Zasnova pozicionirnega sistema za pozicioniranje sestavnih delov lesene transportne embalaţe na delovno mizo

(1)

UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo

Zasnova pozicionirnega sistema za pozicioniranje sestavnih delov lesene transportne embalaţe na

delovno mizo

Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo

Damjan Vovk

Ljubljana, avgust 2021

(2)

(3)

(4)

(5)

UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo

Zasnova pozicionirnega sistema za pozicioniranje sestavnih delov lesene transportne embalaţe na

delovno mizo

Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo

Damjan Vovk

Mentor: prof. dr. Niko Herakovič Somentor: doc. dr. Marko Šimic

Ljubljana, avgust 2021

(6)

(7)

(8)

(9)

v

Zahvala

Najlepše se zahvaljujem mentorju prof. dr. Niko Herakoviču in somentorju doc. dr. Marko Šimicu za njune nasvete in napotke in mi tako omogočila opraviti diplomo pod njunim mentorstvom.

Zahvaljujem se vodstvu podjetja, ki je moje razmišljanje ocenilo kot pozitivno in mi omogočilo izvajanje potrebnih raziskav. Zahvalo in opravičilo namenjam tudi vsem delavcem, ker so imeli veliko razumevanja med izvajanjem potrebnih meritev.

Posebna zahvala gre še enemu mentorju, tistemu ţivljenjskemu. Hvala, dragi oče in hkrati spoštovani kolega strojnik, Franci Vovk. Hvala, da mi ţe 25 let nudiš pomoč in rešitve pri skrhanih zobnikih ţivljenja.

Zahvala gre tudi ostali druţini, predvsem mami Jani, babicama Cvetki in Mariji in vsem ostalim, ki so mi v procesu študija vedno stali ob strani. Na tem mestu se moram zahvaliti tudi najboljšima prijateljema Milošu in Aljaţu, ki sta mi vedno znala dati vzpodbudo in nasvete za delo.

(10)

vi

(11)

vii

(12)

viii

(13)

ix

Izvleček

UDK 674.6:62-229.31:658.5(043.2) Tek. štev.: VS I/893

Zasnova pozicionirnega sistema za pozicioniranje sestavnih delov lesene transportne embalaţe na delovno mizo

Damjan Vovk

Ključne besede: lesena transportna embalaţa pozicioniranje

pozicionirni element laserski projektor magnet

proizvodni proces

Lesena transportna embalaţa je dokaj preprost izdelek, namenjen zaščiti različnega blaga med transportom. Tolerance njenih dimenzij se podajajo v milimetrih in temu je prilagojen tudi proizvodni proces. Tudi tako enostaven izdelek pa je podvrţen vsem trţnim, tehničnim in tehnološkim zahtevam, ki jih lahko opišemo z marketinškim principom 4P (Product, Price, Place, Promotion = Izdelek, Cena, Distribucija, Promocija). Diplomska naloga je posredno osredotočena na ceno izdelka. Z namenom, da bi podjetje utrdilo svoj poloţaj na trgu in še povečalo trţni deleţ, ţelijo izboljšati vse elemente konkurenčnosti, med katerimi izstopa stroškovna vzdrţnost. Pričujoče delo je zato osredotočeno na racionalizacijo določenih delovnih operacij z namenom ustvariti prihranke na izdelovalnih časih. V nalogi je najprej opisano aktualno stanje proizvodnega procesa v odnosu na teoretične osnove, nadaljuje pa se z natančno časovno analizo posameznih proizvodnih operacij. Na osnovi opazovanja in meritev smo definirali delovno operacijo, pri kateri je z majhnimi stroški moţno doseči največji učinek glede izdelovalnega časa. V nalogi smo v ta namen zasnovali pozicionirni sistem, ki ga je moţno uvesti tudi v sorodnih proizvodnjah znotraj in izven skupine.

Kombinacija laserskega projektorja in pozicionirnih elementov dopušča uvedbo ţe v obstoječo proizvodnjo, prioritetno pa je namenjena za nov proizvodni obrat, v katerem bo tudi sodobnejša struktura proizvodnega procesa pripomogla k povečanju konkurenčnosti izdelka.

(14)

x

(15)

xi

Abstract

UDC 674.6:62-229.31:658.5(043.2) No.: VS I/893

Design of a positioning system for positioning of component parts of wooden transport packaging on a workbench

Damjan Vovk

Key words: wooden transport packaging positioning

positioning system laser

magnet

Wooden transport packaging is a fairly simple product for providing safety of transported goods. Measurement tolerances are given in milimeters and according to that, so is the manufacturing process properly adjusted. Even though the product is very simple, it is still exposed to all marketing and technical requirements, which can be described using 4P principal: Product, Price, Place and Promotion. The thesis is indirectly focused on price of the product. With the company's intention of marking its place on the market, all aspects of competitiveness are being taken care of, especially expense durability. The thesis is therefore focused on racionalization of some work operations with intention of saving on manufacturing times. First we analyze present state of manufacturing process based on theoretical basics and we continue with precise time analysis of each manufacturing operation. We discover the manufacturing operation on which we can easily reduce manufacturing times. Therefore we design a positioning system which can be applied in similar working procedures. Working hand-in-hand with a new manufacturing process structure, it would increase product's competitiveness.

(16)

xii

(17)

xiii

Kazalo

1 Uvod ... 1

1.1 Ozadje problema ... 1

1.2 Cilji ... 2

2 Predstavitev izdelka ... 3

2.1 Sestavni deli kletke ... 4

2.2 Kosovnica proizvoda ... 5

3 Predstavitev proizvodnega procesa ... 7

3.1 Teoretične osnove ... 7

3.2 Delovne operacije ... 12

4 Moţne rešitve... 19

5 Izdelovalni časi in njihova medsebojna primerjava ... 25

5.1 Delovne operacije izven opazovanega delovnega mesta ... 25

5.2 Operacije na delovni mizi ... 28

5.3 Medsebojna primerjava izdelovalnih časov ... 30

6 Predlog novega načina pozicioniranja ... 31

6.1 Laserski projektor ... 31

6.2 Pozicionirni element ... 34

7 Prihranek in stroški implementacije ... 41

7.1 Izračun prihranka ... 41

7.2 Ocena stroškov ... 44

7.3 Donosnost investicije (ROI) ... 44

(18)

xiv

8 Rezultati in diskusija ... 47

9 Zaključek ... 49

Literatura ... 51

Priloge ... 53

(19)

xv

Kazalo slik

Slika 2.1: CAD model lesene transportne kletke ... 3

Slika 2.2: Pod ... 4

Slika 2.3: Čelo ... 4

Slika 2.4: Stranica... 5

Slika 2.5: Pokrov ... 5

Slika 3.1: Proizvodni proces [1] ... 7

Slika 3.2: Obravnavani proizvodni proces [1] ... 8

Slika 3.3: Tri nivojska struktura proizvodnega podjetja in njene aktivnosti [2] ... 8

Slika 3.4: Logistika delovnega mesta [1] ... 10

Slika 3.5: Kombinirani tip proizvodnje [3] ... 11

Slika 3.6: Sunkovita proizvodnja [3] ... 11

Slika 3.7: Struktura obravnavanega proizvodnega procesa ... 12

Slika 3.8: Nameščanje letev na večnamensko delovno mizo ... 14

Slika 3.9: Vizualizacija na osnovi podatkov z delovnega naloga ... 15

Slika 3.10: Uporaba tračnega metra ... 16

Slika 3.11: Pozicioniranje letev na eni strani ... 17

Slika 3.12: Pozicioniranje letev na drugi strani ... 17

Slika 4.1: Čep in ţebelj ... 20

Slika 4.2: Primer tehnične dokumentacije na delovnem mestu ... 20

Slika 4.3: Simulacija laserskega obrisa ... 21

Slika 4.4: Vertikalni odmik (teţava pri simulaciji) ... 22

Slika 4.5: Prikaz laserske projekcije (obrisi sestavnih delov in poloţaja pozicionirnih elementov) ... 23

Slika 4.6: Računalniška simulacija uporabe laserske projekcije in pozicionirnih elementov ... 23

Slika 4.7: Simulacija pozicionirnih elementov ... 24

Slika 6.1: Laserski projektor FARO Tracer [6] ... 32

Slika 6.2: Shematičen prikaz delovanja laserskega projektorja [7] ... 33

Slika 6.3: Primer moţne uporabe [7] ... 33

Slika 6.4: CAD model s presekom pozicionirnega elementa ... 35

Slika 6.5: Trajni magnet [10]... 36

Slika 6.6: Karakteristika izbranega magneta [10] ... 36

Slika 6.7: Poligon sil pri uporabi pozicionirnega elementa (magneta) ... 37

Slika 6.8: Presek magneta s silnicami ... 39

Slika 6.9: Poligon sil za izračun sile roke [12] ... 39

Slika 11.1: Sestavna risba poda ... 55

Slika 11.2: Sestavna risba stranice ... 56

Slika 11.3: Sestavna risba čela ... 57

Slika 11.4: Sestavna risba pokrova ... 58

Slika 11.5: Sestavna risba lesene transportne kletke ... 59

(20)

xvi

Slika 11.6: Sestavna risba pozicionirnega elementa v stanju uporabe med izdelavo sestavnih delov lesene kletke ... 61 Slika 11.7: Sestavna risba pozicionirnega elementa v stanju nameščanja na delovno površino ... 62

(21)

xvii

Kazalo preglednic

Preglednica 2.1: Kosovnica lesene kletke W ... 5

Preglednica 5.1: Prikaz merjenih časov proizvodne operacije ţaganja ... 26

Preglednica 5.2: Prikaz merjenih časov proizvodne operacije prevoza s transportnim vozičkom ... 26

Preglednica 5.3: Prikaz merjenih časov proizvodne operacije prevoza z viličarjem ... 27

Preglednica 5.4: Prikaz merjenih časov proizvodne operacije končne sestave lesene kletke ... 28

Preglednica 5.5: Primerjava izdelovalnih časov med sedanjim načinom dela in pomočjo z načrtom .. 28

Preglednica 5.6: Primerjava izdelovalnih časov med sedanjim načinom dela in pa v primeru uporabe laserja ... 29

Preglednica 5.7: Primerjava izdelovalnih časov med sedanjim načinom dela sočasne uporabe laserja in pozicionirnih elementov ... 29

Preglednica 5.8: Celotna primerjava vseh izdelovalnih časov ... 30

Preglednica 6.1: Specifikacije izbranega magneta [10]... 37

(22)

xviii

(23)

xix

Seznam uporabljenih simbolov

Oznaka Enota Pomen

d mm debelina letve ali grede

D mm

premer pozicionirnega elementa

F N sila

h mm višina

H mm

višina pozicionirnega elementa

K / kontrolna operacija

m kg masa

n / število

O / tehnološka operacija

pr EUR cena

prih EUR prihranek

S / skladiščna operacija

s mm

dolžina poti, ki jo premosti letev

T / transportna operacija

t s čas

vr EUR vrednost

Indeksi

0,1,2,3… zaporedni indeksi 1del1 en delavec v enem letu

1klet1 enega delavca v enem letu za izdelavo kletk bol bolniška odsotnost

del delovni/delovnih/delavcev dop dopust

ef efektivni

i število (npr. delavcev) inv investicije

izd1 kletk na letni ravni

izklet kletk ene izmene na letni ravni izm izmene

k podne lege

kdel delavcev na letni ravni

klet vseh kletk na letni ravni (vse izmene) klet1 izdelave lesenih kletk na letni ravni

klp uporaba laserja in pozicionirnih elementov pri izdelavi kletk

L lepenja

laser laser/laserja/laserskega projektorja LET letve

(24)

xx

LETO Letna raven/v enem letu MAG magnetna/magnetna mal malica

N podlage

odm odmor

p pokrova

pred predaja

prih1 povprečni prihranek ROKE roke

s premostitvena dolžina

(25)

xxi

Seznam uporabljenih okrajšav

Okrajšava Pomen

AGV Avtomatsko vodeno vozilo (angl. Automated guided vehicle) CAD Računalniško podprto konstruiranje (angl. Computer aided design)

CNC Računalniško numerično krmiljenje (angl. Computerized numerical control) DXF Format za izmenjavo risb (angl. Drawing interchange file)

EUR Evro (valuta)

ROI Donosnost investicije (Return On Investment)

(26)

xxii

(27)

1

1 Uvod

Slovensko podjetje se ţe več kot 25 let ukvarja z organizacijo posebnih prevoznih storitev (Out of Gauge). Z jasno strategijo in smislom za prepoznavanje sprememb v svetovnih trgovinskih tokovih podjetje uspešno krepi svoj vodilni poloţaj v sektorju “Oversize Load”.

Podjetje deluje globalno, kar pomeni, da lahko s pomočjo kakovostnih in uveljavljenih partnerjev varno opravi prevoz tovora od točke A do točke B kjerkoli na svetu. Njihove prednosti so dolgoletne izkušnje, znanje, kakovostna organizacija, prilagodljivost in široka mreţa zaupanja vrednih poslovnih partnerjev. Cilj, ki mu sledijo, je kakovosten in varen prevoz. Potrebe njihovih naročnikov so pred leti dojeli kot poslovno priloţnost in osnovno dejavnost nadgradili. V ta namen je bila leta 2014 ustanovljena hčerinska druţba, katere osnovna dejavnost je proizvodnja lesene transportne in skladiščne embalaţe.

Osnovna funkcija embalaţe, ki jo izdelujejo, je zaščita izdelkov pred različnimi vplivi med transportom od proizvajalca do naročnika in/ali na mestu skladiščenja. Podjetje s svojimi izdelki dopolnjuje celovito ponudbo v okviru nekaterih partnerskih druţb. V zadnjih dveh letih se podjetje širi, ta trend pa se pričakuje tudi v prihodnje. Zaradi načrtovane širitve ţelijo posodobiti in optimizirati proizvodni proces, tak model pa uporabiti tudi v prihodnje.

1.1 Ozadje problema

Sedanji proizvodni proces ima značaj projektne, oziroma delavniške proizvodnje, podjetje pa namerava v novem proizvodnem obratu, ki ga nameravajo zgraditi v roku dveh let, uvesti serijsko proizvodnjo. Njihovi načrti so posledica pričakovanega porasta naročil. Vsebina komercialnih pogodb je sicer poslovna skrivnost, vsekakor pa mora vodstvo podjetja doseči tudi določene cenovne pogoje.

Vodstvo podjetja se zaveda, da lahko doseţejo za naročnike sprejemljive cene samo z optimizacijo proizvodnega procesa. Ker bo nova proizvodna hala namenjena izključno proizvodnji lesenih kletk, ţe sedaj načrtujejo tudi novo organizacijo proizvodnje in tehnologijo.

(28)

Uvod

2

1.2 Cilji

V širšem pomenu je cilj tega diplomskega dela prehod s projektnega v serijski način proizvodnje lesenih kletk, ki predstavljajo 60% naročil. Ker se pri sedanjem (projektnem) načinu izdelave operacije pozicioniranja materiala, ki so ključne glede kakovosti in cene končnega izdelka, izvajajo ročno, bomo v nalogi zasnovali enostaven in zanesljiv pozicionirni sistem. Proizvodnja tega segmenta izdelkov predstavlja trenutno največje ozko grlo, pogosto pa se pojavljajo tudi dimenzijska odstopanja, oboje pa se odraţa na končni ceni izdelka, zato je vprašljiva dolgoročna konkurenčnost podjetja. Na osnovi analize in ocene sedanjega proizvodnega procesa (predvsem s stališča izdelovalnih časov), bomo zasnovali nekaj moţnih rešitev in predlagali najprimernejšo za dosego optimalnega učinka. Pri nadaljnjem širjenju proizvodnih kapacitet (gradnja novega obrata) bodo rezultati te naloge lahko sluţili kot osnova za načrtovanje serijske proizvodnje.

(29)

3

2 Predstavitev izdelka

V nalogi se bomo osredotočili na izdelavo lesene transportne embalaţe v obliki lesenih kletk (slika 2.1), ki jih naročniki uporabljajo za pakiranje lastnih izdelkov (n.pr.: hladilni elementi klimatskih sistemov, filtri). Namenjene so predvsem za prekomorski transport. Za njihovo izdelavo se uporablja smrekov les. Embalaţa se iz lesa izdeluje zato, ker za čas transporta ponuja dovolj robustnosti, da vsebino primerno zaščiti, ob koncu uporabe pa ponuja enostavno reciklaţo (seţig, mletje ipd.).

Slika 2.1: CAD model lesene transportne kletke

Kletke morajo v osnovi zadoščati naslednjima pogojema:

- moţnost manipuliranja z viličarjem,

- omogočena mora biti enostavna odstranitev ene stranice (vstavljanje končnega izdelka v embalaţo), zato jo pritrdijo z lepilnim trakom.

(30)

Predstavitev izdelka

4

2.1 Sestavni deli kletke

Kletke imajo obliko kvadra ali kocke (vedno 6 sestavnih delov), poimenovanje sestavnih delov pa je naslednje:

- pod (slika 2.2), - čeli (slika 2.3), - stranici (slika 2.4), - pokrov (slika 2.5).

Razčlenitev lesene kletke v podsestave je potrebna predvsem zaradi samega proizvodnega procesa. Izdelava lesene kletke namreč poteka tako, da se na delovnih mizah izdelujejo posamezni podsestavi, šele nato pa se kletka sestavi v celoto. Prav vsi sestavni deli in podsestavi so med seboj spojeni z ţeblji (razen ene stranice in pokrova, ki so pritrjeni z lepilnim trakom – zahteva kupca).

Slika 2.2: Pod

Slika 2.3: Čelo

(31)

5 Slika 2.4: Stranica

Slika 2.5: Pokrov

2.2 Kosovnica proizvoda

Kosovnica za vsako kletko je podana na način, ki je prikazan v preglednici 1.

Preglednica 2.1: Kosovnica lesene kletke W

Kosovnica Lesena kletka W

Sestav Sestavni del

Število kosov Naziv in mere [mm] Število kosov Naziv in mere [mm]

1 Pod

2240 x 670 x 120

4 Letev 2240 x 80 x 20 3 Podna lega 670 x 80 x 10

2 Stranica

2280 x 1130 x 40

6 Letev 2280 x 80 x 20 6 Letev 1130 x 80 x 20

2 Čelo

1025 x 630 x 40

6 Letev 630 x 80 x 20 4 Letev 1025 x 80 x 20

1 Pokrov

2240 x 670 x 40

4 letev 2240 x 80 x 20 3 Letev 670 x 80 x 20

(32)

6

(33)

7

3 Predstavitev proizvodnega procesa

3.1 Teoretične osnove

Nastanek izraza »proizvodni proces« lahko postavimo v pradavnino in sovpada s pojavom orodja. Pračlovek je namreč izdelal preprosto orodje, s katerim je (pre)oblikoval materiale v izdelke, s katerimi si je olajšal ţivljenje. Evolucija od kamnite sekire in lesene palice na začetku, egipčanskega škripčevja (piramide) in Fordovega tekočega traka, vse do današnjih robotov je dokaz, da se človek zaveda pomena optimizacije dela, saj si s tem olajša vsakdanja opravila. Kot osnova za načrtovanje procesnih izboljšav je potrebno razumeti teoretične osnove in poznati aktualno situacijo.

Proizvodni proces 3.1.1

Proizvodni proces (slika 3.1) je razdeljen na več dogodkov oz. procesov (postopkov), ki si sledijo glede na tehnološki postopek v določenem zaporedju. Proces izdelave končnega izdelka se običajno začne z nizom obdelovalnih postopkov surovcev. Vsem tehnološkim operacijam sledijo še kontrolne (vizualna in merska kontrola), običajno pa se tak proizvodni proces zaključi z montaţo [1].

Slika 3.1: Proizvodni proces [1]

(34)

Predstavitev proizvodnega procesa

8

V našem primeru zgleda proizvodni proces kot sledi na sliki 3.2.

Slika 3.2: Obravnavani proizvodni proces [1]

V splošnem je mogoče proizvodno podjetje ponazoriti s tri nivojskim modelom (slika 3.3):

Slika 3.3: Tri nivojska struktura proizvodnega podjetja in njene aktivnosti [2]

(35)

9 Strateški nivo

V ta nivo sodijo aktivnosti vodenja podjetja, raziskav in financ. Aktivnosti na tem nivoju so usmerjene v izdelavo dolgoročnih in kratkoročnih strategij podjetja, kako bo usmerjen razvoj, kako bo podjetje nastopilo na trgu in s čim bo še bolj utrdilo poloţaj na njem. Vodstvo v skladu z analizo trendov, pogojev in zahtev trga ter stanja proizvodnje postavlja cilje oz.

ukrepe, ki so v nadaljevanju izvedeni na taktičnem nivoju. Za to uporablja nekatere strateške ocenitvene parametre (za oceno trga, okolja in proizvodnega sistema) [2]:

- profit (stroški, doseganje cen na trgu), - izdelčni trendi trga,

- rentabilnost,

- odzivnost in prilagodljivost podjetja, - varovanje okolja,

- deleţ na trgu, - konkurenca.

Taktični nivo

Na tem nivoju se postavi strategija za uresničitev idej, ciljev oz. ukrepov strateškega nivoja.

Običajno se tu formirajo timi, ki z upoštevanjem vplivnih parametrov taktičnega in ocenitvenih parametrov operativnega nivoja iščejo moţnost in smotrnost uresničitve ideje oz.

cilja.

Najpomembnejše aktivnosti taktičnega nivoja so [2]:

- načrtovanje proizvodnje in tehnologij (kako bo delo potekalo, s kakšnimi sistemi in procesi bo potekala proizvodnja itn.),

- razvoj in konstrukcija specialnih orodij, proizvodnih in logističnih sredstev, - nabava vsega potrebnega (material, polizdelek, standardni deli, orodja ipd.), - kontrola in zagotavljanje kakovosti,

- vzdrţevanje,

- logistika materiala in sredstev.

Izvedbeni (operativni) nivo

Ta nivo vključuje vse procese, ki so potrebni, da iz materiala nastane izdelek. Tu najdemo aktivnosti kot so: priprava materiala, primarne procese, izdelavo sestavnih delov, montaţo, skladiščenje itn. Proizvodnja bo mogoča, če sta na določenem mestu v določenem času tako material kot tudi informacija, za kar pa je potrebna ustrezna informacijska povezava.

Najpogostejši krivec za zastoje v proizvodnje je ravno neusklajenost pretoka informacij in materiala. [2]

Na osnovi omejitev, danih s strani vodstva druţbe, bo moja naloga obravnavala izvedbeni nivo proizvodnega procesa. Vse vhodne informacije (podatki) so zato obravnavane kot nespremenljivo dejstvo. V nadaljevanju diplomskega dela se bomo osredotočili predvsem na eno delovno mesto oz. proizvodno operacijo, zato je skorajda nujno obravnavati tudi logistiko posameznega delovnega mesta.

(36)

10

Delovno mesto 3.1.2

Za nemoten potek delovnega procesa je zahtevan usklajen tok materiala, informacij, orodij, dodatnega materiala, raznih pripomočkov, energije in odvoda odpadkov (slika 3.4). Material lahko na delovno mesto prihaja v najrazličnejših stanjih. V našem primeru imamo tako na delovni mizi zahtevano število letev različnih dimenzij, dve vrsti ţebljev, lepilni trak, tračni meter in zabijalno pištolo za ţeblje. Količino materialov in sredstev lahko določamo z različnimi metodami (JIT – Just In Time, MRP II – Material Resource Planning), trenutno pa obravnavano podjetje ne uporablja nobene od teh, ker še vedno prisega na zaloge (v primeru lesa to celo koristi, saj se les v zunanjem skladišču ţe sproti suši).

Strega na delovnem mestu lahko poteka ročno ali avtomatizirano, odvisno od potreb. Po koncu procesa se material prenese na naslednje delovno mesto ali pa se ga skladišči (urejeno ali neurejeno stanje). Pripomočke in orodja imamo lahko nameščene na stroju ali pa jih mamo skladiščene ob napravi oz. v zato namenjenih prostorih. V kolikor niso nameščeni na delovnem mestu oz. mizi, jih je potrebno pred pričetkom izdelovalnega procesa prinesti do delovnega mesta [1].

Slika 3.4: Logistika delovnega mesta [1]

Organiziranost proizvodnega procesa 3.1.3

Proizvodnjo oz. proizvodni proces lahko organiziramo na več načinov, predstavili pa bomo dva načina in njune podzvrsti, ki sta tipična za sedanjo organiziranost proizvodnje v obravnavanem podjetju.

Proizvodnja glede na načelo prostorskega zdruţevanja operacij

V dani situaciji se soočamo s procesnim (izdelčnim) tipom proizvodnje. Za ta način organiziranosti proizvodnega procesa je značilno, da so delovna sredstva, ki so potrebna za

(37)

11 izdelavo enega izdelka, prostorsko zdruţena. Prednost tega tipa je ta, da je operativno vodenje proizvodnje manj zahtevno, pretok obdelovancev pa je urejen. Slika 3.5 nam prikazuje dani tip proizvodnje. Za ta način organizacije proizvodnega procesa je značilno, da se delovna sredstva, ki so večinoma zasedena le s proizvodnjo enega ali nekaj izdelkov zdruţujejo v celice (npr. v našem primeru: ţage). Ostala delovna sredstva so prostorsko zdruţena glede na tehnološko operacijo, ki jo lahko izvajajo. Običajno so to večnamenska orodja in so lahko uporabna za izdelavo veliko izdelkov (npr. v našem primeru: večnamenska delovna miza) [3].

Slika 3.5: Kombinirani tip proizvodnje [3]

Proizvodnja glede na način pretoka obdelovancev

Opravka imamo s sunkovito proizvodnjo (slika 3.6). Za to je značilno, da se obdelovanci po končani določeni stopnji proizvodnega procesa zbirajo v transportno enoto (v našem primeru:

po ţaganju na transportni voziček in v centralnem vmesnem skladišču). Obdelovanci so na naslednje delovno mesto transportirani šele takrat, ko je tisto delovno mesto prosto [3].

Slika 3.6: Sunkovita proizvodnja [3]

(38)

12

Proizvodnja glede na število različnih izdelkov proizvodnega programa

Glede na število različnih izdelkov proizvodnega programa gre v obravnavanem podjetju za večizdelčno proizvodnjo. Za tak način proizvodnje je značilno, da se v velikih serija proizvaja le nekaj vrst izdelkov (npr. kletke, podi, zaboji). Pri tehnoloških operacijah se uporabljajo univerzalna ali specialna delovna sredstva, le-ta pa so v proizvodnji razmeščena po kombiniranem tipu prostorskega zdruţevanja [3].

Proizvodnja glede na količino enakih delov

Obravnavana proizvodnja ima največ značilnosti posamične proizvodnje. Izdelki se proizvajajo v nekaj kosih na podlagi naročila kupcev, proizvodnja enakega izdelka pa se le redko ponavlja. Delovna sredstva so pri tem tipu proizvodnje in v našem konkretnem primeru izključno univerzalna (cirkularne ţage, pištole za zabijanje ţebljev, tračni metri, delovne mize…). Delavci sami pripravljajo stroje, storilnost pa je povprečna [3].

3.2 Delovne operacije

Slika 3.7 prikazuje obravnavani proizvodni proces, ki ga lahko opredelimo kot:

- kombinirani tip proizvodnje

o delovna sredstva so razporejena v celice (npr. ţage), ostala pa so zdruţena glede na tehnološko operacijo, ki jo lahko opravljajo (npr. univerzalna:

delovne mize)

- sunkovit tok materiala in informacij

o npr. letve, ki se na primerne dimenzije naţagajo na ţagi potujejo do vmesne skladiščne točke, od tam pa šele nato ko je eno delovno mesto (miza) prosto - večizdelčna posamična proizvodnja

o malo vrst izdelkov, ki se glede na naročila kupcev (velike serije) izdelajo z uporabo univerzalnih orodij

Slika 3.7: Struktura obravnavanega proizvodnega procesa

(39)

13 Legenda:

( ) ( )

( )

( ) ( )

Skladiščenje surovin (S1) 3.2.1

Dobavitelj pripelje v podjetje osnovno surovino (deske) zahtevanih dimenzij glede širine in debeline. Dolţine so prav tako odvisne od naročila, gibljejo pa se v glavnem med 4 in 6 m.

Deske se skladiščijo v zunanjem centralnem skladišču. Viličar, ki tovornjak razloţi, les ţe sproti vozi na odrejeno in predvideno mesto. Na tem mestu les čaka na sušenje v sušilnici.

Sušenje (O1) 3.2.2

Podjetje ima lastno sušilnico, zato zaenkrat ne naroča suhega lesa. Deske, ki so skladiščene zunaj, se v skladu z načrtom dela sproti nalaga v sušilnico. V primeru pričakovanega obsega naročil in redne dobave, se operacija sušenja opravlja pri popolnoma zasedeni sušilnici.

Dopusten odstotek vlage lesa po operaciji sušenja je vedno odvisen od naročila oz. zahtev naročnika končnega izdelka. Operacija sušenja traja v povprečju 8 do 10 ur in je odvisna od stopnje lesa na vhodu in zahtev na izhodu.

To delovno mesto bi bilo načeloma moţno ukiniti (nabava posušenih desk), vendar je to vezano na poslovne odločitve in komercialne pogoje ponudnikov rezanega lesa. Morebitna just-in-time dobava bi vsekakor zahtevala pokrit prostor za raztovarjanje. Nihanje razpoloţljivih količin rezanega lesa na trgu bi verjetno imelo za posledico neugodne, morda celo nesprejemljive komercialne pogoje.

Skladiščenje sušenega lesa v centralnem zunanjem skladišču 3.2.3

(S2)

Ko je operacija sušenja končana, se deske skladiščijo v zunanjem skladišču dokler ga ne potrebujejo v proizvodnji. Pred vremenskimi vplivi so zaščitene na enostaven, vendar ustrezen način, tako da zahtevano suhost ohranijo. Čas skladiščenja suhih desk direktno ne vpliva na izdelovalni čas kletke.

Ţaganje in kontrola letev (O2K1) 3.2.4

Iz zunanjega skladišča suhega lesa se ustrezna količina z viličarjem dostavi na delovno mesto razreza na dolţino. Na tem delovnem mestu sta dve ţagi, vsako posluţuje en delavec.

Zahtevane dolţine so predpisane z delovnim nalogom. Delavca hkrati izvajata tudi kontrolo, saj izločita neustrezne letve (grče, razpoke…).

(40)

14

Letve se odlaga na transportni voziček, in ko je na vozičku ves material za izdelavo ene kletke, delavec priloţi tudi delovni nalog.

Za serijsko proizvodnjo bi bilo smiselno uporabiti CNC ţage.

Vmesno notranje skladiščenje (S3) 3.2.5

Voziček z materialom za eno kletko čaka na tem skladiščnem prostoru, dokler ga ne odpelje delavec z delovnega mesta sestave. Za serijsko proizvodnjo bi bilo smiselno uporabiti AGV transportne vozičke.

Izdelava sestavnih delov kletke (O3K2) 3.2.6

Delavec pripelje transportni voziček do delovne mize, katere masivna in robustna površina sluţi kot delovna podlaga pri zbijanju lesene kletke. Na osnovi podatkov z delovnega naloga oceni, kako mora kletka izgledati in kakšen je razpored letev za vsak sestavni del kletke (vizualna predstava). Letve se spajajo z ţeblji s pomočjo pnevmatskega kladiva. Vsak spoj je doseţen s petimi ţeblji, ki se na nasprotni strani zakrivijo ob delovni mizi.

Čeprav ni predpisano, se načeloma najprej izdela pod. Za vse sestavne dele kletke (pod, pokrov, čelo, stranica) pa velja, da delavec na delovno mizo najprej poloţi vse potrebne letve in jih razporedi glede na ustvarjeno vizualno predstavo (slika 3.8).

Slika 3.8: Nameščanje letev na večnamensko delovno mizo Delovni nalog

Delovni nalog je interni dokument, ki je namenjen naročanju in spremljanju dogodkov znotraj organizacije. Povezan je z materialnim in blagovnim poslovanjem. Na delovnem nalogu so za kletko W (ime za potrebe naloge) naslednji podatki:

Komercialna oznaka kletke: W

Notranji gabariti: 2200 x 630 x 990 mm Zunanji gabariti: 2280 x 710 x 1150 mm Seznam sestavnih delov: pod, stranici , čeli, pokrov

(41)

15 Popis materiala za vsak posamezni sestavni del:

Za pod: 4 kos, 2240 x 80 x 20 mm 3 kos, 670 x 80 x 100 mm Za stranici: 6 kos, 2280 x 80 x 20 mm 6 kos, 1130 x 80 x 20 mm Za čeli: 6 kos, 630 x 80 x 20 mm

4 kos, 1025 x 80 x 20 mm Za pokrov: 4 kos, 2240 x 80 x 20 mm 3 kos, 670 x 80 x 20 mm

Predpisani odmiki in razmiki med letvami sestavnih delov kletke: 253 mm, 455 mm, 273 mm, 197 mm.

V našem primeru sluţi delovni nalog predvsem za potrebe materialnega poslovanja, delavec pa si mora na osnovi teh podatkov ustvariti vizualno predstavo stranice, hkrati pa upoštevati odmika 455 mm in 273 mm in določiti poloţaj srednjega podnoţnega elementa (slika 3.9).

Slika 3.9: Vizualizacija na osnovi podatkov z delovnega naloga

Poleg teh napisanih podatkov mora delavec pri izdelavi stranice upoštevati še na delovnem nalogu nenapisani dimenziji in sicer:

- na mestu naleganja pokrova ( = 2 x debelina letve), - na mestu naleganja poda ( = višina podne lege = 100 mm)

(42)

16

Postopek pozicioniranja letev za izdelavo stranice kletke

Natančno pozicioniranje izvaja delavec z uporabo tračnega metra (slika 3.10). Poloţaj vsake letve mora izmeriti na obeh koncih, pri kletkah večjih dimenzij (> 2000 x 1500 mm) to zahteva tudi hojo okoli delovne mize. Ko en stik letev pravilno pozicioniran (slika 3.11), zavaruje poloţaj z enim ţebljem. Postopek ponovi na drugi strani letve (slika 3.12) in nadaljuje na naslednjo. Ko so vse letve med seboj pravilno pozicionirane, zabije na vse spoje še preostale ţeblje (naročnik zahteva določeno število ţebljev glede na mesto fiksiranja na kletki).

Tak način ima za posledico nedoseganje zahtevanih toleranc. Dopustne tolerance so sicer sorazmeroma nizke, vendar jih izdelki zaradi načina izdelovanja mnogokrat ne dosegajo.

Naročnik jih pogojno sicer sprejme (potrebna je korekcija cene), teţave pa se zaradi tega nemalokrat pojavijo pri transportu do naročnika, saj so preseţene zunanje mere, ki vplivajo na dimenzijo nakladalne površine ali kontejnerja. Podjetje sicer uporablja program, ki izračuna število izdelkov, ki jih je moţno natovoriti na tovornjak. V primeru prevelikega odstopanja zunanjih dimenzij teoretični izračun ne sluţi svojemu namenu.

Popolna in razumljiva delavniška dokumentacija je predpogoj za nemoten potek dela in kakovost izdelka. Pomanjkanje le-te se odraţa kot slabost glede polivalentnosti zaposlenih, dodatne teţave pa nastanejo ob uvajanju novega delavca.

Slika 3.10: Uporaba tračnega metra

(43)

17 Slika 3.11: Pozicioniranje letev na eni strani

Slika 3.12: Pozicioniranje letev na drugi strani

Sestava kletke (O4) 3.2.7

Sestavni deli se odlagajo ob delovno mizo. Ko so izdelani vsi, sledi sestava kletke. Z ţeblji se spojijo vsi sestavni deli razen ena stranica, ki se jo na kletko pritrdi z lepilnim trakom. Na to stranico delavec napiše specifikacija kletke. Naročnik na tak način poenostavi skladiščenje pri sebi in uporabo v svojem proizvodnem procesu.

Skladiščenje proizvodov (S4) 3.2.8

Sestavljeno kletko, ki jo delavec pusti ob svoji delovni mizi, prevzame viličar in jo transportira do zunanjega centralnega skladišča, kjer čaka na odpremo.

(44)

18

(45)

19

4 Moţne rešitve

Načeloma bi bilo moţno in potrebno optimizirati vse delovne operacije, vendar so nekatere izmed njih vezane na naravo pogodbenih določil z dobavitelji (nabava in priprava surovin), zato jih bomo v nalogi zanemarili. Načrtovana širitev proizvodnih kapacitet (gradnja nove proizvodne hale) bo namenjena izključno izdelavi lesenih kletk. Na osnovi opazovanja sedanjega načina izdelave in meritev smo ugotovili, da so deleţi izdelovalnih časov operacij na delovni mizi pribliţno naslednji:

30 % časa - dodajanje materiala (letve) in hoja okoli mize zaradi pozicioniranja 30 % časa - pozicioniranje lesenih letev z merilnim trakom

20 % časa - zabijanje ţebljev 20 % časa - končna sestava kletke

Ta naloga bo zato usmerjena v poenostavitev delovnih operacij na delovni mizi, skrajšanje izdelovalnih časov in dvigu kakovosti.

Poenostavitev pozicioniranja

V okviru partnerskih podjetij je še nekaj tovarn, v katerih proizvajajo transportno embalaţo in prav povsod se srečujejo s teţavo glede pozicioniranja. Nekaj rešitev je bilo sicer ţe preizkušenih, vendar nobena se ni izkazala za ustrezno.

Pri sedanjem načinu izdelave sestavnih delov kletk izstopa pozicioniranje, ki nikakor ni primerno za serijsko proizvodnjo. Tudi pri sedanji, projektni proizvodnji, je s posodobitvijo načina pozicioniranja moţno znatno zniţati proizvodne stroške.

Moţno bi bilo zasnovati zelo enostaven način pozicioniranja z uporabo pozicionirnih čepov.

Teoretično sicer dobro, v praksi pa bi takoj naleteli na teţavo, saj bi bilo potrebno v delovno mizo narediti ustrezne izvrtine za čepe. Ker je ena od funkcij delovne mize tudi krivljenje ţebljev, ta način ne pride v poštev, saj bi zaradi različnih dimenzij kletk marsikateri ţebelj zadel ravno izvrtino za čep in ostal nezakrivljen, v najslabšem primeru bi bilo stranico tudi nemogoče enostavno odstraniti (slika 4.1).

(46)

Moţne rešitve

20

Slika 4.1: Čep in ţebelj

Konstrukcijski poseg v delovno mizo zaradi zgoraj opisane situacije ni primeren. V nadaljevanju bomo predstavili tri moţne rešitve, pri katerih ostane delovna miza nespremenjena. Vse smo preverili v proizvodnem procesu. Vsaka od teh predstavlja določeno stopnjo napredka glede na obstoječi način izdelave lesenih kletk in je zato tudi sprejemljiva za uvedbo v proizvodnjo.

a. Prisotnost tehnične dokumentacije na delovnem mestu

Skupaj z delovnim nalogom bi delavec pri prevzemu materiala za leseno kletko dobil tudi pripadajočo tehnično dokumentacijo (sestavna risba in načrt kletke). S tem bi predvsem novim delavcem omogočili laţje razumevanje zahtevanih dimenzij. Na tehničnih risbah bi bili predstavljeni vsi potrebni podatki oz. mere s področja zahtevanih odmikov in razmikov.

Delavec bi se tako izognil temu, da mora določene razmike izračunati sam (slika 4.2).

Slika 4.2: Primer tehnične dokumentacije na delovnem mestu

Ţebelj Čelo

Stranica

Pozicionirni čep

(47)

Moţne rešitve

21 b. Uporaba laserskega projektorja

Ideja se je porodila, ko smo iskali rešitve glede »nedotakljivosti« delovne mize. Edini način, da ne posegamo v njeno konstrukcijo in ji ne zmanjšujemo funkcije je, da nanjo narišemo načrt izdelka, ki ga ţelimo narediti. To je moţno doseči z laserskim projektorjem, ki na mizo projicira obris sestavnega dela kletke. Na vsaki lokaciji letve je izpisana tudi njena dimenzija.

Delavec na delovno površino zgolj polaga ustrezne letve na označena mesta.

Projektor mora biti nameščen visoko nad delovno mizo, da delavcu ne predstavlja ovire, prav tako ne mostnemu ţerjavu. Laser bi zaradi tega moral biti višje kvalitete in moči, saj so natančni obrisi in pisava na veliki razdalji velik izziv. Zaradi dokaj prašnega delovnega okolja pa je le laserski projektor smiselna rešitev projiciranja na delovno površino, saj se le laserska svetloba lahko prikaţe in vidi na katerikoli površini in podlagi.

Laserska oprema je sorazmeroma draga, zato nismo uspeli dobiti priloţnosti, da bi si sposodili laserski projektor in idejo preverili v praksi. Simulacijo projiciranja smo zato izvedli z zarisom linij na delovno mizo (slika 14). Zaris seveda ni bil natančen, do nekaterih odstopanj pa je pri tej simulaciji prišlo tudi zaradi dejstva, da sestavni deli niso v isti ravnini glede na os Z (slika 4.4). V bistvu nas je zanimalo le to, kako si bo delavec lahko s tem zarisom pomagal.

Slika 4.3: Simulacija laserskega obrisa

Laserski obris

(48)

Moţne rešitve

22

Slika 4.4: Vertikalni odmik (teţava pri simulaciji) Ugotovitve:

Pozicioniranje je enostavnejše, še vedno pa je včasih potrebno uporabiti tračni meter, saj letvam niso odvzete določene prostostne stopnje in se lahko ţe ob najmanjšem dotiku premaknejo, kar lahko povzroči nesprejemljiva dimenzijska odstopanja.

c. Uporaba laserskega projektorja in pozicionirnih elementov

Gre za kombinacijo digitalne in mehanske rešitve. Laserskemu projektorju dodamo pozicionirne elemente na predvidene točke. Točke so predhodno določene glede na strukturo in poloţaj posameznih letev v določenem sestavnem delu kletke in jih na mizo projicira laserski projektor (slika 4.5). Za vsak tip sestavnega dela kletke je potrebno določiti minimalno število pozicionirnih elementov, ki zadoščajo za odvzem vseh prostostnih stopenj letvam v vzdolţni in prečni smeri glede na delovno površino (slika 4.6). Delavec sicer potrebuje nekaj časa za namestitev pozicionirnih elementov, uporaba tračnega metra pa ni več potrebna.

Vertikalni odmik

(49)

Moţne rešitve

23 Laserski projektor sočasno z obrisom sestavnega dela projicira tudi točke, na katere se postavi pozicionirni element. Po namestitvi vseh pozicionirnih elementov lahko delavec začne nameščati letve.

Slika 4.5: Prikaz laserske projekcije (obrisi sestavnih delov in poloţaja pozicionirnih elementov)

Slika 4.6: Računalniška simulacija uporabe laserske projekcije in pozicionirnih elementov

(50)

Moţne rešitve

24

Za preizkus učinkovitosti tega načina, predvsem pa za izvajanje meritev časov, smo se odločili za improvizacijo pozicionirnih elementov. Na dno pločevinke volumna 500 ml smo nalepili magnete iz hobi programa. Tako smo dobili pribliţek predvidenega pozicionirnega elementa (slika 4.7). Njegova teţa je bila pribliţno za pol manjša, sila oprijema ne bi zadoščala za uporabo, za izvedbo meritev pa so tako narejeni pozicionirni elementi ustrezali.

Slika 4.7: Simulacija pozicionirnih elementov

(51)

25

5 Izdelovalni časi in njihova medsebojna primerjava

Celoten čas opravljanja meritev izdelovalnih časov smo se v širšem smislu osredotočili le na proizvodne operacije, ki potekajo v proizvodni hali (zanemaril npr. zunanje skladiščenje in sušenje), v oţjem pa le na proizvodno operacijo, ki se izvaja na delovni mizi. V nadaljevanju poglavja bodo rezultati meritev izdelovalnih časov vseh teh operacij tudi predstavljeni. Pri sedanjem načinu izdelave kletk bi prišli do nepravilnih podatkov o izdelovalnih časih.

Delavec namreč naredi vse sestavne dele, nato pa sledi končna sestava. Dogovorili smo se za izvedbo simulacije serijske proizvodnje in sicer zaporedno izdelavo 12 enakih sestavnih delov kletke.

5.1 Delovne operacije izven opazovanega delovnega mesta

V nadaljevanju so prikazani izdelovalni časi različnih proizvodnih operacij. Za vsako operacijo smo z uporabo enačbe (5.1) na koncu izračunali tudi povprečni čas ( ̅) njenega trajanja.

̅ ∑ [4] (5.1)

kjer je:

[ ] [/]

Ţaganje 5.1.1

V preglednici 5.1 so prikazani izdelovalni časi pri proizvodni operaciji ţaganja. V povprečju delavec material za eno naročilo (za eno kletko) ţaga dobrih 5 minut.

(52)

Izdelovalni časi in njihova medsebojna primerjava

26

Preglednica 5.1: Prikaz merjenih časov proizvodne operacije ţaganja ŢAGANJE

Št. poskusa [/] Čas [min:s]

1 04:51

2 05:52

3 04:41

4 05:35

5 06:00

6 04:58

7 04:14

8 05:52

9 05:48

10 05:17

11 05:57

12 04:49

Povprečni čas

delovne operacije 05:20

Pri opazovanju v proizvodnji smo opazili, da ţaga ne ustvarja zastojev. V kolikor pa bi ţeleli dobiti še boljši rezultat in produktivnost bi lahko ţago nadgradili z laserjem ali zamenjali z CNC napravo, vendar se v tej fazi zdi ta strošek neupravičen.

Prevoz s transportnim vozičkom 5.1.2

V preglednici 5.2 so prikazani časi pri prevozu materiala za eno naročilo (za eno kletko) od ene proizvodne operacije (ţaganja) do vmesnega notranjega skladišča, kjer ga kasneje prevzame delavec, ki lahko začne z izdelavo naslednjega naročila oz. kletke.

Preglednica 5.2: Prikaz merjenih časov proizvodne operacije prevoza s transportnim vozičkom PREVOZ S TRANSPORTNIM VOZIČKOM

1 01:15

2 01:03

3 01:30

4 01:56

5 01:04

6 01:46

7 01:41

8 01:28

9 01:50

10 01:08

11 01:30

12 01:21

Povprečni čas

delovne operacije 01:28

(53)

27 V povprečju ta operacija traja minuto in pol. Hujšega zastoja ne predstavlja, vendar bi lahko tudi zaradi delavcev podjetje v novi proizvodni hali razmislilo o uvedbi preprostih AGV transportnih vozičkov, ki bi delo nedvomno pospešili in olajšali, saj so lahko nekateri vozički včasih zelo teţki (še posebej, če je na njih naenkrat material za večjo serijo enakih kletk).

Prevoz z viličarjem 5.1.3

Kljub temu, da se viličar uporablja tudi pri ''zunanjih'' operacijah smo se tu pri izvajanju meritev osredotočili na le eno, in ta je tista, ko viličar narejeno kletko prepelje iz proizvodne hale v zunanje centralno skladišče, kjer ta kletka nato čaka na odpremo.

Preglednica 5.3: Prikaz merjenih časov proizvodne operacije prevoza z viličarjem PREVOZ Z VILIČARJEM

1 01:34

2 01:24

3 00:56

4 00:51

5 01:01

6 00:48

7 01:55

8 01:27

9 01:42

10 01:38

11 01:09

12 00:45

Povprečni čas delovne operacije

01:16

V povprečju ta operacija traja dobro minuto. Viličar ne predstavlja ovire delavcem. Dejansko gre za vzporedno operacijo, ki ne zavira izdelave naše kletke, zato inovacija in optimizacija ni potrebna. Mogoče bi bilo le v redu, če bi za ta del inventarja skrbeli v skladu z ekološkimi smernicami in normativi.

Končna sestava kletke 5.1.4

Končna sestava se izvaja na prostoru ob delovni mizi. Dimenzija kletke določa točno lokacijo sestavljanja, zato lahko trdimo, da se ta delovna operacija izvaja na delovnem mestu, ki nima urejenega značaja. Na stranico, ki se ne pritrdi z ţeblji, delavec s kredo napiše v naprej določeno oznako.

Izmerjeni časi te operacije (preglednica 5.4) vključujejo vse gibe, ki jih delavec stori med izvajanjem te operacije (dodaja materiala in orodja).

(54)

28

Preglednica 5.4: Prikaz merjenih časov proizvodne operacije končne sestave lesene kletke Končna sestava kletke

Št. poskusa [/] Trajanje [min:s]

1 01:53

2 02:10

3 01:54

4 02:13

5 02:17

6 02:10

7 02:19

8 02:23

9 02:13

10 01:58

11 01:55

12 02:01

Povprečni čas trajanja operacije [min:s]

02:07

5.2 Operacije na delovni mizi

Pomoč z načrtom 5.2.1

Delavec hitreje ugotovi, katere letve mora uporabiti in njihov poloţaj, prebere potrebne odmike in razmake, vendar še vedno kar tretjino časa porabi za merjenje razmakov oz. za končno pozicioniranje sestavnih delov. Še vedno je znatni del izdelovalnega časa porabljenega za dodajanje materiala na delovno površino in hojo okoli nje.

Preglednica 5.5: Primerjava izdelovalnih časov med sedanjim načinom dela in pomočjo z načrtom

Lesena kletka WK03 - RCP2243 - TPK3 (2280 x 710 x 1150) Št. poskusa [/] Sedanji način

[min:s] Pomoč z načrtom [min:s]

1 10:20 09:49

2 10:32 10:00

3 10:27 10:02

4 10:32 09:48

5 10:23 09:39

6 10:27 09:43

7 10:22 09:32

8 10:27 10:08

9 10:35 10:10

10 10:25 10:00

11 10:20 09:43

12 10:30 09:59

(55)

29

Uporaba laserskega projektorja 5.2.2

Letvam niso odvzete prostostne stopnje v vzdolţni in prečni smeri glede na delovno površino, zato so se velikokrat premaknile iz svoje načrtovane lege kar se odraţa na izdelovalnem času.

Preglednica 5.6: Primerjava izdelovalnih časov med sedanjim načinom dela in pa v primeru uporabe laserja

[min:s] Laser [min:s]

1 10:20 09:24

2 10:32 09:22

3 10:27 09:12

4 10:32 09:22

5 10:23 09:08

6 10:27 09:37

7 10:22 09:07

8 10:27 09:37

9 10:35 09:31

10 10:25 09:35

11 10:20 09:06

12 10:30 09:33

Uporaba laserskega projektorja in pozicionirnih elementov 5.2.3

Na osnovi sestavljene stranice smo na predhodno določena mesta namestili pozicionirne elemente. Za namestitev 18 pozicionirnih elementov je delavec potreboval 55 s. To je realni čas za izdelavo te stranice, s katerim je potrebno računati tudi pri serijski proizvodnji.

Preglednica 5.7: Primerjava izdelovalnih časov med sedanjim načinom dela sočasne uporabe laserja in pozicionirnih elementov

[min:s] Laser + pozicionirni element [min:s]

1 10:20 07:14

2 10:32 07:29

3 10:27 07:06

4 10:32 07:16

5 10:23 07:22

6 10:27 07:19

7 10:22 07:34

8 10:27 07:06

9 10:35 07:12

10 10:25 07:30

11 10:20 07:08

12 10:30 07:21

(56)

30

Skupni izdelovalni čas stranice kletke je »obremenjen« tudi s časom postavljanja pozicionirnih elementov. Pri 12 izdelanih stranicah na vsako odpade 4,5 s, ta vrednost se bo pri večjih serijah močno zmanjšala in njen vpliv na skupni čas bo zanemarljiv.

5.3 Medsebojna primerjava izdelovalnih časov

Preglednica 5.8: Celotna primerjava vseh izdelovalnih časov

Povprečne vrednosti časov izdelave sestavnih delov kletke Način dela Povprečni čas

[min:s]

Povprečni prihranek na času [%]

Povprečni prihranek na času [min:s]

Sedanji način 10:27 / /

Pomoč z načrtom 09:53 5,42 00:34

Laser 09:23 10,17 01:04

Laser + pozicionirni

element 07:18 30,08 03:09

(57)

31

6 Predlog novega načina pozicioniranja

Časovna analiza narekuje optimiziranje proizvodnega procesa izdelave lesenih kletk z uporabo laserskega projektorja in pozicionirnih elementov. V tem poglavju bomo predstavili kaj vse potrebujemo za to in kakšne so zahteve.

6.1 Laserski projektor

Tehnologija uporabe laserja v industriji ni več nova stvar in je na trgu ţe kar nekaj časa.

Močno je prisotna v tekstilni industriji, kjer laserski projektorji na izbrano tkanino prikaţejo kroj, ki ga mora delavec izrezati. Proizvajalci trdijo, da laserji niso omejeni zgolj na tekstilno industrijo, saj omogočajo pozicioniranje, risanje načrtov in oblik, ter celo 3D projekcijo, zato uporaba v našem primeru, v katerem gre za 2D projekcijo sestavnih delov lesene kletke na delovno površino ni vprašljiva.

Izbira projektorja in vzpostavitve sistema pozicioniranja v našo proizvodnjo mora temeljiti na naslednjih zahtevah:

- visoka kakovost projicirane slike mora biti doseţena z višine najmanj 13m, - projicirana slika mora biti nedeformirana in v merilu 1:1,

- robustnost,

- odpornost na prah,

- moţnost črpanja podatkov iz centralne podatkovne baze.

Izbirali smo med naslednjimi blagovnimi znamkami:

- LAP GmbH Laser Applikationen (laser predviden predvsem za pozicioniranje; skopi javno dostopni podatki o produktu) [8],

- Z-Laser ZLP2 (+ moţnost zelene in rdeče svetlobe; manjša moţna razdalja projiciranja) [13],

- Faro Tracer (največja moţna razdalja projiciranja z enako stopnjo natančnosti; velika javna dostopnost specifikacij) [5][6].

Na osnovi razpoloţljivih podatkov predlagamo uporabo laserja znamke Faro Tracer (slika 6.1). To je laserski projektor, ki je bil zasnovan za uporabo pri montaţi v proizvodnji. Nudi veliko natančnost in ponovljivost pozicioniranja laserske šablone na obdelovanec. Sposoben je projicirati na podlago in sprotno pozicionirati. Ima robustno in na prah odporno ogrodje, kar pomeni da so njegove vitalne komponente zaščitene proti vplivom industrijskega okolja.

(58)

Predlog novega načina pozicioniranja

32

Za uporabo izbranega projektorja bi morali najprej za vsak tip lesene kletke izdelati pravilno tehnično dokumentacijo in CAD model kletke oz. njenih sestavnih delov (pod, stranica, čelo, pokrov). Za izdelavo tega obstaja kar nekaj programskih okolij, gledati pa moramo na to, da nam omogočajo izdelavo konfiguracij. To pomeni, da nam za izdelavo načrta ne bi bilo treba začeti risati od začetka, vendar bi imeli kletke sortirane to tipih (npr. tip I, Y, Z), pri zahtevanem tipu pa bi nato le spremenili mere sestavnih delov, kot nam bi jih narekoval delovni nalog. Po končanem modeliranju bi konstrukter moral CAD model izvoziti v pravilnem formatu, običajno pa je pri laserskem razrezu in projiciranju to format DXF.

FARO TRACER Laserski projektor 6.1.1

Laserski projektor je podprt s programsko opremo FARO BuildIT Projector. V to programsko opremo uvozimo CAD model našega izdelka in izberemo oz. pripravimo linije, ki jih imamo namen projicirati na delovno površino. V primeru, da bi bila naša kletka prevelika, da bi jo lahko prikazal zgolj en laser, obstaja moţnost povezave dveh ali več projektorjev. Od drugih se ta laser razlikuje tudi po tem, da se je zmoţen sam poravnati oz. ''namestiti'' nad delovno površino. V tem primeru bi bila naša delovna miza ţe zdaj v redu, saj ima rob 1 cm in bi ga laser lahko prepoznal [6].

Glavne lastnosti:

- resolucijo projekcije izbere uporabnik in ni omejena oz. pogojena z razdaljo do delovne površine

- samoporavnanje

- zmoţnost sprotnega laserskega skeniranja in odkrivanja napak

- visoka frekvenca ţarkov kar odpravi utripanje prikazane projekcije, kot je bilo to dolgo prisotno pri laserskih projektorjih

- praho-varnost

Slika 6.1: Laserski projektor FARO Tracer [6]

(59)

33 Delovanje laserskega projektorja

''Laserski ţarek (1) potuje skozi razširjevalnik ţarka (2) ter na X ter Y-osni galvanometrski ogledali (3 in 4). Nato nadaljuje pot skozi zaščitno steklo (6) in na delovno površino. Tako je zagotovljeno, da vedno dobimo razločno sliko šablone oz. razločen prikaz zahtevanega na delovni površini.'' (slika 6.2)

Za skupek točk, ki na koncu tvorijo obris izdelka, projektor uporabi CAD model.

Laserski projektor uporablja laser in ogledala, da ustvari visokokvalitetno projekcijo. Z izvajanjem natančnih kroţnih (rotirajočih) gibanj ogledala pri visoki frekvenci omogoča, da se na delovno površino z lasersko svetlobo projicira eno ali več linij oz. oblik (slika 6.3) [7].

Slika 6.2: Shematičen prikaz delovanja laserskega projektorja [7]

Slika 6.3: Primer moţne uporabe [7]

1- Laserski ţarek 2- Razširjevalnik ţarka 3- Galvanometrsko

ogledalo

4- Galvanometrsko ogledalo

5- Retro odbojnik 6- Zaščitno steklo 7- Izhodni laserski ţarek

(60)

34

Programsko okolje Solidworks in konfiguracije 6.1.2

To programsko okolje smo v okviru študija spoznali na Fakulteti za strojništvo. Program omogoča računalniško podprto konstruiranje in inţenirske analize. Program in podjetje Solidworks je v lasti podjetja Dassault Systemes, kot eden prvih CAD programov pa je bil predstavljen ţe leta 1993. Zaradi enostavnejše uporabe je program bolj priljubljen od npr.

Catie ali Pro/ENGINEER-ja.

Če bi program razdelili na osnovne enote, so to: 3D modelirnik, enota za sestavljanje in enota za izdelavo tehnične dokumentacije. Omogoča nam tudi enostavne simulacije in razne analize. Med drugim nam omogoča tudi stvar, ki jo potrebujemo, da bi naše lasersko projiciranje teklo optimizirano. Omogoča nam ustvarjanje in uporabo konfiguracij.

Konfiguracije nam omogočajo, da v eni datoteki hranimo več verzij dela ali sestava. Sama funkcija je bila ţe s strani Solidworksa zasnovana z namenom, da bi v primeru podobnih delov ali sestavov CAD modele ali načrte ''dobili ven'' hitreje [8]. Osnovna ideja konfiguracij je taka, da v primeru dveh različnih kletk istega tipa, ne bi bilo treba CAD modela vsakič ustvarjati od začetka ali pa tudi ne bi bilo treba ''it prav v program pa vsako lajšto posebej spreminjat''. Namesto tega bi ustvarili konfiguracije, ki bi nam omogočale da z uporabo tabel v katerih bi spreminjali vrednosti oz. mere (ki jih dobimo na delovnem nalogu) zelo hitro pridemo do CAD modela. Kot ţe omenjeno, potem ko končamo naš CAD model je potrebno le-tega izvoziti v pravilen format, t.j. DXF.

Format DXF 6.1.3

To je kratica za Drawing Interchange Format - izmenjevalni datotečni format za risbe. Format je razvilo podjetje Autodesk, leta 1982. Format naj bi rešil izmenjavo podatkov med programom AutoCAD in ostalimi. Format je zaradi njegove preproste zasnove in čedalje bolj komplicirane zasnove AutoCAD-a čedalje manj uporabljen, saj so se razvili novejši in bolj ustrezni oz. kompatibilni formati. Še vedno pa je DXF zelo uporabljen v proizvodnih obrteh, npr. laserski razrez ipd [9].

6.2 Pozicionirni element

Pozicionirni element (slika 6.4) mora izpolnjevati nekaj kriterijev, in sicer:

• morajo biti cilindrične oblike zaradi točkovnega naleganja,

• nameščalo se jih bo ročno, zato mora njihova dimenzija ustrezati ergonomskim zakonitostim (H = 200 do 300 mm, D = 50 do 70 mm),

• sila oprijema na podlago (delovno mizo) mora biti večja od sile, nastale pri ročnem nameščanju letev,

• njihovo nameščanje mora biti enostavno,

• zagotavljati morajo natančnost.

Zgornje karakteristike je moţno doseči z uporabo trajnega magneta. Predlagam naslednjo konstrukcijsko rešitev:

(61)

35 Slika 6.4: CAD model s presekom pozicionirnega elementa

Magnet, ki se nahaja v ohišju, je s pomočjo vodila vertikalno pomičen. Vertikalni pomik je potreben zaradi dejstva, da mora biti pozicionirni element med postavljanjem na označeno mesto prosto vodljiv, čemur bi magnetna sila nasprotovala (slika zgoraj). Odmik magneta od spodnje (naleţne) ravnine pozicionirnega elementa je odvisen od njegove karakteristike.

Vodilo in ohišje imata enostaven sistem zaklepa. Na vrhu vodila je drţalo s pozicionirno piko, ki omogoča postavitev pozicionirnega elementa natančno pod laserski ţarek (v projicirano točko). Z vzmetjo dodatno povečamo silo oprijema magneta na podlago, hkrati pa vzmet preprečuje, da bi se magnet v zgornjem poloţaju prosto vrtel, s čimer bi bila onemogočena funkcija zaklepa. Ko je pozicionirni element postavljen v projicirano lego, z zasukom vodila sprostimo magnet.

Izbira magneta 6.2.1

Za osnovo uporabimo ponikljan magnet iz neodima (slika 6.5). Po pregledu med vodilnimi izdelovalci in njihovo paleto različnih magnetov, smo se odločili za spodaj predstavljenega, zaradi magnetnih karakteristik in enostavne moţnosti nabave. Izbrani magnet lahko direktno uporabimo v našem pozicionirnem elementu – dodatno prilagajanje ni potrebno.

Ohišje

Vzmet

Magnet Vodilo

(62)

36

Slika 6.5: Trajni magnet [10]

Podatek o potrebnem odmiku (območje izven magnetne privlačnosti) razberemo v naslednjem diagramu (slika 6.6):

Slika 6.6: Karakteristika izbranega magneta [10]