Kakovost je na prvem mestu, kaj pa produktivnost

(1)

102 Avgust 10 II

a v tomatizacija in inf ormatizacija

102

avtomatizacija sestavljanja

Avtomatizacija sestavljanja

Kakovost je na prvem mestu, kaj pa produktivnost

Uspešna podjetja, ki si prizadevajo doseči konkurenčno prednost na svetovnem trgu, stalno iščejo nove poti in rešitve za izboljšanje kakovosti izdelkov ter povečanje produktiv-

nosti in učinkovitosti proizvodnih sistemov.

Avtomatizacija je nedvo- mno pot, ki jo ubirajo

najboljša podjetja v svojih skupinah. To velja še posebno za procese in sisteme za sestavlja- nje, kjer avtomatizacija

človeka razbremeni težkega in enakomer-

no ponavljajočega se dela, hkrati pa čim bolj odpravi vpliv delavca na učinkovitost procesa in kakovost izdelka. Seveda popolnoma brez člo- veka ne gre, kot ne gre brez sodobnih tehnolo- gij, orodij in rešitev, ki jih mora ravno človek razvi-

ti, izdelati, sestaviti in ne nazadnje tudi pognati.

Boštjan Demšar Tomaž Stanonik Dr. Tomaž Perme

Sodobni visokoproduktivni in avtoma- tizirani sistemi za sestavljanje zahtevajo predvsem dobro organizirano ter sistema- tizirano načrtovanje, podprto s sodobnimi metodami in orodji, med katere spadata tudi analiza FMEA in diskretna simulacija.

Medtem ko je metoda FMEA del običaj- nega postopka razvoja izdelka in izdelovalnega sistema v podjetju, pa je diskretna simulacija orodje, ki kljub velikim obetom nikakor ne najde prave uporabe in s tem potrditve v praksi.

Kljub v praksi potrjenim koristim metode FMEA za učinkovito odkrivanje in odpra- vljanje napak oziroma zmanjševanje njiho- vih posledic že na stopnji razvoja izdelka ter procesa izdelave, pa z njo ne moremo vnaprej preveriti učinkovitosti posamezne- ga ukrepa, dobiti ocene o medsebojni odvisnosti posameznih napak in ukrepov za odpravo le-teh ter njihovega vpliva na dejansko zmogljivost in učinkovitost načrto- vanega sistema. Zato je uporaba diskretne simulacije smiselno nadaljevanje analize FMEA na ravni načrtovanja izdelovalnega sistema. S simulacijo lahko namreč preverimo delovanje načrtovanega sistema, še preden ga postavimo in zaženemo. S tem lahko zagotovimo boljšo kakovost načrto- vanja, ki vpliva na hitrejši zagon in učinko- vitejše delovanje proizvodnega sistema ter prihranek celotne investicije.

Kakovost in metoda FMEA

FMEA (Faliure Mode Eff ects Analysis) je metoda za ugotavljanje možnih napak, opredelitev njihovega vpliva na kakovost izdelka in analizo možnosti za preprečeva- nje njihovega nastanka. Osnovna zamisel metode je odkrivanje oziroma po možno- sti preprečevanje napak na stopnji razvoja izdelka in procesov izdelave. Metoda vodi načrtovalce po poti odkrivanja morebitnih napak konstrukcije in postopkov izdelave, ki vplivajo na kakovost izdelka ter s tem za- dovoljstvo kupca.

V podjetjih, kjer je politika kakovosti jasno opredeljena, je uporaba metode FMEA ob-

vezna. Vsako podjetje, ki deluje po med- narodnih standardih kakovosti ISO 9001, VDA 6.1, QS 9000, ISO/TS16949:2002, mora v primeru razvoja novega izdelka ali izpeljanke obstoječega izvesti metodo FMEA. Metoda je obvezna tudi pri razvoju in uvajanju novih izdelovalnih postopkov ter procesov.

Prisila v uporabo metode, ki jo narekuje- jo standardi zagotavljanja kakovosti, hitro privede do spoznanja o njeni pomembnosti in nujnosti, ki se ju pred tem le malokdo zaveda. Pogoja za uspešnost metode sta njeno poznavanje in pravočasnost izvedbe. Namen metode je preprečevanje napak, zato je še posebno pomembno, da jo izvedemo, preden do njih pride, saj so stroški sprememb na stopnji razvoja najmanjši.

Postopek metode FMEA

Postopek metode FMEA je razdeljen na korake (Slika 1), ki jih lahko združimo v tri sklope. Prvi vsebuje pripravo in izvedbo analize FMEA, drugi korekcijo morebitnih napak oziroma izvedbo korektivnih ukrepov, v tretjem sklopu pa so spremljanje in preverjanje stanja izvedenih ukrepov ter ponovno vrednotenje.

Učinkovita izvedba metode FMEA zahteva dobro pripravo, ki vključuje tvorjenje sku- pine odgovornih in kompetentnih strokov- njakov z različnih področij, kot so razvoj izdelka, načrtovanje tehnologije izdelave Slika 1: Postopek metode FMEA

(2)

Avgust 10 II 103

a v tomatizacija in inf ormatizacija

avtomatizacija sestavljanja

in sestavljanja, zagotavljanje kakovosti, proizvodnja, meritve in preizkušanja, ter seznanitev sodelujočih z osnutki in načrti izdelka ter predvidenih tehnologij izdelave.

V analizi strokovnjaki predvidijo za vsak sestavni del oziroma tehnološko operacijo možne napake, njihove posledice in vzroke za njihov nastanek. Ugotovitve analize se predpisano dokumentirajo.

Sledi vrednotenje, kjer se oceni verjetnost za nastanek oziroma pogostost nastanka napake, pomembnost napake oziroma njen vpliv na kakovost izdelka in možnosti za njeno odkrivanje. Udeleženci analize dolo- čijo oceno na podlagi splošnih meril, ki so prilagojena analizi FMEA konstrukcije in analizi FMEA procesa. Zmnožek teh ocen je prednostno število tveganja posamezne napake in odloča glede na postavljeno mejno vrednost o nujnosti korektivnega ukrepa. Rezultati vrednotenja analize FEMA so vodilo za izdelavo načrta odprave vzrokov ugotovljenih možnih napak oziroma izvedbo preventivnih ukrepov. Načrt vsebuje število korektivnih ukrepov, odgovorne za izvedbo in terminski načrt.

Potek izvedbe korektivnih ukrepov se spre- mlja, preverja pa se tudi njihovo izvajanje.

Po preverjanju je treba izvesti ponovno vrednotenje napak, ki so zahtevale korektivne ukrepe, in če je ocena prednostnega števila tveganja manjša od mejne vrednosti, po- meni, da je bil ukrep uspešno izveden. Če ni bil, sledijo ponovno izvajanje ukrepov, sledenje, preverjanje in vrednotenje, kar se ponavlja, dokler ni ocena vsake napake pod mejno vrednostjo.

Pri obravnavi metode FMEA je treba upo- števati vse izkušnje iz proizvodnje in pre- izkušanja enakih ali podobnih izdelkov ter izkušnje, ki jih dobimo na podlagi obnaša- nja podobnih izdelkov v uporabi.

Metoda FMEA konstrukcije in procesa

Glede na stopnjo v življenjskem ciklusu izdelka ločimo metodo na FMEA konstrukcije in FMEA procesa. Metodo FMEA konstrukcije izvajamo pri razvoju novega izdelka oziroma različnih izpeljankah obstoječega, kjer je potrebna sprememba posameznih sklopov ali sestavnih delov. Namena metode FMEA konstrukcije sta tudi določitev in upoštevanje robnih pogojev razvoja izdelka, ki zagotavljajo izvedbo njegove izdelave v zahtevani kakovosti, predvideni ceni in do- govorjenih časovnih rokih.

Metoda FMEA procesa izvedemo pri razvoju in vpeljavi nove tehnologije izdelave, izdelovalnega stroja, naprave za sestavljanje, orodja ter drugih strojev in naprav, ki so potrebni za izdelavo izdelka, treba pa jo je izvesti tudi pri razvoju izpeljanke izdel-

ka, vendar le za sestavne dele, ki so novi in zahtevajo nove tehnologije ter naprave za izdelavo.

Naloga načrtovanja je zagotoviti kakovost izdelka pri najbolj učinkoviti in stroškovno upravičeni izbiri tehnologij ter izdelovalnega sistema. Metoda FMEA konstrukcije, predvsem pa procesa, vpliva na določitev zahtev in oblikovanje zasnove izdelovalnega sistema, s tem pa precej tudi na zmogljivost, učinkovitost in ceno izdelave.

Prednosti in pomanjkljivosti me- tode FMEA

Metoda FMEA prispeva k večji kakovosti izdelka in s tem k zmanjšanju stroškov po- pravil v garancijskem roku, krajšemu času razvoja izdelka in izdelave, zmanjšanju odpravljanja napak ob zagonu proizvodnje, zanesljivejšemu zagotavljanju rokov, eko- nomsko učinkovitejši izdelavi, izboljšanju komuniciranja med sodelujočimi pri pro- jektu in natančnejši dokumentaciji.

Naštete prednosti oziroma koristi veljajo za metodo FMEA konstrukcije, medtem ko ima predvsem metoda FMEA procesa nekatere pomanjkljivosti, saj:

– temelji na izkušnjah in podatkih iz izvedenih projektov,

– se njena učinkovitost lahko preveri šele ob dejanski izvedbi,

– ne daje ocene o medsebojni odvisnosti posameznih napak in ukrepov za njihovo odpravo,

– ne vključuje vpliva napak in ukrepov na dejansko zmogljivost, produktivnosti ter učinkovitost izdelave,

– temelji na konstrukciji izdelka in izdelovalnih procesih, ne upošteva pa sesta- vin ter lastnosti izdelovalnega sistema.

Pravzaprav to niso pomanjkljivosti metode FMEA, ampak poteka oziroma postopka

razvoja, ki ne vključuje metod in orodij za ovrednotenje korektivnih ukrepov na stopnji načrtovanja. Potek razvoja izdelka vključuje sodobna računalniško podprta inženirska orodja za oblikovanje in analizo izdelka (CAD in CAE) ter izdelavo in pre- izkušanje prototipa, zato se večino korektivnih ukrepov metode FMEA konstrukcije lahko na tej stopnji tudi preveri.

Drugače je na stopnji razvoja izdelovalnega sistema, saj postopek ne predvideva izdelave in preizkušanja prototipa, kar je z vidika stroškov in časovnih rokov pov- sem razumljivo. Zato je na tej stopnji zelo pomembna uporaba računalniško podpr- tih inženirskih orodij tudi za preizkušanje učinkovitosti korektivnih ukrepov, ki so rezultat analize FMEA.

Povezava FMEA in diskretne simulacije

Diskretna simulacija (glejte IRT3000, št.

7, str.: 86–88) je koristna skozi celoten ži- vljenjski ciklus izdelovalnega sistema, v povezavi z metodo FMEA procesa pa pred njeno izvedbo in za preverjanje učinkovito- sti ukrepov (Slika 2).

Rezultati razvoja tehnologije izdelave in opredeljenih izdelovalnih procesov so iz- hodišče za izdelavo digitalnega modela diskretnih značilnosti načrtovanega izdelovalnega sistema in izvajanje simulacije.

Na tej stopnji digitalni model nadomesti fi zični prototip, simulacija pa poskuse.

Rezultati simulacije vplivajo na odločitve o spremembah in dopolnitvah tehnologije ter procesov izdelave.

Model je osnova tudi za kakovostno pripravo analize FMEA in predvsem preverjanje učinkovitosti ukrepov. Model dopolnimo s predvidenimi ukrepi in s preizkušanjem opazujemo oziroma preverjamo njihovo Slika 2: Diskretna simulacija in FMEA

(3)

104 Avgust 10 II

a vt omatizacija in inf ormatizacija

avtomatizacija sestavljanja

učinkovanje. Po ponovnem vrednotenju ukrepov na podlagi rezultatov simulacije se odločimo o dodatnih ukrepih in njihovem preverjanju, nadaljevanju projekta z izdelavo tehnološke dokumentacije ali pa vrne- mo projekt na stopnjo sprememb ter do- polnitev tehnologije in procesov izdelave.

Na tej stopnji razvoja so koristne in po- trebne tudi druge programske rešitve, kot so CAD in CAE, s katerimi lahko modeli- ramo ter analiziramo nekatere dinamične lastnosti načrtovanega sistema in učinko- vanje posameznih ukrepov FMEA. Diskre- tna simulacija je pri tem vsekakor osrednja programska rešitev in osnova za združitev in celovito obravnavo življenjskega ciklusa izdelka ter izdelovalnega sistema, ki se pre- pletata tudi v metodi FMEA.

Priložnosti, koristi in prednosti

Raziskava priložnosti, koristi in prednosti načrtovanja, podprtega s povezavo FMEA in diskretne simulacije, je bila izvedena na liniji za sestavljanje statorja sesalne enote, ki je že v redni proizvodnji. Med načrto- vanjem linje je bila v celoti izvedena metoda FMEA, vendar je kljub temu čas od zagona do končnega prevzema v redno proizvodnjo bil predolg, linija pa ni dose- gala načrtovane produktivnosti. Zato smo s simulacijo obstoječe linije želeli preveriti natančnost in točnost s simulacijo doblje- nih rezultatov ter ugotoviti, ali lahko simulacija na stopnji načrtovanja linije odgovori na vprašanja, ki ostanejo po izvedbi FMEA še odprta oziroma so odgovori na voljo šele po zagonu linije.

Analiza načrtovanja

Analiza načrtovanja linje je pokazala, da je bila večina ukrepov izvedena šele na stopnji poskusnega delovanja. Razloga za to sta bila kratek čas za izvedbo projekta, kar je vplivalo na nezadostno število poskusov na prototipu izdelka, in ne dovolj velika pozornost nekaterim napakam, ki so bile ugotovljene z metodo FMEA. Med

ukrepi, ki so bili izvedeni med poskusnim delovanjem linije, je bilo približno eno če- trtino takih, ki jih z metodo FMEA procesa ne moremo ustrezno popisati, analizirati, niti ovrednotiti, saj so povezani z vplivom nekaterih lastnosti sistema na zmogljivost, učinkovitost in produktivnost linije.

Vprašanja za simulacijo

Na stopnji razvoja izdelovalnih procesov in zasnove izdelovalnega sistema se določijo značilnosti linije, ki vplivajo na njeno re- snično produktivnost, zato se od povezave metode FMEA in simulacije pričakuje odgovore na vprašanja o vplivu:

– napak oziroma zastojev na produktivnost linije,

– števila palet in velikosti prostora za palete na traku med posameznimi posta- jami na blaženje vpliva napak in zastojev,

– načina dela oziroma odpravljanja napak, zalaganja linje z materialom in ročnega dela na produktivnost.

Izvedba simulacije

Simulacija je bila izvedena s programsko rešitvijo Plant Simulation. Izdelan je bil dis- kretni digitalni model linije oziroma simu- lacijski model, ki upošteva tloris postavitve linije, potek dela in čas procesa na delovnih postajah, razpoložljivost in čas odpravljanja napake oziroma vzroka zastoja delovnih postaj, zmogljivost vmesnih skladišč sestavnega dela in čas njihovega polnjenja, hitrost paletnega transportnega traku po posameznih odsekih, potek krmiljenja poti palete, postopek dela delavcev na liniji in terminski načrt dela.

Z digitalnim modelom so bili izvedeni poskusi z različnimi vrednostmi parametrov, kot so število palet, število delavcev na liniji, razpoložljivost delovnih postaj in čas odpravljanja zastojev. Rezultat vsakega poskusa so produktivnost linije oziroma število izdelkov na izmeno, takt in pretoč- ni čas linije, izkoriščenost delovnih postaj

(Slika 3), obremenitev delavcev in zasede- nost odsekov transportnega sistema.

Prednosti izvajanja poskusov z digitalnim modelom sta samodejna analiza ozkih grl oziroma nepotrebnih zmogljivosti linije in pridobivanje parametrov ter podatkov o delovanju, ki jih v resnični proizvodnji zaradi stroškov in izvedljivosti ne bi merili oziroma zajemali.

Sklep

Rezultati diskretne simulacije linije so dali odgovore na vsa zastavljena vprašanja, s čimer smo potrdili predvidevanja o upo- rabnosti simulacije v povezavi z metodo FMEA. Pri tem je pomembno, da so bili v simulaciji uporabljeni le tisti podatki, ki so običajno na razpolago na stopnji izvajanja metode FMEA, kar dokazuje, da lahko s simulacijo učinkovito ter dovolj natančno in točno preverimo nekatere ukrepe, poleg tega pa lahko odkrijemo ozka grla, ki jih si- cer odkrijemo šele med zagonom linije.

Diskretna simulacija lahko nedvomno izboljša kakovost načrtovanja in s tem zmanjša število napak ter stroške njihovega odpravljanja na stopnji zagona proizvodnega sistema, hkrati pa zagotavlja praktično uresničljivost načrtovanih produktivnosti in učinkovitosti. Pri tem se postavlja le vprašanje, ali imamo dovolj znanja in smo pripravljeni spoprijeti se z izzivom in izko- ristiti te možnosti ter priložnosti.

Boštjan Demšar in Tomaž Stanonik, Domel, d. d.

dr. Tomaž Perme, zasebni raziskovalec Slika 3: Grafi čni prikaz simulacijskega modela linije in izkoriščenosti delovnih postaj