RACIONALIZACIJA STROŠKOV PROIZVODNJE - … · STROŠKOVNA KALKULACIJA, OPTIMIRANJE, TEHNOLOŠKI ČAS, ... Standardna označba avtomobilskih stebrov ... 2009 so v podjetju …

I

RACIONALIZACIJA STROŠKOV PROIZVODNJE

V PODJETJU VAR D.O.O.

Diplomsko delo

Študent: Primož Štingl

Študijski program: Visokošolski strokovni; Strojništvo

Smer: Proizvodno strojništvo

Mentor: doc. dr. Marjan LEBER

Maribor, 2012

- II -

Vložen original sklepa o potrjeni temi

diplomskega dela

- III -

I Z J A V A

Podpisani Primož Štingl izjavljam, da:

je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom doc. dr.

Marjana Lebra;

predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakrš-

nekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet Uni-

verze v Mariboru.

Maribor, 20.08.2012 Podpis: ___________________________

- IV -

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Marjanu Lebru in

mentorju iz podjetja VAR d.o.o. dipl. inž. Andreju

Potočniku za pomoč in vodenje pri opravljanju

diplomskega dela. Zahvaljujem se tudi dipl. ing.

Antonu Mlakarju in celotnemu kolektivu podjetja

VAR d.o.o..

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij. Hvala punci Mateji za potrpežljivost in moralno

podporo pri nastajanju diplomskega dela.

- V -

RACIONALIZACIJA STROŠKOV PROIZVODNJE V PODJETJU VAR

D.O.O.

Ključne besede:

STROŠKOVNA KALKULACIJA, OPTIMIRANJE, TEHNOLOŠKI ČAS, NAČRTOVANJE

PROIZVODNJE, STROŠKI, AVTOMATIZACIJA

UDK: 005.52:330.133.1(043.2)

POVZETEK

V diplomskem delu je predstavljeno optimiranje procesa ročnega točkovnega varjenja. Prika-

zan je potek načrtovanja tehnološkega procesa robotiziranega točkovnega varjenja, načrto-

vanje potrebne tehnološke opreme, preračun časov izdelave in preračun stroškov. Postopek

racionalizacije oz. optimiranja proizvodnje poteka skozi celotno življenjsko dobo izdelave

izdelka. Z optimiranjem procesa dosežemo nižje izdelovalne čase ter stroške in višjo kvaliteto

izdelave.

- VI -

RATIONALIZATION OF PRODUCTION COSTS IN THE COMPANY

VAR D.O.O.

SENKUNG DER PRODUKTIONSKOSTEN IM UNTERNEHMEN VAR

D.O.O.

Schlüsselwörter:

KOSTENKALKULATION, OPTIMIERUNG, BEARBEITUNGSZEIT, FERTIGUNGS-

PLANUNG, KOSTEN, AUTOMATISIERUNG

UDK: 005.52:330.133.1(043.2)

ZUSAMMENFASSUNG

In der Diplomarbeit ist die Prozessoptimierung des Punktschweißens vorgestellt. Es zeigt den

Ablauf der Fertigungsplanung des Robotisierten Punktschweißens, die Planung der technolo-

gischen Ausrüstung, die Fertigungsplanung und die Kostenplanung des gesamten Prozess.

Der Prozess der Rationalisierung bzw. Produktionsoptimierung verläuft durch die gesammte

Lebenszeit des Fertigungsprozesses. Mit der Optimierung des Prozesses erreichen wir kürze-

re Fertigungszeiten und niedrigere Kosten wie auch eine höhere Qualität der Produkte.

- VII -

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ................................................................................................................................ 1

2 PREDSTAVITEV PODJETJA ....................................................................................... 2

2.1 VAR D.O.O. .................................................................................................................. 2

3 PREGLED TEORIJE ...................................................................................................... 7

3.1 NAČRTOVANJE PROIZVODNEGA PROCESA ..................................................................... 7

3.2 DOLOČANJE ČASOV IZDELAVE .................................................................................... 15

3.3 RACIONALIZACIJA ....................................................................................................... 18

4 RACIONALIZACIJA STROŠKOV TOČKOVNEGA VARJENJA –

EKSPERIMENTALNI DEL ................................................................................................. 22

4.1 OPIS IZDELKOV ........................................................................................................... 22

4.2 OBSTOJEČA TEHNOLOGIJA ROČNEGA TOČKOVNEGA VARJENJA ................................... 26

4.3 KONTROLA IZDELKA ................................................................................................... 28

4.4 ANALIZA DELA IN STROŠKOV ROČNEGA TOČKOVNEGA VARJENJA ............................... 31

4.5 OPTIMIRANJE PROCESA ............................................................................................... 33

4.6 NAČRTOVANJE AVTOMATIZIRANEGA PROCESA PROIZVODNJE ..................................... 38

5 UPRAVIČENOST INVESTICIJE ROBOTIZIRANEGA PROCESA IZDELAVE57

5.1 EKONOMSKA UPRAVIČENOST INVESTICIJE .................................................................. 57

5.2 TEHNOLOŠKA UPRAVIČENOST INVESTICIJE ................................................................. 62

6 SKLEP ............................................................................................................................. 64

7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV .......................................................................... 65

- VIII -

KAZALO SLIK

Slika 2.1: Poslovna stavba VAR d.o.o. ...................................................................................... 2

Slika 2.2: Enoredno preoblikovalno orodje ................................................................................ 3

Slika 2.3: Dvoredno preoblikovalno orodje ............................................................................... 4

Slika 2.4: Štancani izdelki .......................................................................................................... 5

Slika 3.1: Vsebina dejavnosti priprave proizvodnje ................................................................... 7

Slika 3.2: Delitev nalog priprave proizvodnje v dve skupini ..................................................... 8

Slika 3.3: Prikaz dela na enem stroju ....................................................................................... 20

Slika 4.1: BMW serija 6 ........................................................................................................... 22

Slika 4.2: Standardna označba avtomobilskih stebrov ............................................................. 23

Slika 4.3: Izdelek Verstärkung scharnier a-säule oben links .................................................... 23

Slika 4.4: Izdelek Verstärkungs scharnier a-säule oben rechts ................................................ 24

Slika 4.5: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na desnem izdelku (Verstärkungs

scharnier a-säule oben rechts)........................................................................................... 25

Slika 4.6: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na levem izdelku (Verstärkung scharnier

a-säule oben links) ............................................................................................................ 25

Slika 4.7: Ročni stacionarni varilni stroj NIMAK BMP 6-4/130MF ....................................... 26

Slika 4.8: Pozicije izdelka Verstärkung scharnier a-säule oben links v orodju ........................ 27

Slika 4.9: Pozicije izdelka Verstärkung scharnier a-säule oben rechts v orodju ...................... 27

Slika 4.10: Elektroda s kapico .................................................................................................. 28

Slika 4.11: Elektrodna kapica ................................................................................................... 28

Slika 4.12: Kontrolna priprava za mersko kontrolo izdelka ..................................................... 29

Slika 4.13: Pretrgan izdelek za kontrolo zvarnega spoja .......................................................... 30

Slika 4.14: Vpenjalne čeljusti za kontrolo zvarnih spojev ....................................................... 30

Slika 4.15: Robotska celica ...................................................................................................... 34

- IX -

Slika 4.16: Kontrolni panel ....................................................................................................... 35

Slika 4.17: Varilni stroj NIMAK C1600/260MF ..................................................................... 35

Slika 4.18: Elektrodi za točkovno varjenje ............................................................................... 36

Slika 4.19: Robot FANUC Arc Mate 120ic-10l in njegovo delovno območje ........................ 36

Slika 4.20: Zalogovnik ............................................................................................................. 37

Slika 4.21: 3D model naležne plošče in podpornega profila .................................................... 39

Slika 4.22: 3D model profilne palice ........................................................................................ 39

Slika 4.23: 3D model zalogovne enote ..................................................................................... 40

Slika 4.24: Prototip zalogovne enote TIP1 ............................................................................... 40

Slika 4.25: 3D model ojačitve stebra ........................................................................................ 41

Slika 4.26: 3D model stebra ..................................................................................................... 41

Slika 4.27: 3D model naležne plošče ....................................................................................... 42

Slika 4.28: 3D model podpornega profila ................................................................................ 42

Slika 4.29: 3D model ojačevalni profila ................................................................................... 42

Slika 4.30: 3D model zatiča ...................................................................................................... 43

Slika 4.31: 3D model zalogovne enote TIP2 ............................................................................ 43

Slika 4.32: Prototip koncepta zalogovne enote TIP2 ............................................................... 44

Slika 4.33: Dvočeljustno paralelno prijemalo GP30-B ............................................................ 46

Slika 4.34: 3D model mehanskega prijemala z profili za prijemanje izdelka .......................... 47

Slika 4.35: 3D model naležne površine za korekcijo pri vpenjanju ......................................... 47

Slika 4.36: Prijemanje izdelka z prijemalom TIP1, ki je nameščeno na robotski roki ............. 48

Slika 4.37: Mesti prijemanja izdelka z vakuumskimi prijemali ............................................... 48

Slika 4.38: Naležna površina za korekcijo izdelka pri prijemanju ........................................... 49

Slika 4.39: Vakuumski prisesek premera Ø23mm ................................................................... 49

Slika 4.40: Koncept prijemala TIP2 nameščene na robotski roki ............................................ 49

Slika 4.41: Elektroda z elektrodno kapico ................................................................................ 51

- X -

Slika 4.42: Elektroda za varjenje v robotski celici s podaljšanim vratom in z navojnim

vretenom ........................................................................................................................... 51

Slika 5.1: Prikaz dela na robotski celici ................................................................................... 62

- XI -

KAZALO PREGLEDNIC

Preglednica 1: Prikaz razdelitve obdelave na operacije za nek obdelovanec ........................... 10

Preglednica 2: Analiza dela ročnega točkovnega varjenja ....................................................... 32

Preglednica 3: Tehnični podatki robota FANUC Arc Mate 120ic-10l ..................................... 37

Preglednica 4: Tehnični podatki mehanskega prijemala .......................................................... 46

Preglednica 5: Taktni časi tehnološkega postopka varjenja izdelkov ...................................... 52

Preglednica 6: Analiza dela za točkovno varjenje na robotski celici ....................................... 54

Preglednica 7: Stroški materiala in izdelave tehnološke opreme ............................................. 55

Preglednica 8: Stroški standardnih komercialnih delov ........................................................... 56

Preglednica 9: Stroškovna kalkulacija ročnega točkovnega varjenja ....................................... 58

Preglednica 10: Stroškovna kalkulacija robotiziranega varjenja .............................................. 59

Preglednica 11: Pregled zasedenosti delavca na izmeno .......................................................... 60

Preglednica 12: Pregled zasedenosti stroja na letni ravni......................................................... 61

- XII -

UPORABLJENI SIMBOLI

vc - odpornostni moment

n - sila

f - normalna napetost

vf - tangencialna napetost

fz - modul elastičnosti

a - globina rezanja

L - vzdolžna pot orodja

B - pot orodja v širino

i - število zapovrstnih rezov

- XIII -

UPORABLJENE KRATICE

oz. - oziroma

ISO - International Standard Organisation

FS - Fakulteta za strojništvo

npr. - na primer

itd. - in tako dalje

SPC - statistično obvladovanje procesa

MSA - analiza merilnih sistemov

CAD - računalniško podprto oblikovanje

CNC - računalniško numerično krmiljenje

APQP - metode planiranja aktivnosti za večjo kakovost izdelkov

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

Z uvajanjem avtomatiziranih procesov izdelave v proizvodnjo dosegamo krajše izdelovalne

čase izdelkov in zmanjšamo proizvodne stroške.

Zaradi vse večje nasičenosti trga je osnovni cilj vsakega podjetja zadovoljiti kupca s

celovitim obvladovanjem kakovosti končnega produkta.

Točkovno varjenje, ki se na podjetju VAR d.o.o. pojavlja vse več, se v večini izvaja na

ročnih delovnih mestih. Zaradi večanja kapacitet v področju točkovnega varjenja je omenjeno

podjetje pred kratkim nabavilo robotsko celico za avtomatizirano izdelavo.

Z vodstvom podjetja sem se dogovoril o uvajanju dveh projektov iz ročnega delovnega

mesta na robotsko celico. Zastavljen cilj racionalizacije oz. optimiranja projekta je razporediti

kapacitete varjenja, razbremeniti delavca, zmanjšat izdelovalne čase in znižati stroške izdela-

ve. Skratka racionalizirat proizvodnjo in stroške proizvodnje.

V diplomski nalogi bom predstavil vse korake projektiranja potrebne tehnološke opre-

me, načrtovanje dela, stroške in upravičil investicijo.


- 2 -

2 PREDSTAVITEV PODJETJA

2.1 VAR d.o.o.

Zasebno podjetje VAR je bilo ustanovljeno leta 1994 in s šestdesetimi zaposlenimi nadaljuje

dolgoletno tradicijo orodjarstva v Gornji Radgoni. Inovativnost, kreativnost, pripravljenost za

prilagajanje naročnikovim zahtevam in visoka kakovost, je skozi leta podjetju pri kupcih

zagotovilo status zanesljivega partnerja, ki s svojim znanjem in izkušnjami uspešno sodeluje

pri razvoju in realizaciji najzahtevnejših orodij. S časom se je osnovna orodjarska dejavnost

razširila tudi na serijsko proizvodnjo izdelkov, v največji meri za avtomobilsko industrijo.

Njihovi kupci in uporabniki orodij, izdelkov in storitev postajajo partner v celotnem

procesu snovanja, razvoja in zagotavljanja funkcionalnosti orodij, ter izdelkov. Inovativnost,

kreativnost, ter prilagajanje naročnikovim zahtevam so torej njihova stalnica razvoja. Že dol-

go niso le ponudniki izdelave orodij, temveč se želijo na trgu predstaviti in uveljaviti kot pri-

lagodljiv in zanesljiv partner pri izdelavi orodij in izdelkov za najzahtevnejše uporabnike.

Slika 2.1: Poslovna stavba VAR d.o.o.


- 3 -

Orodjarna

Osnovno proizvodna dejavnost podjetja predstavlja izdelava visokokakovostnih orodij. Le-ta

temelji na strokovnih izhodiščih, na uporabi sodobnih računalniško vodenih obdelovalnih

strojev, na natančni kontroli izdelkov, ter visoki usposobljenosti in izkušnjah vseh zaposlenih.

Orodja so izdelana po lastni konstrukciji, s sodobno CAD/CAM programsko opremo

(SOLIDWORKS/UNIGRAPHICS), kot tudi po konstrukciji naročnika in dostavljenem vzor-

cu.

Slika 2.2: Enoredno preoblikovalno orodje

Proizvodni program orodjarne tako obsega orodja za preoblikovanje pločevine najzah-

tevnejših izvedb velikosti 1600x600 mm, kot so kombinirana oz. progresivna, rezilna, upogi-

bna in vlečna orodja. Vedno večji delež pa predstavlja tudi izdelava orodij z integriranimi

pripravami za varjenje in kovičenje. Nadalje ponujajo orodja za predelavo plastičnih mas v

velikosti do 420x420 mm, kot so orodja za brizganje termoplastov in orodja za stiskanje in

brizganje duroplastov. Pomembno skupino predstavlja tudi razvoj in izdelava prototipnih oro-

dij/vzorcev ter kontrolnih priprav. Prednost ponudbe prototipnih orodij/vzorcev predstavlja

predvsem kratek čas realizacije.


- 4 -

Slika 2.3: Dvoredno preoblikovalno orodje

Serijska proizvodnja

Orodja iz osnovnega proizvodnega programa se razvijajo tako za zunanje kupce, kakor tudi

potrebe lastne serijske proizvodnje, kjer proizvajajo štancane in brizgane izdelke za avtomo-

bilsko industrijo, industrijo elektronike in še nekatere panoge. Za realizacijo proizvodnje so

na voljo ekscentrične stiskalnice velikosti od 25 do 400 ton. Pri tem velja izpostaviti tudi pre-

oblikovanje nerjaveče pločevine, ki predstavlja pretežni del njihove proizvodnje. Proizvodnja

brizganih izdelkov (do 200g) pa se izvaja na računalniško krmiljenih brizgalnih strojih. Izdel-

ki podjetja se vgrajujejo v vozila proizvajalcev vozil kot so Audi, BMW, Daimler, Volvo,

Ford. Nekaterim izmed naštetih, so tudi neposredni dobavitelj na montažne linije (TIR 1). V

zadnjem času predstavljajo vedno večji delež izdelki z višjo dodano vrednostjo (štancani in

dodatno varjeni sklopi avtomobilskih komponent).


- 5 -

Slika 2.4: Štancani izdelki

Storitvena dejavnost

Dodatno dejavnost podjetja predstavljajo storitve strojnih obdelav na obdelovalnih strojih

velikosti do 1000x700 mm. To so storitve struženja, rezkanja in koordinatnega vrtanja na

CNC obdelovalnih strojih, ploskovnega in okroglega brušenja, potopne erozije in žične erozi-

je. V ponudbi je tudi merjenje obdelovancev na 3D CNC koordinatnem merilnem stroju do

700x700x500 mm.

Sistem kakovosti

Kakovost razvoja, proizvodnje in prodaje orodij zagotavljajo v skladu s standardom kakovosti

ISO 9001:2008, ki je uveden že od leta 2001. Kakovost štancanih, brizganih in varjenih delov

obvladujejo v skladu s standardom kakovosti ISO/TS 16949:2009, saj se zavedajo da sta

danes ključna dejavnika kakovost in kratek dobavni rok, kar pri njihovih kupcih vzbuja veliko

mero zaupanja.

V skladu z ISO/TS 16949:2009 so v podjetju strokovno usposobljeni in tudi izvajajo

APQP (metode planiranja aktivnosti za večjo kakovost izdelkov), SPC (statistično obvlado-

vanje procesov) in MSA (analize merilnih sistemov). Vsa vzorčenja izdelkov so izvedena v

skladu z VDA standardi (obvladujejo pa tudi PPAP).

Kot že omenjeno, je merilnica podjetja opremljena s sodobnim 3D koordinatnim meril-

nim strojem, kjer se izvajajo vse vrste meritev, od izdelkov do orodij. S strojem zagotavljajo


- 6 -

natančnost meritev do 0,003 mm. Za zagotavljanje merske ustreznosti izdelkov v serijski pro-

izvodnje čedalje več uporabljajo kontrolne priprave, ki jih prav tako sami projektirajo in izde-

lujejo.

Podjetje ima tudi strokovno usposobljen in akreditiran kader za interno izvajanje kalib-

racije meril skupine B.

Razvoj

V podjetju vsa leta svojega delovanja permanentno vlagajo v lastni razvojni oddelek, hkrati pa

se povezujejo s Fakulteto za strojništvo Univerze v Mariboru. So član Orodjarskega grozda

Slovenije (TCS) in Avtomobilskega grozda Slovenije (ACS). Registrirano imajo tudi razisko-

valno skupino.

Podjetje od vsega začetka uvaja in razvija filozofijo računalniško integrirane proizvodnje.

Tako je velik delež aktivnosti usmerjen tudi v razvoj in nadgrajevanje obstoječih programskih

rešitev in procesov.

Razvoj, konstruiranje, izdelava in preizkušanje orodij se izvaja v integriranem računalniškem

okolju CAD/CAE/CAM/CAQ s programsko opremo podjetja EDS UNIGRAPHICS in last-

nimi strokovnjaki. S tem je omogočeno učinkovito načrtovanje orodij in prilagajanje indivi-

dualnim potrebam posameznega kupca. Kupcu omogočajo, da sodeluje pri vseh izdelavnih

fazah nastajanja orodij, to je na stopnji načrtovanja, izdelave in preizkušanja. Sodelovanje z

odjemalci se pri večini primerov prične že v fazi razvoja izdelka (sklopa).

Kadrovska struktura

Trenutno je v podjetju zaposlenih 55 ljudi. Kadrovska struktura je ugodna, saj četrtino zapos-

lenih predstavlja kader s šesto ali višjo stopnjo izobrazbe. Hkrati skrbijo za pridobivanje

novih potencialnih sodelavcev, saj redno razpisujejo štipendije za dijake in študente s področ-

ja strojništva. Stalnico v razvoju podjetja predstavlja tudi nenehno usposabljanje in izobraže-

vanje zaposlenih s ciljem pridobivanja interdisciplinarnih znanj, ki so nujna za zagotavljanje

dolgoročne konkurenčne sposobnosti podjetja. Implementiran imajo tudi model za sistematič-

no spremljanje in razvoj intelektualnega kapitala, s čimer skrbijo za pravočasno pridobivanje

in razvoj znanja, ki bo potrebno za doseganje strateških ciljev podjetja [9].


- 7 -

3 PREGLED TEORIJE

3.1 Načrtovanje proizvodnega procesa

Naloga načrtovanja tehnološkega in proizvodnega procesa je tehnično-ekonomsko, sociološko

in organizacijsko optimalno oblikovanje tehnološkega in proizvodnega procesa glede na naj-

novejše znanstvene dosežke , upoštevajoč medsebojno delovanje sistema človek – delovno

mesto – okolica v normalnih pogojih.

Tehnološki proces je v bistvu le proces pretvorbe oziroma obdelave in predelave mate-

riala (spremembe oblike, fizikalnih lastnosti itd.) z uporabo njegovih fizikalnih in kemijskih

lastnosti z namenom, da izdelamo izdelek z določenimi lastnostmi in kakovostjo. Tehnološki

proces obsega zaporedje in opis delovnih postopkov ter kontrolo kakovosti, ki preverja, če je

bilo delo izdelano v predpisanih mejah.

Slika 3.1: Vsebina dejavnosti priprave proizvodnje

Proizvodni proces je organizacijsko reševanje tehnoloških procesov v prostoru, torej,

določanje proizvodne prostorske strukture, ki obsega razmestitev delovnih mest in drugih

potrebnih površin. Zato vsebuje ob delovnih postopkih še postopke kontrole, transporta, zas-

tojev in skladiščenja za več tehnoloških procesov.

Priprava proizvodnje

Tehnološka priprava

Kaj

Kako

S čim

Operativna priprava

Kateri izdelek

Koliko

Kdaj

Kako

Kontrola

Kakšna je kakovost

Vzroki odstopanj


- 8 -

V sodobnem načrtovanju novih delovnih mest in postopkov ter urejanju že obstoječih

dobiva vedno večji poudarek načelo: »Vsako delo je možno izvesti še boljše«. To pomeni

doseči želeni cilj s prihranki časa, materiala, naprezanja, energije, stroškov itd. ter povečati

kakovost dela in zadovoljstvo pri delu.

Načrtovanje proizvodnje obsega sledeče naloge:

Izdelavo delovnih načrtov,

Načrtovanje montaže,

Konstrukcijo vpenjalnih naprav in specialnih orodij,

Programiranje CNC-strojev, robotov in koordinatnih merilnih naprav,

Načrtovanje kontrole.

Sodobna proizvodnja, za katero hočemo, da bo uspešna, mora biti ustrezno načrtovana,

pripravljena, organizirana, vodena, kontrolirana in mora vključevati vse dosežke, ki se vklju-

čujejo v proizvodno in poslovno funkcijo. V vsakem delovnem okolju se pojavljajo specifični

subjektivni in objektivni problemi, potrebe zahteve in možnosti, zato je težko predpisati pravi-

la za organizacijo proizvodnje. Temeljni namen vsake priprave proizvodnje mora biti dosega-

nje optimalnega razmerja med rezultati dela in potroški zanj. Pripraviti delo pomeni, da

improvizacijo zamenjamo z organizacijo.

Slika 3.2: Delitev nalog priprave proizvodnje v dve skupini

Priprava proizvodnje

Načrtovanje proizvodnje

- Načrtovanje postopkov

- Preračun časa

- Preračun stroškov

- Načrtovanje proizvodnih sredstev

- Načrtovanje izvajalcev

- Načrtovanje izvajanja nalogov

- Načrtovanje potreb po materialu

Vodenje proizvodnje

- Načrtovanje proizvodnega pro-

grama

- Načrtovanje količin

- Načrtovanje rokov

- Načrtovanje kapacitet

- Lansiranje nalogov

- Spremljanje izvajanja nalogov


- 9 -

Načrtovanje proizvodnih procesov predstavlja odločilno povezavo med konstrukcijo in

izdelavo (proizvodnjo), saj predpisuje, kako bo izdelek narejen. To je inženirsko delo, ki

odloča o proizvodnih stroških in učinkovitosti v proizvodnem obratu. Temelji na človeških

izkušnjah in intuiciji [6].

Aktivnosti pri načrtovanju tehnološkega in proizvodnega procesa

Razčlenitev tehnološkega procesa se prične po prejemu risbe (načrta) iz konstrukcijskega

oddelka in jo sestavljajo naslednje aktivnosti:

Analiza tehnologičnosti konstrukcije

Tehnolog mora analizirati, če je konstrukcijska dokumentacija (risbe, sestavnica, she-

me ipd.) jasna in popolna ter podatki enolični. Konstrukcija mora biti takšna, da je

zamišljeni izdelek primeren za proizvodnjo v danih pogojih.

Določanje dimenzij surovca (vhodnega materiala)

Konstrukterji določijo vrsto in kakovost materiala, v tehnološki pripravi pa določimo

obliko in količino materiala, iz katerega bomo izdelek napravili. Pri količini upošte-

vamo vse izgube in odpadke, ki nastajajo med pripravo materiala za obdelavo in samo

in samo obdelavo.

Določanje števila in vrstnega reda delovnih postopkov

V tehnološkem in proizvodnem procesu se surovec s postopno obdelavo pretvarja v

izdelek. Poznamo pet osnovnih delovnih postopkov:

Operacija

Je delovni postopek, s katerim spreminjamo obliko ali lastnosti materiala, ko se en ele-

ment spaja z drugim ali od njega ločuje oziroma se ga pripravlja za nek drug delovni

postopek. Operacija se izvaja na enem delovnem mestu. V okviru enega izdelavnega

naročila se ponovi tolikokrat, kolikor je naročenih izdelkov.

Če prestružimo obdelovanec najprej grobo in potem fino, je to ena operacija. Če je med

grobo in fino obdelavo prekinitev, npr. žarjenje, govorimo o treh operacijah.


- 10 -

Preglednica 1: Prikaz razdelitve obdelave na operacije za nek obdelovanec

Štev. oper. Naziv operacije Delovno mesto

05 Žaganje Žaga

10 Struženje Stružnica

15 Frezanje utorov Frezalni stroj

20 Zunanje brušenje Brusilni stroj

Operacija je osnovni element za načrtovanje proizvodnje. Operacijo uporabljamo, ko

določamo obremenitev stroja in ko iščemo delovno silo (izvajalce).

Transport

Je delovni postopek, s katerim prenesemo obdelovanec iz enega delovnega mesta na

drugo (izjema so prenosi v okviru delovnega postopka na enem delovnem mestu).

Kontrola

Je delovni postopek, s katerim se v katerikoli obliki preverja kakovost ali količina neke-

ga izdelka.

Zastoj

Je delovni postopek, kadar okoliščine ne dopuščajo ali ne zahtevajo takojšnjega nadalj-

njega delovnega postopka.

Skladiščenje

Je delovni postopek, kadar je obdelovanec ali izdelek spravljen v skladišču, da bi ga

obvarovali pred nekim nedovoljenim delovnim postopkom.

Operacijo delimo naprej na faze, prehode in gibe.


- 11 -

Faza je del operacije, ki jo izvajamo:

nad eno ploskvijo (ali vezanimi ploskvami) obdelovanca,

z enim orodjem (ali s stavkom orodij, ki istočasno dela),

pri istem delovnem režimu.

Če spremenimo samo enega od elementov pri obdelavi (mesto obdelave, orodje, režim

obdelave), že preidemo v novo fazo.

Prehod imenujemo tisti del operacije, ki nastopi pri enem premiku orodja v smeri podajanja

po obdelani ploskvi. Potreba po definiciji prehoda je nastala zaradi poenostavitve dokumenta-

cije pri tehnološkem normiranju. Pri normiranju več enakih prehodov sestavlja fazo. Zato v

takih primerih normiramo samo fazo in označimo, koliko prehodov jo sestavlja.

Če fazo še dalje drobimo, ne dobimo več elementov, ki bi imeli znake tehnološkega

procesa. Če razbijemo – npr. stružiti vrat 35 – na elemente, kot so: vključiti stroj, primakniti

orodje, vključiti vreteno, prestružiti vrat, odmakniti orodje, izklopiti vreteno, ustaviti stroj,

premeriti obdelovanec itd., dobimo gibe, od katerih je eden že prej omenjeni prehod. Gibi

morajo biti vezani na faze, na vpetja ali pa neposredno na operacije.

Vpetje imenujemo tisti del operacije, ki ga izvedemo med enim vpenjanjem in izpenjanjem

obdelovanca na stroju ali na ročnem delovnem mestu. Pri vpetju upoštevamo položaj obdelo-

vanca proti vpenjalnemu mestu na stroju.

Pozicija imenujemo vsak položaj obdelovanca proti stroju. Pri tem ne upoštevamo premikan-

ja površine, ki jo obdelujemo, proti orodju.

Natančnost obdelovanca med vpetji določata stroj in delavec, natančnost obdelovanca

me pozicijami pa določa sam stroj. Zato težimo, kadar hočemo človeka kar najbolj izključiti

iz obdelovalnega procesa, da prehajamo od sprememb v položaju obdelovanca z vpetjem k

spremembam položaja obdelovanca s pozicijo (obdelava v enem vpetju).

Za vsak del nekega izdelka predpišemo, v koliko operacijah in kakšnem vrstnem redu se bo

izdeloval. Velik vpliv ima tip proizvodnje (posamična, serijska, množična), torej velikost seri-

je. Določimo tudi vsa potrebna orodja (univerzalna ali namenska) in pripomočke za izdelavo.

Zahtevek za izdelavo orodij in pripomočkov predamo oddelku konstrukcije orodij, ki je v

manjših podjetjih običajno kar v sestavi priprave proizvodnje. Pri več različnih operacijah pri


- 12 -

nekem elementu predpišemo tudi število in način transporta med delovnimi mesti, transportno

sredstvo ter potreben čas za transport.

Določanje delovnega mesta, načina in režima dela

Za vsako operacijo izberemo takšno delovno mesto, kjer bo možno najugodnejše izvesti ope-

racijo. Točno predvidimo tudi metodo in režim dela, kar pomeni, da so določeni vsi pogoji in

okoliščine, v katerih material spremeni svojo obliko in lastnosti. Delovni potek je torej pros-

torsko in časovno sodelovanje med človekom in delovnim sredstvom, s katerim se vhod

(surovec) pretvori v izhod (izdelek).

Metoda dela obstaja v pravilih za izvedbo dela (predvideno), način dela pa je individualna

izvedba dela glede na metodo (dejansko). Pri strojni obdelavi mora tehnolog upoštevati med-

sebojno delovanje vseh dejavnikov, ki vplivajo na točnost obdelave.

Določanje časa izdelave

Po določitvi metode in režima dela določimo čas, potreben za pripravljalno-zaključna, tehno-

loška in pomožna dela. Tehnolog črpa podatke iz preglednic, diagramov, računalniških baz

podatkov ipd.. Te podatke zbira, analizira, ureja služba za študij dela.

V tem delu je predstavljena in podana osnova za vnaprejšnje določanje časa z obrazci za

tehnološke čase ter standardne čase elementov dela (za pomožna in pripravljalno-zaključna

opravila).

Določitev meril in načina kontrole

Za kakovostno izdelavo nekega elementa moramo kontrolirati kakovost in količino. Zato teh-

nolog predpiše merila, s katerimi bo izvedena kontrola, način kontrole in potrebni čas.

Ekonomska analiza primernosti tehnološkega procesa

Tehnološki proces mora biti tako projektiran, da je zagotovljena njegova gospodarnost. Glede

na več možnih načinov izdelave moramo preučiti več različic tehnološkega procesa in izbrati

najgospodarnejšo.


- 13 -

Izbira najustreznejšega postopka je še vedno odvisna predvsem od praktičnih izkušenj

načrtovalca. Pri iskanju odločitve o načinu obdelave najprej preverimo, ali je mogoča obdela-

va s postopki, ki so gospodarnejši od odrezovanja, dajejo manj odpadkov, manj obremenjuje-

jo okolje in porabljajo manj energije.

Pri izbiranju ustreznega postopka odrezavanja najprej upoštevamo geometrijsko obliko

izdelka, ki pogosto dokončno odloča, kateri postopek prihaja v poštev. Tako prihaja za obde-

lavo rotacijskih oblik v poštev predvsem struženje, pri zelo zahtevni obdelavi tudi brušenje.

Dolge, ravne ploskve je najbolj gospodarno skobljati, krajše pa frezati. Vodoravno pehanje

utegne biti rentabilno le pri posamični obdelavi in če je odločilna nizka cena orodja.

Pri odločanju za eno ali drugo vrsto orodij imajo prednost standardna orodja, ker so

cenejša, lažja in hitreje nadomestljiva, lažje dosegljiva ter so boljše kakovosti.

Če je za obdelavo več možnosti, se odločamo za najcenejšo in običajno najhitrejšo,

hkrati pa upoštevamo zasedenost strojev.

Naslednje merilo izbire sta zahtevana natančnost obdelave in kakovost površine, ki sta

podani na delavniški risbi. Strojnim postopkom dajemo prednost pred ročnimi.

Kadar se na podlagi podatkov, ki jih imamo na voljo, ne moremo odločiti med dvema

postopkoma, se lahko opremo na naslednje zakonitosti:

Pri sicer enakih možnostih je postopek s krožnim gibanjem navadno gospodarnejši

od postopka s premočrtnim gibanjem;

Kadar omogoča eden od postopkov večjo natančnost ali boljšo kakovost površine,

mu damo prednost, ker bomo z njim lažje dosegli zahtevane lastnosti izdelka.

Izdelava tehnološke dokumentacije

Celotno delo tehnologa se odraža v tehnološki dokumentaciji, ki predstavlja osnovno za odvi-

janje proizvodnje.

Izdelava delovnega načrta

Določanje vhodnega dela je opredelitev vrste surovca in mer surovca glede na zahteve

izdelka, kar opravimo v okviru izdelovanja delovnega načrta in v fazi konstrukcije. Pri

tem moramo biti pozorni na naslednja merila: tehnološka, ekonomska in časovna. Za


- 14 -

material oziroma sestavni del, ki ga kupimo drugod, ne načrtujemo tehnološkega posto-

pka (le v primeru dokončne obdelave v lastnem podjetju).

Vrstni red operacij tehnološkega procesa je zaporedje, s katerim materialu ali telesu

postopno spreminjamo obliko ali lastnosti od surovega stanja do končnega stanja. Vzpo-

redno načrtujemo tudi potrebno preizkušanje nastajajočega izdelka, da bi zagotovili pot-

rebno kakovost izdelka. Zaporedje operacij s pripadajočimi podatki prikažemo na

obrazcu 'DELOVNI POTEK'. Upoštevamo tudi kakovostno primernost in zasedenost

proizvodne opreme. Težimo k čim manjšemu možnemu številu operacij. Operacije

oštevilčimo z: 05, 10, 15… ali pa s parnimi števili. Neizkoriščene številke uporabimo

pri vrinjanju novih operacij.

Za vsako delovno operacijo morajo biti v delovnem načrtu določena potrebna sredstva

za izvajanje delovnega postopka. Pri izbiri sredstev za izdelavo moramo najprej določiti

stroje oziroma delovna mesta, na katerih bomo izvajali delovne postopke. Ker orodja in

naprave na splošno razvrščamo hkrati s stroji in delovnimi mesti, jih označujemo kot

pomožna sredstva izdelave.

V okviru določitve predvidenega časa ugotovimo potrebni čas za izvedbo delovnih pos-

topkov. Ti podatki so pomembni zato, ker se na njihovi osnovi odločamo o terminiran-

ju, načrtovanju kapacitet, obračunavanju stroškov, kalkulaciji ponudb, načrtovanju

naložb itd.. Kalkulacija časa obsega normativni čas za kos in pripravljalno-zaključni čas

za serijo izdelkov. Za vsako operacijo izpolnimo obrazec 'ANALIZA DELA'.

Poleg 'DELOVNEGA POTEKA' je izdelava obrazca 'DELOVNA RISBA' za vsako

operacijo osrednji dokument pri načrtovanju proizvodnje. Delovna risba zajema poleg

osnovne skice za določeno operacijo (odebelimo obdelane površine v dani operaciji) še

vse potrebne faze izdelave s potrebnim reznim orodjem, pomožnim orodjem, pogoje

dela (vc, n, f, vf, fz, a, L, B, i) in tehnološki, pomožni, pripravljalno-zaključni ter norma-

tivni čas. Prav tako moramo na delovni risbi predvideti merilno orodje in morebitne pri-

prave ter seveda stroj, na katerem izvedemo operacijo obdelave.

Pod standardnimi orodji in pripravami razumemo tiste, ki jih lahko nabavimo na tržišču

brez naročila z nekimi posebnimi zahtevami.

Delovni načrt ne sme vsebovati nobenih podatkov, ki se večkrat menjajo (cene materia-

la, urne postavke itd.).


- 15 -

Z obrazcem 'SEZNAM ORODJA' zagotovimo pripravo potrebnega reznega in merilne-

ga orodja, potrebnega za realizacijo naročila. Podatke črpamo iz 'DELOVNIH RISB'.

Strojni list

Za kakovostno načrtovanje proizvodnje rabimo ustrezne tehnične podatke o posameznih

strojih, ki jih zberemo na obrazcu 'STROJNI LIST'. Podatki (npr. možnost vpenjanja,

vrste obdelav, dimenzije – gabariti, natančnost, moč, vrtilne hitrosti, pomiki,…) so

osnova za izbor najprimernejšega delovnega mesta.

Načrtovanje stroškov

Povečani pritisk konkurence in naraščajoči stroški silijo podjetja k točnejšemu načrto-

vanju in zasledovanju poslovanja. Bistveni prispevek k temu pomeni načrtovanje stroš-

kov, katerega cilj je minimiranje stroškov [1][2].

3.2 Določanje časov izdelave

Če hočemo dobiti realno potrebne čase za opravljanje nekega dela in pri tem obravnavamo

faktor čas kot organizacijsko merilo v poslovanju, je potrebno, da spoznamo in uporabljamo

čim več objektivnih načinov za določanje ter izračunavanje časa izdelave in norme. To pome-

ni, da je potrebno vedno imeti na razpolago način in izbrati tistega, ki bo s stališča zahtevane

natančnosti ekonomsko upravičen.

Sestavni elementi časa izdelave in norme

Količino dela opredeljujemo s časom, ki je potreben za uresničitev delovne naloge. Razliku-

jemo dejanski in predpisani čas.

Dejanski (efektivni) čas je količina dela, ki jo opazovani delavec ali delovno sredstvo

dejansko porabi za uresničitev delovne naloge. Ugotavljamo ga z merjenjem. Pri vsakem

delavcu je dejanski čas drugačen, saj je odvisen od delavčevih telesnih in umskih sposobnosti,

kot so: strokovnost in spretnost, motivacija za delo, starost, dnevni ritem ter stopnja privaje-

nosti na delovno opravili, kakor tudi stvarni pogoji okolice, v kateri delavec izvaja delovno

nalogo.

Predpisani (normirani) čas – norma je količina dela, ki jo sme porabiti povprečni

delavec, ali določeno delovno sredstvo za uresničitev delovne naloge, kadar dela v skladu s


- 16 -

predpisanim potekom opravil po predpisani metodi, v predpisanih pogojih okolice in je dela-

vec pri tem motiviran za učinkovito delo. Povprečni delavec je tisti, ki ima predpisane telesne

in umske sposobnosti ter starost, je priučen za delovno opravilo in ima predpisano stopnjo

privajenosti.

Definicija pomeni torej povezavo vplivov vseh treh osnovnih dejavnikov procesa dela:

predmeta dela, sredstva dela (delovna priprava) in človeka v smiselno celoto.

Glede na način izražanja razlikujemo dve obliki norme:

a) časovna norma je izražena s časom, potrebnim za izdelavo enega kosa oziroma za

izvajanje operacije ali prijema;

b) količinska norma je izražena s številom kosov, ki jih je potrebno izdelati v eni izmeni

ali neki drugi časovni enoti.

V nadaljevanju bomo z izrazom norma obravnavali le časovno normo. Glede na način

uporabe je norma lahko:

a) posamična (individualna), ki jo dajemo enemu delavcu za izvršitev enote dela ali ope-

racije, kadar tempo njegovega delane vpliva neposredno na delo drugih delavcev;

b) skupinska, ki jo dajemo takrat, kadar je neko delo ozko povezano z dvema osebama ali

več (npr. verižno delo, kjer je izdelek dokončan po zadnji operaciji in norma velja za

vse delavce, ali tam, kjer po naravi dela morata delati dve osebi ali več).

V delovni organizaciji si skoraj ne moremo več zamisliti delovnega procesa brez prisotno-

sti analitikov študija dela, vendar je še pogosto v delovnih organizacijah prisotna napačna

miselnost glede njihovega dela in norme, saj delavci ponekod obsojajo analitike časa kot svo-

je krojače osebnega dohodka. Zato je tam potrebno spremeniti takšno mišljenje in pri tem

upoštevati naslednje:

1. Norma je organizacijsko merilo za humano oblikovano delo in ne merilo zaslužka.

2. Normo je potrebno realno izračunati s pomočjo znanstvenih metod, ki omogočajo

realnost in objektivnost, kar naj bo delo ustrezno usposobljenih in izkušenih kadrov.

Ob prvi točki nam mora biti jasno, da se z normami ukvarjajo tehniki, sistem stimulacije

in delitev osebnih dohodkov pa je drugi pojem, s katerim se ukvarjajo ekonomisti.


- 17 -

V vsakodnevni praksi razumemo pod pojmom normiranje izključno postopek predpisovanja

potrebnega časa za izvršitev nekega dela, vendar normiranje zajema naslednji obseg dela in

postopkov:

a) Določanje časa izdelave:

S snemanjem,

Z enačbami za strojno delo,

S pomočjo analize osnovnih gibov,

b) Analizo časa izdelave in analizo izgub pri delu,

c) Izračunavanje potrebnega časa izdelave in norme,

d) Izdelavo in pravočasno zbiranje podatkov (preglednic, diagramov), potrebnih na nor-

miranje,

e) Spremljanje in analizo izvrševanje norm.

Pri tako zapletenem pojmovanju normiranja je nujno potrebno, da klasične normirce

zamenjamo s strokovno usposobljenimi analitiki časa in tehnologi, ki morajo stalno sodelovati

in medsebojno izmenjevati podatke.

Pregled časov

Če želimo pravilno določiti čas izdelave in izračunati normo, moramo poznati vse njihove

sestavne elemente.

Pomen pomembnejših oznak:

- pripravljalni-zaključni čas ( - pripravljalni čas, - zaključni čas),

- tehnološki čas, ki ga porabimo za izvršitev spremembe na predmetu dela

( - avtomatski, - strojno-ročni, - ročni),

- pomožni čas, s katerim je omogočena izvršitev tehnološkega časa ( -

avtomatski, - strojno-ročni, - ročni),

- dodatni čas, ki rabi kot nadomestilo delavcu za vse izgube časa in zasto-

jev, ki jih ima pri izvršitvi dela in na njih ne more vplivati oziroma lahko

vpliva le v majhni meri (zajet je s koeficientom ). Koeficient za

odmor človeka in sta zajeta v času izdelave ,


- 18 -

- čas izdelave predmeta, ki upošteva tehnološki in pomožni čas z vključe-

nima koeficientoma in (koeficienta za odmor človeka),

- norma za en predmet dela – je seštevek tehnološkega, pomožnega in

dodatnega časa,

- čas za izdelavo enega predmeta dela, ki vključuje pripravljalno-zaključni

čas,

- čas naročila je čas, potreben za izdelavo nekega dela v celoti, celotne

serije,

- normalni čas (tehnološki ali pomožni), določen na osnovi snemanja ali s

pomočjo predvidenih časov[1] [4].

3.3 Racionalizacija

Racionalizacija – poenostavljanje oziroma oblikovanje dela je drugi del študija dela, ki ima

vzporedno s študijem časa naslednje naloge:

1. analiza dela na delovnem mestu:

študij gibov,

stabilizacija delovnega mesta,

2. analiza toka proizvodnih procesov,

3. raziskave in predpisovanje boljšega in lažjega načina dela,

4. uvajanje izboljšanega načina dela.

Osnovni cilj racionalizacije dela je torej poenostavitev, olajšava in uvajanje najekonomič-

nejšega načina dela.

Namen racionalizacije je enak študiju časa in obsega:

zmanjšanje utrujenosti

povečanje varnosti,

zmanjšanje stroškov,

povečanje produktivnosti.

V nadaljevanju je strnjenih nekaj splošnih navodil za poenostavljanje dela.


- 19 -

Če povzamemo, da je oblikovanje dela dejavnost razvijanja in izboljšanja tehnoloških

postopkov, metod dela in delovnih postopkov, delovnih mest, strojev, orodij in pripomočkov,

dojamemo izredno pomembnost te dejavnosti za podjetja.

Jasno je, da cilji oblikovanja dela predvsem na področju povečanja gospodarnosti oziroma

ekonomičnosti delovnih podsistemov. Še bolj pomemben cilj oblikovanja dela je prilagoditi

delo človeku, pri čemer dajemo poudarek zmanjšanju obremenjenosti delavca in varnem delu.

Pri oblikovanju dela analitik uporablja raziskovalni postopek pri zbiranju in obdelavi

ustreznih podatkov. Pri tem sistematično opazuje delovne procese in analizira vplivne dejav-

nike.

Analitik pri oblikovanju ustreznih rešitev (sam ali v sodelovanju z drugimi strokovnjaki)

upošteva znanja s področja ergonomije, fiziologije, psihologije, varstva pri delu, svoje poprej-

šnje izkušnje, ki so kritično preverjene v praksi in oblikuje nove, boljše in ustreznejše rešitve.

Delo na več strojih (DVS)

DVS predstavlja količinsko usklajevanje delavcev in delovnih sredstev. En delavec ali skupi-

na delavcev dela istočasno (v enem nizu) na več delovnih mestih (postajah); pri tem lahko gre

za enaka ali različna delovna mesta.

V kovinsko predelovalni industriji gre za posluževanje na več strojih – to je enake vrste

in tipa, ki so razvrščeni v ustreznem prostoru, da jih je možno posluževati [3].

Delo na enem stroju in več enakih strojih

Pri današnjem tipu proizvodnje z višjo stopnjo avtomatizacije se pogosto dogaja, da ima dela-

vec, ki poslužuje le en stroj, v okviru avtomatskega cikla precej prostega časa. Izrabi ga lahko

za izvajanje kakšne ročne operacije ali za posluževanje drugih strojev v oddelku. Seveda je pri

tem ugodno, če so ti stroji enaki in se na njih opravlja enako delo [5].

Delo na enem stroju lahko prikažemo grafično na sliki 3.3.


- 20 -

Slika 3.3: Prikaz dela na enem stroju

Pri tem oznake pomenijo:

- čas ročnega prijema,

- čas strojno-ročnega prijema,

- čas ročnega prekritega prijema,

- čas strojnega prijema (avtomatski),

- prosti čas delavca,

- čas trajanja enega ciklusa (operacije).

Karakteristike dela na enem stroju lahko določimo z enačbami:

a) stopnja izkoristka delavca:

,

b) ciklus dela stroja: ,

c) stopnja izkoristka stroja:

,

d) urna proizvodnja:

,

e) prosti čas delavca: ,

f) čas novega prijema, če je delavec izkoriščen z izkoristkom :

.

V času trajanja lahko delavec izvaja ročno operacijo, ki jo je med strego stroja

možno izvajati (npr. nadzor, posnemanje robov, piljenje, montaža ipd.). Vsekakor ga za to

delo tudi ustrezno stimuliramo, sam pa ima možnost preseganja normativov.


- 21 -

V kolikor imamo v oddelku več enakih strojev in se na njih izvaja enako delo, lahko določimo

možnost strege na več strojih z naslednjimi karakteristikami:

a) število enakih strojev, katerim lahko delavec streže:

- Čas hoje od stroja do stroja (ČE),

- Število strojev – upoštevamo celo število;

b) potreben prosti čas delavca, da lahko streže N enakim strojem:

(ČE),

c) preostali prosti čas čakanja delavca pri stregi N enakih strojev:

d) izkoristek delavca, ki streže N enakim strojem:

,

e) novi prekriti ročni prijem, da bi delavec lahko stregel (N+1) enakim strojem pri izkori-

stku delavca :

,

,

f) najdaljše trajanje hoje med stroji:

,

g) največja oddaljenost med stroji:

(m),

pri tem velja:

- čas trajanja koraka (1,5 ČE),

- dolžina koraka (0,75 m) [3].


- 22 -

4 RACIONALIZACIJA STROŠKOV TOČKOVNEGA VAR-

JENJA – EKSPERIMENTALNI DEL

V eksperimentalnem delu bom prikazal izdelka in njune specifikacije, obstoječo tehnologijo,

na kater se izdelka izdelujeta ročno, analiziral obstoječe stanje, optimiral proces s pomočjo

avtomatizacije, izdelal načrt procesov proizvodnje ter tehnološke opreme in izdelal ekonom-

sko analizo obeh procesov.

4.1 Opis izdelkov

Izbrana izdelka, katera bom implementiral v avtomatizirani proces točkovnega varjenja se

bosta uporabljala kot ojačitev avtomobilske šasije v avtomobilih znamke BMW, kot je prika-

zan na sliki 4.1.

Slika 4.1: BMW serija 6

Specifični podatki izdelkov

Omenjena izdelka sta ojačitvi na A-stebru avtomobila. Slika 4.2 prikazuje lego stebrov na treh

tipih avtomobilov. Črka A prikazuje lego (steber), kjer se bosta izdelka nahajala.


- 23 -

Slika 4.2: Standardna označba avtomobilskih stebrov

Na slikah 4.3 in 4.4 sta prikazana izdelka, katera bom implementiral v robotizirani proces

izdelave:

1. Verstärkung Scharnier A-Säule oben links:

Slika 4.3: Izdelek Verstärkung Scharnier A-Säule oben links

Projekt: F06

Letna količina: 10.000 kos

Velikost serije: 1.500 kos

Trajanje projekta: 6 – 7 let

Ocenjena količina v življenjski dobi: 70.000 kos


- 24 -

2. Verstärkungs Scharnier A-Säule oben rechts:

Slika 4.4: Izdelek Verstärkungs Scharnier A-Säule oben rechts

Projekt: F06

Letna količina: 10.000 kos

Velikost serije: 1.500 kos

Trajanje projekta: 6 – 7 let

Ocenjena količina v življenjski dobi: 70.000 kos

Tehnično tehnološke zahteve izdelkov

Tehnično tehnološke zahteve so zahteve kupca oziroma naročnika projekta, katere nam pred-

pisujejo podatke njihovih standardov, ki se zahtevajo pri izdelku.

Oba izdelka sta izdelana iz materiala HC260LAD+Z100 MBO (2,00 mm).

Zahteve v povezavi s procesom varjenja:

Globina vtisa od 7-20% skupne debeline materiala (od 3,20-3,73 mm),

Premer (material, ki je dejansko spojen) po pretrgu materiala mora biti najmanj 5,7

mm,

Brez obrizgov na naležnih površinah izdelkov,

Zvarjenih vseh 5 točk.


- 25 -

Na slikah 4.5 in 4.6 so prikazane pozicije vseh zvarnih spojev za oba izdelka:

Desni izdelek

Slika 4.5: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na desnem izdelku (Verstärkungs

Scharnier A-Säule oben rechts)

Levi izdelek

Slika 4.6: Prikaz zvarnih mest za točkovno varjenje na levem izdelku (Verstärkung

Scharnier A-Säule oben links)


- 26 -

4.2 Obstoječa tehnologija ročnega točkovnega varjenja

Ker pri izdelavi izdelka poteka več faz je, kot že rečeno moje področje racionaliziranja oziro-

ma optimiranja proces varjenja. Točkovno varjenje je najbolj razširjen postopek uporovnega

varjenja. Bistvo postopka je v tem, da dve bakreni elektrodi stisneta varjenca (dve pločevini),

zaradi velikega električnega toka se tam material segreje in zaradi pritiska elektrod nastane

zvar. Površine pločevine morajo biti čiste, brez oksidne plati. Postopek se največ uporablja v

avtomobilski industriji in je v tem času eden od najbolj robotiziranih postopkov.

Tehnologija, katera se uporabljali za izdelavo izdelkov je točkovno varjenje na stacio-

narnem varilnem stroju. To je proces ročne izdelave. Na sliki 4.7 je prikazan srednjefrekvenč-

ni varilni stroj NIMAK.

Slika 4.7: Ročni stacionarni varilni stroj NIMAK BMP 6-4/130MF

Koncept varjenja Verstärkung Scharnier A-Säule oben links

Na sliki 4.8 je prikazano orodje za izdelek Verstärkung Scharnier A-Säule oben links. Prika-

zanih je pet pozicij. Vsaka pozicija prikazuje nastavitev izdelka v orodje, tako da se lahko

zvari vsaka od petih zvarnih mest.


- 27 -

Slika 4.8: Pozicije izdelka Verstärkung Scharnier A-Säule oben links v orodju

Koncept varjenja Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts

Ker sta izdelka popolnoma enaka, vendar zrcalna je zgornji del orodja za izdelavo točkovnih

zvarov enako, spodnji del pa torej zrcalni v primerjavi z levim orodjem. Na sliki 4.9 je prika-

zano orodje za izdelavo Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts.

Slika 4.9: Pozicije izdelka Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts v orodju

Elektroda

Glede na zahtevane lastnosti zvarnih spojev in ostalih parametrov so bili izbrani materiali za

elektrodo:

litine bakra s kromom, bakra s kromom in cirkonijem, bakra s kadmijem, bakra s

kobaltom in berilijem, bakra s srebrom in

sintrane kovine na osnovi volframa (80 %) in bakra.


- 28 -

Slika 4.10: Elektroda s kapico

Elektrodna kapica:

Tip elektrode

Slika 4.11: Elektrodna kapica

Material elektrode je VarMat 4 (CuNi2Be)

4.3 Kontrola izdelka

Kontrola izdelka se izvaja po merilih standardov naročnika. V času proizvodnje delavec izva-

ja kontrolo po slučajnostnem principu vsako uro.


- 29 -

Kontrola služi:

ugotavljanju napak pri posameznih fazah izdelave,

zmanjšanju števila zastojev pri procesu izdelave,

zmanjšanje izmeta in

povečanju števila končnih izdelkov

Merska kontrola izdelka

Slika 4.12 prikazuje pripravo za mersko kontroliranje izdelka. Pri izdelku kontroliramo pozi-

cijo lukenj, obrez in površine.

Slika 4.12: Kontrolna priprava za mersko kontrolo izdelka

Kontrola zvarnih spojev

Kontrola zvarnih spojev se izvaja s pomočjo stiskalnice in posebnega vpenjalnega orodja.

Zvarni spoj mora po pretrgu imeti premer 5,7 mm. Na sliki 4.13 je prikazan že kontroliran

izdelek.


- 30 -

Slika 4.13: Pretrgan izdelek za kontrolo zvarnega spoja

Slika 4.14 kaže vpenjalno orodje za kontrolo zvarnega spoja. Ko se izdelek vpne v orodje se

to položi v stiskalnico in ta potiska čeljusti orodja narazen. To traja toliko časa, dokler se v

območju zvarnih mest ne pretrga.

Slika 4.14: Vpenjalne čeljusti za kontrolo zvarnih spojev


- 31 -

4.4 Analiza dela in stroškov ročnega točkovnega varjenja

Pri analizi stroškov in dela bom prikazal tehnološke čase izdelave enega izdelka, ki so potreb-

ni za izvedbo neke serije in pri tem nastale stroške. S pomočjo teh se lahko nato ugotovi last-

na cena posameznega izdelka oz. projekta.

Analiza dela

Pri operativni pripravi dela za ročno točkovno varjenje se je normativni čas izdelave enega

izdelka izračunal s pomočjo analize dela. Pri tem smo upoštevali sam tehnološki čas dela kot

tudi pomožni čas ter čas priprave in zaključni čas.

Analiza dela prikazana v preglednici 2, opisuje vse elemente dela in tehnološki čas izde-

lave izdelka, ki znaša 0,90 min, pripravljalno-zaključni čas 17,16 min in pomožni čas dela

0,33 minute.

Koeficienti dodatnega časa:

koeficient napora Kn = 0,13

koeficient okolice Ko = 1,75

dopolnilni koeficient Kd = 0,15


- 32 -

Preglednica 2: Analiza dela ročnega točkovnega varjenja


- 33 -

Stroškovna kalkulacija

Stroškovna kalkulacija oz. analiza stroškov je metoda, ki omogoča ugotavljanje prednosti ali

slabosti izbrane tehnologije. Analiza stroškov mora biti na osnovi kalkulacij izvedena racio-

nalno in utemeljevati odločitve za gospodarno delo.

Za izračun stroškovne kalkulacije sem uporabil obrazec laboratorija za načrtovanje pro-

izvodnih sistemov fakultete za strojništvo. Skupni izdelovalni stroški tako znašajo 0,355

€/kos. Lastna cena izdelka pa upošteva še ceno materiala, ki je odvisna od mase surovca, ter

dodatka za splošne proizvodne stroške in stroške uprave oziroma prodaje. Lastna cena izdelka

znaša 1,22 €/kos brez DDV.

4.5 Optimiranje procesa

Potek procesa izdelave ima velik vpliv na tehnološke čase in tudi na stroške. Z racionalizacijo

oziroma optimiranjem proizvodnje in stroškov proizvodnje se poskuša te faktorje zmanjšat, da

ne pride do zastojev in mrtvih časov.

Pri tem koraku razlikujemo:

Optimiranje s ciljem zagotavljanja skladnosti s ponudbo in

Optimizacija v poznejših fazah s ciljem nižanja izdelavnih stroškov.

Postopek optimiranja se izvaja samo, če bi bilo potrebno. Z vidika stroškovnega menedž-

menta se v fazi optimiranja opravijo zadnje pomanjkljivosti s skladnostjo ponudbe, hkrati pa

se teži k znižanju izdelovalnih stroškov. Največji delež stroškov prevzema sam material. Zato

se teži predvsem k optimiranju izdelovalnih procesov, skratka pri odpadu. Čim manj odpada

se proizvede, tem večji je izkoristek [7].

Pri postopku optimiranja torej strmimo k nižanju izdelovalnih stroškov in zmanjšanju pro-

izvoda izmeta, kakor tudi razbremenitvi delavca. Za ta namen se je vodstvo na skupnem ses-

tanku s pomočjo metode brainstorminga odločilo ta proces avtomatizirat na že obstoječi

robotski celici. Ta bi zmanjšala tehnološki čas izdelave in količino izmeta. Povečala pa bi

produktivnost in dobiček.


- 34 -

Analiza obstoječega stanja

Razlogov za spremembo obstoječega stanja je več. Obstoječe stanje ročnega točkovnega var-

jenja ima kar nekaj očitnih slabosti, katere pa je možno odpraviti.

Najbolj je očitna pomanjkljivost kapacitet ročnega točkovnega varjenja, saj se je s pri-

hodom novih projektov znatno povečalo povpraševanje na področju varjenja. Zaradi tega je

večkrat prišlo do zamud dobavnih rokov. To ima za posledico, da se občasno uvaja tudi triiz-

mensko delo.

Ker poteka proces izdelave ročno se pojavljajo zaradi človeškega faktorja tudi napake.

Zaradi natančno definirane pozicije zvarnega mesta, tako prihaja do zaznavne količine izmet-

nih izdelkov.

Tudi zaradi že omenjenega večjega števila varjenih izdelkov, kateri se v večini varijo na

ročnih delovnih mestih je potrebno delavca razbremeniti. Pri ročnem točkovnem varjenju je

delavec neposredno izpostavljen faktorjem kot so zaprašenost, vročina, sedeči položaj in dim-

ni plini, kateri nastajajo pri procesu varjenja.

Robotska celica

Robotska celica podjetja Mikron d.o.o. je namenjena stregi varilnega aparata za točkovno

varjenje. Na sliki 4.15 je prikazana robotska celica, ki izvaja postopek varjenja na že obstoje-

čem projektu.

Slika 4.15: Robotska celica


- 35 -

Slika 4.16: Kontrolni panel

Varilni stroj:

Strojno opremo za točkovno varjenje podpira srednjefrekvenčni varilni stroj NIMAK

C1600/260MF. Spodnja slika prikazuje omenjen stroj.

Slika 4.17: Varilni stroj NIMAK C1600/260MF


- 36 -

Slika 4.18: Elektrodi za točkovno varjenje

Manipulator:

Roboti FANUC Arc Mate 120ic-10l so zelo zmogljivi in enostavni v uporabi. Podpira jih

programska oprema ArcTool, ki jo označujejo zelo napredne varilne funkcije in komunikacija

z vsemi običajnimi varilnimi izvori.

Slika 4.19: Robot FANUC Arc Mate 120ic-10l in njegovo delovno območje


- 37 -

Tehnični podatki:

Preglednica 3: Tehnični podatki robota FANUC Arc Mate 120ic-10l

Krmiljene osi 6

Maksimalni doseg roke 2009 mm

Maksimalna nosilnost 10 kg

Teža mehanske enote 250 kg

Ponovljivost ±0,1 mm

Največja hitrost delovanja

J1

J2

J3

J4

J5

J6

Zalogovnik:

Zalogovnik podjetja Mikron d.o.o. je zelo fleksibilen in koncipiran za enostavno uporabo

delavca. Na njem sta dve enaki zalogovni enoti. Ko delavec napolni zalogovno enoto z izdel-

ki, se ta zasuče za 180° do izhodiščne pozicije prijemanja izdelka. Na sliki 4.20 je prikazan

virtualni model zalogovnika.

Slika 4.20: Zalogovnik


- 38 -

4.6 Načrtovanje avtomatiziranega procesa proizvodnje

Pri načrtovanju proizvodnega procesa se pred fazo optimiranja opravi analiza procesa. Izdela

se je pokalkulacija, pregledajo se terminske realizacije, nastopajoče težave in drugo. S pomoč-

jo teh podatkov in pridobljenega znanja so se te informacije upoštevale pri načrtovanju izbra-

nega procesa optimizacije.

Načrtovanje tehnološke opreme

Velik poudarek sem dal načrtovanju tehnološke opreme. Vsak izdelek ima svoje lastnosti in

specifikacije. Zaradi precejšne nesimetričnosti izdelka je bilo pri fazi načrtovanje vloženega

veliko raziskovalnega truda glede nalaganja izdelka v zalogovnik in kasnejšega prijemanja z

manipulatorjem.

S pomočjo programske opreme SolidWorks, katera je namenjena avtomatiziranemu

načrtovanju v strojništvu sem izdelal 3D modele posameznih komponent, katere sem nato

sestavil v skupno rešitev. Vsi koncepti prikazani v nadaljevanju se lahko uporabljajo tako za

Verstärkung Scharnier A-Säule oben rechts kot tudi za Verstärkung Scharnier A-Säule oben

links.

Načrtovanje zalogovnika:

Pri načrtovanju zalogovne enote sem se ravnal:

Po specifikacijah, ki jih ima zalogovnik,

po že uveljavljenih projektih na robotski celici in

po lastnostih oz. posebnosti, ki jih s seboj prinaša izdelek.

1) Koncept zalogovnika TIP1:

Pri zasnovi prvega koncepta sem dal poudarek izdelavi zalogovne enote glede na zunanje

konture izdelka. Izdelki bi se nalagali na zalogovno enoto in s pomočjo palic togo vpeli. S

pomočjo modelirnega programa (SolidWorks) sem izdelal 3D elemente, kateri so prikaza-

ni v nadaljevanju. Vsi elementi zalogovnika so iz aluminija razen standardnih komercial-

nih elementov (vijaki, matice).


- 39 -

Sestavni elementi:

Naležna plošča in podporni profil

Slika 4.21: 3D model naležne plošče in podpornega profila

Profilne palice

Slika 4.22: 3D model profilne palice

S pomočjo programske funkcije assembly sem vse komponente združil v skupni

izdelek zalogovne enote prikazan na sliki 4.23.


- 40 -

Slika 4.23: 3D model zalogovne enote

Po uspešno izdelanemu konceptu virtualnega modela sem izdelal delavniške risbe

in jih predal tehnologu. Skupaj sva določila materiale za izdelavo prototipnega modela.

Izbrala sva cenejše materiale in lažje za obdelavo, saj je pri prototipni izvedbi bila

pomembna samo funkcionalnost namenske naprave. Nato je tehnolog predal dokumenta-

cijo v izdelavo tega. Na sliki 4.24 je prikazan prototip zalogovne enote.

Slika 4.24: Prototip zalogovne enote TIP1


- 41 -

2) Koncept zalogovnika TIP2:

Koncept zalogovne enote TIP2 sem zasnoval glede na zgornjo površino izdelka. Na nje se

nahajajo 3 luknje. Odločil sem se za sredinsko luknjo, saj je pravokotne oblike in zato

ponuja boljšo togost naloženim izdelkom. Z modelirnim programom sem izdelal posame-

zne elemente in jih nato sestavil. Tudi v tem primeru zalogovnika so vsi elementi alumini-

jasti razen standardni komercialni elementi (vijaki, matice).

Sestavni elementi:

Ojačitev stebra

Slika 4.25: 3D model ojačitve stebra

Steber

Slika 4.26: 3D model stebra


- 42 -

Naležna plošča

Slika 4.27: 3D model naležne plošče

Podporni profil

Slika 4.28: 3D model podpornega profila

Ojačitveni profil za ploščo

Slika 4.29: 3D model ojačevalni profila


- 43 -

Zatič

Slika 4.30: 3D model zatiča

Po smernicah virtualnega modela sem izdelal delavniške risbe in jih predal tehno-

logu. Pri izdelavi prototipnega modela sva se odločila za uporabo že pri prvem konceptu

uporabljenega modela. Odstranile so se palice, naredila se je luknja za steber in izdelal

steber. Na slikah 4.31 in 4.32 je prikazan virtualni model in prototip zalogovne enote

TIP2.

Slika 4.31: 3D model zalogovne enote TIP2


- 44 -

Slika 4.32: Prototip koncepta zalogovne enote TIP2

3) Utemeljitev izbire koncepta

Pri utemeljitvi izbire koncepta sem opravil analizo prednosti in slabosti, ki jih ponuja

posamezni tip in se na podlagi teh odločil za primernejšega.

Prednosti zalogovnika TIP1:

Enostavna izdelava

Nizki stroški izdelave

Slabosti zalogovnika TIP1:

Komplicirano vlaganje izdelkov zaradi velikega števila palic

Težka dostopnost manipulatorja z prijemalom

Ne zagotavlja ponovljivosti zloženih izdelkov


- 45 -

Prednosti zalogovnika TIP2:

Enostavna izdelava

Enostavno nalaganje izdelkov

Relativno dobra dostopnost manipulatorja z prijemalom

Dobra ponovljivost zloženih izdelkov

Slabosti zalogovnika TIP2:

Nekoliko višji izdelovalni stroški v primerjavi z zalogovnikom TIP1

Na podlagi primerjave prednosti in slabosti posameznih konceptov sem se odločil za

izdelavo zalogovnika TIP2, saj ponuja boljšo ponovljivost naloženih izdelkov za lažje pri-

jemanje z prijemalom in s tem pogojeno tudi manjše število zastojev v primerjavi z zalo-

govnikom TIP1. Stroški izdelave so zanemarljivo višji.

Načrtovanje prijemala:

Pri načrtovanju tehnološke opreme za prijemanje izdelka sem se ravnal po pred tem že izdela-

nima prototipoma zalogovnikov. V ta namen sem narisal dve različni varianti prijemanja.

1) Koncept prijemala TIP1:

Pri prvem konceptu prijemala sem se odločil za izdelavo z mehanskim prijemalo. V ta

namen sem si najprej narisal okvirni koncept načina prijemanja in pri tem seveda upošte-

val obliki zalogovnikov. Nato sem s pomočjo medmrežja poiskal ponudnike mehanskih

prijemal. Ker sta se dva ponudnika prijemal nahajala v precejšni bližini sem se osebno

napotil do njiju. Tam smo pregledali načine prijemanja, ki jih izdelek dopušča in določili

nekaj tipov prijemal. Nato sta mi podjetji posredovali njihove ponudbe vrednosti prijema-

la. Na podlagi funkcionalnosti prijemala in stroški prijemala sem izbral najprimernejšega

in preko njihove spletne strani naložil 3D model, katerega sem nato uporabil pri izdelavi

namenskega prijemala [10]. Na sliki 4.33 je prikazano izbrano prijemalo podjetja Som-

mer-automatic.


- 46 -

Slika 4.33: Dvočeljustno paralelno prijemalo GP30-B

Preglednica 4: Tehnični podatki mehanskega prijemala

Tehnični podatki dvočeljustnega paralelnega prijemala GP30-B

Odmik čeljusti [mm] 5

Prijemna moč pri odpiranju [N] 76

Prijemna moč pri zapiranju [N] 94

Čas zapiranja / odpiranja čeljusti [s] 0,02

Minimalni delovni tlak [bar] 3

Maksimalni delovni tlak [bar] 8

Delovna temperatura [°C] 5-80

Volumen cilindra [cm3] 3

Masa [g] 152

Pri modeliranju prijemala sem se ravnal po specifikacijah zalogovnika TIP1. Ker je

prijemanje izdelka v tem primeru možno le iz zgornje strani, sem se odločil za sredinsko

luknjo. Ta ponuja ravne površine in zadosten oprijem.

Ker je mehansko prijemalo, katerega sem si izbral le modul za odpiranje in zapiranje

je bil potrebno še izdelati primerna profila, ki bi izdelek prijela. Slika 4.34 prikazuje model

mehanskega prijemala z profili za prijemanje izdelka.


- 47 -

Slika 4.34: 3D model mehanskega prijemala z profili za prijemanje izdelka

Ker je pri procesu točkovnega varjenja potrebno zvare na izdelku namestit na prava

mesta je pri postopku prijemanja izdelka važna ponovljivost prijemanja izdelka. Zato sem

pri izdelavi prijemala še upošteval, da je izdelek potrebno togo vpeti. To zagotovi zadost-

no stabilnost in seveda ponovljivost pozicioniranja izdelka, da so kasneje zvarne točke na

mestu. Za ta namen služi naležna plošča na kateri sta dva zatiča, ki s pomočjo lukenj na

zgornji strani izdelka pozicionira izdelek toliko, da ga nato prijemalo prime in zavari pre-

dvidoma brez napake. Slika 4.35 prikazuje naležno ploščo za korigiranje pozicije izdelka

pri vpetju.

Slika 4.35: 3D model naležne površine za korekcijo pri vpenjanju


- 48 -

Na sliki 4.36 je prikazan celotni koncept prijemala TIP1.

Slika 4.36: Prijemanje izdelka z prijemalom TIP1, ki je nameščeno na robotski roki

2) Koncept prijemala TIP2

Koncept prijemala TIP2 temelji na vakuumskih priseskih. Pri tem tipu prijemala sem se

ravnal po obeh variantah zalogovnikov. V tem primeru sem se za prijemanje zopet odločil

za zgornjo površini izdelka, saj vakuumska prijemala potrebujejo za prijemanje ravno

površino. Na sliki 4.37 je prikazano mesto prijemanja izdelka z vakuumskimi prijemali

(beli točki).

Slika 4.37: Mesti prijemanja izdelka z vakuumskimi prijemali


- 49 -

Z modelirnim programom sem narisal posamezne elemente prijemala in jih nato

sestavil. Ker sem uporabil za prijemanje izdelka prav tako zgornjo površino, je naležna

površina za korekcijo izdelka pri prijemanju podobno koncipirana, kot pri konceptu pri-

jemala TIP1, kar prikazuje slika 4.38.

Slika 4.38: Naležna površina za korekcijo izdelka pri prijemanju

Ker je na robotski celici že nameščeno prijemanje izdelkov z vakuumskimi priseski

sem izbral obstoječega od proizvajalca Schmaltz, ki je prikazan na sliki 4.39.

Slika 4.39: Vakuumski prisesek premera Ø23mm

Slika 4.40: Koncept prijemala TIP2 nameščene na robotski roki


- 50 -

3) Utemeljitev izbire koncepta:

Prednosti koncepta prijemala TIP1:

Zanesljivo delovanje zaradi mehanskega prijemala ni možno izpadanje izdelka

Krajši tehnološki časi posameznih faz izdelave

Enostavna montaža

Slabosti koncepta prijemala TIP1:

Draga nabava prijemala

Predelava robota na ta koncept prijemanja

Prednosti koncepta prijemala TIP2:

Enostavna montaža

Zaradi že obstoječega sistema ni potrebna predelava

Nizka cena nabave posameznih komponent

Hitra zamenjava poškodovanih elementov

Slabosti koncepta prijemala TIP2:

Občasno padanje delovnega tlaka, lahko povzroča izpadanje izdelka

V primerjavi z mehanskim prijemalom so tehnološki časi večji, vendar zanemarljivo

Načrtovanje elektrode:

Pri načrtovanju elektrode sem si pomagal z elektrodo na ročnem delovnem mestu in z varil-

nim aparatom v robotski celici. Oblika elektrodne kapice je ostala enaka kot je prikazan v

poglavju tehnologije ročnega točkovnega varjenja. Slika 4.41 prikazuje elektrodo in elektrod-

no kapico ročne varjenja.


- 51 -

Slika 4.41: Elektroda z elektrodno kapico

Pri izdelavi elektrode sem si prav tako pomagal z modelirnim programom. Ker ima na

varilnem aparatu v robotski celici drog za vpetje elektrode navoj in ni koničen, kot pri orodju

za ročno varjenje sem moral tega spremeniti v navojno vreteno in prav tako, ker bi drog zaradi

oblike izdelka bil napoti pri posameznih točkah točkovnega varjenja, sem moral podaljšati

vrat elektrode. Na sliki 4.42 je prikazan 3D model elektrode, katera se bo uporabljala v robot-

ski celici.

Slika 4.42: Elektroda za varjenje v robotski celici s podaljšanim vratom in z navojnim

vretenom

Ker je postopek varjenja ostal enak so tudi materiali elektrode in oblika elektrodne

kapice ostali enaki. Elektroda se je le prilagodila lastnostim varilnega avtomata robotske celi-

ce in obliki izdelka.

Vrat elektrode

Konus za vpetje

Navojno vreteno

Podaljšani vrat


- 52 -

Analiza dela

V poglavju analiza dela sem zajel tehnološke čase, ki nastopajo pri procesu točkovnega varje-

nja ter pripravljalno-zaključne čase za pripravo dela oz. delovnega mesta pred procesom dela

in po njem.

Ker ta projekt še ni oživel oz. še ne poteka sem si pri določanju pripravljalno-zaključnih

časov pomagal z že implementiranimi projekti na robotski celici, saj je princip same priprave

in izvajanja dela zelo podoben.

S pomočjo programske opreme Roboguide proizvajalca FANUC, ki je namenjena simu-

liranju procesov in s tem odkrivanju nastopajočih napak v procesu smo tudi naš proces simuli-

rali. Simulacija je bila namenjena predvsem določanju tehnoloških časov posameznih korakov

procesa. Na ta način smo pridobili zelo natančen prikaz časovnega cikla varjenja.

V preglednici 5 so prikazani taktni časi tehnološkega postopka strege robota in cikli var-

jenja posameznih zvarov.

Preglednica 5: Taktni časi tehnološkega postopka varjenja izdelkov

Taktni časi za izdelka Verstärkung scharnier a-säule oben rechts/links

Prijemanje kosa 1,5 s

Premik k 1. Točki varjenja 3,2 s

Cikel varjenja 3,7 s

Premik k 2. Točki varjenja 1 s


Odmik od stroja 1 s

Obračanje za 180° 1,2 s







Odlaganje v zabojnik 3 s

Premik v izhodiščno stanje 1,5 s

Skupaj: 35,1 s


- 53 -

Kot je razvidno iz preglednice 4 je skupni tehnološki čas 35,1s oziroma 0,585 min. Z

pomočjo obrazca analize dela sem vnesel vse elemente dela, pomožne čase, ki so potrebni za

izvedbo pomožnih opravil in potrebne pripravljalno-zaključne čase.

Ker je proces točkovnega varjenja avtomatizirani proces je odstotek dodatnega časa (td), ki je

potreben za izdelavo nižji, kar je prikazano s pomočjo koeficientov:

koeficient napora Kn = 0,11

koeficient okolice K0 = 1

dopolnilni koeficient Kd = 0

Nekateri pripravljalno-zaključni časi potrebni za postopek dela, kot so na primer montaža

zalogovnih enot na mizo, montaža elektrode, montaža prijemala, postavitev odlagalnega zabo-

ja in vlaganje obdelovancev so bili ugotovljeni z preizkušanjem bodisi z že izdelano tehnološ-

ko opremo tega projekta, bodisi z opremo iz prejšnjih projektov. Ostali pripravljalno-zaključni

časi, kot so preskrba dokumentacije, kontrola naprave, čiščenje, itd., pa so bili vzeti iz prejš-

njih projektov na tem delovnem mestu.

Pomožni časi, ki so potrebni za izvedbo tehnološkega dela so prav tako bili določena na

podlagi izkušenj in preizkušanja.

Na preglednici 6 analize dela so prikazani vsi potrebni tehnološki, pripravljalno-zaključni

in pomožni časi tega projekta.

S pomočjo teh je bil narejen izračun:

norme za izdelavo enega izdelka, ki vključuje tehnološki čas, pomožni čas in tudi

dodatni čas, ki nastopi zaradi izgub delavca;

pripravljalno-zaključnih časov, ki upošteva prav tako čas, ki nastopi zaradi izgub dela-

vca;

časa, ki je potreben za izdelavo velikosti serije 1500 izdelkov.


- 54 -

Preglednica 6: Analiza dela za točkovno varjenje na robotski celici


- 55 -

Ekonomska analiza tehnološkega procesa

Pri ekonomski analizi tehnološkega procesa sem prav tako kot pri predhodnem tehnološkem

postopku naredila analiza dela, ki je pokazala skupne čase, ki so potrebni za izvedbo opravila

in stroške, ki pri tem nastajajo.

Določanje stroškov izdelave potrebne tehnološke opreme:

Po uspešno načrtovanih komponentah za izdelavo zalogovnika in prijemala, je bilo potrebno

posredovati tehnologu osnovne gabarite in maso posameznih sestavnih elementov. S pomočjo

programa SolidWorks sem izdelal delavniške risbe in določil material, za katerega mi je pro-

gram izračunal težo. Ker se je lahko večina komponent izdelala na lastnem podjetju so se

omenjeni podatki vnesli v interno kalkulacijo izračuna stroškov dela in materiala. V pregled-

nici 7 je prikazana kalkulacija. Kot je razvidno je skupni čas izdelave vseh komponent 19 ur,

skupni stroški pa znašajo 952,14 €.

Preglednica 7: Stroški materiala in izdelave tehnološke opreme


- 56 -

Pri izdelavi zalogovnika in prijemala je bilo potrebno kupiti še standardne komercialne dele

[8], kateri so prikazani v preglednici 8.

Preglednica 8: Stroški standardnih komercialnih delov

Naziv elementa Oznaka Število kosov Cena za kos [€/kos] Skupna cena

[€]

Vijak M12x25 12 0,78 9,36

Vijak M12x30 12 0,85 10,2

Podložka A13 24 0,21 5,04

Podložka A17 8 0,29 2,32

Vijak M8x20 16 0,16 2,56

Vijak M16x35 8 0,85 6,8

∑ = 36,28 €

Lastna cena tehnološke opreme je torej vsota stroškov dela izdelave, materiala in komercial-

nih stroškov standardnih elementov, ki znaša 988,42€.

Stroškovna kalkulacija:

Stroškovna kalkulacija avtomatiziranega procesa izdelave je pokazala, da je lastna cena izdel-

ka 1,17 €/kos.


- 57 -

5 UPRAVIČENOST INVESTICIJE ROBOTIZIRANEGA

PROCESA IZDELAVE

V tem poglavju bom prikazal upravičenost avtomatiziranega procesa izdelave. Investicijo

bom upravičil s pomočjo stroškovnih kalkulacij, od katerih bom lahko primerjal dobljene

rezultate in ugotovil prihranek v stroških. Prav tako bom prikazal še prihranek delavčevega

časa zaradi avtomatiziranega procesa izdelave.

5.1 Ekonomska upravičenost investicije

Pri ekonomski upravičenosti investicije sem primerjal lastni ceni izdelkov obeh tehnoloških

postopkov izdelave. V preglednici 9 in preglednici 10 sta prikazani stroškovni kalkulaciji

obeh postopkov. Za nabavno vrednost stroja v obeh primerih sem upošteval procent zasede-

nosti stroja z obema izdelkoma in ga uporabil v kalkulaciji. Na ta način sem dobil realnejšo

vrednost končnih stroškov izdelave izdelka, ki pa zaradi majhnih letnih količin ni veliko

manjša.


- 58 -

Preglednica 9: Stroškovna kalkulacija ročnega točkovnega varjenja


- 59 -

Preglednica 10: Stroškovna kalkulacija robotiziranega varjenja


- 60 -

Iz preglednic je razvidno, da je lastna cena izdelka ročnega točkovnega varjenja 1,108

€/kos in robotiziranega varjenja 1,040 €/kos. Prihranek na letni ravni je torej razlika obeh teh-

noloških postopkov za oba izdelka.

- Prihranek [€/leto]

- lastna cena ročnega varjenja [€/kos]

- lastna cena robotiziranega varjenja [€/kos]

- letna količina izdelkov [kos/leto]

Prihranek zaradi optimiranja tehnološkega procesa torej znaša 1.360 €/leto. Glede na to,

da je predvidena življenjska doba projekta 7 let, in ker projekt poteka na ročnem delovnem

mestu že eno leto, sem vzel prihranek stroškov življenjske dobe 6 let. Torej za obdobje šestih

let znaša prihranek 8.160 €.

Postopek avtomatiziranega varjenja ne zahteva stalne prisotnosti delavčevega časa. V ta

namen podjetje uporablja kalkulacijo za izračun delavčeve prisotnosti na stroju, ki je prikaza-

na v preglednici 11.

Preglednica 11: Pregled zasedenosti delavca na izmeno

Iz kalkulacije je razvidno, da je delavec na izmeno zaseden 50%.

izdeleknormativ

varjenjakos/h

količina

pakiranja

količina

izdelkov

v

saržerju

kos /

izmeno

zamenjava

zabojev /

izmeno

zamenjava

zabojev /

izmeno

zamenjava

elektrod /

izmeno

nalaganje

izdelkov /

izmeno

nalaganje

izdelkov /

izmeno

potrebna

prisotnost

operaterja na

izmeno

potrebna

prisotnost

operaterja na

izmeno [%]

67058- 7274951-03 F06

VERST.SC.A-SAUL OB.L0,0095 83 96 48 623 6 7 13 13 13 49 50

zamenjava elektrod 2 min

namestitev 2 nivoja zabojev 2 min

obračanje mize 0,33 min

start 0,02 min

kontrola izdelkov 0,33 min

zamenjava zaboja 3 min

skupaj: 7,68 min


- 61 -

Preglednica 12 kaže vse projekte, kateri potekajo na robotski celici. Kalkulacija je

namenjena izračunu kapacitet na stroju.

Preglednica 12: Pregled zasedenosti stroja na letni ravni

Razvidno je, da je za projekta Verstärkung Scharnier A-Säule oben links in Verstärkung

Scharnier A-Säule oben rechts potrebnih skupaj 240 ur/leto.

Ker je delavec pri obeh postopkih zaseden 50%, je vsota prostega časa delavca za oba

projekta skupaj 120 ur. Bruto stroški delavca znašajo 7,5 €/h. Produkt prostega časa delavca

pri obeh projektih in bruto stroškov delavca na uro znaša tako 900 €/leto. Na ravni življenjske

dobe projektov pa 5.400 €.

Skupni prihranek optimiranja tako znaša 2.260 €/leto oz. 13.560 € na življenjsko dobo

projektov.


- 62 -

5.2 Tehnološka upravičenost investicije

Investicijo upravičujem na podlagi izbrane tehnologije, saj je robotizirani proces izdelave

hitrejši in razbremeni delavca. Z vidika študija dela je bil proces racionaliziran oz. optimiran

tako, da je delavec izpostavljen nekoliko nižjemu faktorju onesnaženosti in napora.

Prav tako je bilo ugotovljeno, da je delavec zaseden na stroju 50%, kar omogoči delo na

več strojih ali operacijah hkrati. V ta namen sem izdelal graf dela na enem stroju (robotski

celici), iz katerega je razvidni prosti čas delavca, kar prikazuje slika 5.1.

Slika 5.1: Prikaz dela na robotski celici

Odvijanje dela:

1. prijem: vklop avtomatizacije stroja: ta = 28,08 min;

2. prijem: prijemanje in pomik izdelka do mesta varjenja: tar = 1,2 min;

3. prijem: robotska celica avtomatsko vari izdelke, delavec pa v tem času nalaga izdelke

v zalogovnik in slučajno izbrane izdelke kontrolira po predpisani metodi: trp1 = 4,33

min, trp2 = 23 min;

4. prijem: po končanem ciklu avtomatizacije delavec zamenja elektrodo in zaboj za odla-

ganje izdelkov: tr = 6 min.

5. prijem: Pd1 = 22,55 min, Pd2 = 3,88 min: prosti čas delavca.

Karakteristike dela na enem stroju:

a) stopnja izkoristka delavca:

,


- 63 -

,

b) ciklus dela stroja:

,

c) izkoristek stroja:

,

d) urna proizvodnja:

,

e) prosti čas delavca:

,

.


- 64 -

6 SKLEP

V današnjem gospodarstvu ni dovolj samo izdelovati/proizvajati, temveč izdelovati z dobič-

kom. Zato je pri racionaliziranju stroškov proizvodnje potrebno uporabit vse razpoložljive

kapacitete in izbrati pravilno tehnologijo za proizvajanje z najnižjimi stroški.

Z optimiranjem proizvodnega procesa sem skrajšal dobavne roke, zmanjšal stroške

izdelave, razporedil kapacitete na strojih in povečal izkoristek delavca. Prav tako se z uvedbo

avtomatiziranega procesa izdelave zniža količina izmeta in razbremeni delavca. Vsi ti razlogi

pojasnjujejo, da se investicija splača.

V času izdelave diplomskega dela sem se najbolj osredotočil na koncipiranje tehnološke

opreme za robotsko celico. Ta mi je bila osnova za izdelavo tehnološke dokumentacije. S

pomočjo uspešno izdelane tehnološke dokumentacije sem lahko ugotovil prednosti in slabosti

izbrane tehnologije postopka racionalizacije.

Kot bodočemu tehnologu bo mi ta diplomska naloga v prihodnosti služila kot osnova za

uspešno implementiranje novih izdelkov v proizvodni proces in kasnejšo ugotavljanje slabosti

pri fazi optimiranja.


- 65 -

7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV

Literatura

[1] Buchmeister Borut, Leber Marjan, Polajnar Andrej. Organizacija proizvodnje : učbe-

nik. Maribor : Fakulteta za strojništvo, 2002.

[2] Buchmeister Borut, Polajnar Andrej. Priprava proizvodnje za delo v praksi : učbenik.

Maribor : Fakulteta za strojništvo, 2000.

[3] Polajnar Andrej, Leber Marjan. Študij dela za delo v praksi : učbenik. Maribor : Fakul-

teta za strojništvo, 2000.

[4] Polajnar Andrej. Priprava proizvodnje : učbenik. Maribor : Fakulteta za strojništvo,

1998.

[5] Polajnar Andrej. Študij dela : učbenik. Maribor : Fakulteta za strojništvo, 1999.

[6] Buchmeister Borut, Leber Marjan, Polajnar Andrej. Proizvodni menedžment : učbenik.

Maribor : Fakulteta za strojništvo, 2001.

[7] Mežnar Drago. Optimalno organiziranje in uspešno vodenje delovnih razmerij : učbe-

nik. Maribor : Fakulteta za organizacijske vede, 2007.

[8] Puhar Jože, Stropnik Jože. Krautov strojniški priročnik - 14. slovenska izdaja : priroč-

nik. Ljubljana : Littera picta, 2002.

Elektronski viri

[9] O podjetju VAR d.o.o. [spletni vir]. Dostopno na WWW: http://www.var.si/

[26.8.2012].

[10] Mehanska prijemala: Sommer-automatic [spletni vir]. Dostopno na WWW:

http://www.sommer-automatic.com/produkte-komponenten-systeme/komponenten.html

[26.8.2012].


- 66 -

Življenjepis:

Ime in priimek: Primož Štingl

Rojen: 4. junij 1988

Osnovna šola: OŠ Apače, 1995-2003

Srednja šola: Srednja kovinarska, strojna in metalurška šola Maribor, program: strojni tehnik,

2003-2007

Fakulteta: Fakulteta za strojništvo Maribor, študijski program: VS strojništvo, smer: Proizvo-

dno strojništvo

Documents

RACIONALIZACIJA STROŠKOV PROIZVODNJE - … · STROŠKOVNA KALKULACIJA, OPTIMIRANJE, TEHNOLOŠKI ČAS, ... Standardna označba avtomobilskih stebrov ... 2009 so v podjetju …