovanje razporeditve naprav ob upoštevanju

tehnoloških omejitev na razrezu aluminijaste folije. To je linija, na kateri z 9-tonskega

kolobarja zvaljane folije razrežejo folijo in trakove na različne širine, navijejo na različne tipe

tulcev do želenega zunanjega premera ali želene dolžine, glede na zahteve kupcev. Obstoječa

proizvodna hala, kjer poteka valjanje folij na novi lokaciji, se širi zaradi ukinitve proizvodnje

folij na stari lokaciji. Zaradi širitve z dograditvijo proizvodnih prostorov se bo opravila

reorganizacija proizvodnje in prestavitev strojev na nove lokacije.

Zaradi tega je potrebno opraviti optimizacijo logistike, poiskati ugodno razporeditev naprav,

materialnih poti in vzpostavitev čiste proizvodnje ter atmosfere na razrezni liniji. Tako bi

skrajšali čas transporta kolobarjev med delovnimi napravami, ki je bil potreben med staro in

novo lokacijo z viličarjem. Oddaljenost med proizvodnjama je 500 metrov, transportna pot pa

ni povsem ravna. S tem bi zmanjšali tveganja poškodb kolobarjev med transportom, kar

povzroča velik izmet materiala ali celo popolnoma uničen kolobar zaradi udarcev med

transportom.


2

1.2 Metode dela

Pri izdelavi diplomske naloge bom uporabljal deskriptivno metodo dela, na osnovi

praktičnega primera z domačo in s tujo literaturo. Za oblikovanje nove razporeditve bom kot

instrument raziskovanja uporabil OD, KAM matriko z gradbenim tlorisom in vrisano

tehnološko infrastrukturo. Informacije bom pridobival tudi na podlagi trenutnih opazovanj.

2 PREDSTAVITEV PODJETJA IMPOL D. D.

Impol je fleksibilno, inovativno in v razvoj usmerjeno podjetje. Ukvarja se s predelavo

aluminija v vrhunske polizdelke s postopki litja, valjanja, iztiskovanja, vlečenja in kovanja. Ti

predstavljajo širok spekter ponudbe in uspešno zadovoljujejo potrebe različnih industrij.

Njihova temeljna konkurenčna prednost je prilagodljivost in vsestranskost. Zadovoljujejo

različne potrebe zahtevnih kupcev, s katerimi tudi predano sodelujejo pri razvoju zlitin in

izdelkov. Usmerjajo se v rast in razvoj ter gradijo na skoraj dvestoletni tradiciji. Podjetje

Impol ima velik vpliv na regionalni razvoj okolja in prebivalstva, saj skupno zaposlujejo

preko 1800 delavcev. Zaradi uporabe najnovejših tehnologij v podjetju, pa te redno

izobražujejo na vseh področij.�1�

2.1 Zgodovina podjetja Impol d. d.

Impol d. d. je podjetje z ugledno tradicijo in s prihodnostjo. Skozi zgodovino ga

spremljajo kakovostni izdelki, zadovoljni kupci in poslovni partnerji. Zgodovina podjetja

Impol sega v leto 1825, ko se je ob potoku Bistrica pričela proizvodnja bakrenih izdelkov.

Leta 1950 se je zaradi nacionalne politike pričela preusmeritev proizvodnega programa.

Sledila je postopna preusmeritev proizvodnje na predelavo aluminija. Po letu 1997 se je

preoblikoval v delniško družbo, v lasti slovenske razvojne družbe. Na Tabeli 1 so podani

najpomembnejši dogodki v zgodovini obstoja podjetja.


3

1825−1914 - Leta 1825 ustanovitev industrije kovanih bakrenih izdelkov. - Postopno širjenje proizvodnega programa izdelkov in polizdelkov iz bakra, medenine in brona.

1915−1945 - Po popolnem zastoju obratovanja med prvo svetovno vojno sledi ponovno širjenje dejavnosti na področju valjanih izdelkov ter žic iz bakra, medenine in brona.

1946−1952 - Zadnje obdobje izključne proizvodnje bakrenih in medeninastih izdelkov.

1952−1960 - Postopna preusmeritev proizvodnje iz predelave bakra v predelavo aluminija, zaradi rasti porabe aluminija in ocen o njegovi perspektivnosti. K preusmeritvi je pripomogla tudi zgraditev tovarne aluminija v Kidričevem.

1961−1965 - Prenova in posodobitev stiskalniškega obrata in žičarne.

- Vključevanje v moderno okolje in tehnološki vrh panoge.

1966−1970 - Prenova in posodobitev valjarne. Povečanje proizvodnje s 17.000 na 30.000 ton izdelkov letno.

1971−1980

- Postavitev obrata za izdelavo in opremljanje folij.

- Gradnja nove hale za izdelavo stiskanih izdelkov.

- Uvedba novega postopka elektrolitske oksidacije.

- Povečanje proizvodnje na 40.000 ton letno.

198−1990

- Namestitev dveh hladnih kvarto valjarn.

- Gradnja nove dvorane za finalizacijo aluminija.

- Prenova in posodobitev livarne z ureditvijo ustrezne površinske in toplotne obdelave ulitkov.

- Priprave na uvedbo sodobne tehnologije za izdelavo visoko kakovostnih stiskanih in vlečenih izdelkov.

1991−1995

- Na področju valjarništva prestrukturiranje programa v izdelavo zahtevnejših izdelkov (rondel, rebrastih pločevin) in s tem zadovoljitev potreb na novih področjih. Podjetje postane pretežno izvozno usmerjeno, saj na tuje trge proda 80 odstotkov

svoje proizvodnje. Impol začne ustanavljati družbe v tujini in postane mednarodno podjetje.

- Naložba v posodobitev stiskalniškega programa z namenom izboljšanja ponudbe na področju stiskanih in vlečenih palic ter cevi.

- Pridobitev standarda ISO 9001 v letu 1992 potrdi način poslovanja skladno z najvišjimi zahtevami mednarodnega okolja. Leta 1995 ponovna potrditev in nadaljevanje prizadevanj za celovito obvladovanje kakovosti.

1996−1999

- Posodobitev izdelave stiskanih izdelkov (profili, palice, cevi).

- Izločitev programov, ki niso neposredno pomembni za osrednjo metalurško dejavnost.

- Začetek uvajanja zahtevnih okoljevarstvenih standardov.

- Povečanje proizvodnje na 60.000 ton letno.

- Uvedba novega strateškega načina vodenja podjetja in preoblikovanje v delniško družbo.

2000−2005

- Pridobitev certifikata za sistem ravnanja z okoljem ISO 14001.

- Modernizacija livarne z novimi kapacitetami, popolnoma nov folijski obrat, nova stiskalnica za palice in profile iz trdih zlitin.

- Impol je v letu 2002 kupil 70 odstotkov delnic družbe Impol Seval a. d., Sevojno, Srbija.

- V letu 2003 je skupina Impol predelala in prodala več kot sto tisoč ton aluminijevih izdelkov.

- Inventivnost je vse pomembnejša vrednota. Kar 266 zaposlenih je pripravilo več kot 170 koristnih predlogov.

2006−2010

- Dogodek, ki je najbolj dolgoročno vplival na poslovanje skupine Impol (v nadaljevanju Impol) se je zgodil, ko je družba Impol 2000 d. d. dokupila še 45 odstotkov delnic Impola d. d. in tako s skupno 94 odstotki delnic postala obvladujoča

družba v skupini. Skupina Impol se je povečala za dve družbi, Impol d. d. pa je v skupini postal ena od odvisnih družb.

- Z dograditvijo sončne elektrarne (1 MW) Impol izkazuje skrb za okolje in nadomešča del porabljene energije na okolju


4

prijazen način.

2011−2015

- Skupini Impol se je v začetku leta pridružila družba Rondal d. o. o.

- Končana je bila naložba v dodatne livarske kapacitete, ki Impolu v naslednjih letih omogoča dvig produktivnosti za najmanj 15 odstotkov.

- V letu 2013 je skupina Impol pripravila in sprejela prenovljeno strategijo za obdobje do leta 2020 ter tudi dolgoročni plan za obdobje 2014−2020, kjer si je zastavila ambiciozne cilje v obliki zagotavljanja trajne rasti obsega poslovanja in

intenzivnega povečevanja deleža kapitala pri financiranju vseh poslovnih procesov.

Tabela 2.1: Zgodovina podjetja Impol d. d.

2.2 Dejavnosti podjetja Impol d. d.

Podjetje Impol ima širok spekter dejavnosti, ki uspešno prodirajo na tuje trge, ne samo v

Evropi, ampak tudi po vsem svetu. Izdelujejo izključno aluminijaste izdelke in polizdelke, ki

se v svetu vse več uporabljajo. To je rezultat dovršenih zlitin in tehnoloških postopkov litja,

valjanja, vlečenja in iztiskovanja izdelkov. S standardi dosegajo odlične mehanske in druge

lastnosti, katerim kupci in konkurenca postavljajo visoka merila. Zato aluminij uspešno

zamenjuje jeklene izdelke, ki so bili dolga leta nenadomestljivi predvsem zaradi mehanskih in

drugih lastnosti materialov. �1�Prednost pri tem ima aluminij z odličnimi lastnostmi, ki so pomembne za sodobno industrijo:

- majhna specifična teža, trikrat manjša od jekla,

- mehanska in korozijska odpornost,

- možnost recikliranja,

- električna in toplotna prevodnost,

- primeren za varjenje in obdelavo,

- neiskriv,

- neobčutljiv za magnetne pojave,

- nestrupen,

- ekonomičen in ekološko prijazen.

Celotna proizvodnja je naročniška, podjetje pa svojim kupcem zagotavlja sprejemljivo mero

prilagodljivosti. Pomembnejše skupine izdelkov so:

- palice in cevi,

- profili,


5

- rondele,

- folije,

- tanki trakovi,

- pločevine,

- odkovki,

- rebrasta pločevina,

- barvani izdelki.

Kupci, Impolovih izdelkov, so:

- avtomobilska industrija,

- farmacevtska industrija,

- gradbena industrija,

- prehranska industrija,

- transportna industrija,

- elektroindustrija,

- obnovljivi viri,

- potrošniške dobrine,

- letalska in vesoljska industrija.

Izdelki skupaj predstavljajo celotno realizacijo skupine. Na grafu je prikazana prodaja

posameznega proizvodnega programa (Slika 2.1).

Slika 2.1: Deleži prodaje po proizvodnih programih.


6

Impol 2000 d. d. je nosilka skupine Impol d. o. o. in je organizirana kot delniška družba.

Skupina Impol d. o. o. deluje s trinajstimi delujočimi družbami. Izpostavili smo družbo Impol

FT d. o. o., na katero se nanaša diplomsko delo. Ukvarjajo se s proizvodnjo folij in tankih

trakov. Na shemi organizacije podjetja jo najdemo na področju aluminija (Slika 2.2).

Slika 2.2: Shema organizacije podjetja Impol d. o. o.


7

2.3 Trgi

Skupina Impol je povečala prodajo izdelkov zunaj Slovenije v države EU in Evrope.

Preveč oddaljena prodaja ni smiselna zaradi stroškov transporta, tehnoloških in kakovostnih

pogojev ter vpliva na kakovost izdelka s transportom. Zato se zavzemajo, da prodaja izdelka

ni preveč oddaljena od mesta proizvodnje. Na najbolj oddaljene trge je smiselno prodajati le

posamezne izdelke (Tabela 2.2).

Prodaja po področjih Delež

EU 84,36 %

Evropa – ostalo 8,06 %

Slovenija 4,58 %

Severna Amerika 2,47 %

Južna Amerika 0,03 %

Afrika 0,21 %

Azija 0,19 %

Tabela 2.2: Prodaja po področjih

Evropa že dlje časa ostaja najpomembnejše tržišče, saj prodaja na druge kontinente za večino

izdelkov ne bi bila rentabilna. Nemčija še naprej ostaja največji posamični trg, rahlo se tudi

povečuje delež prodaje izven držav Evropske unije.

Skupina Impol dolgoročno posluje s kupci iz 50 držav. Pri tem ohranjajo strategijo

razpršenosti kupcev po trgih, tako sledijo načelu, da noben kupec ne sme dosegati

dominantnega deleža prodaje. Zato imajo razpršen proizvoden program izdelkov, s tem

zmanjšujejo izpostavljenost podjetja tržnim nihanjem.


8

2.4 Razvoj

Razvoj v skupini Impol poteka večplastno. Naložbeni razvoj uresničuje krovna družba

Impol 2000. Kot lastnik delnic upravlja s premoženjem družbe. Krovna družba deluje kot

koordinator razvojne dejavnosti in vodi registrirano raziskovalno skupino podjetja. V okviru

te skupine se izvajajo raziskovalne naloge, ki jih podjetje pridobi na razpisih. Tehnološki

razvoj se izvaja v okviru krovne družbe Impol 2000 d. d. Slednja skrbi za koordinacijo,

pomaga pri formiranju nalog in izvaja nadzor aplikativnih nalog. Aplikativni razvoj se izvaja

v družbi Impol FT, Impol PCP, Impol LLT, Impol R in R, Impol Seval, Rondal. V zadnjih

dveh letih so dosegli številne dosežke razvoja:

- Izboljšali lastnosti enajstih zlitin.

- Razvili 13 novih tehnologij obdelave izdelkov.

- Uspešno zaključili 17 aplikativnih raziskovalnih nalog.

- Zaključili dve zahtevni raziskovalni nalogi:

- Raziskave litih drogov po Numax postopku.

- Analiza študije izvedljivosti in pregled zadnjih trendov ter novih tehnologij

eloksiranja, prašnega lakiranja in barvanja aluminijskih polizdelkov.

- Zaključili so tri raziskovalne projekte v okviru ARRS.

- Barvne, absorpcijske in zaščitne nanoplastne prevleke za aluminijeve zlitine

(aplikativni raziskovalni projekt).

- Hidrotermalna sinteza močno vezanih prevlek fotokatalitičnega TiO2 na

kovinskih podlagah (temeljni raziskovalni projekt).

- Varjenje in oplemenitenje aluminijevih zlitin z gnetenjem (aplikativni

raziskovalni projekt).


9

3 IMPOL FT D. O. O.

Podjetje, na katero se navezuje diplomsko delo, je Impol FT d. o. o. Je hčerinsko

podjetje, katere dejavnost se osredotoča na valjane izdelke iz aluminija (folije, trakovi). Folije

in trakovi se proizvajajo iz toplo valjanih ali litih trakov. Glavnino proizvodnega procesa

predstavlja hladno valjanje na sodobnih kvarto valjarnah. Sledi razrez in žarjenje, s katerim

dosežejo želene končne lastnosti aluminijeve folije, obenem pa s površine odstranijo ostanke

valjčnega olja. Toplotno obdelana folija je razmaščena in sterilna, kar je bistvenega pomena

za uporabo v prehrambni in farmacevtski industriji.

Folije so lahko enojne ali dvojčene. Slednje pomeni, da sta dve foliji valjani istočasno.

Zunanji strani, ki sta bili v stiku z delovnimi valji, imata visok sijaj, medtem ko notranji

strani, kjer se foliji stikata, postaneta matirani. Postopek valjanja dvojčenih folij uporabljajo

za vse folije, katerih končna debelina je manjša ali enaka 0,050 mm. Aluminijevo folijo

navijajo na različne tipe tulcev. Po razdvajanju in razrezu folijo navijejo do želenega

zunanjega premera ali želene dolžine. Za navijanje uporabljamo jeklene ali aluminijeve

navijalne tulce, katerih dimenzije so odvisne od debeline in širine izdelka, kupčevih zahtev,

transporta in drugih dejavnikov. Spekter uporabe je zelo širok zaradi lastnosti aluminija in

uporabnosti folij. Prednost je tudi z ekološkega vidika, saj jo lahko recikliramo in ponovno

uporabimo. Najpogosteje jo uporabljamo pri potrošniških izdelkih.

Lastnosti aluminijeve folije:

- Nepropustnost: kristalna struktura aluminija daje foliji visoko stopnjo nepropustnosti

in nudi popolno zaščito pred svetlobo.

- Korozijska odpornost: aluminijeva folija ima močno korozijsko odpornost in reagira le

na visoko kisle ali bazične substance.

- Higieničnost in varnost: aluminijeva folija je sterilna.

- Ohranjanje oblike: folija v popolnoma mehkem stanju zagotavlja visoko sposobnost za

ohranjanje oblike.

- Netoksičnost: aluminijeva folija ni strupena.

- Nevpojnost: aluminijeva folija ne vpija tekočine, odporna je tudi na olja.

- Recikliranje: aluminij je možno večkrat reciklirati brez izgube kakovosti.


10

Področja uporabe

Aluminijaste folije imajo zaradi svojih edinstvenih lastnosti širok spekter uporabe, zato

se uporabljajo na različnih področjih:

- kot embalaža pri pakiranju hrane in pijače,

- embalaža pri pakiranju farmacevtskih izdelkov,

- tehnična uporaba,

- kontejnerji,

- gospodinjstvo

- izolacija.

3.1 Shema poslovanja podjetja Impol FT d. o. o.

Podjetje Impol FT d. o. o. deluje v sledeči organizaciji poslovanja. To je proces vodenja

in upravljanja prodaje, načrtovanja, logistike in procesnega inženiringa (Slika 3.3).

Slika 3.3: Shema poslovanja podjetja

Prodaja Procesni

inženiring za

valjane

izdelke

Proces

planiranja in

logistike

valjanih

izdelkov

Proizvodni

proces RRT

Proizvodni

proces FTT

Vzdrževanje

Vodenje

prodaje

Tehnični

direktor

Vodja

planiranja in

logistike

Vodja

proizvodnega

procesa

Vodja

proizvodnega

procesa

Vodja

vzdrževanja

Direktor

Tajništvo


11

4 VALJANJE

Valjanje je postopno ali kontinuirano stiskanje med dvema valjema, ki se vrtita v

nasprotnih smereh. Medsebojna razdalja delovnih valjev je manjša od debeline valjanega

predmeta. Material se pomika skozi delovni prostor zaradi trenja med valji in valjancem. Pri

tem se valjanec v smeri glavne obremenitve stiska, hkrati se pravokotno na to smer širi in

daljša. Kontinuirano stiskanje poteka samo na določenem območju. Pomembna prednost

postopkov valjanja je, da se valjanec ne preoblikuje istočasno po vsej dolžini. Zaradi tega so

potrebne manjše preoblikovalne sile. Pri valjanju v toplem hkrati dobimo finozrnato strukturo.

Območje, v katerem nastajajo plastične deformacije, imenujemo preoblikovalno območje. �2�

V splošnem je izstopna hitrost valjanca večja od konstantne obodne hitrosti valjev. Ta pojav

imenujemo prehitevanje. Nasprotno je vstopna hitrost valjanca vedno manjša od obodne

hitrosti valjev, kar imenujemo zaostajanje. V kinematičnem pogledu razlikujemo tri različne

načine valjanja:�2� a) vzdolžno valjanje,

b) prečno valjanje,

c) poševno valjanje.

Slika 4.4: Valjanje


12

4.1 Vzdolžno valjanje

Postopek vzdolžnega valjanja je v praksi najbolj razširjen. Na ta način predelajo kar 90

% vseh valjanih izdelkov. Pri postopku valjanja se valjanec stiska med dvema vrtečima se

valjema v nasprotni smeri, valjanec se pomika pravokotno na os delovnih valjev. Prečni

prerez valjanca se zmanjšuje, medtem ko se njegova dolžina povečuje. Za valjanje pločevine

gladki valji nimajo posebnega kalibra (Slika 4.5), za valjanje profilov pa imajo ustrezen

kaliber, ki se po obodu ne spreminja (Slika 4.6).�3�

Slika 4.5: Gladki valji Slika 4.6: Profilni valji

4.2 Prečno valjanje

Pri postopku prečnega valjanja je smer vrtenja obeh valjev v isto smer, pri tem s trenjem

obračata valjanec, ki se deformira vzdolžni osi valjev. Pri prečnem valjanju aksialnega

pomika ni zaradi valjev, saj sta valja rotacijski telesi. Na ta način lahko valjamo samo

rotacijske oblike z enakim ali različnim premerom po dolžini valja. �3� S prečnim valjanjem izdelujejo:

- kolesne obroče,

- bandaže za tirna

vozila,

- obroče kotalnih

ležajev,

- zobniške vence.

Slika 4.7: Valjanje kolesnih obročev


13

4.3 Poševno valjanje

Pri poševnem valjanju valja stojita pod določenim kotom in se vrtita v isto smer.

Valjanec se vrti okrog svoje vzdolžne osi in se premika v aksialni smeri. S tem postopkom

izdelujejo brezšivne cevi in valjanje votlih in polnih profilov, navojev.�3�

Slika 4.8: Valjanje brezšivnih cevi

4.3.1 Pogoji za prijemanje valjev

Enkratni prehod valjanca skozi režo med valji imenujem vtik, pri čemer je pomemben

prijem valjev. Pogoj, da valji zagrabijo predmet ter ga potegnejo s seboj, je, da na valjanec

deluje pozitivna sila v smeri valjanja. Zato obstaja enačba ravnotežja sil v smeri valjanja.

Pogoji pri vtiku in samim valjanjem se precej razlikujejo. �3�

Ob dotiku valjanca ob obod valja v točki A nanj deluje radialna sila Fn in tangencialna torna

sila Ft. Sili sta nagnjeni pod kotom � proti koordinatnima sistemoma Z oziroma X (Slika 4.9a). Zaradi simetrije delujeta na valjanec v točki A enako veliki sili s spodnje strani.�4�

a b

Slika 4.9: Pogoji za prijemanje valjev pri vtiku in med valjanjem

a – razmere ob prvem dotiku valjanca, b – razmere med valjanjem.


14

S projekcijo sil Fn in Ft na os Z in X dobimo komponente, ki delujejo na valjanec ter valja in

so enako velike, če sta premera obeh valjev enaka. Navpični komponenti Fnz in Ftz stiskata

obdelovanec med valjema (Slika 4.9). Vodoravni komponenti sile trenja Ftx vlečeta valjanca,

medtem ko ga sili Fnx odrivata. Da valja sama zgrabita in vlečeta valjanec v preoblikovalni

prostor mora biti komponenta Fnx manjša od vodoravne komponente sile trenja Ftx.�4� � ≤ � ali � sin � ≤ � cos � oziroma tan� ≤ �

4.4 Dodatne aksialne natezne sile

Za valjanje folij in tankih trakov uporabljamo nekontinuirane valjarniške proge, kjer

valjanec potuje skozi več valjanih ogrodij. Zaradi tega bi se trak med posameznimi ogrodji

zvijal, oteženo bi bilo tudi vmesno merjenje debeline traku. Da se to ne zgodi, uporabljamo

pred vstopom in izstopom valjanca skozi ogrodje dodatno aksialno natezno silo. Povzročimo

jo z uravnavanjem dodatnih hitrosti valjev skozi posamično ogrodje ali med odvijalnim in

navijalnim kolutom (Slika 4.10). Pri enem samem ogrodju je mogoče valjancu dodati ustrezno

aksialno silo, ki jo povzroča navijalni kolut z lastnim pogonom. Ena od prednosti aksialne

natezne napetosti v valjancu je, da zmanjšuje obremenitev valjev.�4�

Slika 4.10: Shema valjanja folij z dodatno natezno silo Fn0 in Fn1 na

vstopni in izstopni strani valjalnega stroja


15

5 OBLIKOVANJE POSTAVITVE RAZPOREDITEV NAPRAV NA

RAZREZNI LINIJI ALUMINIJASTE FOLIJE

Eden izmed ključnih dejavnikov uspeha pri postavitvi proizvodnje je proces med

posameznimi deli sistema. Tako je razporejanje naprav, strojev in delovnih mest predmet

živahnega preučevanja. Z razmeščanjem delovnih naprav (strojev, tehnološke opreme) znotraj

nekih meja (npr. tovarniške hale) poskušamo kar se da zmanjšati stroške ravnanja z

materialom, delovnimi sredstvi in s pomožnimi sredstvi. Ti stroški so v splošnem vsota

stroškov prenosa (sorazmerni z intenzivnostjo pretoka in razdaljami) in preostalih

stroškov.�6�

Za postavitev proizvodnje, ki jo načrtujemo na novo, moramo na najboljši mogoči način

razmestiti naprave. Kot kriterij razmeščanja naprav se uporabljajo skupni sprejemljivi

prenosni stroški med delovnimi napravami v določenem časovnem obdobju prenesenih

količin surovin obdelovancev in polizdelkov.�6�

Optimalna razporeditev naprav in strojev v proizvodnji je ena izmed temeljnih zahtev. Saj so

dobre rešitve pri načrtovanju proizvodnje temelj za njeno učinkovito delovanje in nizke

stroške obratovanja. Ocenjeno je bilo, da do 50 odstotkov izdelanih stroškov izhaja iz

ravnanja s predmeti dela. Z dobro razmestitvijo naprav je mogoče omenjene stroške zmanjšati

za od 10 do 30 odstotkov. Zato je že v zgodnji fazi načrtovanja proizvodnje potrebno poznati

razmestitev naprav.�6�

5.1 Opis proizvodne linije za razrez aluminijastih folij in trakov na

stari in novi lokaciji

Kot smo omenili proizvodnja razreza aluminijastih folij poteka na dveh lokacijah, na

stari in novi lokaciji. Na novi lokaciji poteka razrez dvojčenih folij. V obstoječem

proizvodnem prostoru (ta se bo reorganiziral) je postavljen stroj za razdvajanje in razrez

dvojčenih folij in nakladalni mesti z avtomatizirano transportno napravo za izhod materiala

(Slika 5.11).


16

Slika 5.11: Tloris obstoječega stanja proizvodnje na novi lokaciji

Na stari lokaciji (ta se zapira in se bo opravila prestavitev strojev na novo lokacijo) sta v

proizvodnem prostoru dva stroja za razrez folij in tankih trakov z odlagalnimi mesti.

Oddaljenost med lokacijama je 500 metrov, povezuje ju transportna pot za prevoz materiala.

Oddaljenost med lokacijama slabo vpliva na produktivnost in kvaliteto obeh proizvodenj, saj

se proces razreza folij med proizvodnjama navezuje.

5.2 Potek proizvodne linije za razrez aluminijastih folij in trakov na

stari in novi lokaciji

Kot je za proizvodnjo značilno se tudi proizvodni proces razreza folij prične na vhodu

materiala v proizvodnji. Vhodni material na obeh lokacijah so kolobarji aluminijastih folij

teže do 9 ton (Slika 5.12). Za linijo razreza folij so ti kolobarji primerni takrat, ko so končani

predhodni tehnološki postopki valjanja, medfazne toplotne obdelave in obrezovanja folij.

Slika 5.12: Vhodni material na liniji razreza folij


17

Na vhod proizvodnje razreza folij na stari lokaciji transportirajo vhodni material z viličarjem,

na novi lokaciji pa z vhodno napravo ali z viličarjem. Ko je vhodni material (kolobarji folij) v

proizvodnji, ga dalje transportirajo z mostnim dvigalom. Na kavlju mostnega dvigala so

nameščene namenske klešče za prijem kolobarjev oz. tuljav, na katerih je navita folija.

Z vhoda potuje material (kolobarji folij) na stroje (Slika 5.13 in Slika 5.14), kjer folijo

razdvojijo, obrežejo, razrežejo na manjše kolobarje, različne širine, navijejo na različne tipe

tulcev do želenega zunanjega premera ali želene dolžine.

Slika 5.13: Stroja za razdvajanje in razrez folij Slika 5.14: Kolobar pripravljen za razrez

Na strojih za razrez folij je vgrajena naprava, ki zazna, ali so pri postopku valjanja v folijah

nastale luknje (Slika 5.15). Naprava med razrezom folij meri velikosti lukenj, po velikosti

razporedi v grafični prikaz ter beleži, na kateri dolžini v kolobarju se luknje nahajajo. Po

končanem razrezu kolobarjev izpiše končno poročilo z omenjenimi podatki.

Slika 5.15: »Pin hole« naprava za zaznavanje lukenj


18

Iz strojev za razrez folij potuje material z mostnim dvigalom v žarilne koše (Slika 5.16) ali na

odlagalna mesta, ki ga odpeljejo z viličarjem z nove lokacije na staro lokacijo na dodelavo

(razrez izolacij in trakov) ali s stare lokacije na novo na žarjene.

Slika 5.16: Žarilni koši za žarjenje materiala

Ko so žarilni koši za žarjene kolobarjev polni, jih z mostnim dvigalom odložijo na izhod

materiala. Izhod materiala na novi lokaciji predstavljata dve nakladalni mesti in

avtomatizirana transportna naprava. Avtomatiziran transportni voz ima nalogo, da material

(kolobarje), ki so pripravljeni za žarjenje, odpelje v žarilne peči (Slika 5.17).

Slika 5.17: Avtomatizirana transportna naprava za zalaganje in razlaganje žarilnih peči


19

Material (kolobarje) v žarilnih pečeh žarijo na kontrolirani temperaturi, določen čas, po

navodilih tehnologije (Slika 5.18).

Slika 5.18: Peči za žarjenje

Po končanem žarjenju avtomatizirana transportna naprava odpelje žarjen material na odstavna

mesta za ohlajanje. Material se na teh mestih prosto ohlaja. Kasneje, po potrebi, se ohlaja v

komorah za prisilno hlajenje (Slika 5.19). Slednje so zasnovane tako, da temperatura, ki jo

odvzame vročemu materialu, pozimi greje proizvodne prostore, poleti pa se odvaja čez

prezračevalni sistem izven proizvodnih prostorov.

Slika 5.19: Komora za prisilno hlajenje

Ohlajen material avtomatizirana transportna naprava odpelje na odstavna mesta pakirne linije,

kjer kolobarje ustrezno zapakirajo ter odložijo v skladišče (Slika 5.20).


20

Slika 5.20: Skladiščeni kolobarji

5.3 Zbiranje podatkov

Za ugotovitev materialnih poti smo si pomagali z zbiranjem podatkov in s sledenjem

materiala. Sklenili smo, da bomo beležili hode materiala med odlagalnimi mesti ter stroji v

proizvodnji na stari in novi lokaciji. Hode materiala smo beležili med stroji ter odlagalnimi

mesti, ki smo jih določili, da bodo postavljeni v proizvodnjo na novi lokaciji. Tako bomo

dobili natančne podatke materialnih poti na obeh lokacijah. Podatki materialnih poti bodo

kasneje uporabljeni v nadaljnjih postopkih razporeditve mest v omejenem prostoru.

5.3.1 Sistem zbiranja podatkov

Preden smo podatke hodov materiala pričeli zbirati, je bilo potrebno najprej izdelati

sistem zbiranja podatkov. Sistem zbiranja podatkov je moral biti:

- praktičen,

- enostaven za uporabo,

- natančen,

- zanesljiv.

Pri izdelavi sistema smo uporabili program Microsoft Office Excel 2007 in Auto CAD 2013.

V slednjem smo izrisali poenostavljeno obliko gradbenega tlorisa predlagane postavitve

(Slika 5.21). Oštevilčilo se je stroje in odlagalna mesta, upoštevali smo tlorisne dimenzije

slednjih ter dimenzije proizvodnega prostora. Kvadrati s številkami predstavljajo stroje.


21

Slika 5.21: Poenostavljena oblika predlagane postavitve z oštevilčenimi mesti strojev

1 − Vhodna naprava materiala 7 − Odlagalno mesto 3

2 − Odlagalno mesto 1 8 − Odlagalno mesto 4

3 − Odlagalno mesto 2 9 − Odlagalno mesto žarilnih košev

4 − Stroj 1 10 − Odlagalno mesto žarilnih košev

5 − Stroj 2 11 − Izhodna naprava materiala

6 − Stroj 3

V programu Microsoft Excel 2007 smo naredili tabelo zbiranja podatkov za hode materiala.

Pri izdelavi tabele se je iz predlagane postavitve upoštevalo število strojev in odlagalnih mest.

Izdelali smo OD, KAM tabelo z računskimi operacijami seštevanja. Na računalniku pri

vsakem stroju je bil nameščen program Microsoft Excel 2007 s tabelo OD, KAM, v katero

smo beležili hode materiala. Tako smo izdelali sistem zbiranja podatkov, zadovoljiv našim

potrebam, ki je enostaven za uporabo, praktičen in natančen.

5.4 OD, KAM tabela

V predstavitvi optimizacijskega programa razmestitve z uporabo trikotne metode in

genetskih algoritmov je razloženo, da je OD, KAM tabela, v kateri so združeni podatki hodov

materiala med stroji in odlagalnimi mesti. Zbrani podatki v tabeli OD, KAM so bistvenega

pomena. Slednji služijo kot vhodni podatki v programu iskanja rešitev s trikotno metodo in z

genetskimi algoritmi.


22

Za naš primer so podatki hodov materiala zbrani v Tabeli 5.3.

Tabela 5.3: OD, KAM tabela z vstavljenimi števili hodov za naš primer

Podatke v Tabeli 5.3 smo za naš primer beležili v obdobju šestih mesecev. V času zbiranja

podatkov so z zabeleženimi števili hodov materiala med stroji in odlagalnimi mesti na obeh

lokacijah izdelali 13200 ton končnih izdelkov. Iz tabele je vidna pot materiala z vhoda

materiala med stroji in odlagalnimi mesti do izhoda materiala.

Vidno je, kje v proizvodnji lahko pričakujemo ozka grla zaradi povečanega števila hodov

materiala med stroji ter posledično večjo zasedenost strojev in transportnih naprav. Zbrani

podatki se bodo s predlaganimi rešitvami upoštevali pri končni razporeditvi mest v omejenem

prostoru z omejitvami.

KAM

OD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 1302 648

2 1302

3 648

4 3001 408 1800

5 612 3276

6 1021

7 3750

8 1021

9 1824

10 654

11


23

5.5 Iskanje koncepta optimalne razporeditve

Zbrane podatke hoda materiala iz Tabele 5.3 smo vstavili v optimizacijski program

razmestitve. Predstavljen je v točki 5.6. V programu smo določili pogoj, da poda rešitve

razporeditev v dveh vrstah. Lahko bi določili pogoj, da poda rešitve v več vrstah. Slednje

zaradi omejitev ne bi bile uporabne, saj smo omejeni s proizvodnim prostorom.

Optimizacijski program razmestitve je po obdelavi podatkov iz Tabele 5.3 podal tri najboljše

rešitve v dveh vrstah (Slika 5.22).

Rešitev 1

Rešitev 2

Rešitev 3

Slika 5.22: Predlogi rešitev z optimizacijskim programom razmestitve

Na pogled so predlogi rešitev (Slika 5.22) z optimizacijskim programom nekoliko različni. Po

preučitvi slednjih smo ugotovili, da so predlogi rešitve precej podobni. V dveh od treh rešitev

se pojavljata dve enaki povezavi zaporedij mest. Za večjo preglednost sta barvno označeni

(Slika 5.23).


24

Rešitev 1

Rešitev 2

Rešitev 3

Slika 5.23: Preučitev predlogov razmestitve

S Slike 5.23 je vidno, da je optimizacijski program podal zelo podobne rešitve. V rešitvi 2 in

3 se pojavita dve enaki zaporedji mest (obarvani z modro in zeleno barvo). V rešitvi 1 je

zaporedje mest podobno rešitvi 2 in 3. Števila v krogcih predstavljajo stroje. Mesto 1 je vhod

materiala, mesto 11 izhod materiala (obarvani črno). Ti mesti uvozita in izvozita ves material.

Iz podanih rešitev se kaže teoretična razmestitev mest v proizvodnji. Ali so podane rešitve

povsem primerne za razmestitev, bomo ugotavljali z izrisom poenostavljene oblike

razmestitve mest in ob upoštevanju omejitev.

Omejitve pri razporeditvi mest v proizvodnji

Za vsako predlagano rešitev bomo izrisali poenostavljeno obliko razporeditev naprav v

merilu s programu Auto CAD.


25

Upoštevali bomo tlorisne mere:

- strojev in naprav,

- odlagalnih mest,

- proizvodnega prostora.

Preučevali bomo, ali je predlagana rešitev uporabna za naš primer in omejitve:

- dovolj velik prostor proizvodnje,

- zagotovljen prostor za materialne poti,

- dosegljivost mesta z mostnim dvigalom,

- prostor za varno gibanje zaposlenih in prevoz bremen.

Upoštevati moramo:

- Pravilnik o zahtevah za zagotavljanje varnosti in zdravja delavcev na delovnih mestih

(Uradni list RS, št. 89/99 z dne 4. 11. 1999),

- Pravilnik o spremembah in dopolnitvah Pravilnika o zahtevah za zagotavljanje

varnosti in zdravja delavcev na delovnih mestih (Uradni list RS, št. 39/05 z dne 19. 4.

2005). �5�

Ki navajata:

- V delovnih prostorih mora delodajalec delavcem zagotoviti poti za gibanje. Glavne

poti za gibanje morajo biti široke najmanj 1,50 m, stranske pa najmanj 1 m.

- Prometne poti morajo biti ustrezno široke, tako da omogočajo nemoten in varen

transport materiala in izdelkov, najmanj pa 1,80 m, oziroma morajo biti za 0,80 m

širše od transportnih sredstev oziroma materiala in izdelkov, ki se prevažajo po njih.

- Prometne poti morajo biti označene z vidnimi črtami rumene oziroma bele barve,

široke najmanj 50 mm, oziroma s kovinskimi, v nivoju poda vsajenimi ploščicami

enake velikosti.

- Na delovnih mestih mora biti delavcem pri vzdrževanju in čiščenju delovne opreme

omogočen dostop do takšne opreme z vseh strani. V ta namen mora delodajalec

zagotoviti varne prehode širine najmanj 0,70 m. �5�


26

5.6 Predstavitev optimizacijskega programa razmestitve objektov

Iskanje optimalne rešitve razmestitve objektov (strojev tehnološke opreme) je brez

učinkovitega sistema iskanja rešitev z majhnim številom objektov zelo zamudno. Pri večjem

številu objektov je iskanje optimalne razmestitve nemogoče. �7�

Za takšne namene je bil razvit optimizacijski program razmestitve objektov, ki temelji na

stopnjah tokov med delovnimi postajami, evolucijskem računanju genetskih algoritmov in

modificirani trikotni metodi. Cilj optimizacijskega programa je, da skupaj postavi tiste

postaje, ki imajo najvišjo stopnjo materialnega toka, ter zmanjšati stroškovno funkcijo.�7�

Optimizacijski program razmestitve naredi učinkovitejše postavitve objektov (strojev,

tehnološke opreme), ki predstavljajo različne interakcije med objekti in sistemi ravnanja

materiala. Dokazano je, da lahko 50 % stroškov pripišemo ravnanju transporta materiala.

Z učinkovito postavitvijo lahko zmanjšamo stroške proizvodnje, vključno s stroški ravnanja z

materialom in s transportom med postajami za 10−30 %. Vendar pri vsaki realni razmestitvi

veljajo nekatere kvalitativne ali kvantitativne omejitve. �7�

5.6.1 Trikotna metoda

Glavna značilnost modificirane trikotne metode je očesno zgrajen enakostranični

trikotnik (Slika 5.24) (vozlišča predstavljajo stroje, tehnološko opremo), ki temelji k temu, da

kar se da zmanjša stroškovno funkcijo (stroške transporta materiala med napravami). �7�

Slika 5.24: Predstavitev razporeditve z vozlišči na mreži, sestavljeni iz enakostraničnih

trikotnikov


27

Trikotna metoda se večinoma uporablja, da bi našli razmeroma dobro rešitev za teoretično

postavitev, ki je kasneje prilagojena dejanskim potrebam. Metoda je uporabna pri oblikovanju

nove proizvodnje ali analizi obstoječih proizvodnih sistemov, ki se soočajo s spremembami v

proizvodnem procesu.�7�

Pri tej metodi upoštevamo:

- Vsa delovna mesta kot enako velika, saj objekte (stroje) predstavljajo točke.

- Razdalje med sosednjimi delovnimi postajami so enake kot stranice pri

enakostraničnem trikotniku.�7�

Za gradnjo mreže trikotne metode potrebujemo naslednje podatke:

- Seznam postaj.

- Število tokov med delovnimi postajami (za časovno obdobje enega leta).

- Zbrane podatke v tabeli.�7�

Seznam postaj in podatki tokov materiala med delovnimi postajami zberemo v tabelo

OD/KAM. Smeri tokov materiala med delovnimi postajami so nepomembne. Stopnje tokov

materiala med delovnimi postajami v tabeli vstavimo nad diagonalo tabele (Slika 5.25).

Slika 5.25: OD/KAM(From/To) tabela


28

Primer uporabe trikotne metode

OD/KAM tabela z zbranimi stopnjami pretoka materiala med delovnimi postajami.

OD/KAM 1 2 3 4 5 6

1 x 130 95

2 x 97 80 50

3 x 70 40

4 x 90

5 x 120

6 x

Korak 1: Izberemo dve delovni postaji.

Izberemo delovni postaji, med katerima je najvišja stopnja pretoka materiala. Smiselno

je, da delovni postaji z najvišjo stopnjo pretoka v mrežo vstavimo skupaj.�7� V primeru, da ima več parov najvišjo število pretoka enako, iz tabele pretokov preštejemo število poti

vsakega para delovnih postaj z drugimi postajami ter vzamemo par z največjim številom poti.

Strmimo tudi k temu, da je mreža postavitve čim manj razvejana.�8�

Iz matrike OD/KAM izberemo najvišjo stopno pretoka med delovnima postajama 1 in 2, kjer

je pretok materiala 130.

Za ta pretok narišemo mrežo:

Korak 2: Iskanje tretje delovne postaje.

Glede na delovni postaji 1 in 2 izračunamo stopnjo pretoka ostalih delovnih postaj, ki še

niso bile dane v mrežo. Delovno postajo, ki ima s postajama 1 in 2 skupno najvišjo število

pretoka, vstavimo v mrežo. �7�


29

3 4 5 6

1-2 192 80 50 0

Delovni postaji 1−2 imata najvišji pretok materiala s postajo 3, kjer je pretok 192. V mreži

pod ali nad par delovnih postaj 1−2 narišemo postajo 3.

V mreži dobimo enakostranični trikotnik. Risanje delovne postaje 3 pod ali nad postajama 1

in 2 je vseeno, le mreža bo zrcalno obrnjena. Ko smo dodali delovno postajo 3 v mrežo, tega

stolpca več ne upoštevamo.

Delovno postajo 3 dodamo v mrežo:

Korak 3: Iskanje naslednje delovne postaje.

Dobili smo dva nova para 1−3 in 2−3. Za delovne postaje, ki jih še nismo dodali v

mrežo, izračunamo število pretokov s paroma. Postajo, ki ima z enim izmed parov največjo

stopnjo pretokov, dodamo v mrežo zraven para.

3 4 5 6

1-2 192 80 50 0

1-3 / 70 40 0

2-3 / 150 90 0


30

Iz tabele je razvidno, da je največja stopnja pretokov med paroma 2−3 in delovno postajo 4

(pretok 150). V mreži dodamo postajo 4 zraven parov postaj 2−3.

Delovno postajo 4 dodamo v mrežo:

Dobili smo dva nova para delovnih postaj 2−4 in 3−4. Stolpca 4 pri preračunu pretokov več

ne upoštevamo.

Korak 4: Iskanje naslednje delovne postaje.

Pri koraku 4 ponavljamo korak 3 tako dolgo, dokler niso vse delovne postaje

postavljene v mrežo.�7�

Pri koraku 3 smo dobili dva nova para postaj 2−4 in 3−4, ki smo jih v mreži postavili skupaj.

Za oba para izračunamo najvišjo stopnjo pretoka z delovnimi postajami, ki še niso dodane v

mrežo.

3 4 5 6

1−2 192 80 50 0

1−3 / 70 40 0

2−3 / 150 90 0

2−4 / / 140 0

3−4 / / 130 0


31

Iz tabele je razvidno, da ima delovna postaja 5 (pretok 140) najvišjo stopnjo pretoka s paroma

postaj 2−4. Delovno postajo 5 v mreži postavimo zraven postaj 2−4.

V mrežo dodamo delovno mesto 5.

Imamo dva nova para 2−5 in 4−5. Oba para vstavimo v tabelo in izračunamo najvišjo število

pretokov. Stolpca 5 v tabeli pri preračunu pretokov več ne upoštevamo.

3 4 5 6

1−2 192 80 50 0

1−3 / 70 40 0

2−3 / 150 90 0

2−4 / / 140 0

3−4 / / 130 0

2−5 / / / 120

4−5 / / / 120

Pri paru 2−5 in 4−5 imamo enake vrednosti pretokov. Ker pri trikotni metodi strmimo k temu,

da je mreža čim manj razvejana, postavimo delovno postajo 6 zraven para 2−5.


32

Dobili smo optimalno razmestitev delovnih mest:

Osnutek realne razmestitve:

Stroški transporta

Pretok materiala v proizvodnji poteka med delovnimi postajami N in lokacijami M,

dokler vsi procesi znotraj proizvodnje niso končani. Pretoku lahko izračunamo celotne stroške

transporta materiala.�7�

Fij − količina materialnega toka med delovnimi postajami i in j (i, j = 1, 2, ..., N). Cij − stroški na enoto rokovanja materiala med lokacijami ter postajami i in j (i, j = 1, 2,…,N). Dij − razdalja med lokacijami ter postajami i in j, merjena kot dolžina

stranice posameznega segmenta trikotnika. C − celotni stroški.

Celotne stroške transporta znotraj proizvodnje izračunamo s formulo:

� =��

� !

�

� !"��


33

5.6.2 Genetski algoritmi

Genetski algoritmi so izjemno močno optimizacijsko orodje. Delujejo po principu

naravne evolucije (cikel evolucijskega algoritma je prikazan na Sliki 5.26). Genetski algoritmi

so v večini primerov uspešni pri iskanju globalnih, optimalnih rešitev, kljub različnim

stopnjam težavnostnih problemov. Ravno zaradi teh lastnosti je spekter uporabe genetskega

algoritma zelo širok za reševanje različno težkih problemov. �9�

Slika 5.26: Cikel evolucijskega algoritma

Spekter uporabe genetskih algoritmov:

- Optimizacija – GA se lahko uporabljajo pri mnogih optimizacijskih nalogah,

numerični optimizaciji problemov, kombinatoričnih optimizacijah.

- Ekologija – GA se v ekologiji uporabljajo za preučevanje ter opisovanje ekoloških

pojavov.

- Avtomatično programiranje – GA se uporabljajo za konstruiranje računalniških

struktur, optimizacijo povpraševanja.


34

Vsekakor GA vedno ne najdejo optimalne rešitve. Včasih dajejo z dolgim procesom upanje,

da se bo optimalna rešitev našla, vendar dolgotrajen proces še zdaleč ni garancija za najbolj

optimalno rešitev. Na tej točki ugotovimo, da je vse odvisno od danega problema in

njegovega formata opisa ter zasnove in implementacije samega genetskega algoritma.�9�

Osnovni pojmi

- Osebek: je osnovna enota pri genetskih algoritmih, ki obenem predstavlja kandidata

za rešitev problema. Lastnosti osebkov določajo zapisi v njihovih kromosomih. En

osebek običajno vsebuje le en kromosom, katerega osnovna enota je gen.

- Populacija: je množica osebkov, ki obstajajo hkrati. Najpogostejši sta populacija

staršev in populacija potomcev.

- Generacija: z njimi označimo populacijo kot del evolucije.

- Selekcija: je postopek izbiranja osebkov iz populacije. Za izbiranje osebkov je zelo

pomembno, da izberemo najboljše, saj ti predstavljajo podlago za novo generacijo.

- Križanje: je genetski operater, ki na podlagi opravljanja nad dvema osebkoma vrne

nove osebke (starši − potomci).

- Mutacija: je genetski operater, ki naključno spremeni en sam osebek.

Krmilni parametri

Pomembno vlogo genetskega algoritma imajo krmilni parametri. Z njimi vplivamo na

izvajanje algoritma in posledično na rezultate. Ko poženemo genetski algoritem, vedno ne

dobimo dobrih rezultatov.

Pomembno je, da algoritem poženemo večkrat in poskušamo najti najboljše vrednosti

krmilnih parametrov. Krmilne parametre lahko najdemo tako, da nad genetskim algoritmom

izvedemo evolucijski algoritem, ki ga imenujemo meta evolucijski algoritem. Med krmilne

parametre uvrščamo :

- $%$&'()': velikost populacije, - *: število evolucijskih ciklov, - $�: verjetnost križanja, - $+: verjetnost mutacije.


35

5.7 Opis podane rešitve 1

Slika 5.27: Predlog rešitve 1

Za podano rešitev s optimizacijskim programom je izrisana poenostavljena oblika

razporeditve (Slika 5.28). Rešitev je uporabna s strani minimalnih razdalj hodov materiala

med stroji, vendar ne v celoti. Kot postavitev mest v proizvodnem prostoru je rešitev delno

uporabna. Relativno dobra je postavitev mest 1, 2, 4, 7, 9 (Slika 5.28). Mesta si po operacijah

razreza folij sledijo zaporedno ter predstavljajo 2/3 proizvodnje. Material se pri teh mestih po

operacijah pomika proti izhodu, katerega razdalja transporta med njimi z mostnim dvigalom

je minimalna, razen med mestom 7 in 9 (Slika 5.28). Stroj 4 je na istem mestu kot v podani

rešitvi v proizvodni na novi lokaciji že postavljen, kjer poteka del proizvodnje (Slika 5.28).

Slika 5.28: Poenostavljena oblika razporeditve predlagane rešitve 1

Neprimeren del poenostavljene postavitve je neizkoriščen prostor ob mestu 3 in 7 (Slika

5.28). Posledično se kaže kot slab vpliv na preostanek razporeditve. Potrebno je izkoristiti

omejen prostor. Mesta 6, 9, 11 (Slika 5.28) so precej skupaj. Med njimi ni predpisanega

prostora za materialne poti. Mesto 5 pa se v celoti ne nahaja v notranjosti poenostavljene

razporeditve (Slika 5.28). Slednjega v proizvodnji ni mogoče postaviti.

Neprimerna je postavitev mesta 11 (Slika 5.28). Slednji v proizvodnji služi v sklopu z

avtomatizirano transportno napravo kot nakladalno mesto za izhod materiala. Avtomatizirana

transportna naprava iz nakladalnega mesta odpelje izhodni material na izhodu, v drug

proizvodni prostor na žarjenje. Ta se nahaja skrajno desno naše proizvodnje.

Po analizi podane rešitve 1 smo ugotovili, da ni primerna za razporeditev strojev v našem

proizvodnem prostoru.


36

5.8 Opis podane rešitve 2


Za podano rešitev 2 je izrisana poenostavljena oblika razporeditve (Slika 5.30). Rešitev

2 je podobna rešitvi 1, uporabna je s strani minimalnih razdalj, hodov materiala med stroji.

Četudi ta ne v celoti, je boljša od rešitve 1. Mesta (stroji) v podani rešitvi 2 so bolje

razporejena. Vsa mesta se nahajajo v notranjosti poenostavljene razporeditve (Slika 5.30).

Mesta, v proizvodnji postavljena po takšni razporeditvi, bi bila v celoti dosegljiva z mostnim

dvigalom (Slika 5.30).


Dobra je postavitev mest, ki predstavljajo 2/3 proizvodnje 1, 2, 4, 7, 9 (Slika 5.30). Postavitev

mesta 11 je neprimerna in neugodna za preostanek razporeditve (Slika 5.30). Slednja je v

sklopu avtomatizirane transportne naprave, ki se giblje v sosednji proizvodni prostor. Ta se

nahaja skrajno desno od naše proizvodnje. Edina možnost postavitve mesta 11 je skrajno

desno v proizvodnem prostoru.

Med mesti 3 in 6 (Slika 5.30) je veliko neizkoriščenega prostora, kar slabo vpliva na

preostanek razporeditve. Posledično med mesti 6, 9 in 11 (Slika 5.30) ni zagotovljenega

prostora za materialne poti. Do mest 5 in 10 (Slika 5.30) nimamo zagotovljenih niti poti

gibanja zaposlenih niti materialnih poti.

Po analizi podane rešitve 2 smo ugotovili, da slednja ni primerna za razporeditev strojev v

naši proizvodnji.


37

5.9 Opis podane rešite 3


Za rešitev 3 je izrisana poenostavljena oblika razporeditve (Slika 5.32). Od treh podanih

rešitev, je rešitev 3 najboljša. Uporabna je s strani minimalnih razdalj, hodov materiala med

stroji. V poenostavljeni razporeditvi nimamo neizkoriščenega prostora. Vsa mesta so

razporejena in se nahajajo v notranjosti poenostavljene razporeditve. Mesta, v proizvodnji

postavljena po takšni razporeditvi, bi bila v celoti dosegljiva z mostnim dvigalom.


Uporabna je postavitev mest 1, 2, 4, 7, 9, 11 (Slika 5.32). Slednje predstavljajo 2/3

proizvodnje. Material se pri teh mestih pomika od vhoda materiala po operacijah razreza folij

med stroji do izhoda materiala ter se med operacijami ne pomika nazaj po proizvodnji.

Nekoliko slabši del rešitve 3 je nezagotovljen prostor materialnih poti ter poti gibanja

zaposlenih med mestoma 4 in 6 (Slika 5.32). Prostor za vzdrževanje in čiščenje ostalih strojev

je zagotovljen.

Neprimerna je postavitev mest 3, 6, 8, 5, 10 (Slika 5.32) (tok materiala med stroji v

proizvodnji je viden na Tabeli 5.3). Slednje predstavljajo 1/3 proizvodnje. Pri tej postavitvi

mest, kot je v poenostavljeni razporeditvi (Slika 5.32), tok materiala poteka iz mesta 5 nazaj

po proizvodnji na mesto 8 in 6, nato na mesto 11. Ker se material ne vrne na stroj, na katerem

je že bila opravljena določena operacija, je takšen vrstni red postavitve nepraktičen.

Po preučitvi podane rešitve 3 smo ugotovili, da je slednja primerna za naš primer, le da jo bo

potrebno nekoliko prirediti.


38

6 OBLIKOVANJE IZVEDLJIVE RAZPOREDITVE

Zaradi omejitev v proizvodnem prostoru podane rešitve v celoti niso primerne za

postavitev strojev v proizvodnji razreza folij, kot je opisano v opisu podanih rešitev.

Oblikovali bomo novo razporeditev strojev z upoštevanjem omejitev in uporabnih delov

podanih rešitev. Pri oblikovanju nove razporeditve strojev v proizvodnem prostoru bomo

izrisali poenostavljeno obliko razporeditve, pri kateri se bo upoštevalo naslednje omejitve:

- zakon o varnosti in zdravja pri delu,

- omejen prostor,

- obstoječo infrastrukturo,

- obstoječe mostno dvigalo,

- upoštevanje dodatnega mostnega dvigala,

- predlagane rešitve,

- pomik materiala po operacijah proti izhodu materiala.

Iz podanih rešitev se je upoštevalo predloge. Zasledili smo, da se v vseh rešitvah pojavlja

skoraj enaka postavitev mest (strojev) 1, 2, 4, 7, 9 in 11 skupaj v zaporedju. Enak razpored

smo uporabili v zgornjem delu poenostavljene razporeditve strojev. V opisu proizvodnje na

novi lokaciji (stran 15, 16) in gradbenem tlorisu slednje (Slika 5.11, stran 16) je vidno, da je

stroj 4 že postavljen na istem mestu v proizvodnji (Slika 6.33). Ker je izvedljivo, ga je

smiselno obdržati na enakem mestu, saj posledično zmanjšamo stroške reorganizacije

proizvodnje.

Slika 6.33: Del poenostavljene izvedljive razporeditve strojev

Med mesti 1, 2, 4, 7, 9, 11 je največje število hodov in jih je dobro obdržati skupaj (pot

materiala in število hodov med stroji lahko vidimo v OD, KAM Tabeli 6.3).


39

Slednje predstavljajo 2/3 proizvodnje. Pri tej postavitvi se material po operacijah na strojih

pomika proti izhodu, transport med njimi je minimalen.

Tabela 6.3: OD, KAM tabela z vstavljenimi števili hodov za naš primer

Iz predlogov rešitev smo ugotovili, da so mesta 3, 6, 8, 5, 10 povezana in predstavljajo 1/3

proizvodnje (Tabela 6.3). Ker podane rešitve za drugi del izvedljive razporeditve niso bile v

celoti uporabne, smo postavitev mest razporedili drugače. Mesta 8, 6 smo postavili vzporedno

mestom 4, 7, 9, kjer v povezavi poteka majhen delež proizvodnje (Slika 6.34).

Slika 6.34: Razporeditev mest 8, 6

KAM

OD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 1302 648

2 1302

3 648

4 3001 408 1800

5 612 3276

6 1021

7 3750

8 1021

9 1824

10 654

11


40

Na lokaciji, kjer sta postavljeni mesti 8 in 6, bi bila boljša postavitev mest 5, 10, 11 (Slika

6.34) med njimi je večje število hodov materiala ter večji delež proizvodnje. S slednjo

postavitvijo bi posledično prišlo do prevelike zasedenosti mostnega dvigala, zaradi vzporedne

postavitve mest 4, 7, 9, 11 (Slika 6.34), med katerimi je največje število hodov materiala.

Posledice omenjene postavitve:

- manjša produktivnost,

- izguba časa,

- poraba električne energije,

- manjši dobiček,

- višja cena končnega izdelka,

- manjša konkurenčnost na trgu.

Kljub uporabi dveh mostnih dvigal težave ne odpravimo. Mostni dvigali na istih tirih ne

moreta druga preko druge. Iz teh razlogov je primernejša postavitev mest 5 in 10 v spodnjem

levem delu proizvodnje (Slika 6.35).

Slika 6.35: Razporeditev mest 5 in 10

Z oblikovanjem razporeditve mest smo dobili dovršeno poenostavljeno obliko izvedljive

razporeditve, ki je ustrezna za postavitev strojev na rezrezni liniji aluminijastih folij.


41

7 PREDSTAVITEV REZULTATOV

Po preučitvi vseh omejitev in s pomočjo podanih rešitev, smo po korakih oblikovali

poenostavljeno obliko izvedljive razporeditve vhoda materiala, strojev in odlagalnih mest ter

izhoda materiala (Slika 7.36). Razporeditev slednjih je ustrezna za postavitev na razrezni liniji

folij.

Slika 7.36: Poenostavljena oblika izvedljive razporeditve

Za poenostavljeno obliko izvedljive razporeditve je izrisana pot materiala. S slike 7.37 je

vidna učinkovitost razporeditve mest, kjer se material po končanih operacijah na strojih ali po

odlaganju na odlagalna mesta pomika proti izhodu ter se ne vrača v nasprotni smeri po

proizvodnji.

Slika 7.37: Tok materiala

Z razporeditvijo mest smo dobili približno enako obremenjenost obeh mostnih dvigal, ki

pokrivata enako veliko področje proizvodnje (Slika 7.38).

Slika 7.38: Področji pokrivnosti mostnih dvigal


42

Za poenostavljeno obliko optimalne razporeditve je izrisan gradbeni tloris v merilu. Vanj je

vrisana celotna infrastruktura, ki je potrebna za obratovanje proizvodnje (Slika 7.39). Vhod,

izhod materiala, stroji in odlagalna mesta so v gradbenem tlorisu narisani na mestih, kot smo

jih določili pri oblikovanju izvedljive razporeditve.

Slika 7.39: Gradbeni tloris izvedljive razporeditve

Le nekoliko smo pomaknili mesta v omejenem proizvodnem prostoru. S tem smo med

napravami in okoli njih pridobili dovolj prostora za nemoteno vzdrževanje in čiščenje naprav

ter poti gibanja zaposlenih (zahteve Zakonov o varnosti pri delu). Zagotovljen je prostor

materialnih poti. Tako se težka bremena z mostnim dvigalom ne prevažajo nad stroji in

mestih, kjer se nahajajo upravljavci strojev. V primeru padca bremena zaposleni niso

neposredno ogroženi. Prepreči se velika gmotna škoda strojev.

Z dosedanjo proizvodnjo imamo veliko težav, kot so:

- oddaljenost med proizvodnima prostoroma 500 m,

- transport materiala z viličarjem,

- slabe transportne poti,

- vhod, izhod materiala na istih mestih,

- nečista proizvodnja.

Omenjene lastnosti slabo vplivajo na proizvodnjo. Pojavijo se dodatni dejavniki, zniževanja

konkurenčnosti:


43

- poraba časa za transport,

- posledice transporta,

- izmet materiala,

- manjša kvaliteta izdelka,

- večji stroški proizvodnje,

- višja cena končnega izdelka,

- manjša konkurenca,

- manjši dobiček.

Z upoštevanjem vseh omejitev in podanih rešitev smo oblikovali novo proizvodno linijo

razreza aluminijastih folij. Od dosedanje proizvodnje se razlikuje s številnimi prednostmi:

- naprave so v enem proizvodnem prostoru,

- optimalna postavitev naprav s preučitvijo,

- avtomatiziran vhod, izhod materiala,

- ločen vhod, izhod materiala,

- gibanje materiala po operacijah proti izhodu,

- minimalen transport med napravami,

- čista proizvodnja,

- transport materiala le z mostnim dvigalom,

- izločitev viličarja iz proizvodnje.

Te prednosti imajo dober vpliv na podjetje, saj imamo:

- organizirano proizvodnjo,

- produktivnejšo proizvodnjo,

- izkoriščen čas,

- višjo kvaliteta izdelka,

- minimalen izmet materiala,

- manjše stroške proizvodnje,

- nižjo ceno končnega izdelka,

- večji dobiček,

- večjo konkurenčnost na trgu.


44

8 SKLEP

Za oblikovanje proizvodnje in razporeditve naprav je potrebno imeti veliko mero

predznanja s strani organizacije proizvodnje ter prilagodljivih obdelovalnih sistemov. Le tako

je mogoče z upoštevanjem vseh dejavnikov oblikovati učinkovito razporeditev mest, ki

pripomore k izboljšanju delovnega procesa v proizvodnji. Zaradi več dejavnikov ter omejitev,

je potrebno projekt dobro preučiti. Tako se je pri oblikovanju razporeditve na razrezu

aluminijaste folije preučila postavitev mest ter določila njihova pozicija. Menim, da bi z

optimalno razporeditvijo naprav, ob upoštevanju omejitev, kot je predstavljeno v diplomskem

delu, izboljšali delovni proces. Pripomogli bi k urejenemu delovnemu okolju, v katerem se z

izboljšanjem delovnega procesa in dvigom produktivnosti izdelujejo kvalitetnejši izdelki. S

tem zvišujemo kvaliteto in konkurenčnost samega procesa, katerega je potrebno nenehno

izpopolnjevati.


45

9 VIRI IN LITERATURA

�1� N Potočnik. Letno poročilo 2014. (5. 2015). Impol Aluminium Industry. Dosegljivo: http://www.impol.si/novice/2015/05/52-Letno-porocilo-2014.

�Datumdostopa: 2. 2. 2016�. �2� F. Gologranc, P. Leš, Tehnika preoblikovanja. 2 izdaja, Maribor: Tehniška fakulteta VTO

Strojništvo, 1991.

�3� B. Buchmeister, L. Gusel, Proizvodne tehnologije: Preoblikovanje, Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2011.

�4� F. Gologranc, Preoblikovanje. Ljubljana: Fakulteta za strojništvo, 1991-

Documents

OBLIKOVANJE PROIZVODNE LINIJE ZA RAZREZ ALUMINIJASTE FOLIJE OB UPOŠTEVANJU ... · 2017. 11. 28. · proizvodna hala, kjer poteka valjanje folij na novi lokaciji, se širi zaradi