Sveučilište u Zagrebu Fakultet strojarstva i brodogradnje Smjer: Proizvodno inženjerstvo
Ak.god. 2013./2014., V. semestar
ZAVARIVANJE I M O N T A Ž A (4+2, ISVU 18962, ECTS 7)
Predavanja:
Dr.sc. ZORAN
KUNICA, redoviti profesor
Fakultet strojarstva i brodogradnje Ivana Lučića 1/III, soba A-507 HR-10002 Zagreb telefon: +385(0)1 6168324, e-pošta:
[email protected]
Vježbe:
Dr.sc.
PETAR ĆURKOVIĆ, dipl.inž. Dr.sc. TOMISLAV STIPANČIĆ, dipl.inž. MARKO ŠVACO, mag.ing.mech. FILIP ŠULIGOJ, mag.ing.mech.
LITERATURA http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/ZiM/ (dodatne upute/materijali na vježbama) G. Boothroyd; P. Dewhurst; W. Knight, Product Design for Manufacture and Assembly, CRC Press, 2011. G. Boothroyd, Assembly Automation and Product Design, Marcel Dekker, New York, 1991. J. A. Speck, Mechanical Fastening, Joining, and Assembly, Marcel Dekker, New York, 1997. B. Vranješ, B. Jerbić, Z. Kunica, 2.14 Montaža, Inženjerski priručnik, Školska knjiga, Zagreb (u tisku) B. Jerbić, G. Nikolić, B. Vranješ, Z. Kunica: Projektiranje automatskih montažnih sustava, Kigen, Zagreb, 2009. W. Stadler, Analytical Robotics and Mechatronics, McGraw-Hill, New York, 1995. Internet (proizvođači opreme i softvera, katalozi i cad modeli) Norme: EN, ISO i HRN http://titan.fsb.hr/~zkunica/conf/MOTSP2010%20Kunica%20Invited_Lecture.pps
http://www.youtube.com/watch?v=ZBbpaNXbxg
2
i.
UVOD
PROIZVODI se vrlo često sastoje od više dijelova − ugradbenih elemenata, koji se IZRAĐUJU u različitim vremenima i na različitim mjestima, pa ih onda treba SKLAPATI (MONTIRATI). Pojavljivanje montaže (rukovanja i spajanja) u najrazličitijim područjima ljudskog djelovanja.
Postojeći proizvodni procesi – raspon koji pokriva sva razdoblja povijesti – od ručnog do potpuno automatskog rada. 3
održavanje (demontaža i montaža)
4
5
The Ford Flathead Assembly Line In 1946
ZAMJENA LJUDSKOG RADA (mehanizacija i automatizacija)?
Charles C.Ebbets - Lunch atop a Skyscraper (gradnja Rockefellerovog centra u New Yorku 1932. godine)
6
automatsko rukovanje pri kontroli proizvoda
timski rad robota, oko 1995.
visokobrzinski automatski sustav 220 dijelova u minuti
16 različitih dijelova (u dvije godine)
7
Zamjena ljudskog rada u pakiranju
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/v/Airline Tray Kitting divx.avi
Dvoruki robot
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/v/Mot oman+SDA10+robot+assembly.flv
8
Bernard M. Snyder
TVOREVINA − PROIZVOD (uporabna i tržišna vrijednost)? PROIZVODNE KOLIČINE? JEDNONAMJENSKO ILI FLEKSIBILNO? EKONOMIČNA PODJELA RADA (ljudi i/ili strojevi)! 9
PROIZVOD I PROFIT?
10
11
AUTOMOBILSKA INDUSTRIJA – VODEĆA INDUSTRIJA U AUTOMATIZACIJI Završna montaža automobila nije dio toga.
danas
oko 1915.
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nasta va/v/Production+of+the+2008+R enault+Laguna.flv
12
Vodeće zemlje u industrijskoj robotici (2010.): 1. klasa – Njemačka, Japan, Južna Koreja; 2. klasa – Švedska, Finska, Italija, Slovenija, Tajvan, USA.
13
Automobilska industrija – vodeća industrija u automatizaciji.
14
15
ii.
OSNOVNI POJMOVI
Montaža, ili sklapanje, jest svaka djelatnost kojoj je cilj spajanje dvaju ili više objekata u cjelinu, određene namjene. Montaža je zastupljena u svim ljudskim djelatnostima, od industrije (građevinarstvo, strojarstvo, elektronika, brodogradnja...), do kućanstva. U industriji, proces proizvodnje redovito završava sklapanjem. Objekti sklapanja, ili ugradbeni elementi, jesu (pojedinačni) dijelovi, sklopovi i bezoblične tvari. Dijelovi su geometrijski određene tvorevine nastale obradom nekog materijala, od jednoga komada. Sklopovi su geometrijski određene tvorevine sastavljene od najmanje dva ugradbena elementa. Bezoblične su tvari: plinovi, tekućine, praškovi i granulat. Odnosi između ugradbenih elemenata neke tvorevine ostvaruju se spojevima. Završni sklop jest proizvod. 16
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/v/movie001_new.mpg
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/v/movie000_new.mpg
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/v/Deutz_Engine.mpg
Od pojedinačnih dijelova do proizvoda...
17
18
19
20
Dijelovi
Bezoblične tvari
M M
Sklopovi
Zadatak montaže je, da se sustav (pojedinačnih) ugradbenih elemenata (nekog proizvoda) sklopi u sustav veće kompleksnosti određene namjene (proizvod), u određenom broju komada, u jedinici vremena.
M
Strojevi
M M
Postrojenje
Tok montaže
složenost objekta montaže
21
Montaža je neizbježna u slučajevima: a)
ako se funkcija proizvoda ne može ostvariti jednim ugradbenim elementom;
b)
ako treba osigurati međusobnu pokretljivost ugradbenih elemenata;
c)
potrebe za ugradbenim elementima od različitih materijala;
d)
jeftinije izradbe dva ugradbena elementa umjesto jednoga;
e)
osiguranja zamjenjivosti, transporta i demontaže ugradbenih elemenata radi smanjivanja troškova ili održavanja proizvoda;
f)
posebnih zahtjeva na proizvod (naprimjer estetskih).
22
Montaža u proizvodnom sustavu (ustroj, tokovi materijala i informacija)
Budući da je montaža završna aktivnost u proizvodnji, svi propusti, greške i nedostaci prethodnih faza proizvodnje kumuliraju se u njoj.
23
Stupanj složenosti montažnih radova, ovisno o proizvodu (čiji su gabariti raspona od minijaturnih elektroničkih proizvoda do tankera), ishodi različitim izvođenjem montaže.
Upravo raznolikost pojavnosti proizvoda i njihovih značajki (male količine, veliki obujmi, težine i broj ugradbenih elemenata, složeni geometrijski oblici ugradbenih elemenata...), kao i činjenica da se automatizacija montaže suočava s posebno složenom problematikom zamjene ljudskog rada, zasnovanoga na iznimnim motoričkim, osjetilnim i mentalnim sposobnostima, uvjetuju da se montaža i danas izvodi najčešće ručno, uz korištenje jednostavnoga alata. Stoga je relativan udio zaposlenih u montaži visok, krećući se u u pojedinim granama gospodarstva između 17 i 34 %.
24
34
Relativni udio zaposlenih u montaži [%]
35 30 24,4
23,2
25 20,22
19,1
20
17,6
15 10 5 0 strojogradnja
izrada vozila
elektrotehnika
precizna mehanika satovi, optika
izrada alata, uredski strojevi, ostale metalne računala robe
Udio zaposlenih u montaži po gospodarstvenim granama 25
Nesklad između stupnjeva automatizacije u izradbi dijelova i montaži, uzrokovao je značajno povećanje vremenskog i troškovnog udjela montaže u realizaciji proizvoda. Prosječan vremenski udio montaže u ciklusu proizvodnje iznosi od 40 do 60 %, a troškovni i do 50 %.
100% 90% 80% 70% 60%
Udio montaže:
50%
troškovni vremenski
40% 30% 20%
Troškovni i vremenski udio montaže u ukupnim troškovima proizvodnje
10% 0%
motori za teška vozila
elektrouređaji
Stoga se automatizacija montaže nameće kao tehnološki imperativ, i danas predstavlja područje strateških rezervi profita proizvođača (Investicije? Nadnice?). 26
60 minuta/komad
Vrijeme izrade i montaže
završna montaža
40 izrada svitka izrada dijelova
20
0 1950
55
60
65
70
75
80
Razvoj vremena proizvodnje zaštite motora (izvor: Siemens) 27
Primjena industrijskih robota u SR Njemačkoj
28
400000 351600
350000
321400
300000 250000 200000 133600
130600
150000 100000
67000 35700
50000
VELIKA BRITANIJA
FRANCUSKA
ITALIJA
NJEMAČKA
EU-UKUPNO
USA
JAPAN
0
20700
Pretpostavljeni broj instalacija industrijskih robota 2005. (izvor: World Robotics 2002.) 29
30
31
ZAŠTO JE MONTAŽA DUGO BILA ZAPOSTAVLJENA ? Izradba dijelova obavlja se ekonomično opremom koja nadmašuje ljudske sposobnosti, dok je u montaži situacija obrnuta.
Sve dok je postojao problem izrade dijelova, problem montaže nije postojao.
Ljudi su efikasni u montaži, jer raspolažu osjetilnim, motoričkim i mentalnim sposobnostima, superiornijim od onih u strojeva.
Ljudi instinktivno imaju sposobnost da stvari spajaju međusobno, pa se montaža ponegdje nije smatrala "ozbiljnom" tehnologijom, te nije bilo potrebe da se definiraju posebna pravila za montažu, čijom bi se uporabom unaprijedila i povećala njezina efikasnost.
Montaža je djelatnost koja ljudima predstavlja zadovoljstvo. Ljudi se prilagođuju na montažu od najranije dobi. Najuspješnije dječje igračke se temelje na prirodnoj sklonosti ljudi k montaži (lego, puzzle,...). A prisnost može uzrokovati potcjenjivanje.
Montaža nije skupa. Potrebne investicije za ručnu montažu su minimalne, a glavni troškovi su troškovi ljudskog rada. Dok su oni mali, nema motivacije za unapređenjem efikasnosti montaže.
32
iii.
OSOBITOSTI MONTAŽE Usporedba značajki montaže i izradbe dijelova MONTAŽA
IZRADBA DIJELOVA
Više ugradbenih elemenata u procesu
Jedan izradak u procesu
Ugradbeni elementi složene geometrije
Pripremci jednostavne geometrije
Različite montažne operacije na više ugradbenih elemenata
Različite izradbene operacije na jednom izratku
Masa i obujam objekta montaže rastu
Masa i obujam izratka se smanjuju
Na istom se objektu izvodi više puta (popravci)
Obrada se na izratku izvodi samo jednom
Mnogo rukovanja ugradbenim elementom
Malo rukovanja izratkom
33
Više ugradbenih elemenata složene geometrije, povećava kompleksnost montažnog procesa i otežava njegovo planiranje i upravljanje. Rješenja primijenjena u montaži nekoga proizvoda samo se rijetko i uz dodatni napor dadu uporabiti za montažu drugog proizvoda.
Montaža sklopova i proizvoda često se obavlja na istoj mikrolokaciji s izradbenim sustavom. Jedinstveni informacijski sustav i sustav upravljanja jamči odvijanje montažnog procesa bez zastoja uzrokovanih nedostatkom ugradbenih elemenata.
No, u namjeri smanjenja troškova radne snage i/ili transporta, montažni se sustavi dislociraju u područja niskog vrednovanja radne snage ili blizu tržišta (globalizacija, poticaji, outsourcing, contract manufacturers).
34
iii.
POVIJESNI RAZVOJ
Povijest montaže može se grubo podijeliti u tri glavna razdoblja: -
predindustrijsko,
-
kontinuirana montaža, i
-
fleksibilna montaža. Montažne stanice: programabilna, robotska
Zanatska montaža
Montažne linije: ručna, mehanizirana, automatizirana
Ručna montaža, radni stol
1800. Predindustrijsko
1913. Kontinuirana montaža
1970. Fleksibilna montaža
Prije industrijske revolucije, ručna se montaža obavljala kao dio zanatske proizvodnje nakita, kućanskih potrepština, obuće, oružja, religioznih artefakata, itd. Zanatska proizvodnja karakteristična je po iterativnoj tehnologiji obrade i prilagođavanja, što je rezultiralo unikatnim tvorevinama nezamjenjivih ugradbenih elemenata. Na razvoj industrijske montaže su utjecala dva bitna obilježja: - zamjenjivost dijelova, i
- konvejeri. Uporaba zamjenjivih dijelova, krajem 18. stoljeća u Europi i SAD-u, omogućila je ručnu montažu različitih proizvoda (pušaka, satova, bicikala, poljoprivrednih strojeva...). Montaža se obavljala na nepokretnim radnim stolovima. Sustav trakastog konvejera (kontinuirano gibanje dijelova i materijala) uveden je u industriju 1784. godine (mlin Olivera Evansa).
2
Na početku 20. stoljeća pokazala se efikasnost kontinuirane montažne linije za masovnu montažu uporabom konvejera i zamjenjivih dijelova (Ford Motor Co.). Paralelno se u industriji koriste jednonamjenski montažni automati s rotirajućim stolom, koji osiguravaju točniju i bržu montažu. Od tada se razdoblje ručne montaže mijenja u eru kombinirane ručne i automatske montaže. Pritisak tržišta za fleksibilnošću proizvoda i proizvodnje u 70-im godinama 20. stoljeća uveo je tekuću eru fleksibilne montaže. Dvije su bitne značajke bile raspoloživost: - računala, za oblikovanje, planiranje i upravljanje montažom, i - roboti za reprogramabilnu montažu. Sve više gospodarstvenih grana danas koristi fleksibilnu montažu u proizvodnji, npr. automobila, kućanskih aparata, računala... 3
Razvoj tehnologije montaže je u stalnom napretku.
Istraživanje, prvenstveno na području umjetne inteligencije i informacijskih tehnologija koriste se za razvoj novih učinkovitih metoda u cilju racionalizacije cijelog montažnog sustava.
Razvijaju se novi materijali i tehnologije montaže, kao odgovor na izazove globalnog tržišta: viša kvaliteta proizvoda i kompetitivna cijena, skraćenje tržišnog ciklusa proizvoda i porast svijesti o potrebi zaštite okoliša i recikliranja proizvoda.
Danas: - modularni montažni sustavi, - razvitak univerzalnih montažnih sustava (npr. europski projekt Technology), - razvitak antropoidnih i inteligentnih montažnih sustava.
Integrated Flexible Assembly Cell
4
ZNAČAJNIJI DOGAĐAJI U RAZVITKU MONTAŽE
750000 godine p.n.e., paleolitska kamena sjekira
7000–6000 godine p.n.e., spajanje kovačkim zavarivanjem
Noina arka, prvi zabilježeni plan montaže, uključujući materijal, oblik i dimenzije
srednji vijek, postupci spajanja preoblikovanjem
16. stoljeće, venecijanski arsenal (2000 radnika, 600 ha površine)
1784. Oliver Evans, SAD, konvejer
1799. Springfield, SAD, princip podjele rada, porast proizvodnje pušaka s 80 komada na 442 komada mjesečno
1801. Eli Whitney, SAD, zamjenjivost dijelova
1824. vlada SAD zahtijeva potpunu zamjenjivost dijelova različitih proizvođača pušaka 5
1885. zamjenjivi vijci i matice na tržištu
1901. Carl Johanson, Švedska, kalibri (etaloni) za brzu kontrolu
1913. Henry Ford, SAD, potpuna zamjenjivost dijelova i montažna linija
1916. F. B. Gilbreth, SAD, studij rada i vremena u ručnoj montaži
1925. A. B. Segur, SAD, Motion Time Analysis (MTA), prvi sustav unaprijed određenih vremena. Svaki ljudski rad sastoji od osnovnih pokreta koji se stalno ponavljaju.
1954. Georg Devol Jr., SAD, patent programabilnog univerzalnog uređaja za rukovanje.
1958., SAD, stroj za automatsko umetanje elektroničkih komponenata
1962. prvi prototip industrijskog robota Unimate Mark 1 (UNIversal autoMATion)
1968. industrijski robot prvi put primijenjen u industrijskoj montaži (Ford)
6
1975. Olivetti Sigma, dvoruki industrijski robot u montaži
1978. PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly) industrijski robot za montažu poduzeća Unimation (GM)
1979. SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) robot pogodan za montažu, University Yamanashi, Japan
1979. prva knjiga o oblikovanju za montažu Handbook of Product Design for Assembly (University of Massachusetts)
1983. APAS (Adaptable Programmable Assembly System), pilot projekt fleksibilne robotske stanice (Westinghouse i US National Science)
1990. uporaba industrijskih robota s vizualnim osjetilom u fleksibilnoj montaži
1992. InFACT (Integrated Flexible Assembly Cell Technology), integrirana fleksibilna montažna stanica
1995. 20 % industrijskih robota se koristi u montaži
7
iv.1 STRUKTURA SUSTAVA MONTAŽE Jezgra montaže sastoji se od montažnih funkcija (operacija). Kao i kod izradbe dijelova, i kod montaže su potrebne dodatne funkcije, s kojima tek montažne funkcije tvore cjelovit montažni sustav. Montažna radna mjesta moraju se snabdjeti: informacijama, materijalom, alatom i napravama. Opskrbu montaže obavlja sustav logistike pri čemu se ovdje u pravilu ne čini razlika između materijala, alata i naprava. Potrebne se informacije i dokumenti (montažni radni nalozi, sastavnice, upute za montažu, ...) stvaraju u odjelu planiranja i vođenja montaže i preko informacijskog sustava raspodjeljuju na pojedine montažne stanice. Tijek montaže odgovara onome u izradbi dijelova. Preko povratnih podataka s montažnih stanica mogu se prikupiti pogonski podaci i podesiti učinak u montaži što daje podlogu za daljnje planiranje kapaciteta.
8
Planiranje montaže
Upravljanje montažom
Podešavanje učinka u montaži
Povratni podaci
Sabirnica
Sistem logistike
Sustav vođenja montaže
Ulaz robe
Montažna operacija 1
Skladište
Montažna operacija 2
Pripremanje
.....
Transport
Montažna operacija n
Izlaz robe
Kontrola i ispitivanje
Struktura sustava montaže
Informacijski sustav montaže
9
Noviji organizacijski koncepti napuštaju prijašnju centraliziranu strukturu i prelaze na relativno autonomne montažne stanice (grupe). Obilježja:
Planiranje i upravljanje proizvodnjom
Skladište za dijelove/sklopove
Transport
Sustav vođenja montaže
Alati Pomoćna sredstva Popuna
Montažno mjesto A Kontrola
Priprema Montažno mjesto B Skladište stanice
Sklopljeni proizvod
univerzalna fleksibilna montažna mjesta cjelovita montaža i kontrola on-line upravljanje i povratne informacije o radnom nalogu integrirano upravljanje stanice s odgovornošću za rokove, troškove i kvalitetu sloboda unutar definiranog planskog horizonta (za naloge, kadrove, materijal, pomoćna sredstva).
Posebna obilježja prikazane stanice: Posjeduje dva nezavisna montažna mjesta. Tako se može jedno montažno mjesto pripremati, dok se na drugome proizvodi (fleksibilnost unutar stanice). Alati i često korišteni ugradbeni elementi nalaze u decentraliziranom skladištu, tako da je stanica nezavisna u odnosu na odstupanje zaliha u centralnom skladištu. 10
iv.2 PODACI O PROIZVODU I PROIZVODNJI Za analizu montažnog problema potrebne su informacije o proizvodu i planiranoj količini montiranih proizvoda. Montažni problem
Grubo projektiranje
Podaci o proizvodu
Podaci o proizvodnji
Crteži Strukturne sastavnice Varijante Podloge za spajanje Norme
Planirani brojevi komada broj komada
Fino projektiranje vrijeme
Izvedba
11
Rezultat rada konstrukcije proizvoda jest geometrijsko-funkcionalni model proizvoda koji opisuje princip rada i geometriju pojedinačnih dijelova kao i njihove međusobne relacije. Proizvod se prikazuje računalnim 3D modelom, odnosno tehničkim crtežima u mjerilu i sastavnicama proizvoda. Crteži dijelova (radionički crteži), predočavaju dijelove s ciljem da se daju potrebni podaci za njihovu izradu i kontrolu. Sklopni crteži, odnosno sklopni eksplodirani crteži prikazuju sklop u stupnju detaljnosti koji je potreban za ispunjenje zadaće sklapanja proizvoda. Uza sklopne crteže uvijek se nalaze i sastavnice kojima su opisani svi ugradbeni elementi sa sklopnoga crteža. Konstrukcijska dokumentacija definira ŠTO TREBA IZRADITI/MONTIRATI. 12
Oblikovanje/projektiranje, planiranje te izvođenje procesa izradbe i montaže zahtijeva izradu tehnološke dokumentacije (KAKO IZRADITI/MONTIRATI).
Bitni se činitelji kod oblikovanja montažnog procesa i sustava izvode izravno iz proizvoda. Najveći utjecaj imaju:
veličina, oblik, težina;
kompleksnost (broj spojeva odnosno broj ugradbenih elemenata);
struktura;
kvalitativni zahtjevi, te
broj komada i broj varijanti proizvoda.
13
Veličina, oblik i težina proizvoda utječu na vrstu i tehnološke parametre sredstava za montažu.
Kompleksnost proizvoda izražava se brojem spojeva, odnosno brojem ugradbenih elemenata. Broj, vrsta i parametri spojeva određuju broj i izvedbu sredstava za montažu, a time i kompleksnost montažnog sustava.
Struktura proizvoda ima značajan utjecaj na strukturu i stupanj automatizacije sustava. Sklopno (modularno) orijentirani proizvodi, sa sklopovima koji se nezavisno sklapaju i ispituju, montiraju se u pravilu u modularno strukturiranim sustavima. U takvim sustavima dijelovi se montažnog procesa odvijaju prostorno i vremenski usporedno − nezavisno, pozitivno utječući na duljinu ciklusa i preglednost (upravljivost) procesa. Takve strukture sustava su automatičnije jer se cjelokupni obujam montaže dijeli na veći broj manjih cjelina koje se u pravilu lakše automatiziraju.
14
Zahtjevi kakvoće proizvoda postavljaju i kvalitativne zahtjeve na montažni sustav: visokokvalitetni dijelovi proizvoda uvjet su za primjenu automatskih sustava, a primjenom se automatskih sustava osigurava ujednačena i visoka kakvoća proizvoda.
Broj komada i broj varijanti proizvoda, utječu na stupanj automatizacije i stupanj fleksibilnosti sustava. Kapitalom intenzivna fleksibilna automatska montažna sredstva ekonomično se iskorištavaju samo ako se sklapa dovoljno velik broj komada, uz male troškove prelaska s jedne na drugu varijantu proizvoda.
U cilju sklapanja proizvoda uz minimalne troškove, proizvod treba detaljno razmotriti s gledišta strukture, oblikovanja za montažu i lanca mjera i tolerancija.
15
v.
STRUKTURA PROIZVODA
S gledišta montaže, proizvodi se dijele kako slijedi. PROIZVODI PODJELA PREMA: BROJU UGRADBENIH ELEMENATA
BROJU STUPNJEVA UGRADNJE
JEDNODIJELNI
SKLOPLJENI
JEDNOSTUPNJEVANI
VIŠESTUPNJEVANI
Jednostupnjevani proizvodi sastavljaju se u jednom koraku, a višestupnjevani u više koraka. 16
Jednostupnjevani proizvodi nemaju vlastitih sklopova.
Jednostupnjevani proizvodi
17
Višestupnjevani proizvodi
18
Struktura proizvoda opisuje raspored ugradbenih elemenata i njihove međusobne odnose u proizvodu. Njome se definira dubina podjele proizvoda, mogući broj sklopova i njihova međusobna hijerarhijska zavisnost. Strukturiranje proizvoda odnosno dodjeljivanje dijelova, sklopova i bezobličnih tvari određenim strukturnim razinama, moguće je izvršiti prema različitim kriterijima.
Kriteriji strukturiranja mogu biti:
postojanje odnosa (spoja) između ugradbenih elemenata (dodir plohama i bridovima)
funkcija (mogućnost ispitivanja sklopa)
izbjegavanje demontaže
ekonomičnost
održivost (stabilnost, nerastavljivost) sklopa, posebno pri transportu (pomicanju)
dispozicija (raspoloživost) ugradbenih elemenata. 19
Ako je kriterij funkcija, proizvod se strukturira tako da se tvore sklopovi koji ispunjavaju određenu funkciju, navodeći samo potrebne ugradbene elemente bez njihove međusobne hijerarhijske zavisnosti. To vrlo često rezultira manjim brojem razina podjele proizvoda pa se tako smanjuje broj potrebnih crteža. Praksa pokazuje, da funkciju često nije moguće ostvariti jednim predmontiranim sklopom, te da je zbog podjele rada poželjno podijeliti proizvod na više razina. Struktura proizvoda orijentirana na funkciju proistekla iz faze konstruiranja tako često nije pogodna za oblikovanje montažnog procesa i sustava. Stoga je strukturiranje proizvoda koje odgovara procesu montaže prvi korak u projektiranju montažnog procesa i sustava.
20
•
•
•
•
•
Strukturiranje proizvoda jest prvi korak u projektiranju montaže (ali i u oblikovanju proizvoda). Pri strukturiranju se posebno obraća pažnja na mogućnost tvorbe sklopova (CILJ strukturiranja). Podjela rada – vremenski i prostorno nezavisni procesi sklapanja (SVRHA strukturiranja) – maksimiranje profita, skraćenje ciklusa proizvodnje.
Strukturiranjem se daje naglasak funkcijskim značajkama proizvoda (posebice kompleksnih), ili pak načelnom obliku budućeg montažnog procesa i sustava. Strukturiranjem se samo dijelom zadire u definiranje redoslijeda sklapanja (Struktura nije isto što i redoslijed sklapanja!).
Struktura se proizvoda prikazuje:
grafički,
matrično, i
tablično. 21
Prema DIN 6789, grafički se prikazuje struktura sklopljenih proizvoda kao stablo izgradnje ili pregled ustroja proizvoda.
Prikaz strukture proizvoda (DIN 6789): a) stablo izgradnje, b) pregled ustroja proizvoda 22
Oba prikaza su vrlo slična i daju iskaze o sastavljanju dijelova, sklopova i bezobličnih tvari, dodjeljujući ih određenim strukturnim razinama, odnosno stupnjevima ugradnje.
Stupnjevi ugradnje broje se suprotno od tijeka montaže. Proizvodu se dodjeljuje stupanj ugradnje 0, dok su ugradbeni elementi stupnja ugradnje 1 dijelovi, sklopovi i bezoblične tvari za završnu montažu proizvoda.
Općenito, sklapanjem ugradbenih elemenata i-tog stupnja ugradnje, dobiva se sklop (i1) stupnja ugradnje.
Često korištene termine glavni sklopovi (sklopovi za završnu montažu) i podsklopovi (sklopovi nižih stupnjeva ugradnje), treba izbjegavati zbog mogućnosti zabune.
23
Matrični prikaz strukture proizvoda se koristi isključivo za skup sličnih proizvoda. Polja matrice pokazuju ukupnu količinu ugradbenih elemenata (stupci) za pojedini sklop/proizvod (retci).
Prikaz strukture proizvoda P1 i P2 u matričnom obliku SKLOPOVI
UGRADBENI ELEMENTI
UPORABA
S1
S2
S3
1
3
1
P2
1
2
S1
2
1
P1
S4 1
DIJELOVI S5 1
S3 S5
2
D2
D3
D4
D5
D6
D7
4
1
12
6
3
1
2
4
2
1
2
4
8
4
2
1
2
4
2
1 1
2
2
4
1 2
S2 S4
D1
1
1
D8
D9
1
2
1
2
1
2
24
Struktura proizvoda se najčešće prikazuje tablično.
Tablica može biti napravljena analitičkim ili sintetičkim pristupom.
Analitički pristup rezultira sastavnicama, a sintetički listom zastupljenosti ugradbenih elemenata.
Sastavnice nastaju tako da se utvrđuje od čega se sastoji proizvod prolazom kroz strukturu od sklopljenog proizvoda do dijelova i njihovih sirovaca (top-down). Ako se postavi obrnuto pitanje, u kojim se sve proizvodima nalazi određeni ugradbeni element, dobiva se lista zastupljenosti ugradbenih elemenata.
25
Pojavni oblici sastavnica i lista zastupljenosti ugradbenih elemenata 26
Struktura proizvoda za montažu
27
vi.
SASTAVNICE
Sastavnica je formalizirani popis jednoznačno označenih sastavnih dijelova jedne jedinice proizvoda, odnosno jednoga sklopa, s podacima o potrebnim količinama za njihovu izradbu.
Sastavnica se izravno upisuje na crtež ili se izrađuje kao poseban dokument (najčešće u formatu A4). Potonji oblik ima niz prednosti u pogledu izrade, pohrane, upravljanja i umnožavanja. Oblici sastavnica su različiti, ali sve sastavnice sadrže dvije skupine podataka: glavu i retke sastavnice. Glava sastavnice sadrži podatke o proizvodu odnosno sklopu (identifikacijski broj, naziv, klasifikacijski broj, stanje izmjene...) i podatke za identifikaciju i upravljanje sastavnicom (naziv tvrtke, broj sastavnice, datum izrade sastavnice...). Retcima sastavnice opisuju se ugradbeni elementi. Svaki ugradbeni element proizvoda ima u sastavnici redak s njegovim podacima (identifikacijski broj, naziv, broj crteža, format crteža, naziv materijala, oznaku materijala, jedinicu količine...).
Oblik sastavnice ovisi o njezinoj strukturi. Prema ovom kriteriju sastavnice se dijele na: količinske, strukturne i modularne.
Količinska sastavnica jest popis dijelova sklopa (proizvoda) sortiranih po rastućim identifikacijskim brojevima. Dio se unosi u sastavnicu samo jednom bez obzira na broj njegovih pojavljivanja u proizvodu, uz navođenje ukupnog broja komada potrebnih za montažu proizvoda. U industriji se ponekad koristi količinska sastavnica koja uz dijelove sadrži i sklopove. Podaci o količinama su i u ovoj sastavnici zbirni, te je broj komada nekog dijela u sklopu, navedenom u sastavnici, već uzet u obzir. Količinska sastavnica je najjednostavniji oblik sastavnice. Iz nje nije vidljiva struktura proizvoda, te se ne može raspoznati koliko proizvod ima stupnjeva ugradnje i koji dijelovi tvore neki sklop, pa je nepogodna za prikaz višestupnjevanih proizvoda. 2
Shema količinske sastavnice: a) bez sklopova, b) sa sklopovima
3
Strukturna sastavnica je višestupnjevana sastavnica u kojoj se strukturirano unose sklopovi i dijelovi proizvoda. Vidljivost strukture proizvoda postiže se unošenjem svih ugradbenih elemenata nadređenog sklopa (nižeg stupnja ugradnje), u sastavnicu, neposredno nakon njegovog navođenja, uz grafičko ili brojčano označavanje stupnjeva ugradnje.
Podaci o količini uvijek se odnose na nadređeni sklop/proizvod. Sastavnica uključuje sirovce (poluproizvode), što omogućava određivanje potrebnih količina sirovaca. Iz strukturne sastavnice jasno proizlazi podjela proizvoda, no kod proizvoda s velikim brojem pozicija, strukturna sastavnica brzo postaje nepregledna. Identični ugradbeni elementi višestruko primijenjeni u proizvodu, moraju se više puta unijeti u sastavnicu, što povećava prostor za pohranu i vrijeme obrade sastavnice. Izmjene sastavnica su dugotrajnije nego kod drugih oblika sastavnica, jer se jednaki dijelovi i sklopovi moraju tražiti na različitim razinama proizvoda. Rastrošna je i izrada novih sastavnica, koje sadrže već primijenjene sklopove u drugim proizvodima. 4
Shema strukturne sastavnice, s različitim označavanjem stupnjeva ugradnje
5
http://www.fsb.hr/~zkunica/nastava/Strktsas.doc
6
Modularna sastavnica je jednostupnjevana sastavnica proizvoda, odnosno sklopa, koja sadrži samo dijelove i sklopove narednog stupnja ugradnje. Za prikaz višestupnjevanog proizvoda (sklopa) potreban je skup modularnih sastavnica.
7
Sheme modularnih sastavnica
8
Sklopovi koji se višestruko koriste u proizvodu ili u drugim proizvodima, prikazuju se samo jednom vlastitim sastavnicama, dok se u drugim sastavnicama pojavljuju samo kao pozicije.
Time se smanjuje vrijeme izrade i potreban prostor pohrane. Izvođenje je izmjena jednostavno, jer se sastavnica sklopa nalazi pohranjena samo na jednom mjestu.
Podaci o količinama ugradbenih elemenata uvijek se odnose na montažu jednog komada proizvoda (sklopa), navedenog u zaglavlju sastavnice. Zbog mogućnosti višestruke primjene sklopova u proizvodu, količine ugradbenih elemenata proizvoda treba posebno izračunati uzevši u obzir sve modularne sastavnice proizvoda. Modularna sastavnica je zbog svoje preglednosti, najprikladniji oblik sastavnice za korištenje u pogonu, jer uvijek sadrži samo one podatke koji su potrebni za dotičnu montažu.
Prikladno ju je upotrijebiti za prikaz sklopno orijentiranih proizvoda i u slučaju pojavljivanja jednakih sklopova u više različitih proizvoda (montaže sklopova u većim serijama i u slučaju nužde stvaranja zaliha). Glavni nedostatak kod ručno izvedenih modularnih sastavnica jest nemogućnost predočavanja cjelovite slike proizvoda: da bi se dobila, potrebno je nizati i spajati 9 pripadajuće modularne sastavnice proizvoda.
Na osnovi pohranjenih modularnih sastavnica strojno se odgovarajućim programima (procesor sastavnice) mogu tiskati strukturne i količinske sastavnice.
Kombinirani se oblici prikaza sastavnica koriste kada se želi umanjiti ili otkloniti određene nedostatke osnovnih vrsta sastavnica.
10
Varijantne sastavnice Varijantni proizvodi su proizvodi s velikim udjelom jednakih ugradbenih elemenata. Razlike su ograničene na boju, veličinu, broj ugradbenih elemenata, strukturu i slično. Njima proizvođači pokušavaju zadovoljiti širi krug kupaca. Varijantni se proizvodi obično sastoje od tri grupe ugradbenih elemenata: 1. dijelova i sklopova koji se uvijek nalaze u strukturi proizvoda, 2. alternativnih dijelova i sklopova (od kojih se može odabrati jedna alternativa), 3. opcionalnih dijelova i sklopova koji se mogu, ali i ne moraju odabrati. Varijante se mogu pojaviti na svakom stupnju ugradnje proizvoda, ali se zbog minimiranja troškova nastoje ostvariti u završnoj montaži. Varijantnom sastavnicom ušteđuje se rad na unošenju podataka, štedi prostor pohrane i dobiva bolji pregled o mogućnostima tipizacije i standardizacije proizvoda. 11
Svaka od varijanti proizvoda može se prikazati: - posebnom sastavnicom, ili se varijantne sastavnice generiraju na osnovi: - sastavnice jednakih dijelova, - sastavnice normalne izvedbe, ili - kompleksne sastavnice. Generiranje varijantne sastavnice na osnovi sastavnice jednakih dijelova, vrši se tako da se izradi fiktivna sastavnica jednakih dijelova, koja se u varijantnu sastavnicu unosi kao prva pozicija. Generirane varijantne sastavnice sadrže samo dodatne ugradbene elemente pa se nazivaju plus sastavnicama. Kod plus-minus sastavnice osnovu čini normalna izvedba proizvoda. Varijantna sastavnica generira se dodavanjem (plus) ili brisanjem (minus) ugradbenih elemenata: kopira se sastavnica "normalne izvedbe", pa joj se dodjeljuje novi identifikacijski broj, te brišu ili dodaju novi reci. Kompleksna sastavnica sadrži sve ugradbene elemente skupine varijanti proizvoda. Varijantna sastavnica generira se brisanjem nepotrebnih ugradbenih elemenata te se naziva minus sastavnica. Proizvodi, koji se razlikuju po broju komada pojedinih ugradbenih elemenata, prikazuju se tipskom sastavnicom. Tipska sastavnica je složena sastavnica sastavljena od više sastavnica u jednom obrascu. 12
13
Sheme varijantnih sastavnica
Liste zastupljenosti ugradbenih elemenata
Liste zastupljenosti ugradbenih elemenata, za razliku od sastavnica iz kojih se vidi od čega se sastoji proizvod, pokazuju u kojim su proizvodima (sklopovima) zastupljeni ugradbeni elementi. Ova informacija je višestruko korisna: - brz i cjelovit (potpun) uvid u mogućnosti izvršenja konstrukcijske izmjene ugradbenog elementa, s obzirom na njegovu zastupljenost u drugim proizvodima odnosno sklopovima;
- uvid o prikladnim ugradbenim elementima za internu standardizaciju; - u slučaju pojave škarta u proizvodnji ili zakašnjenja u isporuci, donošenje odluke o prioritetnim proizvodima za montažu; - vođenje politike nabave u cilju minimiranja skladišne pričuve. 14
Za višestupnjevane proizvode izrađuju se:
modularne,
strukturne, i
količinske liste zastupljenosti ugradbenih elemenata.
Modularna lista pokazuje u koje neposredno nadređene sklopove ili proizvode ulazi ugradbeni element.
Strukturna lista pokazuje sve primjene nekog ugradbenog elementa u neprekinutom slijedu do razine proizvoda. Neposredna primjena promatranoga ugradbenog elementa označuje se strukturnim stupnjem 1, a indirektna primjena odgovarajućim višim stupnjem. Strukturna lista može biti vrlo obimna.
Količinske liste daju pregled ukupnog broja komada ugradbenih elemenata u proizvodima. Kao dodatna informacija često se navodi stupanj ugradnje kojim se definira primjena ugradbenog elementa. 15
Shema strukture proizvoda P1 i P2, sa shemama lista zastupljenosti ugradbenih elemenata za dio D1 i sklop S2
16
vii. OBLIKOVANJE PROIZVODA ZA SKLAPANJE
Razmatranje izradbe i montaže već tijekom oblikovanja proizvoda predstavlja najveći potencijal za značajno sniženje troškova proizvodnje i povišenje proizvodnosti.
17
U konstrukciji prouzročeni troškovi i odgovornost odjela konstrukcije za troškove proizvodnje
18
Odluke o konstrukciji
utječu na
troškove proizvodnje
Vrsta i količina materijala, različitost dijelova
Troškovi materijala
Vrijeme izvođenja u izradbi i montaži
Broj U. E.
Princip realizacije funkcije
Geometrija U. E.
Teškoće kod izvođenja izradbenih i montažnih postupaka
Troškovi osoblja Primjenjive proizvodne tehnike
Funkcionalni zahtjevi na tolerancije Postupci i uvjeti spajanja
Stupanj automatizacije
Potrebna investicijska sredstva
Stupanj razvoja proizvodne tehnike
Troškovi strojeva i uređaja
Troškovi dorade, škarta i osiguranja kvalitete
Mogućnost ispitivanja sklopova Struktura proizvoda (podjela u sklopove) Ciklus izradbe i montaže
Sučelja između sklopova
Fleksibilnost proizvoda
Troškovi vezanih obrtnih sredstava
Troškovi prilagodbi
19
Faze konstruiranja
20
Tehnologičnost proizvoda za sklapanje se očituje u:
1. POSTOJANJU OSNOVNOGA (BAZNOGA) UGRADBENOG ELEMENTA
Postojanje
osnovnoga
(baznoga)
ugradbenog
elementa
olakšava
osmišljavanje i izvođenje montažnoga procesa - transport narastajućega proizvoda tijekom sklapanja.
Tako je osnovni ugradbeni element nosač svih ostalih dijelova u proizvodu, koji pojednostavnjuje naprave za transport i stezanje. Osnovni ugradbeni element u odnosu na ostale ističe se veličinom,
krutošću i stabilnošću. Obično ostvaruje veći broj veza od ostalih ugradbenih elemenata (zajedničke plohe - plohe dodira), i posjeduje plohe pogodne za izvođenje operacija tijekom sklapanja (postavljanje, prihvat, zakretanje). 21
22
2. OSTVARENJU SAMO JEDNE (ŠTO MANJEG BROJA) OSI SKLAPANJA I OSTVARENJU SMJERA SKLAPANJA ODOZGO NADOLJE Ostvarenje samo jedne (što manjeg broja) osi sklapanja, i ostvarenje smjera sklapanja odozgo nadolje, odnosno pod kutom koji neće biti veći
od 90 od okomice prema horizontali, pojednostavnjuje oblikovanje i izvođenje procesa sklapanja, budući da otklanja potrebu za zakretanjem ili preokretanjem sklopa nastalog u nekome trenutku montažnoga procesa, odnosno operacije sklapanja dijelova odozdo što je u pravilu otežano. Postojanje više osi sklapanja, u slučaju tehnika spajanja koje zahtijevaju primjenu sile, uobičajeno iziskuje dodatne operacije rukovanja, što ishodi
složenijim uređajima za rukovanje i posebnim napravama za oslanjanje i stezanje sklopa. 23
Sastavljanje dva dijela sa različitim smjerom sastavljanja
24
Sastavljanje dva dijela sa jednim smjerom sastavljanja
25
3. POSTIZANJU JEDNOSTAVNIH LINEARNIH PUTANJA SKLAPANJA Postizanje jednostavnih linearnih putanja sklapanja, gdje god je to moguće, značajno će pojednostavniti izvođenje sklapanja, olakšati automatizaciju i dopustiti razmatranje jeftinije opreme za automatsku montažu. Istodobno se treba težiti što kraćim putanjama sklapanja.
26
27
4. STRUKTURIRANOSTI PROIZVODA U SKLOPOVE
Strukturiranost proizvoda u sklopove dopušta oblikovanje nezavisnih i usporednih montažnih procesa (predmontaža). Proistekli sklopovi trebaju se ispitati prije završne montaže, čime se izbjegava ugradnja neispravnih sklopova u završnoj montaži, i njihova demontaža po utvrđenoj neispravnosti proizvoda. Funkcijski, postojanje sklopova olakšava stvaranje varijanti proizvoda.
Varijantno zavisne sklopove treba nastojati montirati u što kasnijim fazama montažnoga procesa.
28
29
5. PRIMJENI POGODNIH TEHNIKA SPAJANJA Primjenom pogodnih tehnika spajanja utječe se na pouzdanost rada montažnoga sustava (zastoji), i kakvoću proizvoda. Tehnika spajanja ovisi o materijalu dijelova, i željenom stupnju rastavljivosti odnosno nerastavljivosti proizvoda. Rastavljivost proizvoda, pored funkcijskih i inih zahtjeva, uvjetovana je potrebama održavanja ili reciklaže proizvoda.
Treba nastojati koristiti tehnike spajanja koje nisu intenzivne dijelovima (izbjegavati vijčanje) i koje ne zahtijevaju dodatni materijal. Tako su kod dijelova od polimernih i tankostijenih metalnih materijala uvriježeni uskočni
spojevi (spoj oblikom). 30
31
6. PRIMJENI STANDARDNIH UGRADBENIH ELEMENATA Primjena standardnih ugradbenih elemenata pojednostavnjuje proces izradbe i osigurava visoku ponovljivost montažnoga procesa i opetovano
korištenje opreme. Veći obujam proizvodnje u pravilu ishodi snižavanjem troškova proizvodnje.
32
7. POGODNOM OBLIKU UGRADBENIH ELEMENATA Pogodnim oblikom ugradbenih elemenata želi se olakšati izvođenje operacija sklapanja (slaganje, orijentiranje, hvatanje, spajanje) ili potpuno ukloniti potreba za njihovim izvođenjem. U tome smislu, često se, bez obzira na eventualni rast troškova izradbe, dijelovi nastoje izvesti što simetričnijima. Međutim, ako visok stupanj simetričnosti nije postiziv, da bi
se olakšalo orijentiranje dijela, treba ga oblikovati izrazito nesimetričnim.
33
Simetričnost, odnosno nesimetričnost nekoga dijela definira se faktorima simetričnosti i . Faktor jest kut za koji se dio mora okrenuti oko osi okomite osi umetanja da bi postigao prvotnu orijentaciju. Faktor jest kut za koji se dio
mora okrenuti oko osi umetanja da bi postigao prvotnu orijentaciju.
34
Za olakšanje izvođenja operacija sklapanja dijelovima se pridaju određene geometrijske značajke, poput skošenja (olakšavanje umetanja i naslagivanja), žlijebova i utora (olakšavanje pozicioniranja, odnosno otklanjanje potrebe za stalnim održavanjem pozicije dijela).
35
36
Oblikovanjem geometrijskih značajki dijelova svakako treba izbjeći neodređene položaje dijelova.
Sklop treba biti oblikovan tako da se njime dade rukovati kao pojedinačnim dijelom.
37
Ostali, ne manje važni činitelji koji utječu na izvedivost operacija sklapanja, jesu: ljepljivost, osjetljivost (krhkost), savitljivost, premalenost, prevelikost, zapletljivost, sklizljivost i opasnost po radnika (naprimjer oštri dijelovi).
38
8. DEFINIRANJU ODGOVARAJUĆIH DOSJEDA UGRADBENIH ELEMENATA Dosjedima dijelova treba se pokloniti iznimna pozornost. Uske tolerancije poskupljuju izradbu dijelova. Međutim, za automatsku
montažu tolerancije mogu biti i uže nego što se to zahtijeva namjenom proizvoda. Odabir odgovarajućih dosjeda olakšat će oblikovanje i osigurati pouzdan rad montažnoga sustava, te smanjiti količinu defektnih proizvoda i potrebu za doradom dijelova.
39
9. UČINKOVITOJ PRIMJENI NAČELA ELIMINACIJE I INTEGRACIJE UGRADBENIH ELEMENATA, TE MINIMIRANJA BROJA VEZA (SPOJEVA) IZMEĐU DIJELOVA I SKLOPOVA Učinkovita primjena načela eliminacije i integracije ugradbenih elemenata, te minimiranja broja veza (spojeva) između dijelova i sklopova, uočava se kao rezultat konstruktorovoga napora da se pojedine funkcije proizvoda ostvaruju integriranim dijelovima. Konstruktor mora imati dobre razloge za upotrebu neintegriranih dijelova
(naprimjer zbog troškova izradbe), jer se integralnom izvedbom eliminiraju montažne operacije, potreba za ljudskim radom (u ručnoj montaži) i automatski montažni uređaji.
40
41
METODE OBLIKOVANJA PROIZVODA ZA SKLAPANJE Boothroydova i Dewhurstova DFA metoda (Design For Assembly − Oblikovanje proizvoda za sklapanje) Hitachi AEM (Assemblability Evaluation Method − Metoda procjene sklopivosti)
Lucas Design For Assembly Method (Metoda oblikovanja proizvoda za montažu) Sony DAC (Design for Assembly Cost-effectiveness − Oblikovanje proizvoda za troškovno učinkovitu montažu, Design Analysis Control − Upravljanje analizom oblikovanja) 1
Boothroydova i Dewhurstova DFA metoda www.dfma.com
Autori: G. Boothroyd i P. Dewhurst, 1980., USA. Svrha: Sniženje troškova sklapanja, uz povišenje kvalitete i skraćenje vremena realizacije proizvoda na tržištu. Ciljevi: 1.
2.
minimirati broj ugradbenih elemenata, ostvariti uvjete za olakšano spajanje preostalih ugradbenih elemenata.
Rezultati metode: 1. procjena vremena i troškova sklapanja, 2. kvantifikacija efikasnosti oblikovanja − različite konstrukcije istih proizvoda mogu se uspoređivati. 2
Odabir metode sklapanja
1. stupanj
2. stupanj
3. stupanj
Analiza proizvoda za ručno sklapanje
Analiza proizvoda za (visokobrzinsko) automatsko sklapanje
Analiza proizvoda za robotsko sklapanje
Preoblikovanje proizvoda i ponovna analiza
Stupnjevi odvijanja DFA metode 3
transportni uređaj nosač sklopa
RUČNI SUSTAVI
dodavač dijelova (jednonamjenski) radnik jednonamjenska radna glava (jedinka)
JEDNONAMJENSKI (VISOKOBRZINSKI) AUTOMATSKI SUSTAVI
indeksni transportni uređaj uređaj za slobodan transport
programabilna radna glava
PROGRAMABILNI AUTOMATSKI SUSTAVI
spremnik (magazin) dijelova roboti
stega sklopa
4
robot sa četiri stupnja slobode gibanja višenamjenska hvataljka
konvejer za montirane sklopove konvejer za bazne dijelove
remenski dodavači dijelovi u sređenom stanju u magazinima
senzor za orijentiranje robotom oko Z-osi stega baznoga dijela i sklopa
vibracijski dodavač
dijelovi u sređenom stanju na paleti
Stanica s jednim robotom
5
remenski dodavači senzor za orijentiranje robotom oko Z-osi
robot sa četiri stupnja slobode gibanja konvejer baznih dijelova
višenamjenska hvataljka
dijelovi u magazinima dijelovi u sređenom stanju na paleti
stega baznoga dijela i sklopa
konvejer za montirane sklopove
vibracijski dodavač
Stanica s dva robota 6
magazini
paleta ručna radna stanica
nesinkroni trasportni (transfer) uređaj (sustav) nosač baznoga dijela i sklopa
Višestanični robotski sustav
7
Karta 1. Odabir metode sklapanja
ODABIR METODE SKLAPANJA
8
Označavanje u karti niski troškovi
umjereni troškovi
visoki troškovi
Unutar karti, brojevi u zagradama pisani italikom označavaju broj napomene (vrijedi u svim kartama). NP - broj različitih proizvoda koje će se sklapati prve tri godine u osnovi istim montažnim sustavom NT - ukupan broj dijelova proizvoda uključujući i one za tvorbu varijanti NA - broj dijelova u proizvodu ND - broj dijelova u proizvodu kojima će se promijeniti dizajn u prve tri godine RI - investicijska sposobnost tvrtke, RI = SH x QE/WA (5) SH - broj radnih smjena QE - investicijska sredstva tvrtke, za zamjenu jednog radnika u montaži, u jednoj smjeni, USD WA - godišnja cijena jednog radnika u montaži uključujući i režijske troškove, USD VS - godišnja proizvodna količina po smjeni, u milijunima MA - ručni sustav MM - mehanizirani ručni sustav AI - jednonamjenski automatski sustav, sinkroni AF - jednonamjenski automatski sustav, nesinkroni AP - programabilni automatski sustav AR - programabilni automatski sustav, robotski (Nije naveden u karti.)
9
Napomene (1) Defektni dijelovi mogu uzrokovati razne poteškoće u radu automatskih montažnih strojeva, blokirajući uređaje za dodavanje, čime se sprečavaju operacije radne glave. Defektni dijelovi mogu biti naprimjer vijci bez glave, otkrhnuti dijelovi, strugotina itd. Smatra se da se automatizacija ne može uspješno provesti ako je udio defektnih dijelova veći od 2 %. (2) U razmatranju mogućnosti automatske montaže nekoga proizvoda treba pretpostaviti da će montažni sustav realizirati jednolike količine proizvoda. Stoga značajne poremećaje u zahtijevanim količinama treba kompenzirati stvaranjem zaliha. Međutim, kako stvaranje zaliha može biti vrlo skupo, to se razmatranje automatske montaže takvih proizvoda mora obaviti iznimno pozorno. (3) U automatskim montažnim sustavima, koristeći alternativne dijelove na radnim stanicama, mogu se dobiti varijante nekog proizvoda. Tada se moraju dati "upute" montažnome uređaju (stroju) koji se dio, između alternativnih, treba umetati. Naprimjer, kod montaže triju dijelova s dvije alternative za svaki dio, može se dobiti osam varijanti proizvoda. (4) U kodnome sustavu, jedna promjena proizvoda znači da će trebati novi uređaj za dodavanje dijelova i nova radna glava na automatskom montažnom stroju. (5) Važan činilac u razmatranju investicija za automatsku opremu je investicijska sposobnost poduzeća RI. Što je veći broj smjena, i što je viši iznos investicija za zamjenu jednog radnika u montaži, to je veća mogućnost automatizacije. (6) Sustavi označeni zagradama su ne više od 10 % manje ekonomični od optimalnog montažnog sustava u istome polju. 10
Postupak: 1.
izračunati RI: RI = SH · QE / WA
2.
odabrati redak u Karti 1.
3.
odabrati stupac u Karti 1.
4.
rješenje
5.
diskusija rješenja – varijante.
11
ANALIZA PROIZVODA ZA RUČNO SKLAPANJE
Ciljevi:
odlučivanje o tome može li se neki ugradbeni element eliminirati ili integrirati,
procjena vremena rukovanja i umetanja (spajanja).
Obrazac, karte 2. i 3.
12
Postupak: 1.
dobaviti informacije o proizvodu
2.
rastaviti proizvod, ili zamisliti kako bi to izgledalo (s dodjelom identifikacijskih brojeva)
3.
sklapati proizvod i ispuniti po jedan redak obrasca za svaki ugradbeni element
4.
izračunati zbirne vrijednosti i EM.
13
Stupci: 1 identifikacijski broj dijela 2 broj uzastopnih izvođenja operacije 3 2-znamenkasta oznaka ručnog rukovanja 4 vrijeme ručnog rukovanja, s/dio 5 2-znamenkasta oznaka ručnog umetanja
6 vrijeme ručnog umetanja, s/dio 7 vrijeme operacije, s, (2)x[(4)+(6)] 8 cijena operacije, cent, 0,4x(7) 9 veličina za određivanje teoretski minimalnog broja dijelova
14
Pitanja za određivanje teoretski minimalnog broja dijelova
1. Je li dio pomičan u odnosu na već sklopljene dijelove? 2. Treba li dio biti od drugačijega materijala, ili izoliran od već sklopljenih dijelova? 3. Treba li dio biti odvojen od već sklopljenih dijelova budući da bi u suprotnome sklapanje ili rasklapanje tih drugih dijelova bilo nemoguće?
15
Karta 2. RUČNO RUKOVANJE − PROCIJENJENA VREMENA, s Definicije Ručno rukovanje uključuje hvatanje, pomicanje (transportiranje) i orijentiranje dijelova ili sklopova prije no što se umetnu ili dodaju u nosač (stegu) ili narastajući proizvod.
simetrija jest rotacijska simetrija dijela oko osi okomite osi umetanja. Za dijelove s jednom osi umetanja, orijentacija s kraja na kraj potrebna je za = 360; inače = 180. simetrija je rotacijska simetrija dijela oko osi umetanja, ili ekvivalentno, oko osi koja je okomita na plohu na koju je dio položen (postavljen) tijekom sklapanja (Slika). Vrijednost rotacijske simetrije je najmanji kut za koji dio može biti rotiran da ponovi svoju (prvotnu) orijentaciju. Za valjak umetnut u kružni provrt, = 0; za dio kvadratnoga presjeka umetnutog u kvadratni provrt = 90. Debljina je duljina najkraće stranice najmanje pravokutne prizme koja ovija dio. Ako je dio valjkast, ili posjeduje pravilni poligonalni presjek s pet ili više stranica, i ako je promjer valjka manji od duljine, tada se debljina definira kao polumjer najmanjeg valjka koji može oviti dio. Veličina je duljina najduže stranice najmanje pravokutne prizme koja može oviti dio. U karti je termin veličina zamijenjen terminom duljina. 16
Definiranje ovojnice, duljine i debljine 17
18
Napomene
(1) Prilikom rukovanja dijelovima može doći do poteškoća ako se dijelovi ugnježđuju, zapliću, ili naliježu jedan na drugi, djelovanjem magnetičnosti ili maziva, ako su vrlo glatki ili zahtijevaju brižno rukovanje. Dijelovi koji se ugnijezde ili zapliću su oni dijelovi koji se zapliću kada su u nesređenoj gomili, ali se mogu odvojiti jednostavnim rukovanjem pojedinačnim dijelom (naprimjer spiralne opruge). Dijelovi koji su skliski (glatki) su oni koji lako iskliznu iz prstiju ili standardnog alata za hvatanje. Dijelovi kojima treba pažljivo rukovati su oni koji su lomljivi (krhki) ili mekani, imaju oštre bridove ili predstavljaju drugu opasnost za radnika. (2) Dijelovi koji se čvrsto ugnijezde ili zapletu su oni dijelovi koji se u gomili tako zapletu da je potrebno upotrijebiti obje ruke za razdvajanje. Savitljivi dijelovi su takvi da se tijekom rukovanja jako deformiraju zahtijevajući korištenje dviju ruku (naprimjer gumene ploče i remenje).
19
Karta 3. RUČNO UMETANJE − PROCIJENJENA VREMENA, s Napomene (1) Dio je čvrsti ili nečvrsti element u nekom montažnom procesu. Sklop se smatra dijelom ako se dodaje tijekom montaže. Ljepila, tekućine, punjenja i slično, koji se koriste za spajanje dijelova, ne smatraju se dijelovima. (2) Otežan pristup znači da prostor raspoloživ za montažnu operaciju uzrokuje znatno povećanje vremena montaže. Ograničen pogled znači da se radnik tijekom montažnog procesa mora osloniti uglavnom na osjetilo dodira. (3) Potreba za pridržavanjem dijela znači da je dio nestabilan nakon postavljanja ili umetanja, ili tijekom sljedećih operacija, te da dio treba hvatati, nanovo prikloniti ili pridržavati prije no što je konačno osiguran. Pridržavanje se odnosi na takvu operaciju, kojom se, ako je potrebno, održava položaj ili orijentacija već postavljenog dijela, prije, ili tijekom iduće operacije sklapanja. Dio je smješten ako ne zahtijeva pridržavanje ili ponovno poravnavanje za sljedeće operacije, i ako je samo djelomice osiguran. (4) Dio je lako poravnati i smjestiti (pozicionirati), ako je položaj dijela osiguran određenim smještajućim značajkama dijela, ili značajkama onoga dijela s kojime se dio spaja, a samo je umetanje olakšano dobro oblikovanim skošenjima ili sličnim značajkama. (5) Otpor koji nastaje za vrijeme umetanja dijela može biti uslijed: malenih zračnosti, zaglavljivanja ili uklještenja dijelova, nepravilnog položaja dijela ili umetanja dijela uz veliku silu otpora. Naprimjer, prešani spoj jest interferencijski spoj gdje se zahtijeva velika sila za sklapanje. (6) Standardno vrijeme za pritezanje vijaka uključuje dodatno vrijeme za uzimanje alata (vijčala), vijčanje vijka ili matice i otpuštanje (ispuštanje) alata. Ako treba nekoliko vijaka umetnuti i/ili pritegnuti slijedno, točniji račun za stupac 7 obrasca za ručno sklapanje jest: 20 (2) x [(4)+(6)-3]+3, gdje su (2), (4) i (6) iznosi u stupcima: 2., 4. i 6.
21
Analiza proizvoda za ručnu montažu obuhvaća:
donošenje odluke o tome može li se neki dio eliminirati ili integrirati s nekim drugim dijelom u proizvodu
procjenu vremena rukovanja i umetanja svakog dijela
identifikaciju dijelova koji uzrokuju visoke troškove
izračunavanje efikasnosti oblikovanja za montažu:
EM
3 NM TM
NM – teoretski minimalan broj dijelova u proizvodu TM – ukupno vrijeme montaže, [s].
22
PREOBLIKOVANJE PROIZVODA ZA RUČNU MONTAŽU I PONOVNA ANALIZA
Razmotriti mogućnosti: 1.
smanjenja broja dijelova (2. i 9. stupac obrasca; prijepori: ekonomičnost izradbe, nedostatak opreme, normiranje i atesti, otpor unutar tvrtke)
2.
poboljšanja rukovanja i spajanja uočavanjem dugačkih vremena i nalaženjem njihovih uzroka (4. i 6. stupac obrasca; koristiti karte kao vodič).
23
Načela za oblikovanje proizvoda za ručnu montažu
-
smanjiti broj i različitost ugradbenih elemenata
-
nastojati izbjeći podešavanje (ugađanje)
-
oblikovati dijelove da se sami pozicioniraju i poravnaju
-
osigurati pristup i neograničen pogled mjestu montaže
-
oblikovati dijelove za lako hvatanje iz hrpe
-
minimirati potrebu za preorijentiranjem dijelova za vrijeme procesa montaže
-
oblikovati ugradbene elemente da se ne mogu pogrešno sklopiti
-
maksimirati simetriju dijelova ili dijelove načiniti izrazito asimetričnima 24
Skošenje za lako umetanje
25
stara konstrukcija
nova konstrukcija 26
dio se mora ispustiti prije nego je pozicioniran
dio se pozicionira prije ispuštanja
Oblikovanje da se potpomogne umetanje 27
Uobičajeni postupci spajanja
Umetanje iz suprotnog smjera zahtijeva zakretanje
28
Jednostavno sklapanje odozgo-nadolje 29
pridržavanje i poravnavanje zahtijeva se za narednu operaciju
samopozicioniranje
Osiguranje obilježja za samopozicioniranje da se izbjegne pridržavanje i poravnavanje 30
dio se zaglavljuje preko uglova
dio se ne može zaglaviti
Nepravilna geometrija može uzrokovati zaglavljivanje dijela za vrijeme umetanja
teško umetanje rupa u tijelu
rupa u trnu
ravna ploha na trnu
Poboljšanje umetanja u slijepe rupe osiguranjem prolaza za zrak
31
teško umetanje
lako umetanje
Oblikovanje za lako umetanje: stupnjevani dio − stupnjevano umetanje
32
asimetrično
simetrično
neizrazita simetrija
izrazita asimetrija
zaglavljivo
nezaglavljivo
zapletljivo
nezapletljivo
Geometrijska obilježja koja utječu na rukovanje dijelovima 33
vrlo malo
oštro
sklisko
savitljivo
Neka druga obilježja koja utječu na rukovanje dijelovima 34
REZULTATI PRIMJENE DF(M)A METODE:
SMANJENJE BROJA DIJELOVA
51,4%
SNIŽAVANJE CIJENE IZRADBE DIJELOVA
37,0%
SKRAĆENJE VREMENA RAZVOJA I LANSIRANJA PROIZVODA NA TRŽIŠTE
50,0%
POBOLJŠANJE KVALITETE I POUZDANOSTI PROIZVODA
68,0%
SKRAĆENJE VREMENA SKLAPANJA
62,3%
SKRAĆENJE CIKLUSA PROIZVODNJE
57,3% 35
KONCEPT
DFMA DFMA – sastavni dio istodobnog (simultanog) inženjerstva (CE − Concurrent Engineering)
CAD
PROTOTIP PROIZVODNJA
PLM (Product Lifecycle Management) DFX
36
viii. LANAC MJERA I TOLERANCIJA U MONTAŽI U fazi oblikovanja proizvoda konstruktor mora voditi računa da, u cilju osiguranja funkcije proizvoda, ugradbeni elementi imaju međusobno odgovarajuće mjere (dimenzije), kojima se ostvaruju zadani odnosi u sklopu. Zbog tehnoloških ograničenja i prirodnih zakonitosti, propisane je mjere ugradbenih elemenata nemoguće izraditi točno, osim slučajno. Konstruktor stoga mora predvidjeti odstupanja, koja će nastati u izradbi, i propisati koliko ona smiju iznositi, a da se pritome osigura sklapanje ugradbenih elemenata i zadrži funkcionalnost proizvoda. Ova se dopuštena odstupanja nazivaju tolerancijama mjera. Uvođenjem odgovarajućih tolerancija omogućava se sklapanje bez dugotrajnog i skupog prilagođavanja ugradbenih elemenata. Tako se osigurava zamjenjivost dijelova, što značajno pojednostavnjuje održavanje proizvoda.
Veličina tolerancije mjere izravno je povezana s troškovima izradbe i montaže. Troškovi izrade rastu sa smanjivanjem tolerancija, dok se istovremeno troškovi montaže smanjuju. Veća dozvoljena odstupanja mjera uzrokuju pak povećanje troškova montaže, jer se češće javlja potreba odbacivanja ili prilagođavanja ugradbenih elemenata. Sumiranjem troškova za određeni proizvod može se utvrditi raspon vrijednosti dozvoljenih odstupanja, koje uzrokuju najmanje ukupne troškove proizvodnje. Troškovi [kn]
Izradba+montaža Montaža
Minimalni troškovi
Izradba
Optimalna veličina tolerancija
Veličina tolerancija [μm]
2
Sklapanje ugradbenih elemenata uzrokuje geometrijsko sumiranje njihovih pojedinačnih mjera i pripadajućih tolerancija.
Svaki sklop može se stoga prikazati lancem mjera i tolerancija.
3
Lanac mjera sadrži pojedinačne mjere Ni , i = 1, 2, ..., m ugradbenih elemenata, koje zajedničkim djelovanjem određuju završnu mjeru N0 : m
N 0 ki N i
(1)
i=1
gdje su: N0 - završna mjera, mm Ni - pojedinačna mjera - jedna od nezavisnih mjera u lancu mjera, mm
ki - koeficijent smjera (+1, −1).
4
Svaka mjera predstavlja jednu kariku u lancu. U jednodimenzionalnom lancu mjera, suma je svih članaka jednaka nuli.
N1
N5 N0
N2
N4
(+1) N3
(−1)
N1 N 2 N3 N 4 N5 N0 0 Jednodimenzionalni lanac mjera
5
Pojedinačna mjera je jedna od međusobno nezavisnih mjera u lancu mjera, dok je završna mjera posljedica njihovoga djelovanja pa predstavlja zavisnu mjeru. Mjere u lancu mogu biti pozitivne ili negativne. Pozitivna mjera (+Ni , ki = +1) je pojedinačna mjera čija promjena veličine utječe u istome smislu na promjenu završne mjere. Negativna mjera (−Ni, ki = −1) djeluje obrnuto u odnosu na završnu mjeru.
6
Primjer lanca mjera i njegovog shematskog prikaza
7
Lanac tolerancija sadrži niz propisanih odstupanja, koja istodobno određuju završni članak lanca − veličinu tolerancije završne mjere.
t1
t2
t3
t4 t5
t0
Lanac tolerancija
Pojedinačna tolerancija, ti, nezavisna je tolerancija u lancu tolerancija, čija promjena utječe na promjenu završne tolerancije: n 1
tn t0 ti i 1
m
t μm. i
(2)
i n 1
8
Pojedinačna tolerancija može definirati dopušteno: odstupanje duljine ili kuta, odstupanje oblika (ovalnost, izbočenost, udubljenost, savijenost, koničnost), odstupanje položaja (paralelnost, okomitost), planarni udar (aksijalna izbočenost pri okretanju),
radijalni udar (radijalna izbočenost pri okretanju).
Završna tolerancija, t0, rezultat je međusobnoga djelovanja pojedinačnih tolerancija, i predstavlja toleranciju završne mjere: m
t0 ti
μm .
(3)
i 1
9
t1 do t5 – tolerancije mjera t6 do t8 – planarni udar
10
Primjer lanca tolerancija s njegovim shematskim prikazom
Lanci mjera i tolerancija mogu biti: jednodimenzionalni,
dvodimenzionalni, i trodimenzionalni.
Jednodimenzionalan lanac mjera ili tolerancija sadrži članke koji leže na međusobno paralelnim pravcima zatvarajući završnu mjeru ili toleranciju. Dvodimenzionalan lanac mjera ili tolerancija člancima zatvara poligon koji je dio neke ravnine.
Trodimenzionalan lanac sadrži članke koji zatvaraju poligone različitih neparalelnih ravnina u prostoru.
Ovakvi lanaci mjera i tolerancija definiraju utjecaj mjera i njihovih odstupanja s obzirom na oblik ili položaj ugradbenih elemenata.
11
U strojarskim konstrukcijama najčešće se pojavljuju jednodimenzionalni lanci mjera i tolerancija, pomoću kojih se izvodi: pravilan izbor funkcijski uvjetovanih tolerancija unutar lanca tolerancija planiranje ekonomski opravdanih troškova u izradbi i montaži osiguranje kontinuiranog održavanja proizvoda.
12
VRSTE ZAMJENJIVOSTI UGRADBENIH ELEMENATA
Način rješavanja lanca mjera i tolerancija ovisi o usvojenom načinu izrade dijelova s obzirom na zahtjeve zamjenjivosti.
U tehničko-ekonomskome pogledu postoje dva osnovna oblika zamjenjivosti, koja izravno utječu na montažu i održavanje proizvoda, a to su:
POTPUNA i NEPOTPUNA ZAMJENJIVOST ugradbenih elemenata.
13
Potpuna zamjenjivost osigurava prije zadanu završnu toleranciju proizvoljnim kombiniranjem ugradbenih elemenata, tj. osigurava uspješno sklapanje ugradbenih elemenata koji su iz skupova – uzoraka ugradbenih elemenata, odabrani slučajno. To olakšava montažni proces, ali zahtijeva uske tolerancije dijelova, što poskupljuje njihovu izradbu. Stoga se ovaj oblik zamjenjivosti primjenjuje u slučajevima lanca mjera:
s malim brojem članaka, ili pak kod lanca
s velikim brojem članaka, ali i razmjerno velikom završnom tolerancijom.
Potpuna je zamjenjivost presudno važna za automatizaciju montaže i osiguranje doknadnih dijelova.
14
Nepotpuna zamjenjivost omogućava postizanje završne tolerancije samo uz dodatne troškove, koji proizlaze iz sljedećih tehničko-organizacijske mjera:
dorade,
mjerenja i sortiranja sparivih ugradbenih elemenata,
odbacivanja, ili
upotrebe kompenzacijskih (prilagodbenih) elemenata.
15
Za oba oblika zamjenjivosti, razvijeni su postupci proračuna lanca mjera i tolerancija, kojima se rješavaju sljedeći slučajevi: i.
poznate su sve mjere i tolerancije, a treba proračunati završnu mjeru, odnosno toleranciju,
ii.
poznati su završna mjera/tolerancija i pojedinačne mjere/tolerancije, osim za jedan od ugradbenih elemenata,
iii.
poznate su sve pojedinačne mjere, završna mjera i završna tolerancija, a treba odrediti pojedinačne tolerancije ugradbenih elemenata.
16
ZAMJENJIVOST
POTPUNA
Maksimum-minimum metoda
NEPOTPUNA Proračun primjenom teorije vjerojatnosti
Metode grupne zamjenjivosti
Metoda kompenzacije
Potpuna skupna zamjenjivost Programirano sklapanje
Metode proračuna lanca mjera i tolerancija
17
MAKSIMUM-MINIMUM METODA Uzima u obzir najnepovoljnije kombinacije članaka lanca mjera i tolerancija, tako da je završna tolerancija zbroj pojedinačnih tolerancija – izraz (3). Primjena: serijska i masovna proizvodnja, automatska montaža (Tada se povišeni troškovi izrade dijelova mogu kompenzirati značajnim uštedama u montaži.)
manji broj članaka i veće završne tolerancije. N - nazivna mjera t - tolerancija
t/2 es
Ec
ei
Nmaks - najveća mjera
t
N min NE
Nmaks
Nmin- najmanja mjera N - mjera sredine tolerancije E
N
E - odstupanje mjere s obzirom c na sredinu tolerancije e - donje odstupanje i
e - gornje odstupanje s
Prikaz položaja i veličine tolerancijskoga polja na primjeru osovine
18
Završna mjera računa se izrazom (1). Nazivna mjera pojedinačne mjere:
1 Nn kn
n 1 m N0 k i Ni k i Ni mm i 1 i n 1
.
(4)
Odstupanje sredine tolerancijskoga polja za završnu mjeru: m
Ec 0 k i Ec i μm
.
(5)
i 1
Odstupanje sredine tolerancijskoga polja za pojedinačnu mjeru:
Ec n
1 kn
n 1 m Ec 0 k i Ec i k i Ec i μm i 1 i n 1
.
(6)
Završna tolerancija: m
t 0 t i μm i 1
.
(7) 19
Pojedinačna tolerancija:
n 1
tn t0 ti i 1
m
t μm . i
(8)
i n 1
Najveća dopuštena završna mjera:
N maks
t0 N 0 Ec0 2
[mm].
(9)
[mm].
(10)
Najmanja dopuštena završna mjera:
N min
t0 N 0 Ec0 2
Prosječna pojedinačna tolerancija:
1 m ti ti m i 1
ili t maks / min
t0 m
.
(11 i 12)
Proračun prosječne pojedinačne tolerancije dopušten je samo ako su svi članci lanca mjera približno jednaki, i ako je održavanje zahtijevane tolerancije jednako teško kod svih ugradbenih elemenata. U drugim slučajevima mora se završna tolerancija osigurati udjelom pojedinačnih članaka razmjerno troškovima obrade (skuplja obrada − šira tolerancija). 20
Primjer: Za prikazani lanac mjera izračunati nazivnu mjeru i toleranciju (završne) mjere N0 uključujući gornje i donje odstupanje.
N1 5
0 , 060 0 , 040
N2 5 N3 4 N4 7
N1
N2
N3
(+1)
0 , 005 0 , 005 0 ,100 0 , 050
N4
N0
(−1)
0 , 050 0 , 010
i 1 2 3 4
N 5
5
Ni
ti
0 , 060 0 , 040
5
100
10
+1
0 , 005 0 , 005
5
10
0
+1
0 ,100 0 , 050
4
150
25
+1
0 , 050 0 , 010
7
60
20
−1
4 7
Eci
k
21
Rezultati:
N0 7 mm
t 0 320 μm
Ec0 15 μm
N0 7
0,175 0,145
mm.
22
PRORAČUN PRIMJENOM TEORIJE VJEROJATNOSTI Odstupanja mjera nastaju djelovanjem raznih objektivnih činilaca, od kojih su mnogi stohastičke prirode.
Tako je odstupanje od nazivne mjere slučajna varijabla, koja se može mjeriti, i temeljem statističke analize opisati, odgovarajućom standardnom ili empirijskom funkcijom razdiobe stvarnih mjera.
m očekivanje, nazivna mjera s standardna devijacija t
tolerancija, odstupanje mjere
c cjelobrojna konstanta, najčešće: c = 6
N 0= m t=c s Gaussova funkcija razdiobe stvarnih mjera
Funkcija razdiobe mjera ujedno predstavlja i funkciju vjerojatnosti odstupanja.
Metoda uzima u obzir različite kombinacije stvarnih vrijednosti mjera i njima pripadajuće vjerojatnosti, dakle i vjerojatnost završne tolerancije kao posljedice slučajnoga sklapanja. Pritome se može pojaviti prekoračenje završne tolerancije, što znači da razdioba završne mjere obuhvaća šire područje odstupanja od predviđenoga. Uvođenjem određenog postotka otpada moguće je osigurati završnu toleranciju bez sužavanja tolerancija pojedinih ugradbenih elemenata. Na taj se način odbacuje manji broj sklopova koji rezultiraju završnom tolerancijom u rubnom području razdiobe, odnosno izvan predviđenih granica tolerancijskoga polja.
2
Odbačeni sklopovi mogu se naknadno doraditi ili reciklirati.
To uzrokuje dodatne troškove, ali su oni u pravilu niži od povećanih troškova obrade ugradbenih elemenata u užim tolerancijama. Budući da ova metoda dopušta povećanje tolerancija ugradbenih elemenata tri do četiri puta u odnosu na metodu potpune zamjenjivosti, posebno je prikladna: u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji, te za sklopove s malom završnom tolerancijom, a velikim brojem članaka.
Primjena teorije vjerojatnosti za proračun tolerancija podrazumijeva održavanje stabilnih uvjeta u izradbi ugradbenih elemenata.
U suprotnom se mogu pojaviti bitna odstupanja u pogledu očekivanih vrijednosti, a to se onda odražava povećanim postotkom otpada, dakle povećanjem troškova proizvodnje.
3
Oblik funkcije razdiobe odstupanja za pojedine ugradbene elemente utvrđuje se na temelju rezultata statističke kontrole kvalitete izradbe. Pretežno se susreću sljedeći oblici razdioba: normalna, trokutna, jednoliko rastuća ili padajuća, te kombinacije različitih razdioba. Završnu toleranciju u pravilu opisuje: Studentova t-razdioba, kao razdioba aritmetičkih sredina uzoraka, ili normalna razdioba kada je uzorak sklopova dovoljno velik (m ≥ 30).
4
Aritmetička sredina uzorka obično odgovara očekivanju μ slučajne varijable, odnosno nazivnoj mjeri.
xi
xij = xi - xj
xj x ij
x ij=x + i x
x ij j
xi xi ,s i
xj xi
x j x j ,s j xij xij ,s ij Mjere kao stohastičke varijable, na primjeru dvodijelnih sklopova 5
Vrijednosti varijable Studentove t-razdiobe u ovisnosti od postotka otpada p, %
10
5
2
1
0,5
0,2
0,1
t'
1,65
1,96
2,33
2,58
2,81
3,09
3,30
Ako se uvede pojam koeficijenta relativne standardne devijacije c, koji odgovara količniku nepristrane procjene standardne devijacije mjere i odgovarajuće tolerancije:
2s c= t proizlazi izraz za vjerojatnu završnu toleranciju: 2
c t t0 = 2 t' i i = t' i =1 2 m
m
2 ( c t ) . i i
.
i =1
6
Utjecaj završne tolerancije na pojedinačne može se utvrditi putem načela jednakih utjecaja, kojime se pretpostavlja da su sve pojedinačne tolerancije podjednako velike, da im odgovara isti oblik razdioba i jednaki koeficijenti relativne standardne devijacije. Tako se dolazi do vjerojatne prosječne pojedinačne tolerancije:
t0
t=
=
m
2 c i
t'
t0 t' c m
.
i =1
Usporedbom s prosječnim tolerancijama dobivenim metodom potpune zamjenjivosti dade se utvrditi iznos prosječnog povećanja tolerancija kod primjene teorije vjerojatnosti:
=
t t maks / min
t0 m 100 = 100 t0maks / min t' c
%
.
U praksi, zavisno od broja članaka, njihovih razdioba, veličine serije i planiranoga postotka otpada, postotak povećanja tolerancija iznosi od 150 do 500 %. 7
S obzirom da gornje postavke o jednakom utjecaju tolerancija često ne vrijede, potrebno je poznavati i izraz za izračunavanje pojedinačnih tolerancija:
m 2 n 1 1 t0 2 2 tn = ( ci ti ) ( ci ti ) cn t' i= 1 n 1
gdje je tn pojedinačna tolerancija n-toga ugradbenog elementa (članka). Ostale veličine lanca mjera i tolerancija izračunavaju se kao i u metodi potpune zamjenjivosti. Ipak, ovdje valja dodatno razmotriti proračun očekivanoga odstupanja sredine tolerancijskoga polja.
8
Naime, aritmetička sredina odstupanja mjera ne mora se uvijek poklopiti sa proračunatom sredinom tolerancijskoga polja. Takva vrsta odstupanja izražava se koeficijentom relativne asimetrije a. Koeficijent a karakterizira utjecaj razdiobe frekvencija pojedinačnih tolerancija na položaj tolerancijskoga polja završne mjere:
a0 =
E
1 m
t i =1
E0
EC0
i
gdje je EE0 očekivano odstupanje završne mjere, koje se računa izrazima: m
m
E E 0 = ki E E i i =1
ili
EE 0 = ki ( EC i ai ti )
.
i =1
9
Koeficijent relativne asimetrije pojedinačne mjere:
1 an = E ECn tn E n
gdje je EEn očekivano odstupanje pojedinačne mjere:
1 E E EE n = kn 0 1 EE EE n = k n 0
ki E E i ki E E i i= 1 i= n 1
n 1
m
ki Ei ai ti ki ( Ei ai ti ) . i= 1 i= n 1
n 1
m
Proračun vjerojatnih tolerancija značajno se pojednostavljuje ako odstupanja mjera ugradbenih elemenata odgovaraju analitičkim oblicima razdioba. Tada je za određivanje koeficijenata relativne standardne devijacije c, i relativne asimetrije, a, moguće koristiti tablične vrijednosti. 10
Usporedba prosječnih tolerancija kod metode proračuna primjenom teorije vjerojatnosti i maksimum-minimum metode
11
METODA POTPUNE SKUPNE ZAMJENJIVOSTI Skupna zamjenjivost osigurava točnost završne mjere raspodjelom ugradbenih elemenata u tolerancijske razrede − skupine, i njihovim sparivanjem unutar iste skupine. Pritome se pretpostavlja da ugradbenim elementima odgovara jednaka funkcija razdiobe odstupanja. Jednake razdiobe mjera ugradbenih elemenata i i j
m
tg
ti = t j = n g t g Tolerancijske skupine
12
Takvim je pristupom moguće izrađivati ugradbene elemente u znatno širim tolerancijama, a da se istodobno postignu izrazito uske tolerancije dosjeda, tj. završne mjere. Sklopovi različitih skupina imat će jednaku toleranciju dosjeda, odnosno najveću i najmanju zračnost. Skupna se zamjenjivost primjenjuje za lance mjera i tolerancija s malim brojem članaka, u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji (naprimjer proizvodnja kugličnih ležajeva). Pored navedenih prednosti (bitno niži troškovi izrade dijelova, jer proširenje tolerancija nije ograničeno, te visoka točnost i ujednačenost završne tolerancije), skupna zamjenjivost ima i nedostatataka, koji se očituju u povećanim troškovima:
mjerenja, sortiranja, označavanja, kao i održavanja (zalihe istih dijelova za različite skupine sklopova ili zamjena čitavoga sklopa umjesto samo dotrajalog ugradbenog elementa). 13
PROGRAMIRANO SKLAPANJE Prethodno definiranu temeljnu postavku skupne zamjenjivosti, o jednakim razdiobama mjera ugradbenih elemenata, teško je ostvariti u praksi. Različite razdiobe mjera uzrokuju nesrazmjer u pogledu broja ugradbenih elemenata po skupinama − to znači da će se pojaviti višak pojedinih ugradbenih elemenata, koji se neće moći spariti s odgovarajućim iz iste skupine. Razdioba mjera za i-ti ugradbeni element
Qi Qj
Razdioba mjera za j-ti ugradbeni element
Pi Pj < 1 Presjek razdioba mjera dvaju ugradbenih elemenata
14
Programirano sklapanje, međutim, predviđa sparivanje ugradbenih elemenata između različitih skupina, u skladu s prethodno definiranim programom sklapanja. Program sklapanja propisuje sparivanje elemenata između najbližih skupina, osiguravajući tako najmanje moguće rasipanje završne mjere sklopa. Rasipanje završne mjere u pravilu je manje od rasipanja mjera ugradbenih elemenata.
Programirano se sklapanje primjenjuje za:
dvodijelne sklopove izrazito uske tolerancije dosjeda. Za propisivanje najpovoljnijeg programa sklapanja, potrebno je poznavati razdiobe stvarnih mjera, odnosno njihovih odstupanja, koja se kao kontinuirane slučajne varijable sortiraju u intervalne razrede, tj. skupine.
15
Rasipanje tolerancije dosjeda Tolerancija dosjeda t 0
ij
1. skupina, t 0g = t 0g + t 0g j i ij 2. skupina 3. skupina
16
METODA KOMPENZACIJE Metodom kompenzacije moguće je zadržati izradu ugradbenih elemenata u širim tolerancijama i tako postići uštede u izradbi, ali se pritome zahtijevana završna tolerancija osigurava prilagodbom (kompenzacijom). Kompenzacija se postiže: promjenom mjere (prilagođavanje − dorada) − u pojedinačnoj proizvodnji,
izborom odgovarajućeg kompenzatora iz skupine prethodno izrađenih i sortiranih kompenzatora − u serijskoj i masovnoj proizvodnji, korištenjem podešavajućega članka − u svim oblicima proizvodnje (od pojedinačne do masovne). Najprije se određuje raspon kompenzacije, odnosno najveće moguće prekoračenje završne tolerancije − najveća kompenzacija Kmaks : m
K maks = ti t0 . i =1
17
t 0 ─ tk
t0
S ti tk
Ec
Kmaks /2
0
N0
Prekoračenje zadane završne tolerancije i raspon kompenzacije 18
Međutim, nije dovoljno samo poznavati raspon kompenzacije, već i svako pojedinačno stvarno prekoračenje zahtijevane završne tolerancije, koje se potom mora kompenzirati. To uzrokuje, pored troškova izrade ili dorade kompenzacijskoga članka, i troškove mjerenja. Dorada kompenzacijskoga članka primjenjuje se samo u pojedinačnoj proizvodnji. Nazivna mjera kompenzacije, Nk, može se izračunati izrazom: n 1 m N Nkn = ki N i ki N i . 0 kk n i= 1 i= n 1
1
19
U serijskoj i masovnoj proizvodnji ova se metoda primjenjuje korištenjem odgovarajućih skupina prethodno izrađenih i sortiranih kompenzatora. Svaka skupina pokriva jedan interval ukupnoga raspona kompenzacije. Potrebno je stoga poznavati broj skupina na koje se dijeli područje kompenzacije, kao i odgovarajuće mjere sredine tolerancijskih polja u kojima treba izraditi kompenzacijske članke.
Na temelju prethodne slike dade se zaključiti da jedan kompenzator može pokrivati samo područje odstupanja stvarnih mjera u intervalu t0 ─ tk, iz čega proizlazi sljedeći izraz za potreban broj kompenzacijskih skupina, nk:
ti tk ti t0 t0 tk nk =
nk =
i
t0 tk
K maks t0 tk
=
i
t0 tk
=
K maks t0 tk t0 tk
1, tk t0 . 20
Izračunani broj skupina kompenzatora zaokružuje se na na prvi veći cijeli broj. Za svaku od skupina izračunava se odstupanje mjere sredine tolerancijskoga polja:
Ec kj n
n 1 1 1 Ec 0 ki Ec i ki Ec i K maks j 1 ( t0 tk ), = kk n i =1 i = n 1 2
j = 1,2...nk gdje je Eckj odstupanje mjere sredine tolerancijskoga polja kompenzatora j-te skupine.
21
Kompenzacija se može postići i podešavajućim člankom. Obično se koriste: ekscentar, meka košuljica s navojem, klizajući klin, vijak za podešavanje i slično.
Područje, Pk, koje mora pokrivati članak za podešavanje:
Pk K maks , Pk = ( 1,1 1,2 )K maks
.
Odstupanje sredine tolerancijskoga polja podešavanja Eck:
Ec k n
n 1 1 Ec 0 ki Ec i ki Ec i = kk n i =1 i = n 1
.
22
Metodom kompenzacije mogu se općenito polučiti značajne uštede u izradbi ugradbenih elemenata, posebno kod sklopova s velikim brojem članaka u lancu mjera i tolerancija, a malom završnom tolerancijom.
Postotak proširenja tolerancija u odnosu na metodu potpune zamjenjivosti jednak je: m 1
=
t i =1
i
tk
m t maks / min
100 %
.
Nedostaci se odražavaju u povećanim troškovima mjerenja stvarne kompenzacije, kod izbora kompenzatora ili podešavanja, kao i troškovima vrlo točne izradbe i skladištenja kompenzatora.
23
.
Podešavajući kompenzatori
24
ix.
PROCES MONTAŽE
Proces montaže jest odvijanje djelatnosti potrebnih za sklapanje proizvoda, prema određenim zakonitostima (tehničko-tehnološkim, ekonomskim, sociološkim, ekološkim...).
Montažni je proces slijed uzastopnih i/ili usporedno povezanih djelatnosti operacija, koje izvode ljudi i/ili automati, sa svrhom ostvarenja tvorevine unaprijed definirane strukture. Temeljni činitelji za definiranje procesa montaže jesu:
geometrijska i fizikalna svojstva ugradbenih elemenata,
struktura proizvoda, i
redoslijed sklapanja.
Montažni se proces sastoji od tri komponente: montažnih funkcija (operacija), tijeka, i strukture.
Operacije se montaže razvrstavaju u pet skupina: spajanja, rukovanja, kontrole, podešavanja (ugađanja), posebne operacije.
Tijek definira slijed izvođenja montažnih operacija. Struktura procesa određena je strukturom proizvoda, a iskazuje se mogućnošću podjele procesa, tako da se dijelovi procesa mogu izvoditi nezavisno jedan od drugoga i vremenski usporedno. Stoga se neki cjelokupni montažni proces dade raščlaniti na predmontaže i završnu montažu. 2
M O N TA Ž A RUKOVANJE
(DIN 8593)
POMOĆNE FUNKCIJE
KONTROLA
PODEŠAVANJE
• mjerenje
• namještanje
• čišćenje
• ispitivanje
• prilagođavanje
• skidanje srha
SPAJANJE
SPREMANJE
• sređeno spremanje • djelomično sređeno PROMJENA KOLIČINE
• odjeljivanje • dodjeljivanje • odvajanje • udruživanje • sortiranje GIBANJE
• zakretanje • orijentiranje • pozicioniranje • sređivanje • vođenje • dodavanje OSIGURANJE
• stezanje • otpuštanje
• brojanje
• označavanje • utiskivanje • hlađenje
• zagrijavanje
• sastavljanjem
• punjenjem • pritiskivanjem i natiskivanjem • praoblikovanjem • preoblikovanjem • zavarivanjem • lemljenjem • lijepljenjem • tekstilom
OPERACIJE (FUNKCIJE) MONTAŽE
MONTAŽA = SPAJANJE + RUKOVANJE + + KONTROLA + PODEŠAVANJE + POSEBNE OPERACIJE
4
SPAJANJE je postupak kojim se ugradbeni elementi dovode u međusobni odnos i osiguravaju od rastavljanja. Odnos - spoj, ostvaruje se preko ploha spajanja. Spojevi se postižu: - silom (naprimjer stezni spoj), - oblikom (spajanje zakovicama, uskočnicima...), - materijalom (zavarivanje, lemljenje, lijepljenje), ili - njihovom kombinacijom. Svaki spoj definiran je dvama odnosima: geometrijskim i energetskim. Geometrijski odnos definira prostorni raspored ugradbenih elemenata, a energetski odnos određuje opterećenje pod kojim je osigurana funkcija spoja. Važna značajka za opisivanje postupka spajanja jest gibanje pri spajanju. Gibanje se ostvaruje primjenom sile ili momenta, ljudskom rukom ili alatom. Gibanju pri spajanju prethodi postupak rukovanja, kojim se ugradbeni elementi dovode u položaj za spajanje. Rukovanje završava, a spajanje otpočinje u trenutku kada ugradbeni element izgubi najmanje jedan stupanj slobode gibanja. Nakon uspostave dodira između ugradbenih elemenata, gibanje je određeno oblikom i geometrijskim rasporedom ploha spajanja ugradbenih elemenata.
5
Zajednička površina svojim oblikom sprečava relativno gibanje između ugradbenih elemenata. Stupanj određenosti spojnog gibanja ovisi o tome u koliko je smjerova onemogućeno relativno gibanje između ugradbenih elemenata. Prema svojstvima, spojevi se dijele na: - neposredne i posredne; - rastavljive, nerastavljive i uvjetno rastavljive; - pokretne i nepokretne. Za razliku od neposrednih spojeva, posredni spojevi posjeduju pomoćne spojne elemente. Nerastavljivi spojevi dadu se rastaviti samo uz oštećenja ugradbenih elemenata. Rastavljivi spojevi dadu se rastaviti bez oštećivanja.
Uvjetno rastavljive spojeve moguće je rastaviti bez oštećenja samo nekoliko puta. Pokretni spojevi dopuštaju relativno gibanje ugradbenih elemenata, a nepokretni ne. 6
Sistematizacija spojeva prema načinu ostvarenja spoja (DIN 8593)
PROMJENA SVOJSTAVA MATERIJALA
PRAOBLIKOVANJE
PREOBLIKOVANJE
IZRADBENI POSTUPCI
ODVAJANJE
PREVLAČENJE
Tekstilom
SPAJANJE
Lijepljenjem
Sastavljanjem
Lemljenjem
Punjenjem Zavarivanjem Pritiskivanjem, utiskivanjem Praoblikovanjem
Preoblikovanjem 7
Sastavljanje je zajednički naziv za spajanje ugradbenih elemenata: - polaganjem, - ulaganjem, - uvođenjem,
- ovješanjem, - uglavljivanjem, - elastičnim širenjem.
Ostajanje u spojenom stanju ostvaruje se gravitacijskom silom, trenjem, spojem oblikom ili njihovom kombinacijom. Kod nekih postupaka koristi se elastičnost ugradbenih elemenata ili pomoćnih spojnih elemenata za osiguranje spoja. Karakteristično je za ove postupke da ishode rastavljivim spojevima.
8
Polaganje, ulaganje i uvođenje su elementarni spojevi koji se pojavljuju kod bilo kojeg spajanja, a karakteristično je za njih da su ugradbeni elementi u neposrednom dodiru i da nema nikakvih deformacija. Ovi spojevi sadržani su u svim postupcima spajanja u kojima je potrebno više od jednog postupka spajanja. Zbog svoje jednostavnosti prilikom spajanja pogodni su za automatizaciju. Primjeri: - polaganje − postavljanje brtve na glavu motora; - ulaganje − umetanje klina u osovinu, kuglice u ležaj; - uvođenje − uvlačenje jednog tijela u drugo (lastin rep, teleskopi);
- ovješanje − opruga preko alke (osiguranje vlačne sile); - uglavljivanje − autožarulja, bajunet; - elastično širenje − Seegerov prsten. 9
Spajanje polaganjem: a − bazni dio, b − spojni dio
10
Ulaganje opruge u kućište (rupa ima zadaću odrediti poziciju opruge i spriječiti izvijanje opruge u radu)
11
Spajanje uvođenjem Centriranje ugradbenih elemenata trnom za centriranje
12
Spajanje uvođenjem
13
Spajanje ovješanjem promjenom relativne orijentacije spojnog dijela
14
Uglavljivanje 15
Elastično proširivanje 16
Spajanje elastičnim širenjem (uskočni spoj)
17
Punjenje označava postupke unošenja plinovitih, parovitih, tekućih, kašastih, materijala u obliku paste ili malenih zrnatih tijela, u šuplje ili porozne ugradbene elemente. Razlikuju se: - punjenje u užem smislu (neon u fluorescentnim cijevima), - natapanje (električni namoti u izolacijskom laku) i impregniranje.
Lako se automatiziraju uređajima za doziranje (naprimjer: punjenje kočne tekućine ili sredstva za rashlađivanje automobila).
18
Pritiskivanje i utiskivanje obuhvaćaju postupke spajanja ugradbenih elemenata gdje se ugradbeni ili pomoćni spojni elementi elastično deformiraju i neželjeno rastavljanje sprečavaju silom. Velik broj ovih spojeva je posredan.
Pomoćni spojni elementi nužni su za osiguranje rastavljivosti spoja. Postupci pritiskivanja i utiskivanja jesu spajanja:
- vijčanjem, - spojnicama, - stezaljkama, - uprešavanjem,
- stezanjem, - rastezanjem, - čavlima, - klinovima.
19
Vijčanje – vijci za bušenje 20
Vijčanje – spajanje stezanjem 21
Spajanje uprešavanjem (stezni spoj) 22
Spajanje klinom 23
zagrijan
pothlađen
Spajanje stezanjem odnosno rastezanjem 24
Spajanje praoblikovanjem obuhvaća postupke kod kojih se: - na nekom ugradbenom elementu oblikuje dodatni dio od bezobličnog materijala, - više ugradbenih elemenata spaja dovođenjem bezobličnog materijala, odnosno - u bezoblični materijal ulažu ugradbeni elementi.
Postupci se koriste u masovnoj proizvodnji: - zalijevanje (npr. izrada posteljice ležaja), - ulijevanje pri brtvljenju,
- ulaganje, - umrežavanje (nanošenje kaučuka na metalnu ploču), - nalijevanje, i
- galvaniziranje. 25
Galvaniziranje
Zalijevanje
Ulaganje i nalijevanje
Spajanje praoblikovanjem
26
Preoblikovanje obuhvaća postupke kod kojih se na nekim mjestima ugradbeni ili pomoćni spojni elementi, djelomično ili potpuno preoblikuju. Spoj je u pravilu nerastavljiv, i osiguran od neželjenog rastavljanja oblikom. Postupci spajanja jesu: - preoblikovanjem žičanih trakastih i sličnih tijela (postupci pletenja, sukanja...); - preoblikovanjem ugradbenih elemenata od lima, cijevi i profila (postupci točkanja, pregibanja...); - spajanje preoblikovanjem pomoćnih spojnih ugradbenih elemenata (zakivanje šupljom zakovicom i slično).
Spajanje preoblikovanjem žičanih tijela 27
Spajanje sukanjem
28
Urezivanje
Točkanje
Spajanje urezivanjem i točkanjem
29
Cijevno uvaljavanje
30
Sabijanje radnog komada
Rastezanje radnog komada
Spajanje s vanjskim i unutarnjim zarubljivanjem 31
Spajanje mikrofona zarubljivanjem 32
Spajanje namatanjem lima oko cilindričnog i prizmatičnih ugradbenih elemenata
33
Spajanjem savijanjem i zakretanjem izdanaka
34
Spajanje zakovicama: A) aluminijska legura, B) bronca
35
Zavarivanjem se spoj ostvaruje materijalom uz primjenu topline ili sile, sa ili bez dodatnog materijala.
Lemljenjem se također ostvaruje spoj materijalom (vrste lemljenja: tvrdo, meko i uz visoke temperature).
Lijepljenjem se spoj ostvaruje adhezijom i kohezijom, a u većini slučajeva spoj je rastavljiv samo uz oštećenje.
Spajanje tekstila obuhvaća sve postupke izrade konca, pređa, niti i gotovih proizvoda od njih.
36
Izbor najpovoljnijeg postupka spajanja Postupak spajanja treba izabrati na takav način da se zadovolji zahtijevana čvrstoća spoja, uz minimalne troškove spajanja. Postizive čvrstoće spojeva opisuju se tablično i nomogramima.
Uobičajeno je da više različitih vrsta spojeva udovoljava zahtijevanu čvrstoću, ali uz različite troškove. Kriteriji za izbor najpovoljnijeg postupka sastavljanja nisu dovoljno općenito sistematizirani, da bi bili lako primjenjivi u pogonsko-specifičnim uvjetima.
Stoga izbor u velikoj mjeri ovisi o znanju i iskustvu konstruktora i tehnologa montaže. Kod izbora postupka spajanja potrebno je pridržavati se sljedećih načela:
birati neposredne spojeve,
osigurati postupke s pravolinijskim gibanjem pri spajanju,
postići spojeve malom silom,
birati postupke spajanja koji nisu vremenski dugi i ne zahtijevaju uske tolerancije 37 ugradbenih elemenata.
Prije postupka spajanja potrebna je priprema ugradbenih elemenata. Djelatnosti kojima se pripremaju ugradbeni elementi spadaju u funkciju RUKOVANJA. Rukovanje je podfunkcija toka materijala na radnom mjestu.
Prema VDI 2860, rukovanje je stvaranje, definirana promjena ili privremeno održavanje, zadanog prostornog rasporeda geometrijski određenih tijela u nekom koordinatnom sustavu. Prostorni raspored tijela u referentnom koordinatnom sustavu definiran je orijentacijom i pozicijom tijela. Orijentacija nekog tijela je kutni odnos između osi tijela i referentnog koordinatnog sustava. Ona opisuje raspored tijela u odnosu na njegova tri rotacijska stupnja slobode gibanja (Eulerov kut, rad). Pozicija nekog tijela je mjesto koje zauzima određena karakteristična točka tijela u referentnom koordinatnom sustavu. Ona opisuje položaj tijela u odnosu na njegova tri translatorna stupnja slobode gibanja (Kartezijev koordinatni sustav, m). 38
RUKOVANJE SPREMANJE Elementarne funkcije - sređeno - djelomično sređeno Sastavljene funkcije
Dopunske funkcije
- nesređeno*
PROMJENA KOLIČINE - SKUPA
GIBANJE
- dijeljenje - sjedinjavanje
- okretanje - pomicanje
- odjeljivanje - dodjeljivanje - odvajanje - udruživanje - sortiranje
- zakretanje - orijentiranje - pozicioniranje - sređivanje - vođenje - dodavanje
OSIGURANJE
KONTROLIRANJE
- držanje - oslobađanje
- ispitivanje
- stezanje - otpuštanje
- ispitivanje: prisutnosti, identiteta, oblika, veličine, boje, težine, pozicije, orijentacije - mjerenje: orijentacije, pozicije - brojanje
- transportiranje*
* nisu elementarne funkcije rukovanja, ali su potrebne za potpuni opis slijeda funkcija
39
Simboli izradbenih postupaka
40
Spremanje
SS = 3/3
0/0 > SS > 3/3
SS – stupanj sređenosti SS = SO/SP SO – stupanj orijentiranja SP – stupanj pozicioniranja
41
Spremanje - primjeri
42
Promjena količine skupa
43
Promjena količine - skupa: primjeri
44
Gibanje
45
Gibanje - primjeri
46
Osiguranje
47
Osiguranje - primjeri
48
Ispitivanje
49
50
sređeno spremanje = niz držanja
brojanje + sređeno spremanje
okretanje + pomicanje
ispitivanje orijentacije + okretanje
orijentiranje + pozicioniranje 51
Opis funkcija rukovanja simbolima (VDI 2860) na primjeru dodjeljivanja i pomicanja zatika u položaj za sastavljanje 52
KONTROLA, PODEŠAVANJE I POSEBNE OPERACIJE Svrha je kontrole provjera stanja, svojstava, kakvoće i funkcionalnosti ugradbenih elemenata, te ispravnosti prethodno izvršenih operacija. Podešavanje (ugađanje) obuhvaća djelatnosti za otklanjanje izradbeno-tehničkih odstupanja s ciljem da se postigne zadana funkcionalna tolerancija sklopa (proizvoda). Služi za osiguranje i poboljšanje zahtijevane funkcije a može uslijediti za vrijeme ili nakon montaže. Prema načinu kompenzacije razlikuju se namještanje i prilagođavanje. Namještanje je podešavanje promjenom relativnih položaja ugradbenih elemenata. Prilagođavanje je podešavanje koje se vrši promjenom dimenzija i/ili oblika ugradbenih elemenata (ne postoji kod automatskih procesa). Posebne su operacije sve funkcije koje osiguravaju postizanje funkcionalnosti proizvoda. Mogu se integrirati ili obavljati izdvojeno (bojenje, žarenje, pakiranje, skidanje srha, obilježavanje...). 53
50%
TREND
TREND
TREND
TREND
TREND
82 % poduzeća očekuje da će udio vremena ostati isti ili će opadati
85 % poduzeća očekuje da će udio vremena ostati isti ili će opadati
74 % poduzeća očekuje da će udio vremena ostati isti ili će rasti
71 % poduzeća očekuje da će udio vremena ostati isti ili će opadati
Preko 52 % poduzeća očekuje da će udio vremena ostati isti
12%
11%
50%
40% 30% 20% 20% 10%
7%
0%
Spajanje
Rukovanje
Kontrola
Prilagođavanje
Razdioba montažnih operacija s očekivanim trendom (Warnecke et. al. 1992.)
Posebne operacije
54
x.
IZRADA PLANA PROCESA RUČNE MONTAŽE
Plan je zamišljeni niz akcija kojima se iz početnoga stanja postiže ciljno stanje. U montaži, početno stanje predstavlja skup ugradbenih elemenata (dijelovi, sklopovi, bezoblične tvari), a ciljno je stanje sklop (proizvod). Zamišljeni niz akcija u montaži predstavlja niz radnji kojima se ugradbeni elementi dovode u uzajamni odnos kojim se ostvaruje napredak u kompletiranju proizvoda.
Ukupni obujam potrebnoga rada za montažu proizvoda, dijeli se na niz ograničenih koraka koji se izvršavaju na jednom ili više radnih mjesta.
Tok izvođenja rada određen je redoslijedom sklapanja ugradbenih elemenata, odnosno njihovim prostornim rasporedom.
Stupanj detaljnosti opisa djelatnosti ovisi poglavito o zahtijevanome stupnju podjele rada. Stupanj podjele rada, uz ostalo, ovisi i o (željenom) stupnju automatizacije procesa − što je stupanj automatizacije viši, viši je i stupanj podjele rada, pa je potrebno detaljnije razraditi proces. Podjela rada i stupanj automatizacije su funkcije učestalosti ponavljanja procesa, kompleksnosti proizvoda i kvalitete kadrova. Učestalost ponavljanja montažnog procesa određena je proizvodnim količinama: što su proizvodne količine veće, zahtijevaju se detaljnije tehnološke podloge. Kompleksniji sklopovi (proizvodi) iziskuju veći stupanj detaljnosti procesa u cilju postizanja zahtijevane funkcionalne kakvoće sklopa. Za kvalificirane radnike dovoljna je i gruba podjela rada, dok su detaljne radne upute nužne kod nekvalificirane radne snage.
Općenito vrijedi pravilo: što su veći planirani obujam proizvodnje i kompleksnost proizvoda, i niža kvalifikacija radnika, zahtijeva se viši stupanj podjele rada odnosno detaljnije razrađena tehnološka dokumentacija. 2
Primjenjivi stupnjevi detaljnosti jesu:
skupine operacija,
operacije, ili
elementi rada.
Skupinama operacija se vrlo grubo opisuje montažni proces, a koristi se kod malenog stupnja podjele rada. Montažni proces opisan operacijama definira stupanj podjele rada po radnim mjestima. Rad izvodi jedan radnik ili više radnika, ne prekidajući taj rad drugom djelatnošću.
Najveći stupanj podjele rada dobiva se podjelom procesa na elemente rada. 3
Element rada je najmanji racionalni dio rada, koji se može nezavisno izvoditi, i kojim se definira takvo stanje djelomično montiranog sklopa da se može pomicati na drugo radno mjesto bez neželjenog rasklapanja.
Element rada dijeli se na pokrete. Pokreti se dadu opisati i izmjeriti, ali se u okviru montažnoga procesa ne mogu izolirano izvesti (npr. posegnuti, uhvatiti). Podjelom montažnoga procesa na elemente rada, utvrđuje se točan sadržaj rada i vremena za njegovo izvođenje, te se mogu definirati točne upute za izvršenje rada i odrediti troškovi montažnoga procesa.
Zbog toga se preporuča primjena ovog stupnja detaljnosti za izradu planova montaže i kod maloserijske proizvodnje. Grupiranjem elemenata rada po radnim mjestima oblikuju se montažne operacije.
4
Pri razradi planova montaže koriste se tri pristupa: varijantni, prilagodbeni, i generativni.
Varijantnim pristupom plan montaže novog proizvoda dobiva se mijenjanjem parametara postojećeg kompleksnog plana definiranoga za skupinu sličnih proizvoda. Za tvorbu skupine sličnih proizvoda, odnosno dodjeljivanje novog proizvoda nekoj skupini vrši se pomoću sustava klasifikacije i označavanja. Prilagodbenim planiranjem se postojeći plan sličnoga proizvoda modificira, nadopunjava i prilagođuje. Generativnim pristupom izrađuje se potpuno novi plan za proizvod koji je "unikatan". Generativni pristup dobiva na značenju, jer trendovi na tržištu nalažu povećanje broja proizvoda i smanjenje njihovih serija. Približni odnos vremena razrade planova montaže za navedena tri pristupa jest: 1:3, 5:8. 5
Razrada montažnoga procesa rezultira dvama dokumentima: planom montaže, i uputama za montažu, kontrolu i ispitivanje. Plan montaže je osnovni dokument koji sadrži jednoznačan opis procesa montaže i sve potrebne informacije za njegovo izvođenje i kontrolu. Izrađuje se za svaki sklop i završnu montažu proizvoda. Funkcija mu je tehničko i organizacijsko definiranje procesa montaže. Tehnička funkcija se odnosi na izvođenje procesa i sadrži informacije o: potrebnim ugradbenim elementima, elementima rada u najpovoljnijem redoslijedu i opremi radnih mjesta (alat, naprave, strojevi i slično). Organizacijska se funkcija odnosi na planiranje, ustroj, upravljanje i obračun troškova montažnoga procesa, a izražava se informacijama o mjestu troška, norma vremenu, grupi plaćanja i veličini serije. Obrazac plana montaže treba oblikovati tako da sadrži informacije za obje funkcije. Zaglavlje obrasca plana montaže sadrži podatke za identifikaciju sklopa (proizvoda), poduzeća i plana. Proces montaže se u planu montaže opisuje tekstualno bez grafičkih prikaza. 6
Obrazac ”PLAN MONTAŽE FSB
PLAN MONTAŽE
Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb
Zamjena za:
Naziv:
MLIN ZA KAVU Zamijenjen sa:
Identitet:
Vrijedi, od-do:
Broj crteža:
Oznaka radnog mjesta/ stroja
Broj radnika
Datum
Izradio
Ime
Potpis
Opis elemenata rada
Ugradbeni elementi, materijal
ER 1
Sk lo p A u s te gu
ER 2
U ti s nu ti 3 u 5 ( Sk lo p B )
ER 3
Sk lo pi ti s k lo p A i s k lo p B ( Sk lo p C)
ER 4
U ti s nu ti 2 na 4 ( Sk lo p D)
ER 5
Sk lo pi ti s k lo p C i s k lo p D ( Sk lo p E)
ER 6
U ti s nu ti 2 1 na 1 ( Sk lo p F )
ER 7
Sk lo pi ti s k lo p E i s k lo p F ( Pr o i z v o d )
sklop A poz. 3, poz. 5 s k lo p A , s k lo p B poz. 2, poz. 4 s k lo p C, s k lo p D poz. 1, poz. 21 s k lo p E, s k lo p F
ER 8
I s pi ti v anje
Proizvod
ER 9
Pak i r anje
Pr o i z v o d , Ku ti ja
Broj crteža/ Komada standard
Listova:
1 Takt (minuta):
Optimalna serija, od-do (komada):
List:
1 Broj radnog mjesta:
2013-04-01
Kontrolirao
Oznaka elementa rada
Mjesto troška:
Veličina serije (komada):
Tpz (minuta):
Komada/smjena:
Sredstva za mon- Vrijeme Norma Kvalifikacija tažu, kontrolu i izrade ti vrijeme t1 radnika ispitivanje (minuta) (minuta) Broj poz.
Sastavnica List
stega
U r e đ aj z a i s pi ti v anje
7
Ako je potrebno pojedine elemente rada detaljnije i potpunije opisati, rabi se poseban dokument − Upute za montažu, kontrolu i ispitivanje. Uputom se objašnjava i opisuje način i tijek izvođenja elemenata rada, a može sadržavati tehničke uvjete, tehnološke parametre i grafičke prikaze. Postojanje upute se navodi u planu montaže u stupcu "Opis elemenata rada".
Koristi se za: detaljan opis montažnog procesa u masovnoj i velikoserijskoj proizvodnji,
prikaz složenih elemenata rada/operacija, u slučajevima kada se želi osigurati visoka kakvoća objekta montaže, zadovoljiti propise zaštite na radu, izbjeći pojavu škarta ili prekoračenja rokova realizacije proizvoda na tržištu.
8
9
POSTUPAK PROJEKTIRANJA crteži, sastavnice
PROIZVOD uzorak, prototip, CAD model
DEFINIRANJE REDOSLIJEDA SKLAPANJA
PLAN MONTAŽE
DEFINIRANJE ELEMENATA RADA (alati, naprave) ODREĐIVANJE VREMENA (MTM, WF)
strukturna sastavnica
PRIKAZ I STRUKTURIRANJE PROIZVODA ZA MONTAŽU
DF(M)A
IZRADA GRAFA PRETHODNOSTI
DODJELA ELEMENATA RADA RADNIM MJESTIMA
KOREKCIJE ELEMENATA RADA
OBLIKOVANJE MONTAŽNOGA SUSTAVA
IZRADA RADNE DOKUMENTACIJE IZVEDBA SKLAPANJA
plan montaže, upute za montažu
10
Definiranje redoslijeda sklapanja Određivanje redoslijeda sklapanja ugradbenih elemenata jest jedna od vremenski najrastrošnijih zadaća. Za sklop (proizvod) od n ugradbenih elemenata postoji teoretski n! mogućih redoslijeda sklapanja. U stvarnosti se broj mogućih redoslijeda sklapanja smanjuje zbog geometrijskih i tehnoloških ograničenja, koje tehnolog relativno brzo može uočiti (prepoznati) i isključiti iz razmatranja. Redoslijed sklapanja ovisi o prostornom rasporedu ugradbenih elemenata. Proces određivanja redoslijeda sklapanja se odvija vrlo često u mislima tehnologa prema načelu određivanja redoslijeda rasklapanja (demontaže). Tako će ugradbeni element koji je ostao posljednji za demontažu biti prvi po redoslijedu sklapanja (bazni dio), pretposljednji drugi itd. 11
U slučaju da se na istom mjestu redoslijeda može montirati više ugradbenih elemenata, moguća su dva pristupa: istodobna montaža ugradbenih elemenata, ili izbor svrsishodnog ugradbenog elementa.
Prvi pristup je primjenjiv kod montaže velikih objekata gdje je moguć istovremen rad više montera bez međusobnoga ometanja. Svrsishodni ugradbeni element jest onaj koji će se montirati na istom mjestu, jednakim smjerom kao i prethodni element.
12
Definiranje elemenata rada Nakon određivanja redoslijeda sklapanja ugradbenih elemenata definiraju se elementi rada. Njima se definira što i u kojem redoslijedu treba sklapati. Elementi se rada navode bez detalja o načinu njihovog izvođenja. Sredstva za montažu jesu ručni i mehanizirani alati, naprave, jednonamjenski i programabilni automatski strojevi. Koja će se sredstva primijeniti, zavisi o tehničko-ekonomskoj analizi mogućnosti automatizacije elemenata rada. Za proračun troškova i izbor sredstava, nužno je izraditi varijante procesa sa sredstvima montaže različitog stupnja automatizacije.
13
Određivanje vremena izvođenja Za određivanje vremena izvođenja montaže, ovisno o zahtijevanoj točnosti i projektnom zadatku, u fazi planiranja procesa, koriste se:
metoda procjene i usporedbe, računska metoda, i sustavi unaprijed određenih vremena. Za sklop (proizvod) koji je sličan ili jednak postojećim sklopovima: metoda procjene i usporedbe, ili računska metoda. Za potpuno novi sklop (proizvod): metoda procjene i usporedbe, ili neki od sustava unaprijed određenih vremena.
14
Metoda procjene i usporedbe najjednostavnija je metoda određivanja vremena. Vrijeme izvođenja montaže se procjenjuje na osnovi iskustva tehnologa ili se određuje usporedbom s vremenom montaže sličnog postojećeg sklopa. Točnost rezultata bitno ovisi o znanju, iskustvu, savjesnosti i odgovornosti tehnologa.
15
Računskom metodom vrijeme se proračunava jednadžbama u kojima je vrijeme montaže prikazano kao funkcija signifikantnih parametara proizvoda i proizvodnje: mase proizvoda, broja ugradbenih elemenata, i vrste proizvodnje (pojedinačna, serijska, masovna). Vrsta proizvodnje se definira godišnjim obujmom i vremenom montaže jednoga proizvoda. Vrijeme montaže proizvoda za određenu vrstu proizvodnje proračunava se jednadžbom:
r
s
t i K m i bi
gdje su: ti - vrijeme montaže i-tog sklopa (proizvoda), s mi - masa i-tog proizvoda, kg bi - broj ugradbenih elemenata u i-tom proizvodu r, s - eksponenti regresije K - konstanta. 16
Uvjeti za primjenu računske metode jesu: velik i vrlo sličan spektar proizvoda, točan opis metode sklapanja, postojanje relevantnih utjecajnih parametara, podaci o vremenima montaže iz prošlosti, i česta potreba za određivanjem vremena montaže u fazi planiranja procesa.
17
Sustavi unaprijed određenih vremena su postupci koji se temelje na raščlani elemenata rada u osnovne pokrete, kojima se dodjeljuje unaprijed određeni standard vremena, određen prirodom pokreta i uvjetima izvođenja. Određivanjem osnovnih pokreta i dodjeljivanjem odgovarajućih vremena, određuje se vrijeme potrebno za izvođenje elemenata rada. Najpoznatiji sustavi unaprijed određenih vremena su Work Factor (WF) i Methods-Time Measurement (MTM). U okviru ovih sustava razvijeni su postupci za različita područja primjene, s različitim trajanjima analize i različitim točnostima određivanja vremena.
18
MTM Methods-Time Measurement Mjerenje ljudskog rada − nužno za utvrđivanje vremena izvođenja. Sistemi unaprijed određenih vremena: - postupci raščlane ručnih (tjelesnih) radnji na osnovne pokrete; - svakom osnovnom pokretu dodjeljuje se unaprijed standardno vrijeme, a na osnovi vrste pokreta i uvjeta pod kojima se izvodi; - vrijeme automatske operacije i tehnološko vrijeme utvrđuju se snimanjem kronometrom ili izračunavanjem pomoću formula. http://mtm.org/systems.htm http://www.mtm-international.org/
M. Krznar: MTM-2, SOUR Končar, Zagreb, 1986.
Taylor, Gilbreth, Segur, Maynard, ... MTM, 1948., USA
MTM-2, 1965., Švedska MTM-MEK/UAS, 1978., Švicarska i Njemačka Generalni sistemi (neovisni o djelatnosti): -
MTM-1 − masovna i velikoserijska proizvodnja, vrijeme analize 300 do 400 puta dulje od analiziranog vremena;
-
MTM-2 − serijska proizvodnja, analiza dva do tri puta brža od MTM-1;
-
MTM-3 − analiza dva do tri puta brža od MTM-2.
2
Mjerenje vremena u ovisnosti od metode rada: t = f(Metoda rada). Vrijeme se mjeri u TMU (Time Measurement Unit): 1 TMU = 1/100 000 sata. TMU
sekunda
minuta
sati
1
0,036
0,000 6
0,000 01
27,8
1
−
−
1 666,7
−
1
−
100 000
−
−
1
Sistem MTM-2 sastavljen je od sljedećih elemenata, koji predstavljaju grupe osnovnih pokreta ili pojedinačni MTM osnovni pokret. 3
ELEMENT 1. UZIMANJE 2. DODATAK ZA TEŽINU KOD
UZIMANJA 3. POSTAVLJANJE 4. DODATAK ZA TEŽINU KOD
POSTAVLJANJA 5. PONOVNO HVATANJE 6. PRITISKIVANJE
7. OKRETANJE RUČICE 8. POKRET OČIJU 9. POKRET STOPALA 10. KORAK 11. SAGINJANJE I USPRAVLJANJE
IZVORNI NAZIV
SIMBOL
GET
GA GB GC
GET WEIGHT
GW
PUT
PA PB PC
PUT WEIGHT
PW
REGRASP
R
APPLY PRESSURE
A
CRANK
C
EYE ACTION
E
FOOT MOTION
F
STEP
S
BEND AND RAISE
B 4
MTM-2 kartica normalnih vremenskih vrijednosti
M T M - 2 GA
GB
GC
OZNAKA
PA
PB
PC
3
7
14
5
3
10
21
6
10
19
15
6
15
26
9
14
23
30
11
19
30
13
18
27
45
15
24
36
17
23
32
80
20
30
41
GW: 1 TMU/kg
PW: 1 TMU/(5 kg)
R
A
C
E
F
S
B
6
14
15
7
9
18
61
Vremena predstavljaju normalne vrijednosti izražene u TMU i ne sadrže nikakva dodatna vremena (naknadno se određuju faktori dopunskog vremena). 5
POKRETI PRSTIJU, ŠAKE I RUKE 1. UZIMANJE – G UZIMANJE je slijed pokreta čiji je cilj posezanje prstiju ili šake k jednom predmetu ili grupi predmeta, zatim hvatanje jednog ili više predmeta i kasnije ispuštanje predmeta. UZIMANJE = POSEZANJE + HVATANJE + ISPUŠTANJE
6
UTJECAJNE VELIČINE:
A. Slučajevi uzimanja ovisan je o broju pokreta hvatanja: - bez pokreta hvatanja, GA
- samo jedan pokret hvatanja, GB
7
- dva ili više pokreta hvatanja, GC
8
Model odlučivanja za određivanje pravilnog slučaja UZIMANJE
Je li potreban pokret hvatanja?
NE
GA
DA
Izvodi li se hvatanje jednim jednostavnim stiskanjem prstiju?
DA
GB
NE
GC
9
B. Duljina pokreta Duljina pokreta je najutjecajnija veličina, podijeljena u pet razreda: Udaljenost [cm] Oznaka
Više od
Zaključno sa
0
5
5
5
15
15
15
30
30
30
45
45
45
−
80
Udaljenost se procjenjuje. Referentne su duljine: - dva prednja članka kažiprsta
5 cm
- rašireni palac-kažiprst
15 cm
- duža stranica formata A4
30 cm
- lakat-vrh prstiju ispružene šake
45 cm.
10
Kod određivanja duljine pokreta vrijede sljedeća pravila. B1. Mjerodavan je stvarno prevaljen put: - za pokrete prstiju to je vrh prsta, - za pokrete ruke to je zglob kažiprsta, - za pokrete noge, to je gležanj noge, ili koljeno u slučaju da stopalo miruje.
11
B2. Pripomoć tijela treba oduzeti od ukupne duljine puta
Ukupna duljina puta: AC Pripomoć tijela (KH): BC
Duljina puta mjerodavna za analizu: AC – BC = AB
Označavanje i način pisanja: G A 30
Simbol za UZIMANJE Slučaj UZIMANJA Oznaka razreda duljine pokreta Učestalost istih pokreta upisuju se ispred simbola pokreta, npr.: 6 GA 30
12
Način pisanja analize (OBRAZAC): Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
Opis rada desne ruke
27
GC 45
novi dio (KH 15 cm)
13
Pravila primjene:
1. Pokret uzimanje ima za cilj uspostavljanje kontrole nad predmetom. Šaka je većinom prazna ali ima izuzetaka (olovka već u ruci i uzimanje gumice). 2. Pokret uzimanje ne sadrži nikakvo vrijeme za upotrebu sile ili savladavanje otpora. Ako se pojavljuje sila, mora se analizirati kao pritiskivanje ili kao dodatak za težinu kod uzimanja. 3. Iza pokreta GC u pravilu nikad ne dolazi pokret ponovno hvatanje R, jer pokret GC uključuje i ponovno hvatanje. 4. Zakretanje šake oko uzdužne osi podlaktice je također uzimanje GA, GB ili GC (zakretanje šake za 90° je dužina pokreta od 5 cm, a za 180° dužina pokreta 15 cm). 5. Preuzimanje predmeta iz jedne ruke u drugu analizira se kao uzimanje GB 5.
14
2. DODATAK ZA TEŽINU KOD UZIMANJA – GW GW je aktivnost pripreme muskulature šake ili ruke, koja se pojavljuje za savladavanje težine predmeta ili otpora kod pokreta UZIMANJE. To je zapravo statička komponenta dodatka za težinu. U analizi se uzima u obzir ako je efektivna neto masa veća od 2 kg. Broj TMU je jednak broju kg neto mase. 2,05 kg → 3 kg → GW 3 PRIMJERI: a) Predmet mase 10 kg uzeti jednom rukom. Udaljenost 40 cm. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
18
GB 45
10
GW 10
Opis rada desne ruke
∑ 28
15
b) Predmet mase 10 kg uzeti objema rukama. Udaljenost 40 cm. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
GB 45
18
GB 45
GW 5
5
GW 5
Opis rada desne ruke
∑ 23
16
Pravila primjene: 1. Minimalni GW = GW 3. 2. Kod guranja predmeta po podlozi računa se sa: 40 % neto težine predmeta za jednu ruku, i 20 % neto težine za obje ruke (prosječni faktor trenja μ = 0,4). 3. GW se upotrebljava kod pokreta rastavljanja. 4. Kod uzimanja teških predmeta objema rukama, pri čemu se jednom rukom pridržava predmet radi držanja i uspostavljanja ravnoteže, računa se s cjelokupnom težinom predmeta za drugu ruku.
17
3. POSTAVLJANJE – P POSTAVLJANJE je slijed pokreta čiji je cilj da se jedan ili više predmeta pomoću šake ili prstiju premjeste u novi određeni položaj i da se sastave. POSTAVLJANJE = PRENOŠENJE + SASTAVLJANJE (ILI SAMO PRENOŠENJE)
UTJECAJNE VELIČINE: A. Slučajevi postavljanja Slučaj postavljanja ovisi o potrebnom broju korekcijskih pokreta. Korekcijski pokret predstavlja mali zastoj, ili promjenu smjera, usporenje ili odugovlačenje na kraju pokreta. To su kratki pokreti kako po duljini tako i po vremenu trajanja. 18
Razlikuju se: - bez korekcijskih pokreta, blagi kontinuirani pokret, PA
19
- samo jedan korekcijski pokret, PB
- dva ili više pokreta korekcije − jasno vidljiv pokret traženja, PC
20
Model odlučivanja za POSTAVLJANJE P
Je li pokret kontinuiran? Izvodi li se normalnom i ravnomjernom brzinom?
DA
PA
NE
Izvodi li se pokret s jasno uočljivim korekcijskim pokretima?
NE
PB
DA
PC
21
Pojednostavnjeni model odlučivanja za sve slučajeve POSTAVLJANJA
Je li tolerancija cilja ≤ 12 mm (jednostrani razmak)?
NE
PA
DA Je li simetričan slučaj sastavljanja?
NE
DA
Je li sastavljanje jednostavno?
NE
DA
PB
PC 22
JEDNOSTAVNO SASTAVLJANJE Za odlučivanje, postoji li otežano rukovanje, koriste se sljedeće upute. Jednostavno sastavljanje uzet će se tada ako nije prisutna niti jedna od navedenih karakteristika. UVJETI RADA
STANJE PREDMETA
- potrebno ponovno hvatanje - sastavljanje djelomično naslijepo - razmak hvatišta > 7,5 cm - skučen prostor na mjestu sastavljanja
- oštri dijelovi (opasnost povrede) - lomljivi dijelovi (opasnost loma) - nauljeni i masni dijelovi - fleksibilni (savitljivi) dijelovi - masa dijelova > 1 kg
23
B. Duljina pokreta Duljina pokreta POSTAVLJANJE određuje se na isti način kao za pokret UZIMANJE. PRIMJER: Uzeti maticu iz spremnika (30 cm) i postaviti na vijak (30 cm). Uvrnuti maticu s 10 pokreta prstiju i pritegnuti prstima. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
Opis rada desne ruke
23
GC 30
maticu iz spremnika
30
PC 30
postaviti na vijak
6
2 PA 5
tražiti početak navoja
70
10 GB 5 obuhvatiti
30
10 PA 5
14
A
uvrtati pritegnuti maticu 24
Pravila primjene:
1. Pokret PA je uvijek ako se postavljanje može izvesti bez posebne točnosti i naročite pažnje. 2. Ako je razlika mjera kod umetanja manja od 12 mm, tada se to mora analizirati kao PB ili PC. 3. Razlika između PB i PC leži uglavnom u dimenzijama i potrebnoj kontroli, ili pritiskivanju kod sastavljanja, kao i poteškoćama s rukovanjem predmeta kojeg se postavlja. PB je onda ako kod sastavljanja nije potreban pritisak ili posebna kontrola, tj. ako je moguće umetanje predmeta jedan u drugi u više od jednog položaja. Rukovanje predmetom kojeg se postavlja mora biti jednostavno. PC, ako je potreban lagani pritisak, odnosno naročita kontrola kod sastavljanja ili ako je otežano rukovanje predmetom (savitljivi ili masni dijelovi, vrlo mali dijelovi, sastavljanje naslijepo, velik razmak hvatišta, teški predmeti). Kod postavljanja predmeta jednog u drugi vrijede smjernice: > ± 6 mm → PA > ± 1,5 ÷ ≤ 6 mm → PB < ± 1,5 mm → PC.
25
Kod vrlo točnog postavljanja i namještanja često je potreban pokret očiju ili više pokreta postavljanja. 4. Ako je kod postavljanja potreban jači pritisak, tada se to dodatno analizira kao pritiskivanje A. Ako postoji konstantan otpor, na dužem putu pokreta postavljanja, može se primijeniti dodatak za težinu ili otpor GW i PW. 5. Zakretanje šake oko uzdužne osi podlaktice s ciljem da se pomakne neki predmet analizira se kao postavljanje P (zakretanje za 90° oznaka razreda 5, zakretanje za 180° oznaka razreda 15). 6. Uvrtanje vijka ili navrtanje matice analizira se pokretima GB i PA. Traženje početka navoja i postavljanje matice na vijak analizira se sa 2 PA 5. 7. Kod pokreta prstiju ili malih zakretanja šake (manje od 90°) u pravilu se analiziraju duljine pokreta do 5 cm. Kod predmeta većih promjera ili zakretanja šake (veće ili jednako 90°) analiziraju se duljine pokreta do 15 cm. 8. Ako se prsti ili šaka koriste kao alat, kao npr. kod ravnanja ili presavijanja papira ili kod čišćenja, tada se to analizira kao postavljanje P. 26
4. DODATAK ZA TEŽINU KOD POSTAVLJANJA − PW PW je dodatak kod pokreta POSTAVLJANJE, koji ovisi o težini prenošenog predmeta ili otpora koji treba savladati na nekom putu. To je dinamička komponenta dodatka zbog težine. PW uzima se u obzir ako je efektivna neto masa (ENM) veća od 2 kg, tada je PW = 1 TMU/5kg. ENM (kg)
OZNAKA
TMU
>2i≤5
PW 5
1
> 5 i ≤ 10
PW 10
2
> 10 i ≤ 15
PW 15
3
itd.
PRIMJER: Predmet mase 8 kg uzeti jednom rukom i premjestiti. Udaljenost 40 cm. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
18
GB 45
8
GW 8
15
PA 45
2
PW 10
Opis rada desne ruke
uzeti predmet
premjestiti predmet (odložiti) 27
Pravila primjene: 1. PW se dodaje samo na svakih 5 kg mase, tj. masu treba uvijek zaokružiti na daljnjih 5 kg. 2. Kod guranja i klizanja predmeta po podlozi iznosi efektivna neto masa 40 % od mase predmeta za jednu ruku, odnosno 20 % za obje ruke (μ =0,4). 3. Kod uzimanja teških predmeta s obje ruke pri čemu se jednom rukom pridržava predmet radi držanja i uspostavljanja ravnoteže, računa se s cjelokupnom težinom predmeta za drugu ruku. 4. Općenito se analizira GW uz pokret uzimanja i PW uz pokret postavljanje. Pokret unazad kod rastavljanja analizira se sa PA. Ako je kod rastavljanja potrebna određena sila, tada u pravilu prije pokreta unazad dolazi pokret GW, a po potrebi i R. Ako je rastavljanje bez upotrebe alata uzima se GW 3 do GW 10. Kod upotrebe alata npr. kliješta, prije GW može se pojaviti ponovno hvatanje R. 5. Kod dijelova s oštrim bridovima za vrijeme rastavljanja u pravilu u analizi dolazi pokret pritiskivanje A. 28
5. PONOVNO HVATANJE – R
PONOVNO HVATANJE je slijed kratkih pokreta prstiju, sa svrhom da se poboljša kontrola nad predmetom tj. da ga se sigurnije uhvati na povoljnijem mjestu, uz uvjet da je predmet cijelo vrijeme pod kontrolom prstiju odnosno šake. Jedan jedini pokret ponovnog hvatanja obuhvaća više od jednog, a do maksimalno tri mala pokreta prstiju.
29
PRIMJERI: Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
Opis rada desne ruke
23
GC 30
predmet uzeti
6
PA 15
ispred sebe
6
R
26
PC 15
orijentirati uložiti
∑ 61
ILI Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
Opis rada desne ruke
23
GC 30
predmet uzeti
30
PC 30
namjestiti
6
R
orijentirati
∑ 59 30
Pravila primjene: 1. Ponovno hvatanje R koje je u direktnoj vezi s pokretom pritiskanja A posebno se ne analizira, budući je vrijeme potrebno za promjenu položaja točke hvatišta ili odgovarajuće kontrole sadržano u pokretu A. 2. Ako šaka ili prst imaju kontrolu nad predmetom te iza toga slijedi hvatanje istog predmeta na drugom mjestu, tada to nije ponovno hvatanje R već je to pokret uzimanje G. 3. Ponovno hvatanje R potrebno je u svrhu orijentiranja predmeta. Ako se orijentiranje ne može izvesti za vrijeme prenošenja tada u analizi dolazi ponovno hvatanje R. 4. Kod složenijih i kompliciranijih predmeta orijentiranje se izvodi pomoću preuzimanja predmeta iz jedne ruke u drugu kroz nova hvatanja (pokret G). 5. Ako se pojavljuje potreba za ponovnim hvatanjem u kombinaciji sa PC ili PB na udaljenostima kraćim od 15 cm, mora se u analizi napisati poseban pokret R i uzeti u obzir njegovo vremensko trajanje. 31
6. PRITISKIVANJE – A PRITISKIVANJE je primjena snage mišića, a može se izvesti bilo kojim dijelom tijela.
Pritiskivanje sadrži: - stvaranje sile - minimalno vrijeme zadržavanja sile - otpuštanje sile. Maksimalna duljina pokreta kod PRITISKIVANJA iznosi 6 mm.
32
PRIMJER: Utisnuti zatik preko 10 mm u provrt uz jači pritisak, pri čemu su uočljiva tri prekinuta pokreta umetanja. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
30
PC 30
14
A
42
3A
Opis rada desne ruke
zatik do provrta prvo pritiskivanje utisnuti 10 mm (tri prekida)
33
Model odlučivanja za elemente A, GW i PW
Je li kod PRITISKIVANJA put > 6 mm?
NE
A
DA Koristi li se kod otpuštanja alat (vijčalo, kliješta)?
NE
GW 3 – GW 5 PW prema pravilu 1
DA Stoji li alat već pripremljen?
NE
R prije prvog GW GW 5 – GW 10 PW prema pravilu 1
DA
GW 5 – GW 10 PW prema pravilu 1 34
Pravila primjene: 1. Najčešće se pritiskivanje A pojavljuje na kraju pokreta prenošenja npr. kod pritezanja vijka.
2. Otpuštanje vijčanih spojeva može se također analizirati kao pritiskivanje A, ako se ne radi o ponavljajućem pokretu. Kod ponavljajućih pokreta uzima se dodatak za težinu ili otpor GW. Vrijede slijedeća pravila: - za otpuštanje prstima: GW 3 – GW 5
- za otpuštanje uz pomoć alata: GW 5 – GW 10. Kod odvrtanja vijčanih spojeva ako je za vrijeme pokreta PB, odnosno PC potrebno savladati određeni otpor, to se analizira sa PW koji se uzima prema veličini GW. 3. Ako se za vrijeme odvrtanja vijka ili matice za cijelo vrijeme odvrtanja pojavljuje otpor (hrđav vijak ili matica), tada za svaki pokret prstiju kod odvrtanja rukom ili za svaki pokret odvrtanja pomoću alata treba uzeti u obzir GW i PW. 4. U slučaju da predmet ne popušta nakon prvog, drugog ili većeg broja pokušaja potrebno je za svaki ponovni pokušaj primijeniti u analizi pritiskivanje A. 35
7. OKRETANJE RUČICE – C OKRETANJE RUČICE je takvo djelovanje, kod kojeg je cilj da se pomoću prstiju ili šake premjesti predmet po kružnoj putanji za više od 1/2 okretaja. To je poseban oblik postavljanja i nije osnovni MTM pokret.
UTJECAJNE VELIČINE - broj okretaja – 15 TMU/okretaj - težina ili otpor
Označavanje i način pisanja 10
C broj okretaja simbol za okretanje ručice 36
PRIMJERI: Okretanje ručice za dva okretaja uz postavljanje u vrlo točan položaj. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
30
2C
21
PC 5
Opis rada desne ruke
Okretanje ručice sa šest isprekidanih okretaja uz otpor 50 N. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
GB − 30
6 GW 5
90
6C
6
6 PW 5
Opis rada desne ruke
uhvatiti ručicu
37
Pravila primjene:
1. Omatanje predmeta žicom ili konopom analizira se kao okretanje ručice C. 2. Okretanje ručice promjera 200 mm za jednu trećinu okreta analizira se kao PA 30 ili PC 30 prema točnosti postavljanja (P, a ne C, jer je manje od pola okretaja).
38
8. POKRET OČIJU – E POKRET OČIJU je slijed pokreta s ciljem da se uoči neki predmet ili neka lako uočljiva karakteristika (odluka DA – NE), ili da se premjesti pogled na neki drugi predmet ili mjesto.
- normalno vidno polje
- difuzno vidno polje
39
Ograničenja: Jednostavno razlikovanje – uočavanje karakteristika vrijedi u području normalnog vidnog polja. Tu površinu može se potpuno kontrolirati bez pomaka očiju. Premještanje pogleda ne može se izvoditi istovremeno s prilagođavanjem očiju za uočavanje neke karakteristike na predmetu. Precizno i potpuno kontroliranje i djelovanje bez pomaka očiju moguće je samo unutar normalnog vidnog polja. PRIMJER:
Treba provjeriti nalaze li se kazaljke dvaju mjernih satova unutar dozvoljenog tolerancijskog područja ili ne. Razmak 20 cm. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
Opis rada desne ruke
7
E
očitanje 1. mjernog sata
7
E
prebacivanje pogleda
7
E
očitanje 2. mjernog sata
40
Pravila primjene: Ako se dva pokreta postavljanja PB ili PC izvode izvan normalnog vidnog polja, tada je potreban prije drugog postavljanja pokret očiju E.
41
9. POKRET STOPALA – F POKRET STOPALA je pomak stopala prema gore ili prema dolje, ili jedan kratak pokret noge bez namjere pomaka tijela.
42
PRIMJER: Pritisnuti pedalu prema naprijed, hod pedale 12 cm, otpor 60 N, otpustiti pedalu. Stopalo je u pripremljenom položaju na pedali. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
Opis rada desne ruke
9
F
pritisnuti pedalu
14
A
ostvariti pritisak
9
F
otpustiti pedalu
43
Model odlučivanja za elemente F i S
Je li cilj pokreta premještanje i pomicanje osi tijela? DA
NE
Je li pokret noge dulji od 30 cm?
NE
F
DA
S
44
10. KORAK – S KORAK je pokret noge čija je svrha i cilj pomicanje osi tijela u bilo kojem smjeru ili pomak noge dulji od 30 cm.
Pravila primjene: 1. Hodanje se analizira potrebnim brojem koraka tj. broji se koliko puta stopalo dodirne pod odnosno podlogu po kojoj se hoda. (Duljina koraka 60 cm.)
2. Zakretanje tijela bez nastavka hodanja analizira se ovako: - bez tereta: do 90° s jednim korakom S
> 90° - 180° s tri koraka 3 S 45
- s teškim teretom ili nespretnim teretom (lagan predmet velikih dimenzija): do 90° s dva koraka 2 S > 90° - 180° s tri koraka 4 S. 3. Kod zakretanja tijela i nastavljanja hodanja, broj koraka za zakretanje tijela piše se u analizi odvojeno radi preglednosti i jasnoće analize: - zakretanje tijela do 90°, sa ili bez tereta i nastavljanje hodanja vrednuje se s jednim korakom S; - zakretanje tijela > 90° - 180° i nastavljanje hodanja analizira se s tri koraka 3 S.
46
Korak u stranu
Korak naprijed 47
Duljina koraka 60 cm
Hodanje 48
PRIMJER: Pritisnuti pedalu 5 cm prema dolje. Udaljenost noge od pedale iznosi 40 cm. Potreban jak pritisak. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
Opis rada desne ruke
18
S
stopalo na pedalu
9
F
pritisnuti pedalu
14
A
pritisnuti pedalu
9
F
otpustiti pedalu
18
S
odmaknuti nogu u početni položaj
18
S
stopalo k pedali (40 cm)
14
A
ako je hod pedale < 6 mm
18
S
stopalo u početni položaj
ILI
49
PRIMJER: Zakrenuti se za 180° s kutijom mase 10 kg i odložiti je na radni stol. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
Opis rada desne ruke
72
4S
11
PA 30
odlaganje kutije na stol
2
PW 10
dodatak za težinu kutije
zakretanje 180°
50
11. SAGINJANJE I USPRAVLJANJE – B
SAGINJANJE I USPRAVLJANJE je savijanje, ili savijanje i spuštanje tijela, i kasnije uspravljanje.
51
Pravila primjene: 1. Klečanje na oba koljena i ustajanje – 2 B. 2. Iz klečećeg položaja jako saginjanje prema naprijed i ponovno vraćanje iz sagnutog položaja – B. 3. Klečanje na jednome koljenu i ustajanje – B. 4. Sjedenje i podizanje – B. 5. Prigibanje iz sjedećeg položaja i uspravljanje – B.
6. Saginjanje i uspravljanje – B.
52
PRIMJERI: Sjedanje na stolac i ustajanje. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
31
B/2
GB 30
14
GB 30
uhvatiti sjedište
PA 30
11
PA 30
privući prema koljenu
GB 45
18
GB 45
31
B/2
−
PA 30
PA 30
Opis rada desne ruke
sjedanje
ustajanje
odmaknuti stolac
53
ISTOVREMENI I KOMBINIRANI POKRETI U industrijskim djelatnostima neće se pokreti izvoditi samo uzastopno, već će se dijelom svjesno izvoditi istovremeno. Spretnost se sastoji u tome da se različitim dijelovima tijela koordinirano izvode različiti pokreti, ili da se jednim dijelom tijela izvodi više pokreta. Kod toga važi princip, da je kod izvođenja dva ili više pokreta istovremeno, za određivanje vremena izvođenja, mjerodavan vremenski dulji pokret.
ISTOVREMENI POKRETI
To su pokreti koji se izvode istovremeno različitim dijelovima tijela. Hoće li će se pokret ili slijed pokreta moći izvoditi istovremeno, ovisi o potrebnom stupnju kontrole pokreta tj. od kontrole muskulature, vizualne kontrole i misaone kontrole.
54
Istovremeno UZIMANJE/POSTAVLJANJE
GA, GB i PA zahtijevaju tako mali stupanj kontrole, tako da se uvijek mogu izvoditi istovremeno jedan s drugim.
Simboli istovremenih pokreta unose se u obrazac i upisuju u isti red. Vrijednost vremenski duljeg pokreta upisuje se u stupac TMU, a simbol vremenski kraćeg pokreta zaokružuje. PRIMJER: Istovremeno, desnom rukom se odlaže vijčalo, a lijevom rukom uzima čekić. Opis rada lijeve ruke
uzimanje čekića
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
GB 30
14
PA 15
Opis rada desne ruke
odlaganje vijčala
55
Kod pokreta uzimanja i postavljanja različitih duljina u analizu nije potrebno upisivati duljinu kraćeg pokreta.
PRIMJER:
Istovremeno uzeti čekić i točkalo. Čekić se nalazi na udaljenosti 40 cm, a točkalo 30 cm. Opis rada lijeve ruke
uzimanje čekića
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
GB 45
18
GB −
Opis rada desne ruke
uzimanje točkala
56
GC, PB i PC se, zbog visokog stupnja kontrole na kraju pokreta, mogu izvoditi istovremeno samo kod vrlo dobre uvježbanosti. Zbog toga postoji djelomično prekrivanje jednog pokreta drugim. U analizi se to uzima s jednim kratkim pokretom (duljine 5 cm).
PRIMJER:
Istovremeno uzeti dvije podložne pločice (udaljenost 35 cm), i postaviti ih istovremeno na dva vijka (razmak između vijaka 8 cm). Opis rada lijeve ruke
u blizinu kutije hvatanje podložne pločice (prekriveni pokret) pokret do vijka podložnu pločicu na vijak (prekriveni pokret)
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
Opis rada desne ruke
G−
27
GC 45
podložnu pločicu iz kutije
GC 5
14
P−
24
PB 45
podložnu pločicu na vijak
PB 5
10 57
Ako se dva pokreta PB ili PC izvode izvan normalnog vidnog polja, potrebno je prije prekrivajućeg pokreta (PB ili PC) analizirati još i dodatno prebacivanje pogleda E.
58
ISTOVREMENO IZVOĐENJE POKRETI TIJELA
POKRETA
UZIMANJE/POSTAVLJANJE
I
Pokreti sa neznatnim stupnjem kontrole kao GA, GB i PA u pravilu se mogu izvesti za vrijeme saginjanja ili hodanja. U takvim slučajevima pišu se i simboli pokreta koji ne određuju vrijeme, samo radi boljeg i jasnijeg definiranja metode rada. U analizi se upisuju simboli, jedan za drugim. Pokrete tijela piše se uvijek u stupcu za desnu ruku, a pripadni pokreti G ili P se zaokružuju i pomoću zagrade povezuju s pokretom tijela. PRIMJER: S poda uzeti okasti ključ i odložiti ga na stol. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
61
Simbol
Opis rada desne ruke
B
(saginjanje, uzimanje ključa i odlaganje na stol)
GB 5
ključ
PA 15
na stol 59
KOMBINIRANI POKRETI To su pokreti koji se izvode istovremeno istim dijelom tijela. Može ih se izvoditi isključivo šakama i prstima. U analizi se pišu samo ako su potrebni za rekonstrukciju metode rada. U tome slučaju simboli kombiniranih pokreta pišu se jedni ispod drugih u stupcu za odgovarajuću ruku i povezuju zagradom. Vremenske vrijednosti vremenski najduljeg pokreta upisuju se u stupac TMU, dok se vremenski kraće pokrete precrta kosom crtom, a u stupac TMU stavlja crtica. PRIMJER: Lijevom rukom uzeti točkalo i postaviti ga točno na zacrtano mjesto. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
uzimanje točkala
GB 30
14
postavljanje na zacrtano mjesto
PC 30
30
R
−
PA 5
3
orijentiranje točkala uspravljanje točkala
Simbol
Opis rada desne ruke
60
PROCESNO VRIJEME Ručni se rad vrlo često izvodi istovremeno s procesnim vremenom. Procesno se vrijeme ne analizira pomoću MTM-a. Procesno vrijeme upisuju se u stupac za desnu ruku sa simbolom PT (Process Time). Povezanost vremena pokreta i procesnog vremena prikazuje se tako da se onaj dio rada koji nije mjerodavan za određivanje vremena uokviri.
PRIMJER:
Bušenje rupe. Vrijeme bušenja iznosi 0,1 minutu. Opis rada lijeve ruke
Simbol
Vrijeme TMU
Simbol
Opis rada desne ruke
167
PT
−
GB 30
uzimanje gotovog dijela
−
PA 30
odlaganje gotovog dijela
bušenje
61
ER X Npr. D ( e s n a )
R ( u k a ) p re m a d i j elu .
Npr. S k l o p
odložen. Npr. V r i j e d i z a j e d a n s k l o p .
N e t o v r i j e me x f a k t o r d o p u n s k o g v re me n a 62
Graf prethodnosti montaže
Po identificiranju ili još detaljnijem određivanju elemenata rada, izrađuje se graf prethodnosti montaže, koji predočava tehnološki i vremenski tijek izvođenja sklapanja. Graf prethodnosti prikazuje koji se elementi rada moraju izvoditi slijedno jedan za drugim, odnosno koji se mogu izvoditi usporedno, nezavisno jedan od drugoga.
To je mrežni prikaz izvođenja montažnoga procesa, u kojem se elementi rada prikazuju kao čvorovi a međusobne ovisnosti linijama između čvorova. Elementi rada se u graf prethodnosti unose u vremenskoj točki najranijeg mogućeg izvođenja. Kraj linije koja izlazi iz čvora označava vremensku točku najkasnijeg završetka dotičnoga elementa rada.
Podjelom proizvoda u sklopove, čija montaža se može izvoditi paralelno, dade se značajno skratiti vrijeme ciklusa montaže. 2
Montažni problem
Grubo projektiranje
Fino projektiranje
Veze prethodnosti Definirani redoslijed: B slijedi A
Slobodni redoslijed: A i B se mogu izvoditi paralelno, odnosno u proizvoljnom redoslijedu
A
B
A B bazni dio spojni dio
Izvedba
montažni postupak
Broj elementa rada
alat plansko vrijeme
bazni dio spojni dio montažni postupak alat plansko vrijeme napomena
napomena
bazni dio
bazni dio
spojni dio
spojni dio
montažni postupak
montažni postupak
alat
alat
plansko vrijeme
plansko vrijeme
napomena
napomena
bazni dio
bazni dio
spojni dio
spojni dio
montažni postupak
montažni postupak
alat
alat
plansko vrijeme
plansko vrijeme
napomena
napomena
3
Kod ručne izrade grafa prethodnosti elementi rada upisuju se na kartice formata A7 s podacima o vremenu izvođenja i potrebnim sredstvima za montažu, tako da su sve informacije o elementima rada neposredno dostupne.
Kartice se učvršćuju na meku ploču na sljedeći način: 1.
Elemente rada koji nemaju prethodnike postavlja se u prvi stupac.
2.
U drugi stupac dolaze samo oni elementi rada kojima su neposredno prethodni elementi iz prvog stupca.
3.
Postupak se nastavlja u sljedećim stupcima tako dugo dok se ne postave svi elementi rada.
4.
Linijama se spoje elementi s lijeva nadesno slijedeći tok montaže.
4
Dodjeljivanje elemenata rada radnim mjestima Graf prethodnosti je pomoćno sredstvo za dodjeljivanje elemenata rada radnim mjestima. Elementi rada dodjeljuju se radnim mjestima tako da zbirno vrijeme trajanja bude manje ili jednako taktu montažnoga sustava, uz zadovoljenje tehnoloških i drugih ograničenja. Takt sustava određen je obujmom proizvodnje N i raspoloživim vremenom za montažu T: c = T/N
s/komad.
Na svakom se radnom mjestu dodijeljeni elementi rada moraju izvršiti u vremenu koje je manje ili jednako proračunatom taktnom vremenu, tj mora biti zadovoljen uvjet:
tk c
k Qi
pri čemu su: c - taktno vrijeme, s tk - vrijeme izvršenja k-tog elementa rada, s Qi - skup elemenata rada dodijeljen i-tom radnom mjestu.
5
Otuda se može pojaviti vrijeme čekanja na radnome mjestu kao razlika između taktnog vremena c i zbirnog trajanja dodijeljenih elemenata rada
tk
k Qi
.
Vrijeme čekanja može biti znatno, i predstavlja izgubljeno vrijeme d(t), koje se izračunava izrazom:
k c d( t ) tk M c tk i 1 k Qi k 1 M
gdje su: M - broj radnih mjesta k - broj elemenata rada tk - vrijeme izvršenja k-tog elementa rada, s.
6
Prethodni izraz optimira se minimiranjem : takta c, broja radnih mjesta M, ili umnoška broja radnih mjesta i takta (cxM). Najčešće se minimira broj radnih mjesta uz konstantni takt sustava. Razlog je tome da tržište određuje količinu proizvoda, a time i takt sustava.
Postupak rangiranja pozicijskih vrijednosti
Pozicijska vrijednost (PV) je zbir vremena izvršenja promatranoga elementa rada i vremena izvršenja svih elemenata rada koji slijede promatrani element. To je veličina koja definira i određuje položaj elemenata rada u grafu predhodnosti. Nakon izračunavanja PV svih elemenata rada, elementi se rada rangiraju u redoslijedu padajućih PV.
7
Prvom radnom mjestu dodjeljuje se element rada s maksimalnom PV. Razlika između taktnog vremena i vremena izvršenja tog elementa rada, minimira se tako da se analizira elemente rada u redoslijedu padajućih PV dok se ne nađe takav ili takve elemente koji zadovoljavaju zadana ograničenja i uvjet da je zbir njihovih vremena manji ili jednak taktnom vremenu. Time je dodjeljivanje elemenata rada na prvo radno mjesto završeno.
Za drugo radno mjesto ponovno se počinje od onog elementa rada koji ima maksimalnu PV, a nije dodijeljen prvom radnom mjestu. Postupak se ponavlja tako dugo dok ima nedodijeljenih elemenata rada.
8
Polje kapaciteta
Potreban kapacitet, C, nastaje na osnovi nekog montažnog zadatka i proračunava se umnoškom dnevne količine sklopova koje treba sklopiti, N, i potrebnog vremena za montažu jednog sklopa, t1:
C = N · t1 [minuta/dan]. Potreban kapacitet C može se prikazati kao površina u dijagramu dnevna količina – vrijeme montaže jednog sklopa. Dobivena površina naziva se poljem kapaciteta.
9
Primjer: Dnevno treba montirati 240 sklopova, a vrijeme potrebno za montažu jednog sklopa iznosi 8 minuta.
Dnevna količina n [komada/dan]
C = N · t1 = 240 [komad/dan] · 8 [minuta/komad] = 1920 [minuta/dan]
ukupna količina N polje kapaciteta
240 180 ukupno komadno (norma, jedinično) vrijeme t1
120 60 2
4
6
8
Vrijeme montaže t [minuta/komad] 10
Za zadovoljenje potrebnog kapaciteta potrebni su kao ponuda: − kapacitet radnika, i − kapacitet radnog mjesta. Kapacitet radnika i kapacitet radnog mjesta mogu se odvojeno promatrati.
Ponuda kapaciteta ci nekog radnog mjesta ovisi o:
vremenu prisutnosti radnika na radnom mjestu po smjeni,
broju smjena,
tehničkom stupnju iskorištenja radnog mjesta (opreme).
Neka ponuda kapaciteta (radnog mjesta) odgovara dnevnom radnom vremenu za jednu smjenu:
ci = tRV = 480 minuta/dan = konst. 11
Primjer: Slika prikazuje ponudu kapaciteta radnog mjesta u dijagramu dnevna količina – vrijeme montaže. Ponuda kapaciteta ci radnog mjesta i je konstanta pa se može proračunati dnevna količina montiranih sklopova, ni :
n [komada/dan]
ni = ci / ti [komad/dan].
ponuda kapaciteta ci = ni · ti = 160 · 3 = 480 [minuta/dan] 180 160 120 ODGOVARA 60 1
2
3 t [minuta/komad]
radno mjesto i 12
n [komada/dan]
Ponuda kapaciteta radnog mjesta je iskoristiva ako se radnik nalazi za vrijeme radnog vremena na radnom mjestu. Ponuda kapaciteta radnika prekriva se u tome slučaju s kapacitetom radnog mjesta.
Ponuda kapaciteta: ci – radnog mjesta i cRAi – radnika RAi
180 160 120
radno mjesto i ODGOVARA
60 1
2
3 t [minuta/komad]
radnik RAi
Ako radnik, naprimjer, na osnovi organizacijskih mjera u toku dana radi i na drugim radnim mjestima, onda on dijeli svoj kapacitet na više, u sljedećem primjeru na dva radna mjesta. 13
Naprimjer, dnevno, na prvom radnom mjestu radnik sklapa dva sata, a na drugome šest sati.
n [komada/dan]
Ponuda kapaciteta:
180
ci – radnog mjesta i ci+1 – radnog mjesta i+1 cRAi – radnika RAi
120
radno mjesto i
radno mjesto i+1
ODGOVARA
6040 radnik RAi
1
2
3
4
5
6
t [minuta/komad]
Ako radnik na radnome mjestu izvodi samo dio montaže od ukupno predviđene montaže na tome radnom mjestu, onda će dnevna količina djelomično montiranih sklopova biti veća od one proračunate jednadžbom: ni = ci / ti [komad/dan]. 14
Slika prikazuje radnika koji četiri sata dnevno izvodi sve montažne djelatnosti na
n [komada/dan]
sklopu, a četiri sata na dan samo predmontažu.
Ponuda kapaciteta: 240 cRAi – radnika RAi ci – radnog mjesta i 120 80 60 1
2
3
Predmontaža Završna montaža
t [minuta/komad]
Iz navedenih primjera očigledno je da podjela kapaciteta nekog radnika nije prisilno zavisna od ponude kapaciteta nekog radnog mjesta. 15
Potreban broj radnih mjesta Ako je potreban kapacitet C za neki montažni zadatak veći od ponude kapaciteta c jednog radnog mjesta, onda se on mora zadovoljiti s više radnih mjesta, to jest: m = cjelobrojno [ C / c ].
Zbog nesigurnosti kod određivanja potrebnog kapaciteta za neki montažni zadatak i ponude kapaciteta za neko radno mjesto, svrsishodno je povećati ponudu kapaciteta preko dodatnih radnih mjesta (slučaj povećanja dnevnih količina). Nakon što je određen broj radnih mjesta, mora se potreban kapacitet podijeliti na radna mjesta. Time se dolazi do podjele kapaciteta. To je u stvari podjela polja kapaciteta na više jednakih djelomičnih površina. Broj djelomičnih površina odgovara broju radnih mjesta.
16
Kod podjele kapaciteta treba zadovoljiti sljedeće uvjete:
potreban kapacitet treba pokriti cjelobrojnim brojem radnih mjesta,
os dnevna količina mora biti djeljiva na svakome mjestu od količine n = 0 do količine n = N,
os vremena montaže mora biti djeljiva na svakome mjestu unutar ukupnog vremena t = 0 do t = t1. Podjela osi vremena montaže mora biti bez utjecaja na ukupno vrijeme montaže.
Osi podjele potrebnog kapaciteta mogu biti:
paralelne osi dnevnih količina, i
paralelne osi vremena montaže.
17
Podjela polja kapaciteta paralelno osi dnevnih količina
Kod ove podjele potreban se kapacitet dijeli na više radnih mjesta, tako da se na svakom radnom mjestu izvodi samo dio montaže sklopa ali zato na ukupnoj količini. Za dnevnu količinu n, i m radnih mjesta, vrijedi: n = N. Vrijeme montaže na i-tom radnom mjestu iznosi:
ti = t1 / m, za i = 1, 2, ……, m.
Količnik t1/m naziva se taktnim vremenom, a potreban je kapacitet: m
C N t1 mi . i 1
18
C = 1920 [minuta/dan] ci = 480 [minuta/dan] m = 4.
n [komada/dan]
Primjer:
240
180 120 60
2
4
6
8 t [minuta/komad]
Budući da se na svakom mjestu osi vremena montaže izvodi druga montažna radnja, radna se mjesta razlikuju po potrebnoj opremi (četiri tipa radnih mjesta). Raspored radnih mjesta u liniji
Raspored radnih mjesta u kružnome toku 19
Podjela polja kapaciteta paralelno osi vremena montaže
Kod ove podjele dijeli se potreban kapacitet na više radnih mjesta, tako da se na svakom radnom mjestu sklapa kompletan proizvod, ali samo na određenom broju komada proizvoda. Vrijeme montaže jednog proizvoda na svim radnim mjestima je jednako i iznosi: ti = t1 [minuta/komad].
Dnevna količina montiranih proizvoda jednog radnog mjesta iznosi: za i = 1, 2, ……, m.
ni = N / m,
Potreban kapacitet: m
C t1 N m i . i 1
20
n [komada/dan]
Na slici je prikazana podjela kapaciteta paralelno sa osi vremena montaže na primjeru.
240 180 120 60 2
4
6
8
t [minuta/komad]
21
Kod ove podjele kapaciteta na svakom radnom mjestu izvode se iste montažne radnje te je jedinstvena oprema svih radnih mjesta (jedan tip radnog mjesta). Budući da su radna mjesta nezavisna i nisu povezana tokom materijala, mogu biti proizvoljno razmještena. Povoljno je ako je razmještaj tako načinjen da omogućava međusobnu komunikaciju radnika.
22
Kombinirana podjela kapaciteta
Do sada razmotreni karakteristični oblici podjele kapaciteta su ekstremi. Između ekstrema postoje i drugi oblici podjele kapaciteta. Oni nastaju tako da se potrebni kapacitet, dijeli okomitom i horizontalnom osi dijeljenja. Time se dobiju jednake veličine površina (kapacitet radnog mjesta), ali različitih dimenzija. To znači da se na pojedinim radnim mjestima postižu različiti udjeli vremena montaže i dnevne količine. m
C N t1 m i ,
za m 3.
i 1
Granični uvjet, da broj radnih mjesta mora biti barem tri, proizlazi iz činjenice da je kod dva radna moguća samo jedinstvena podjela kapaciteta.
23
n [komada/dan]
polje kapaciteta ukupna količina N
hiperbola kapaciteta ni = ci / ti
ni = f(ti) ukupno komadno vrijeme t1
ci N/m t1/m
ti
t1 t [minuta/komad]
Od svake točke, koja leži na hiperboli kapaciteta, može se paralelno s osima dijagrama načiniti moguća podjela kapaciteta.
Kod kombinirane podjele kapaciteta se za određeni broj radnih mjesta može načiniti više oblika podjele kapaciteta. 24
n [komada/dan]
240 180 160 120 60
2
4
6
8
t [minuta/komad]
Raspored radnih mjesta u obliku slova L
Raspored radnih mjesta u liniji
25
Na slici su pokazani svi mogući oblici kombinirane podjele kapaciteta za četiri radna mjesta, uključujući i ekstreme.
Podjela polja kapaciteta paralelna osi dnevnih količina
Kombinirana podjela kapaciteta
Podjela polja kapaciteta paralelna osi vremena montaže 26
Broj mogućih oblika kombinirane podjele kapaciteta eksponencijalno raste s porastom broja radnih mjesta. Minimalni broj mogućih oblika podjele kapaciteta može se izračunati pomoću jednadžbe:
Z min
3 m 2 , za m 4. 4
Za osam radnih mjesta, ima 192 moguće podjele kapaciteta.
27
Upute za podjelu kapaciteta
Upute su definirane na temelju izvedenih projekata. One su posebno prikladne za oblikovanje ručnih montažnih sustava robe široke potrošnje u serijskoj i velikoserijskoj proizvodnji. 1. Priprema
iscrtati u mjerilu dijagram dnevna količina – vrijeme montaže,
označiti na osi dnevna količina predviđene minimalne, srednje i maksimalne dnevne količine,
na osi vremena montaže unijeti vremena elemenata rada jednog do drugog, uvažavajući redoslijed izvođenja elemenata rada,
iscrtati u dijagramu polje kapaciteta koje odgovara maksimalnoj dnevnoj količini,
označiti na osi vremena montaže eventualna ograničenja s gledišta tehnologije montaže,
za svaki element rada na osi vremena montaže unijeti troškove izvođenja elementa rada i troškove amortizacije [kn/minuta].
28
2. Podjela polja kapaciteta
Kod očekivanih učestalih odstupanja dnevnih količina potrebno je podijeliti potreban kapacitet iznad minimalne dnevne količine u više redaka. Podjela u stupce dolazi samo u obzir kod visokih troškova izvođenja rada i amortizacije. Visinu retka treba tako odabrati da se u retku odgovarajuća potreba kapaciteta pokrije cijelim brojem radnih mjesta.
Potrebni kapacitet podijeliti po osi vremena montaže uzimajući u obzir elemente rada i troškove izvođenja elementa rada i amortizacije: u široke stupce kod istih troškova izvođenja i malih vrijednosti amortizacije, i u uske visoke stupce kod većih vrijednosti amortizacije. Širinu stupca treba tako odabrati da se u stupcu odgovarajuća potreba kapaciteta pokrije cijelim brojem radnih mjesta.
29
FLEKSIBILNOST
Količina →
PROIZVODNI PROGRAM
Vrijeme →
KRITERIJI CILJA
KOLIČINA RADA (SADRŽAJ RADA)
STRUKTURA PROIZVODA
STRUKTURA ZAPOSLENIH
Utjecajne veličine i kriteriji cilja kod podjele polja kapaciteta 30
Korekcije elemenata rada Nakon dodjeljivanja elemenata rada radnim mjestima potrebno je oblikovati radna mjesta. Kod oblikovanja radnih mjesta može doći do promjena položaja opreme na radnome mjestu u odnosu na položaj opreme kod definiranja elemenata rada. U tome slučaju potrebno je izvršiti korekcije vremena izvršenja elemenata rada. Nakon toga izrađuju se planovi montaže proizvoda i upute za montažu, kontrolu i ispitivanje, po radnim mjestima. Time je postupak izrade tehnološke dokumentacije za montažu završen.
31
ORGANIZACIJSKE STRUKTURE U RUČNOJ MONTAŽI U ručnoj se montaži koristi niz organizacijskih struktura u različitim izvedbama. One se ipak dadu svesti na četiri organizacijska principa.
Principi se mogu podijeliti prema: - količini gibanja:
montažnih objekata (nepokretni/pokretni)
radnih mjesta (nepokretnapokretna);
- parametrima gibanja:
toku gibanja (periodično/aperiodično) i
načinu gibanja (usmjereno/neusmjereno).
PRINCIPI MONTAŽE Uzastopna montaža
Nepokretni montažni objekti Nepokretna radna mjesta
Pokretna radna mjesta aperiodični periodični
parametar gibanja
količina gibanja
Montaža na Montaža velikih samostalnom objekata radnom mjestu
usmjereno neusmjereno
tok gibanja
gibanje
Linijska montaža
Taktna linijska montaža
Kombinirana linijska montaža
Pokretni montažni objekti
Pokretni montažni objekti
Nepokretna radna mjesta
Pokretna radna mjesta
aperiodični tok gibanja
periodični kontinuirani
tok gibanja
tok periodični kontinuirani gibanja
usmjereno gibanje
usmjereno gibanje
radno mjesto
gibanje objekta
mehanizirani montažni uređaj
gibanje radnog mjesta
montažni objekt
2
Strukture, određene prema tome jesu li radna mjesta ili objekti montaže pokretni/pomični ili nepokretni/nepomični, jesu:
1.
samostalno radno mjesto,
2.
montaža velikih objekata,
3.
pokretna radna mjesta i nepokretni objekti montaže,
4.
linijska montaža,
5.
pomična radna mjesta i pomični objekti sklapanja,
6.
skupna montaža.
3
1. Samostalno radno mjesto
Objekt montaže i radno mjesto su nepokretni. Sklapanje čitavog objekta montaže odvija se na jednom radnom mjestu. Struktura se koristi za objekte koji svojim dimenzijama, težinom, brojem ugradbenih elemenata i potrebnom opremom dopuštaju integrirano prostorno uređenje radnog mjesta. Struktura se odlikuje visokom fleksibilnošću prema količinama i varijantama proizvoda, te ne postoji problem povezivanja radnih mjesta i poteškoće uzrokovane zastojima i razlikama u proizvodnosti radnika. Bogatstvo sadržaja rada dopušta visoku radnikovu samostalnost u odlučivanju o tijeku i metodi rada, a uvid u krajnji rezultat rada, zadovoljstvo i motiviranost. Radno vrijeme dade se oblikovati klizno. Struktura dopušta zapošljavanje osoba sa smanjenim tjelesnim sposobnostima.
4
Nedostaci se strukture ogledaju u: povišenim investicijskim troškovima (udvajanje opreme u slučaju potrebe za više radnih mjesta),
potrebi za višom kvalifikacijom radnika, otežanoj komunikaciji između radnika, i većim potrebnim prostorom.
5
6
7
Oznaka
Mjere (mm)
Radna visina Fini rad Strojni rad Ručni rad
A
Položaj radnog komada Fini rad Strojni rad Ručni rad
B
Dubina uvlačenja sjedeće površine
C min. 50
1275 1100 do 1200 1000 200 300 maks. 325
Prostor za koljena
D min. 700 L min. 400
Prostor za ispružene noge
K min. 350 L min. 300
Podnožak
M 280 do 380 N min. 400
Prostor za stopalo
O min. 200 P min. 200
Udaljenost radni komad – korijen nosa Fini rad Strojni rad Ručni rad
S 280 270 450
http://www.bosch.us/content/language1/downloads/Bosch_MaE_delivery_specs_appen42_Workplace_Measurements.pdf
8
9
10
11
12
2. Montaža velikih objekata Montaža velikih objekata karakteristična je za pojedinačnu proizvodnju. Objekt je sklapanja nepokretan, a montažu izvodi jedna ili više skupina radnika. Prema vrsti proizvoda, strukture se uspostavljaju: na mjestu korištenja (velika postrojenja, npr. cementare), na mjestu proizvodnje i mjestu korištenja (brodski motor: montažaispitivanje-demontaža-transport-montaža), te na mjestu proizvodnje (brod). Sklapanje se svaki puta odvija pod drugačijim prostornim uvjetima i u redoslijedu koji zavisi od slobode građenja. Zbog isprepletenosti i međuzavisnosti različitih zadaća javljaju se poteškoće sinkronizacije aktivnosti i osiguranja kontinuiteta izvođenja montaže. Poteškoće mogu biti uzrokovane neiskustvom montera i susretom različitih sustava tolerancija (strojarstvo-građevinarstvo). Zbog osobitosti i navedenih poteškoća, kod montaže velikih objekata poseban značaj ima planiranje i upravljanje procesom montaže.
13
Planiranje obuhvaća: -- pripremu tehničkih podloga,
-- izradu mrežnog plana montaže, -- definiranje općih uvjeta montaže, -- određivanje potrebnog broja montera,
-- pretkalkulaciju troškova.
Definiranje općih uvjeta montaže obuhvaća:
-- način pripreme, upravljanja i kontrole montažnih radova, -- odrednice za izvođenje montažnih radova, -- zahtjeve u pogledu tehničke zaštite i osiguranja osoblja.
Upravljanju su glavne zadaće rješavanje tehničkih pitanja tijekom izvođenja montaže te briga da se montažom ostvari funkcija objekta, u predviđenim rokovima i troškovima. 14
Veličina objekta montaže dozvoljava usporedni rad, bez međusobnog ometanja. Struktura je fleksibilna u pogledu proizvodnoga programa i kadrova. Bogatstvo sadržaja rada dopušta visoku samostalnost radnika u odlučivanju o tijeku i metodi rada. Za jednakomjerno kontinuirano iskorištenje kapaciteta (radnika i sredstava) potrebno je dugoročno planiranje i terminiranje. Troškovi su transporta visoki.
15
3. Pokretna radna mjesta i nepokretni objekti montaže Struktura je karakteristična za maloserijsku i serijsku proizvodnju.
The Boeing Everett Factory 777
Bazni dijelovi objekata na kojima će se odvijati montaža, i ugradbeni elementi za sklapanje, postavljaju se unaprijed, prije izvođenja sklapanja, budući da su bazni dijelovi nepogodni za pomicanje. Pojedine montažne zadatke obavljaju radnik ili skupina radnika pomičući se od objekta do objekta.
The Boeing Everett Factory - 747
16
Izvođenja zadataka treba biti vremenski usklađeno tako da skupine imaju približno jednako raspoloživo vrijeme izvođenja, pa se skupine u jednolikim vremenskim intervalima smjenjuju na pojedinim objektima. Ako vremena skupina nisu jednaka, za skupine s kraćim vremenom treba definirati alternativni posao, ili, ako je moguće, prelaze na idući objekt. Struktura posjeduje fleksibilnost prema proizvodnom programu, količinama i osoblju.
Nedostaci su strukture:
rastrošnost pripreme radnih mjesta,
velik potreban prostor,
radnici moraju nositi sredstva rada od objekta do objekta,
poteškoće pri pojavljivanju zastoja.
17
4. Linijska montaža Struktura se koristi u serijskoj, velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji. Proizvodi (bazni dijelovi) su takvi da se dadu pomicati od radnog mjesta do radnog mjesta. Radna su mjesta raspoređena sukladno visoko izvedenoj podjeli rada i slijedu montaže, a povezana transportnim sustavom.
Linije se izvode s taktom ili bez njega. Između radnih mjesta oblikuju se spremnici za ublažavanje vremenske ovisnosti između radnih mjesta (takta).
18
Linijskom montažom postiže se visoka proizvodnost i kratak ciklus proizvodnje.
Potpuno definiranim i malenim sadržajem rada na radnim mjestima stvaraju se uvjeti za automatizaciju procesa. Vrijeme obuke kadrova je kratko, a zahtijevana kvalifikacija niska. Nedostaci su strukture:
velika osjetljivost na zastoje,
malena fleksibilnost (prema proizvodnom programu, kadrovima i količinama),
monotonija.
R. Končar Ford
19
20
5. Pomična radna mjesta i pomični objekti sklapanja Struktura posjeduje prednosti linijske strukture (visoka proizvodnost i kratak ciklus proizvodnje), uz istodobno obogaćenje rada i fleksibilnost prema varijantama proizvoda i količinama. Koristi se u serijskoj i velikoserijskoj proizvodnji. Radnik obavlja (ponekad cjelokupnu) montažu objekta, krećući se zajedno s objektom sklapanja. Potrebne kvalifikacije su više, a obuka dulja no u linijskoj strukturi.
21
Boeing 777 Jetliners, od 2006. godine linija za završnu montažu, pomak 40,6 mm/minuta
22
6. Montaža u relativno autonomnim skupinama Njome se polučuju prednosti linijske strukture (visoka proizvodnost) i fleksibilnost samostalnog radnog mjesta. Postavka je da međuljudski odnosi unutar skupine, tj. način na koji su odnosi oblikovani, značajno utječu na učinkovitost izvođenja sklapanja. U skupnoj montaži grupa radnika obavlja dio ukupno predviđenoga rada ili pak potpunu montažu proizvoda.
Pri tome se na radnu grupu prenose, uz montažne zadatke, i druge djelatnosti i odgovornosti, kao što su snabdijevanje dijelovima, kontrola kakvoće, otklanjanje zastoja, održavanje itd. Radnici mogu međusobno dogovarati, poticati i organizirati rad. Tako dobivaju više autonomije, odgovornosti i kontrole nad vlastitim radom, što se pozitivno odražava na povećanje motivacije, fleksibilnosti i proizvodnosti. Poremećaji u radu ne utječu bitno na odvijanje cijeloga procesa, budući da preraspodjelom poslova radnici brzo prilagođuju proces nastalim promjenama i tako osiguravaju njegovu stalnost. 23
Volvo, Švedska Kalmar, 1974.: skupine od po 15 do 20 radnika. Uddevalla, 1989.: šest radionica, svaka sa po osam timova oko devet radnika u timu nema poslovođe, nego rotirajući predstavnik/delegat skupine prema upravi svaki tim sklapa kompletno vozilo jedan radnik sklopi ¼ vozila ciklus: jedno vozilo svaka dva sata vrijeme sklapanja jednog vozila kraće od 40 sati (potencijalno kraće od 20 sati!) visoka kvaliteta usporednošću rada eliminirana vremena čekanja (tipična za fordističke linije). Prva odluka o zatvaranju pogona donijeta 1992. godine (upitni razlozi: suština je nedovoljna profitabilnost proizvoda za dioničare, a ne učinkovitost organizacijskog oblika). 24
25
Uddevalla
Priprema ugradbenih elemenata (objedinjavanje za izvođenje sklapanja), transport AGV-ima
1 7 3
2
9
4 8
1, 2, 3 − radionice s nagibnim i podiznim stolovima u stanicama; početak proizvodnje 1989. godine 4, 5, 6 − odjeli s nagibnim stolovima (6 − odjel za uvježbavanje)
6
5
7 i 8 − ispitivanja 9 − antikorozijska zaštita, ispitivanje vodonepropusnosti
26
Predmontaža
gibanje jednog vozila tijekom sklapanja 27
STUPNJEVI RAZVOJA OD KRUTE PODJELE RADA DO AUTONOMNIH RADNIH GRUPA Tokom vremena u montažnim sustavima se nastojalo odstupiti od stroge podjele rada. Moderni radni oblici pokušavaju grupnim radom otkloniti probleme kao što su monotonija, jednostrano opterećenje i rad u taktu. Cilj su autonomne montažne grupe na koje se prenosi cjelovita zadaća koje oni samostalno izvode i uz vlastitu odgovornost. Na slici su prikazani razvojni koraci od krute podjele rada do autonomnih radnih grupa.
28
montaža
Kruta podjela rada podešavanje/ uskakanje
Zamjena radnih mjesta (Job Rotation)
poslovođa/ predradnik
montaža
poslovođa/ predradnik
popravci
dovoz/odvoz pakiranje
kontrola
podešavanje/ uskakanje
Obogaćenje rada (Job Enrichment) Cilj: autonomne radne grupe
poslovođa/ predradnik
popravci
dovoz/odvoz pakiranje
kontrola
montaža
podešavanje/ uskakanje
Proširenje rada (Job Enlargement)
kontrola
popravci
dovoz/odvoz pakiranje
? dovoz/odvoz, pakiranje, montaža, kontrola, popravci, podešavanje
poslovođa/ predradnik
29
MONTAŽNI SUSTAVI S RUČNIM RADNIM MJESTIMA Slika prikazuje četiri osnovna oblika montažnih sustava s ručnim radnim mjestima. Razlika je i u tome transportira li se objekt montaže od radnog mjesta do radnog mjesta sa ili bez nosača predmeta rada (NPR).
Nosač predmeta rada potreban je ako osnovni dio proizvoda ne posjeduje stabilnu podlogu ili ako se u toku transporta očekuju smetnje. Prednost primjene NPR je definirana orijentacija i pozicija objekta montaže.
30
Montažni problem
Ručni sustavi bez automatiziranog kretanja predmeta rada Bez nosača predmeta rada
Grubo projektiranje
S nosačem predmeta rada
Pravokutni
Fino projektiranje U-oblik
Izvedba
Linija
Posebni oblici
31
PRAVOKUTAN OBLIK
OBILJEŽJA
PREDNOSTI podobnost za grupni rad (sa/bez promjene radnih mjesta)
nije potreban NPR
ručni transport objekata montaže između radnih mjesta
moguća je priprema dijelova sa svih strana
dobar vidni kontakt i dobre mogućnosti za komunikaciju mali investicijski troškovi za sustav načinjen od standardnih elemenata
NEDOSTACI otežana je pristupačnost kod promjene i dostave kutija u unutrašnjem području stola
mali međuspremnik ili bez međuspremnika između radnih mjesta
U-OBLIK
OBILJEŽJA transport objekta montaže između radnih mjesta izvodi se ručno (bez NPR) nužna promjena radnih mjesta kada postoji više radnih mjesta nego radnika struktura je posebno prikladna za sadržaj rada po radnom mjestu ne dulji od 1,5 minuta i do šest radnika
PREDNOSTI podobnost za grupni rad (sa promjenom radnih mjesta)
kratak put od radnog mjesta do radnog mjesta i kratko vrijeme reakcija kod smetnji u sustavu
mali investicijski troškovi za sustav načinjen od standardnih elemenata
NEDOSTACI veće tjelesno opterećenje zbog hodanja od radnog mjesta ka radnom mjestu (posebno kada je objekt montaže teži od 5 kg) ne postoji direktan vidni kontakt s drugim radnicima brže zamaranje radnika ako su taktno vrijeme ili ritam izmjene radnih mjesta kraći od 1,5 minuta
LINIJA
OBILJEŽJA raspored radnih mjesta po redoslijedu odvijanja operacija ručno transportiranje objekta montaže klizanjem bez NPR ili preko tračnica s NPR priprema dijelova na jednoj strani uzduž linije
PREDNOSTI
NEDOSTACI
mala površina
jednostavna struktura od standardnih elemenata
mogu se realizirati sjedeća/stojeća radna mjesta
nije prikladna za grupni rad ne postoji direktan vidni kontakt s drugim radnicima nefleksibilna osjetljiva na zastoje uzrokuje monotoniju kod radnika
POSEBAN OBLIK (varijanta I)
OBILJEŽJA križni raspored radnih mjesta kao nezavisnih, samostalnih ili grupnih radnih mjesta
moguća je priprema dijelova sa svih strana
PREDNOSTI
NEDOSTACI
dobar vidni kontakt i dobre mogućnosti komunikacija
jednostavna struktura od standardnih elemenata
male investicije za osnovni sustav
sustav je prikladan samo za grupu od četiri radnika
POSEBAN OBLIK (varijanta II)
OBILJEŽJA stol služi kao sustav za raspodjelu objekata montaže i kao spremnik između radnih mjesta prikladan je za maloserijsku montažu različitih tipova proizvoda ručno postavljanje NPR na početku i na kraju stola povratan tok NPR ispod stola
PREDNOSTI
dobre mogućnosti za grupni rad
nije potrebno ujednačavanje vremena po radnim mjestima
NEDOSTACI kod velikog broja NPR opasnost od nepreglednosti i “blokada”
potrebna velika površina za smještaj stola (u odnosu na Uoblik)
moguća je istovremena montaža dva različita tipa, odnosno varijante proizvoda
dobar vidni kontakt i komunikacija
ručno postavljanje NPR na početku i na kraju stola
HIBRIDNI MONTAŽNI SUSTAVI Situacija miješanih − ručnih i automatskih stanica, u sustavu montaže.
Na sljedećoj slici prikazana su četiri osnovna oblika montažnih sustava kod kojih uvijek nosač predmeta rada (NPR) služi kao pomoćno transportno sredstvo. Transportom objekta montaže na NPR nestaju neproduktivna pomoćna vremena za centriranje i fiksiranje objekta montaže.
37
Montažni problem
Hibridni sustavi s automatskim tokom predmeta rada u radnoj ravnini
Grubo projektiranje
iznad/ispod radne ravnine
Pravokutan oblik
Fino projektiranje
U-oblik Izvedba
Linija
Radna mjesta/stanice u sporednom toku A = automatska stanica
= stanica za podizanje
= stanica za spuštanje
PRAVOKUTAN OBLIK
OBILJEŽJA ručna radna mjesta i automatske stanice u glavnome toku na obje strane sustava kruženja NPR
direktna dostava materijala s obje strane radnih mjesta i stanica, ili centralna dostava i otprema na čelnoj strani sustava
PREDNOSTI manje investicije za sustav kruženja NPR-a u usporedbi s Uoblikom i linijskim rasporedom manja potrebna površina pogodnost za grupni rad dobar vidni kontakt i komunikacija kod nasuprotno ležećih ručnih radnih mjesta povratan tok NPR-a je kratak
NEDOSTACI
ograničena pristupačnost unutrašnjeg područja sustava, naročito kod automatskih stanica (u slučaju popravka)
U-OBLIK NPR u radnoj ravnini
OBILJEŽJA
PREDNOSTI
NEDOSTACI veće investicije za sustav kruženja NPR u odnosu na pravokutan oblik
ručna radna mjesta i posluživanje automatskih stanica je u unutrašnjem području sustava kruženja NPR
centralna doprema i otprema na čelnoj strani sustava
pogodnost za grupni rad sa promjenom radnih mjesta (npr. više radnih mjesta nego radnika)
kružno kretanje NPR-a u radnoj ravnini
nepovoljna priprema dijelova na radnim mjestima u usporedbi s pravokutnim, odnosno linijskim sustavom posebno kod velikih dijelova
kratko vrijeme reakcija kod smetnji u sustavu
dobra preglednost
veći broj NPR u usporedbi sa pravokutnim oblikom
U-OBLIK povratan tok NPR iznad radne ravnine
OBILJEŽJA ručna radna mjesta i posluživanje automatskih stanica je u unutrašnjem području sustava kruženja NPR
PREDNOSTI pogodnost za grupni rad s promjenom radnih mjesta (npr. više radnih mjesta nego radnika)
povratan tok NPR iznad radne ravnine s dizalom
dobra preglednost
kratko vrijeme reakcija kod smetnji u sustavu
centralna doprema i otprema na čelnoj strani sustava
NEDOSTACI
manji broj NPR u usporedbi s povratnim tokom NPR-a u radnoj ravnini
veće investicije za sustav kruženja NPR-a zbog skupljeg uređaja za podizanje NPR-a u usporedbi s povratnim tokom NPR-a u radnoj ravnini
ograničeno korištenje transportnog sustava u kutnim područjima
LINIJA
OBILJEŽJA ručna radna mjesta i automatske stanice raspoređeni na samo jednoj strani transportnog sustava
kretanje NPR u radnoj ravnini (mogućnosti: ispod ili iznad radne ravnine)
PREDNOSTI
direktna dostava materijala na strani ručnih radnih mjesta i automatskih stanica
nije prikladna za grupni rad s promjenom radnih mjesta
manje investicije za transportni sustav u usporedbi s U-oblikom
manja potrebna površina u usporedbi s U-oblikom
NEDOSTACI
doprema i priprema dijelova direktno na radna mjesta i stanice (posebno veliki dijelovi)
dobra pristupačnost automatskim stanicama
slaba, odnosno, ne postoji komunikacija između ručnih radnih mjesta na početku i na kraju linije (posebno ako je linija dulja od 10 metara) ograničene mogućnosti za korištenje NPR-a u povratnom toku
SPOREDAN TOK, varijanta I
OBILJEŽJA sustav je pravokutnog oblika ali je raspored ručnih radnih mjesta u sporednom toku Razlozi za sporedni tok jesu: - sadržaj rada po radnim mjestima traje dulje od takta automatskih stanica, i - postupna izgradnja sustava kod povećanja broja komada u duljem vremenskom razdoblju bez preoblikovanja postojećih radnih mjesta. moguće je odvajanje ručnog područja od automatskog područja uspostavom spremnika
PREDNOSTI
NEDOSTACI
Smanjeni: međusobna ovisnost kod odstupanja produktivnosti
troškovi izjednačenja vremena izvođenja (postizanja takta) jednakomjernim opterećenjem (veći sadržaj rada kod paralelnih mjesta)
izgubljeno vrijeme kod prilagodbi sustava.
potrebno je kodiranje NPR-a
veće su investicije za NPR sustav u usporedbi s pravokutnim oblikom i linijom
SPOREDAN TOK, varijanta II
OBILJEŽJA kao varijanta I, s time da su i automatske stanice raspoređene u sporednom toku automatske stanice mogu se dodatno postaviti i u glavni tok (nije prikazano) ovakav raspored dopušta potpunu montažu proizvoda na svakom ručnom radnom mjestu svaki radnik je odgovoran za kvalitetu svojega proizvoda NPR se s radnog mjesta transportira na automatske stanice i nakon što uslijedi automatsko sklapanje i ispitivanje, vraća se na dotično ručno radno mjesto
PREDNOSTI Smanjeni: međusobna ovisnost kod odstupanja produktivnosti
troškovi izjednačenja vremena izvođenja (postizanja takta) jednakomjernim opterećenjem (veći sadržaj rada kod paralelnih mjesta)
izgubljeno vrijeme kod prilagodbi sustava.
Moguća je paralelna montaža različitih tipova i varijanti proizvoda.
NEDOSTACI potrebno je kodiranje NPR-a
veće su investicije za NPR sustav u usporedbi s pravokutnim oblikom i linijom
dodatne investicije za prilagođavanje automatskih stanica kod “miks” montaže
AUTOMATSKI MONTAŽNI SUSTAVI Automatski montažni sustavi uglavnom se koriste za montažu velikih količina proizvoda. Obilježja automatskih montažnih sustava jesu:
automatske stanice povezane transportnim uređajem kruto ili slobodno
korištenje uređaja za rukovanje.
45
Montažni problem
Grubo projektiranje
Fino projektiranje
Automatski sustavi
Automatski sustav s okrećućim stolom Kruta veza
Transfer linija Kruta veza
Izvedba Fleksibilna robotska stanica
Fleksibilna robotska montažna linija slobodna veza transfer uređaj, odnosno okrećući stol
uređaj za dostavu dijelova (dodavač)
stanica
robot
46
Automat s okrećućim stolom
47
Transfer linija
48
FLEKSIBILNE ROBOTSKE STANICE
Fleksibilnu robotsku stanicu čine jedna ili više montažnih jedinki povezanih jedinstvenim sustavom za transport i upravljačka jedinica (programabilni logički kontroler, ili IPC). U fleksibilnoj se montaži transport unutar stanice obavlja pomoću industrijskoga robota, indeksnih rotirajućih stolova ili konvejera sa slobodnim ili pak indeksiranim transportom. Rukovanje u nekim slučajevima može biti integrirano s transportnim sustavom, kao na primjer u slučaju primjene industrijskoga robota koji je sposoban osim prenošenja predmeta rada izvoditi i složene radnje orijentiranja, umetanja i slične.
49
SCARA robot manipulator
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/v/UNIVCART.avi http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/v/ASSEM_FL.avi
Dodavači dijelova: http://www.adept.com/products/applic ation-products/383-adept-flexibowlscara http://www.adept.com/component/ content/article/3/173-adept-cobrawith-anyfeeder
50
robot sa četiri stupnja slobode gibanja višenamjenska hvataljka
konvejer za montirane sklopove
konvejer za bazne dijelove remenski dodavači
dijelovi u sređenom stanju u magazinima
senzor za orijentiranje robotom oko Z-osi
stega baznoga dijela i sklopa
vibracijski dodavač
dijelovi u sređenom stanju na paleti
Stanica s jednim robotom
51
remenski dodavači senzor za orijentiranje robotom oko Z-osi
robot sa četiri stupnja slobode gibanja konvejer baznih dijelova
višenamjenska hvataljka dijelovi u magazinima dijelovi u sređenom stanju na paleti
stega baznoga dijela i sklopa konvejer za montirane sklopove
vibracijski dodavač
Stanica s dva robota
52
FLEKSIBILNA ROBOTSKA MONTAŽNA LINIJA
Posebno je prikladna za proizvode s velikim brojem različitih tipova i varijanti. Montažne linije su karakteristične po:
velikoj fleksibilnosti za preuređenje
fleksibilne robotske stanice i jedinke su povezane pomoću transportnog sustava NPR s trakom
jednostavnom (pre)programiranju.
53
magazini
paleta ručna radna stanica
nesinkroni trasportni (transfer) uređaj (sustav)
nosač baznoga dijela i sklopa
Višestanični robotski sustav
54
55
DETALJNO OBLIKOVANJE RADNIH MJESTA I SUSTAVA (FINO OBLIKOVANJE) Katalozi standardne opreme i vlastitooblikovana oprema
Detaljna specifikacija opreme po radnim mjestima i za cjeloviti sustav (povezivanje radnih mjesta) Narudžba i realizacija
Katalozi proizvođača opreme 2
SOFTVERSKI ALATI ZA OBLIKOVANJE PROCESA I SUSTAVA SKLAPANJA Oblikovanje (uključujući simulaciju, vizualizaciju i optimiranje) montažnih sustava, ručnih i/ili automatskih, danas se može načiniti pomoću računala i softverskih CAD/CAE/CAM alata. Softveri, kao što su CATIA (DELMIA) i Siemens NX (Tecnomatix) objedinjuju oblikovanje proizvoda, procesa i sustava (koncepti: Concurrent Engineering – istodobno inženjerstvo, Product Lifecycle Management).
3
Softverima se može: -- detaljno oblikovati radna mjesta i načiniti njihov raspored, -- utvrditi vremena potrebna za izvršenje zadaća na radnim mjestima, -- izvršiti analiza troškova, -- odrediti/ispitati koncepte strukture montažnog sustava, naprimjer u vezi tokova materijala i veličine spremnika u sustavu, -- izračunati iskorištenja različitih montažnih stanica uz različite rubne uvjete (naprimjer zastoje), i verificirati stvarni kapacitet sustava, -- zaključivati o najpovoljnijoj podjeli rada između pojedinih montažnih stanica, odnosno radnih mjesta, -- ostvariti planska sigurnost i planska kvaliteta, uz smanjenje rizika pogrešnih investicija.
4
Raspored radnih mjesta
Mjerenje vremena (Sustavi unaprijed određenih vremena)
Ujednačavanje vremena izvođenja rada po radnim mjestima
područje hvatanja vidno područje modeli čovjeka maksimalno opterećenje dimenzije radnog mjesta analiza zdravstvenog rizika ...
Ergomas (DELMIA) 5
6
Projekt Scania – linija za montažu prednjeg mosta kamiona kapaciteta 95 do 150 kamiona dnevno, načinjena softverom eM-Plant (Tecnomatix − Siemens)
7
Konac!
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/v/Domagoj%2 0Jezl%20Diplomski%20rad%20FSB%202011%2 0Radna%20stanica%203.avi
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/v/Filip%20Str soglavec%20Diplomski%20rad%20FSB%20201 1%20video1.avi
http://titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/v/Filip%20Str soglavec%20Diplomski%20rad%20FSB%20201 1%20video2.avi
DFA za automatsko sklapanje Tri važna koraka pri razmatranju svakoga dijela sklopa: 1. određivanje cijene automatskog rukovanja dijelom, koji je isprva u nesređenoj gomili, i dovođenja u zahtijevanu orijentaciju (kako bi se spojio s ostalima); 2. određivanje cijene automatskog umetanja dijela, i svih ostalih posebno zahtijevanih operacija; 3. odlučivanje o tome treba li svaki dio sklopa doista biti zaseban od svih ostalih dijelova sklopa.
Iz navedena se tri koraka analize određuje ukupna cijena sklapanja, korištenjem pet karata i ispunjavanjem obrasca.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
zahtijevana dobava, FR, sklop/minuta Ime 14 sklopa/dijela/operacije
ident. broj dijela broj usporednih izvođenja operacije 5-obrojna oznaka auto. rukovanja efikasnost orijentiranja, OE relativna cijena dodavača, CR=FC+DC maks. osnovna dobava, FM, dio/minuta razmjer poteškoća pri auto. rukovanju, DF cijena auto. rukovanja, CF=0,03xDF, cent/dio 2-brojna oznaka auto. umetanja relativna cijena radne glave, WC razmjer poteškoća pri auto. umetanju, DI cijena auto. umetanja, CI=0,06xDI, cent/dio cijena operacije, (2)x(8)+(12), cent/dio broj zasebnih dijelova
Određivanje cijene automatskog rukovanja Karte 4-1 do 4-4. Karte sadrže dva parametra rukovanja dijelovima:
-
relativnu cijena dodavača za rukovanje dijelom, CR, i
-
efikasnost orijentiranja, OE.
3
4
5
6
7
Osnova za usporedbu cijena dodavanja i orijentiranja dijelova jest cijena vibracijskoga dodavača jednostavne izvedbe, koji dodaje dijelove na traku prosječnom brzinom, uključujući i zastoje, od 25 mm/s. Kocke, stranice 25 mm, koje ne zahtijevaju orijentiranje, bile bi tako dodavane u vremenu od jedne sekunde. Za izračunavanje cijena pretpostavljeno je da standardni (osnovni) dodavač košta 5 kUSD. Ako se taj trošak amortizira za 36 mjeseci jednosmjenskim radom (tri smjena godine), s 20 % praznog hoda, tada dodavanje i orijentiranje svake kocke košta 0,03 centa (pri čemu nisu uključeni troškovi radnika i kontrolora). Trošak od 0,03 centa uzet je za ispunjavanje obrasca za automatsko sklapanje. Ako je potrebno, konstruktor može rabiti podatak koji je primjereniji njegovoj tvrtki, koji se izračunava na način koji će se pokazati kasnije. 8
Maksimalna dobava standardnog dodavača Pri određivanju cijene dodavanja i orijentiranja najprije se razmatra maksimalna količina dobave, kojom će promatrani dodavač isporučivati dijelove. Kada dijelovi putuju brzinom 25 mm/s, maksimalna dobava, FM, iznosi:
OE dijelova/minuta FM = 1500 x Y
(4.1)
gdje su: OE - efikasnost orijentiranja Y - maksimalna dimenzija (izmjera) dijela, mm.
9
Da bi se potvrdila valjanost gornjega izraza, neka se zamisli dodavanje i orijentiranje igraće kocke čija je stranica 10 mm, ali tako da budu dodavane samo one kojima je "šestica" gore. Sve one koje ne budu u željenoj orijentaciji bit će odbacivane orijentacijskim uređajem. To znači da će samo jedna od šest kocaka biti prihvaćena, ili efikasnost orijentiranja OE = 1/6. Dijelovi putuju brzinom 25 mm/s, pa će tako kocke biti dostavljane orijentacijskome uređaju unutar dodavača svakih 10/25 s. Ispravno orijentirane kocke proći će kroz sustav prosječno svakih 6 x 10/25 s. Ekvivalentno, kocka će biti dodavana dobavom 25/60 po sekundi ili 25 u minuti. To je vrijednost FM, koja proizlazi iz izraza (4.1):
FM = 1500 x
1/6 25 dijelova/minuta. 10
10
Relativna cijena dodavača i zahtijevana dobava
Pored parametara OE i Y iz prethodne točke, moraju se uvesti još dva parametra kako bi se odredila cijena dodavanja i orijentiranja. To su: - relativna cijena dodavača, CR, i - potrebna dobava (proizvodna količina), FR. Vrijednost relativne cijene dodavača CR ovisi o (relativnim) poteškoćama pri dodavanju i orijentiranju dijelova, a dobiva se iz karata. Jasno je da će cijena dodavanja i orijentiranja uvijek biti razmjerna relativnoj cijeni dodavača CR. Naprimjer, ako je potrebno dodati i orijentirati 25 mm dugačak dio u jednoj sekundi, uz nepogodne značajke dijelova za orijentiranje, trebalo bi oko 15 kUSD za razvoj i izradbu dodavača (tj. CR = 3), što znači da je trošak dodavanja i orijentiranja svakoga dijela 3 x 0,03 centa (tj. CR puta veći osnovni trošak dodavanja 25 mm dugačkoga dijela u jednoj sekundi). 11
Posljednji važan činilac jest zahtijevana dobava, FR. FR je prosječna veličina, a proizlazi iz zahtijevane količine proizvoda po minuti tijekom radnog vijeka automatske opreme. Veličina FR mora se usporediti s maksimalnom dobavom, FM, standardnoga dodavača. Ako je FR manji od FM, dolazi do daljnjeg povećanja troškova.
Neka se razmotri kockast dio dugačak 25 mm, za koji je FM = 60 1/minuta, CR = 1, i koji treba automatski umetatati svakih šest sekundi (tj. FR = 10 1/minuta). Dodavač košta 0,03 centa po sekundi operacije, tako da će cijena dodavanja svake kocke zahtijevanom dobavom biti 6 x 0,03 centa, ili 60/FR x 0,03 centa. Ako je zahtijevana dobava od 120 dijelova u minuti, ona se može ostvariti dvama standardnim dodavačima. Ukupna cijena rada po sekundi obaju dodavača bit će sada 0,06 centi, ali će dva dijela biti dostavljena svake sekunde što onda ne mijenja trošak po dijelu. Ako je FR veći od FM, ili se može koristiti FR/FM dodavač, ili faktor FR/FM ekstratroška može biti potrošen na razvoj dodavača koji će davati zahtijevanu dobavu. Obje strategije neće rezultirati povećanjem cijene dobave dijelova u maksimalnoj dobavi FM za standardni dodavač. 12
Cijena dodavanja i orijentiranja dijela, CF, može se sada dati izrazom:
CF = DF x CSF cent/dio,
(4.2)
gdje je CSF cijena korištenja standardnog dodavača jednu sekundu (tipično, CSF = 0,03 centa).
Veličina DF jest razmjer poteškoća pri automatskom dodavanju i orijentiranju dijela: DF =
60 x CR , FR
ako je FR FM
(4.3)
DF =
60 x CR , FM
ako je FR FM
(4.4)
U slučajevima, kada je ručno rukovanje neizbježno, ili kada su cijene automatskoga dodavanja visoke (razmjer poteškoća DF ≥ 10) treba pribjeći analizi proizvoda za ručnu montažu i odrediti cijenu ručnoga sklapanja. Na taj se način u automatski sustav uvodi ručna radna stanica. 13
Primjer određivanja cijene automatskog rukovanja Dio (Slika 4.1.) treba biti dostavljen (dobavljen, dodavan) radnoj glavi dobavom od 13 dijelova u minuti. Odrediti cijenu dodavanja i orijentiranja dijela.
Slika 4.1 Dio s oznakom dodavanja i orijentiranja 22400 (OE = 0,37, CR = 1,5)
Od parametara potrebnih za određivanje cijene, dva su poznata: zahtijevana dobava FR = 13 1/minuta, te maksimalna dimenzija dijela Y = 20 mm. Preostala dva parametra, efikasnost orijentiranja OE i relativna cijena dodavača CR, pronalaze se uz pomoć karata 4-1 do 4-4, i to tako da se odredi 5-eroznamenkasta oznaka dijela: 14
Prvi broj: Karta 4-1. Prvi je broj u oznaci 2, jer je dio rotacijski, a odnos dužine i polumjera ovojnice dijela L/D = 1,54. Drugi broj: Dio je rotacijski, stoga se rabi karta 4-2 (da je dio nerotacijski koristila bi se karta 4-3). Drugi broj označuje broj retka karte 4-2. Započinjući od retka označenog nulom, čitaju se sadržaji redaka dok se ne nađe odgovarajući. Budući da dio ima beta simetrično poravnanje na vanjskoj plohi (vidjeti napomene uz kartu 4-2) i ne zadovoljava uvjete redaka 0 i 1, izabire se redak 2. Treći broj: Broj stupca karte 4-2. Kako je stepenica koja reže i bočnu i zadnju plohu glavna značajka koja uzrokuje beta asimetričnost, to je treći broj 4. Četvrti i peti broj: Broj retka i broj stupca karte 4-4. Karta razmatra poteškoće koje mogu postojati pri jednostavnom automatskom dodavanju, ali ne i orijentiranje dijela. Karta naznačuje probleme koji proistječu iz osjetljivosti dijela, savitljivosti, abrazivnosti, male težine, sklonosti zaplitanju itd. Podaci karte daju dodatne relativne cijene dodavača DC, potrebne za prevladavanje pojedinog problema dodavanja. Dio iz primjera ne uzrokuje probleme u rukovanju pa su četvrti i peti brojevi 00. 15
Dakle, oznaka je dijela 22400. Oznaka daje tri podatka, koji se zapravo mogu očitati iz karata 4-2 i 4-3 još pri određivanju oznake dijela. Ponovno uzevši kartu 4-2, iz polja retka 2 i stupca 4 (drugi i treći broj oznake) − Slika 4.2, očitavaju se efikasnost orijentiranja OE, i parcijalna relativna cijena dodavača FC, za dijelove kojima su prve znamenke oznake 0, 1 ili 2.
Slika 4.2 Podaci iz karte 4-2
16
Kako je prva znamenka oznake dijela 2, zadnji redak polja 24 daje OE = 0,37 i FC = 1,5. Dodatni relativni trošak dodavača, DC, koji uključuje probleme pri rukovanju, dobiva se iz karte 4-4, i to na osnovi zadnja dva broja oznake dijela (broj retka, broj stupca). U primjeru je DC = 0. Sada se može izračunati cijena dodavanja i orijentiranja dijela. Maksimalna dobava (standardnoga dodavača), iz izraza (4.1): 0,37 FM = 1500 x 27,75 20
dio/minuta.
(4.5)
Ukupna relativna cijena dodavača: CR = FC + DC = 1,5.
(4.6)
Budući da je zahtijevana dobava od 13 dijelova u minuti manja od vrijednosti FM (4.4), cijena dodavanja i orijentiranja za svaki dio iznosi:
CF = (60/13) x 1,5 x 0,03 = 0,21 cent/dio. 17
Primjeri oznaka dijelova
rupa na jednom kraju
značajka na samo jednom kraju
60000
07400 86600
66500
prorez koji treba biti orijentiran
zaobljeni kraj
22000
84000 84300
00504
18
Određivanje cijene automatskog umetanja Određivanje cijene automatskoga umetanja izvodi se na osnovi podataka iz karte 4-5. Kartom su klasificirani procesi umetanja i dane relativne cijene radnih jedinki (glava).
19
20
Osnova za usporedbu cijena Osnova je za usporedbu cijena cijena jednostavnoga uzmi-i-stavi (pick & place) uređaja koji izvodi laka umetanja s gornje strane sklopa maksimalnom dobavom 60 dijelova u minuti. Takva radna glava, instalirana i u pogonu, košta oko 10 kUSD. Ako se taj trošak amortizira jednosmjenskim radom u 36 mjeseci, s 20-postotnim neiskorištenim vremenom, onda je cijena svake operacije trajanja jednu sekundu 0,06 centi. To je tipičan iznos za ispunjavanje obrasca za automatsku montažu. Kao i kod cijene dodavanja, korisnik može koristiti pogodniji podatak iz vlastite tvrtke.
21
Zahtijevana količina dobave (proizvodna količina), opet je važan parametar u određivanju cijene po dijelu. Ako je zahtijevana dobava FR manja od 60 dijelova u minuti, onda će za svako jednostavno umetanje trebati 60/FR sekundi. Koristeći osnovnu cijenu od 0,06 centi, cijena takvoga umetanja bit će (60/FR) x 0,06 centi. Ako je zahtijevana dobava veća od 60 u minuti (neuobičajen slučaj), pretpostavlja se da će cijena osnovne radne glave za rad s povećanom brzinom biti jednak (FR/60) x 10 kUSD. To neće rezultirati porastom cijene umetanja po dijelu, budući da se cijena radne glave i dobava povećavaju razmjerno jedna drugoj.
22
Cijena umetanja razmjerna je relativnoj cijeni radne glave WC. Stoga je cijena umetanja CI:
CI = DI x CSI cent/dio.
(4.7)
CSI jest cijena korištenja standardne radne glave jednu sekundu (tipično CSI = 0,06 centi). DI je razmjer poteškoća pri operaciji umetanja: DI =
60 x WC , FR
DI = WC,
ako je FR < 60
(4.8)
ako je FR ≥ 60.
(4.9)
23
Primjer određivanja cijene automatskog umetanja Posljednja je operacija automatskoga sklapanja maloga mehanizma insertiranje vijka za podešavanje (Slika 4.3). Vijak je umetnut pravocrtnim gibanjem sa strane, i ima vodeću "točku" (značajku) za olakšano poravnavanje i smještanje u provrt. Zahtijeva se dobava od pet proizvoda u minuti. Odrediti cijenu automatskoga umetanja vijka. nosač sklopa
24
Da bi se odredila cijena automatskoga umetanja, treba odrediti relativnu cijenu radne glave iz karte 4-5. Dio, vijak, treba dodati sklopu i odmah osigurati, tako da se relevantni podaci nalaze u središnjem ("bijelom") polju karte 4-5. Oznaka dijela za automatsko umetanje sadrži dvije znamenke i očitava se iz karte 4-5:
Prvi broj: Broj retka. Umetanje vijka je pravocrtno, ne odozgo nadolje, pa je prvi broj 4. Drugi broj: Broj stupca. Operacija je vijčanje, i vijak je lako prikloniti i smjestiti, pa je drugi broj 8.
Vijak ima dakle oznaku 48, pa je relativna cijena radne glave WC = 1,3.
Cijena umetanja jednoga vijka, prema (4.7) i (4.8), iznosi: CI =
60 x 1,3 x 0,06 1,17 centi. 4 25
Određivanje teoretski minimalnog broja dijelova Uvijek treba imati na umu da cijena montaže obično raste u proporciji s brojem dijelova proizvoda. Stoga se svakome dijelu u sklopu treba posvetiti pažnja, i nikako se ne smije zanemariti niti jedan dio, ma koliko se niskom činila njegova pojedinačna vrijednost u sklopu. Mali dijelovi, poput matica, podložnih pločica i sličnih, koji pojedinačno po sebi izgledaju beznačajni, mogu enormno povisiti cijenu sklapanja. Takvi dijelovi, kao skupina, često imaju glavni udio u cijeni montaže. Gornje je jednakovrijedno za ručnu montažu, ali je njegova posljedica očitija u automatskoj montaži, budući da svaki dio zahtijeva uređaj za dodavanje i orijentiranje, radnu glavu, barem jedan dodatni nosač, uređaj za pomicanje, rezultirajući povećanjem veličine osnovne strukture montažnoga sustava. Naprimjer, eliminacija zasebnog spajala može ishoditi uštedom od 20 kUSD, i više, u cijeni montažnoga sustava. Nadalje, proistekli bi sustav, budući da je broj radnih stanica smanjen, zasigurno radio s većom efikasnošću.
26
Može se vidjeti da je određivanje teoretski minimalnog broja dijelova u sklopu posebno važan korak. Za određivanje toga broja, tijekom ispunjavanja obrasca za automatsku montažu, ispituje se svaki dio sklopa. Redom se svaki dio koji treba sklopiti ispituje prema tri jednostavna kriterija, jednaka onima u ručnoj montaži. Ako dio zadovoljava barem jedan kriterij tada treba ostati zaseban. Po ispitivanju svih dijelova, zbrajanjem utvrđeno zasebnih dijelova dobiva se teoretski minimalan broj dijelova.
27
Analiza proizvoda za automatsku montažu − postupak Analiza se izvodi u šest koraka. Koraci 1. i 2. potpuno su jednaki onima u analizi proizvoda za ručnu montažu. 1. KORAK Dobaviti najbolje informacije o proizvodu (crteži, eksplodirani crteži, postojeći uzorak proizvoda, prototip, CAD model proizvoda). 2. KORAK Rastaviti proizvod (ili zamisliti kako bi to izgledalo). Pri tome dodjeljivati svakome dijelu identifikacijski broj, po redoslijedu rastavljanja, započinjući od broja 1 za prvi dio koji se rastavlja. 3. KORAK Započeti sa sklapanjem proizvoda. Prvo uzeti dio najvećega identifikacijskoga broja. Ispuniti prvi redak obrasca za automatsko sklapanje. Uzeti ostale dijelove jedan za drugim po smanjujućem identifikacijskom broju i ispunjavati po jedan redak obrasca za svaki dio. 28
Obrazac analize sklopa membrane plinskog mjerila za automatsku montažu
29
4. KORAK Nastaviti s upisom podataka u polja stupaca, za svaki dio po jedan redak, do posljednjega dijela, odnosno operacije. 5. KORAK Ukupna cijena rukovanja i umetanja CA, dobiva se zbrajanjem vrijednosti polja 13. stupca. Teoretski minimalan broj dijelova NM dobiva se zbrajanjem vrijednosti unutar 14. stupca.
30
6. KORAK Efikasnost proizvoda za automatsko sklapanje, EA, računa se izrazom:
EA
0,09 x NM 60 x CA FR
(4.10)
gdje su: NM - teoretski minimalan broj dijelova CA - cijena automatskog rukovanja i umetanja, centi FR - zahtijevana dobava, proizvod/minuta. Konstanta 0,09 jest cijena korištenja standardnog dodavača jednu sekundu (0,03 centa), zbrojena s cijenom korištenja standardne radne glave jednu sekundu (0,06 centi). Vrijednost efikasnosti EA valjana je samo ako je cijena korištenja standardnog dodavača i standardne radne jedinke manja od cijene efikasne ručne operacije sklapanja. Znači, ako je:
0,09 x 60/FR 0,4 x 3 FR 4,5 proizvod/minuta.
(4.11) (4.12) 31
Procedura preoblikovanja proizvoda 1. KORAK Ako je broj u 14. stupcu manji od onoga u 2. stupcu, eventualno postoji mogućnost smanjenja broj dijelova. 2. KORAK Istražiti 6. stupac obrasca za automatsko sklapanje. Ako je maksimalna dobava standardnog dodavača manja od zahtijevane, treba u 4. stupcu provjeriti efikasnost dodavanja i orijentiranja OE. Mala vrijednost OE-a ukazuje na veliku mogućnost poboljšanja. U tome slučaju koristiti kartu 4-2 ili 4-3 kao vodič za iznalaženje problematičnih značajki dijela. Nastojati preoblikovati dio tako da druga i treća znamenka oznake dodavanja i orijentiranja dijela budu što je moguće bliže 00. Ako je relativna cijena dodavača CR > 1, koristiti kartu 4-2 ili 4-3, i kartu 4-4, za redizajn dijela, tj. preoblikovanje njegovih značajki. Ako je relativna cijena radne glave WC > 1, koristiti kartu 4-5 za poboljšanja dijela s obzirom na umetanje ili spajanje. 32
Poklopac
Električni mlin za kavu MK-84
Poklopac s tipkom
Tipka PVC vrećica
Udarni nož komplet Spojni element Šalica za mljevenje komplet
Udarni nož Matica za uprešavanje Spojnica Brtva pustena Šalica za mljevenje Izolacijska pregrada
Pogonski sklop Izolacijska navlaka
Nosač s tipkom
Tipkalo
Gornji amortizer
Nosač
Elektromotor
Vijak A 2,9x13
Donji amortizer Okvirni nosač Kućište
Kućište
Kućište komplet Kabel s uprešanim utikačem
Vijak A 3,5x13 Gumeni prsten Natpisna pločica Upute za rukovanje Popis servisnih radionica Garantni list Kutija pojedinačna
Obujmica za kabel Vijak M 3x12
Donji dio kućišta PVC vrećica
http://www.fsb.hr/~zkunica/nastava.html
FSB Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb
Stupanj ugradnje
Identitet ugradbenog dijela
.1 ..2 ..2 ..2 .1 ..2 ..2 .1 ..2 ..2 .1 ..2 ..2 .1
257288 258151 258155 928956 257244 257213 257214 257246 257246 256296 257245 257245 257245 258156
..2
258156
...3 ...3 ...3 ..2 ..2
258156 926623 908239 257296 956341
JM - jedinica mjere: 11 - komad 31 - mm 20 - gram 33 - cm 21 - dkg 41 - mm2 22 - kg 42 - cm2
Datum izrade:
STRUKTURNA SASTAVNICA Naziv:
Električni mlin za kavu MK-84
Poklopac s tipkom Poklopac Tipka PVC vrećica Udarni nož komplet Udarni nož Matica za upreš avanje Spojni element Spojnica Brtva pustena Šalica za mljevenje komplet Šalica za mljevenje Izolacijska pregrada Pogonski sklop Nosač mlinca za kavu s tipkalom Nosač Tipkalo Vijak A 2,9x13 Gornji amortizer Elektromotor “Iskra”
Format crteža
Broj crteža
A4 A4 A4
258151 258151 258155
A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4
257244 257213 257214 257246 257246 256296 257245 257245 257209
A4
258150
A4 A4
258156 926623
A4 A4
257206 956341
54 - m3 61 - dcl 62 - l
D - dio u užem smislu F - fiktivni sklop M - materijal (sirovina)
258680 Broj pozicije na sklopom crtežu
1 22 2
4 6 3 5
7 21 16 2 10
258680
JM
Količina
S D D T S D D S D D S D D S
11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
S
11
1
D T T D T
11 11 11 11 11
1 1 1 1 1
K
KI
KI - ključ nositelja izrade:
K - karakter dijela: 2
Broj crteža:
Identitet:
Naziv ugradbenog dijela
44 - m 52 - cm3 53 - dm2
2013-03-07
P- gotovi proizvod S - sklop T - standardni dio
10-ljevaonica 15-teška obrada 20-laka obrada 30-montaža
40-pogon održavanja 54-nabava 55-kooperacija domaća 56-kooperacija inozemna
Broj izmjene
S - status ključ: U - ubacivanje dijela B - brisanje dijela R - izvedeni dio - alternativni dio
List: K:
KI:
P
30
Datum izmjene
S
Broj sastavnice:
097
1 Listova:
2 Datum stupanja
http://www.fsb.hr/~zkunica/nastava.html
FSB Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb
Stupanj ugradnje
..2 ..2 .1 ..2 ...3 ...3 ..2 ..2 ..2 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1
Identitet ugradbenog dijela
257207 257205 258152 258152 258148 928956 257202 255329 936581 255947 908258 257216 258759 258149 930691 930689 258158
JM - jedinica mjere: 11 - komad 31 - mm 20 - gram 33 - cm 21 - dkg 41 - mm2 22 - kg 42 - cm2
Datum izrade:
STRUKTURNA SASTAVNICA Naziv:
Električni mlin za kavu MK-84
Donji amortizer Okvirni nosač Kućiš te komplet Kućiš te Donji dio kućiš ta PVC vrećica Kabel s upreš anim utikačem Obujmica za kabel Vijak M3x12 Izolacijska navlaka Vijak M 3,5x13 Gumeni prsten Natpisna pločica Upute za rukovanje Popis servisnih radionica Garantni list Kutija pojedinačna
54 - m3 61 - dcl 62 - l
D - dio u užem smislu F - fiktivni sklop M - materijal (sirovina)
258680
Format crteža
Broj crteža
Broj pozicije na sklopom crtežu
A4 A4 A4 A4 A4
257207 257205 258152 258152 258149
8a 11
A4 A4
257202 255323
A4
256947
A4 A4
257816 258759
14 13 18 15 18 19 20
A4
258158
12
K
D D S D D T D D T D T D D D T T D
KI
258680
JM
Količina
11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11
1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1
KI - ključ nositelja izrade:
K - karakter dijela: 2
Broj crteža:
Identitet:
Naziv ugradbenog dijela
44 - m 52 - cm3 53 - dm2
2013-03-07
P- gotovi proizvod S - sklop T - standardni dio
10-ljevaonica 15-teška obrada 20-laka obrada 30-montaža
40-pogon održavanja 54-nabava 55-kooperacija domaća 56-kooperacija inozemna
Broj izmjene
S - status ključ: U - ubacivanje dijela B - brisanje dijela R - izvedeni dio - alternativni dio
List: K:
KI:
P
30
Datum izmjene
S
Broj sastavnice:
097
2 Listova:
2 Datum stupanja
Karta 1. ODABIR METODE SKLAPANJA Označavanje u karti
Napomene (1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Defektni dijelovi mogu uzrokovati razne poteškoće u radu automatskih montažnih strojeva, blokirajući uređaje za dodavanje, čime se sprečavaju operacije radne glave. Defektni dijelovi mogu biti naprimjer vijci bez glave, otkrhnuti dijelovi, strugotina itd. Smatra se da se automatizacija ne može uspješno provesti ako je udio defektnih dijelova veći od 2 %. U razmatranju mogućnosti automatske montaže nekoga proizvoda treba pretpostaviti da će montažni sustav realizirati jednolike količine proizvoda. Stoga značajne poremećaje u zahtijevanim količinama treba kompenzirati stvaranjem zaliha. Međutim, kako stvaranje zaliha može biti vrlo skupo, to se razmatranje automatske montaže takvih proizvoda mora obaviti iznimno pozorno. U automatskim montažnim sustavima, koristeći alternativne dijelove na radnim stanicama, mogu se dobiti varijante nekog proizvoda. Tada se moraju dati "upute" montažnome uređaju (stroju) koji se dio, između alternativnih, treba umetati. Naprimjer, kod montaže triju dijelova s dvije alternative za svaki dio, može se dobiti osam varijanti proizvoda. U kodnome sustavu, jedna promjena proizvoda znači da će trebati novi uređaj za dodavanje dijelova i nova radna glava na automatskom montažnom stroju. Važan činilac u razmatranju investicija za automatsku opremu je investicijska sposobnost poduzeća RI. Što je veći broj smjena, i što je viši iznos investicija za zamjenu jednog radnika u montaži, to je veća mogućnost automatizacije. Sustavi označeni zagradama su ne više od 10 % manje ekonomični od optimalnog montažnog sustava u istom polju.
niski troškovi
umjereni troškovi
visoki troškovi
Unutar karti, brojevi u zagradama pisani italikom označavaju broj napomene (vrijedi u svim kartama). AF jednonamjenski automatski sustav, nesinkroni AI jednonamjenski automatski sustav, sinkroni AP programabilni automatski sustav AR programabilni automatski sustav, robotski (Nije naveden u karti.) MA ručni sustav MM mehanizirani ručni sustav NA broj dijelova u proizvodu ND broj dijelova u proizvodu kojima će se promijeniti dizajn u prve tri godine NP broj različitih proizvoda koje će se sklapati prve tri godine u osnovi istim montažnim sustavom NT ukupan broj dijelova proizvoda uključujući i one za tvorbu varijanti QE investicijska sredstva tvrtke, za zamjenu jednog radnika u montaži, u jednoj smjeni, USD RI investicijska sposobnost tvrtke, RI = SH x QE/WA (5) SH broj radnih smjena VS godišnja proizvodna količina po smjeni, u milijunima WA godišnja cijena jednog radnika u montaži uključujući i režijske troškove, USD
Različiti proizvodi. Ručno sklapanje potrebno za neke dijelove. Promjenjiva potražnja ili mali RI.
NP 1
Različiti proizvodi, uz veliku sličnost. Ručno sklapanje nepotrebno. Manje od 2 % defektnih dijelova. (6)
NP = 1 Proizvod ima tržišni vijek barem tri godine, bez značajnih promjena u potražnji. Ručno sklapanje nije potrebno niti za jedan dio. Broj defektnih dijelova je manji od 2 %. (1 i 2) NT 1,5 NA (3) i ND 0,5 NA (4)
NT 1,5 NA (3) ili ND 0,5 NA (4)
RI 5
5 RI 2
2 RI 1
RI 1
RI 5
5 RI 2 2 RI 1
RI 1
0
1
2
3
4
5
6
7
8 MA (AP)
NA 16
0
AF
AF
AF
MM (AF)
AP
AP
AP (MM)
MM
15 NA 7
1
AF
AF (AI)
AI (AF)
MM (AI)
AP
AP
MM (AP)
MM
NA 6
2
AI
AI
AI
AI
AI
AI (AP)
MM
MM
NA 16 0,65 15 NA 7 VS 0,4 NA 6
3
AP
AP
MM (AP)
MM
AP
AP
AP
MA (MM)
4
AI
AI
AI
MM
AP
AP
MM (AP)
MA (MM)
5
AI
AI
MM (AI)
MM
AI (MM)
MM
MM
MA (MM)
NA 16 0,4 VS 15 NA 7 0,2 NA 6
6
AP
AP
MM
MM
AP
AP
AP
MA
7
AI (MM)
MM
MM
MM
AP
MM
MA (MM)
MA
8
MM
MM
MM
MM
MM
MM
MA (MM)
MA
VS 0,2
9
MM
MM
MM (MA)
MA
MM
MA
MA
MA
VS 0,65
9
MA MA
Karta 2. RUČNO RUKOVANJE PROCIJENJENA VREMENA, s Definicije Ručno rukovanje uključuje hvatanje, pomicanje (transportiranje) i orijentiranje dijelova ili sklopova prije no što se umetnu ili dodaju u nosač (stegu) ili narastajući proizvod. simetrija jest rotacijska simetrija dijela oko osi okomite osi umetanja (Slika 1.). Za dijelove s jednom osi umetanja, orijentacija s kraja na kraj potrebna je za = 360; inače = 180. simetrija je rotacijska simetrija dijela oko osi umetanja, ili ekvivalentno, oko osi koja je okomita na plohu na koju je dio položen (postavljen) tijekom sklapanja (Slika 1.). Vrijednost rotacijske simetrije je najmanji kut za koji dio može biti rotiran da ponovi svoju (prvotnu) orijentaciju. Za valjak umetnut u kružni provrt, = 0; za dio kvadratnoga presjeka umetnutog u kvadratni provrt = 90. Debljina je duljina najkraće stranice najmanje pravokutne prizme koja ovija dio. Ako je dio valjkast, ili posjeduje pravilni poligonalni presjek s pet ili više stranica, i ako je promjer valjka manji od duljine, tada se debljina definira kao polumjer najmanjeg valjka koji može oviti dio. Veličina je duljina najduže stranice najmanje pravokutne prizme koja može oviti dio. U karti je termin veličina zamijenjen terminom duljina (Slika 2.)
(2) Dijelovi koji se čvrsto ugnijezde ili zapletu su oni dijelovi koji se u gomili tako zapletu da je potrebno upotrijebiti obje ruke za razdvajanje. Savitljivi dijelovi su takvi da se tijekom rukovanja jako deformiraju zahtijevajući korištenje dviju ruku (naprimjer gumene ploče i remenje).
0
180 180
90
360 360
0 0 90 180 0 360 Slika 1. Primjeri simetričnosti dijelova
debljina duljina
Napomene (1) Prilikom rukovanja dijelovima može doći do poteškoća ako se dijelovi ugnježđuju, zapliću, ili naliježu jedan na drugi, djelovanjem magnetičnosti ili maziva, ako su vrlo glatki ili zahtijevaju brižno rukovanje. Dijelovi koji se ugnijezde ili zapliću su oni dijelovi koji se zapliću kada su u nesređenoj gomili, ali se mogu odvojiti jednostavnim rukovanjem pojedinačnim dijelom (naprimjer spiralne opruge). Dijelovi koji su skliski (glatki) jesu oni koji lako iskliznu iz prstiju ili standardnog alata za hvatanje. Dijelovi kojima treba pažljivo rukovati su oni koji su lomljivi (krhki) ili mekani, imaju oštre bridove ili predstavljaju drugu opasnost po radnika.
duljina mm...
rukovanje dijelovima... dijelovima se debljina mm... može rukovati jednom rukom, ali samo 4 koristeći alat 180 0 180 = 360 5 za hvatanje (sitni dijelovi) 0 180 6 = 360 = 360 7
duljina
duljina
Slika 2. Definiranje ovojnice, duljine i debljine otežano rukovanje dijelovima (1) 2 2
15 6 i 15 6 0 1 2
6 3
6 4
15 6 i 15 6 5 6 7
6 8
6 9
0
1,13
1,43
1,88
1,69
2,18
1,84
2,17
2,65
2,45
2,95
1
1,5
1,8
2,25
2,06
2,55
2,25
2,57
3,06
3
3,38
2
1,8
2,1
2,55
2,36
2,85
2,57
2,9
3,38
3,18
3,7
3
1,95
2,25
2,7
2,51
3
2,73
3,06
3,55
3,34
4
za rukovanje dijelovima trebaju... pincete bez optičkog povećanja uz optičko povećanje lako otežano (1) lako otežano (1) 0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3,6
6,85
4,35
7,6
5,6
8,35
6,35
8,6
7
7 8
4
7,25
4,75
8
6
8,75
6,75
9
8
4,8
8,05
5,55
8,8
6,8
9,55
7,55
9,8
8
9
5,1
8,35
5,85
9,1
7,1
9,55
7,85
10,1
9
10
180
dodatne poteškoće pri rukovanju (1)
= 360
180
8
15 0
6 i 15 1
6 2
6 3
6 4
15 5
6 i 15 6
6 7
6 8
6 9
4,1
4,5
5,1
5,6
6,75
5
5,25
5,85
6,35
7
masa dijela 4,54 kg (10 lb) masa dijela 4,54 kg (teški) rukovanje dijelovima... lako uz poteškoće (1) lako uz poteškoće (1) 180 = 360 180 = 360 180 = 360 180 = 360 9
= 360
duljina mm
dijelovima može rukovati jedna osoba bez mehaničke pomoći dijelovi se čvrsto ne ugnježđuju niti zapliću, nisu savitljivi dvije ruke, dva radnika ili mehanička pomoć, potrebni su za hvatanje i transportiranje dijelova (velike duljine)
0,25
standardni alati dru- specijalni gačiji od alati pinceta
0,25
nema dodatnih poteškoća pri rukovanju dvjema rukama dijelovi se čvrsto ugnježđuju ili zapliću, ili su savitljivi, ali se mogu hvatati i podizati jednom rukom (korištenjem alata za hvatanje ako je potrebno) (2)
debljina
debljina
dijelovima je lako rukovati 2 2
debljina mm...
(+) 360 dijelovima se može rukovati 360 (+) 540 jednom rukom, bez po540 (+) 720 moći alata za hvatanje (+) = 720
duljina
dijelovi se čvrsto ugnježđuju ili zapliću, ili su savitljivi (2)
dvije osobe ili mehanička pomoć potrebni za rukovanje
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
3
2
3
3
4
4
5
7
9
Karta 3. RUČNO UMETANJE PROCIJENJENA VREMENA, s (4) Dio je lako poravnati i smjestiti (pozicionirati), ako je položaj diNapomene jela osiguran određenim smještajućim značajkama dijela, ili (1) Dio je čvrsti ili nečvrsti element u nekom montažnom procesu. značajkama onoga dijela s kojime se dio spaja, a samo je Sklop se smatra dijelom ako se dodaje tijekom montaže. umetanje olakšano dobro oblikovanim skošenjima ili sličnim Ljepila, tekućine, punjenja i slično, koji se koriste za spajanje značajkama. dijelova, ne smatraju se dijelovima. (5) Otpor koji nastaje za vrijeme umetanja dijela može biti uslijed: (2) Otežan pristup znači da prostor raspoloživ za montažnu malenih zračnosti, zaglavljivanja ili uklještenja dijelova, nepraoperaciju uzrokuje znatno povećanje vremena montaže. vilnog položaja dijela ili umetanja dijela uz veliku silu otpora. Ograničen pogled znači da se radnik tijekom montažnog Naprimjer, prešani spoj jest interferencijski spoj gdje se procesa mora osloniti uglavnom na osjetilo dodira. zahtijeva velika sila za sklapanje. (3) Potreba za pridržavanjem dijela znači da je dio nestabilan (6) Standardno vrijeme pritezanje vijaka uključuje dodatno vrijeme nakon postavljanja ili umetanja, ili tijekom sljedećih operacija, za uzimanje alata (vijčala), vijčanje vijka ili matice i ispuštanje te da dio treba hvatati, nanovo prikloniti ili pridržavati prije no alata. Ako treba nekoliko vijaka umetnuti i/ili pritegnuti slijedno, što je konačno osiguran. Pridržavanje se odnosi na takvu opetočniji račun za stupac 7 obrasca za ručno sklapanje jest: (2) x raciju, kojom se, ako je potrebno, održava položaj ili orijenta[(4)+(6)3]+3, gdje su (2), (4) i (6) iznosi u stupcima 2., 4. i 6. cija već postavljenog dijela, prije, ili tijekom iduće operacije sklapanja. Dio je smješten ako ne zahtijeva pridržavanje ili ponovno poravnavanje za sljedeće operacije, i ako je samo djelomice osiguran. nakon spajanja dio nije potrebno pridio je potrebno pridržavati tijekom državati da se zadrže orijentacija i sljedećih operacija kako bi mu se pozicija dijela (3) zadržali orijentacija ili pozicija (3) poravnavanje i smještanje dijela, tijekom spajanja ... lako (4) otežano lako (4) otežano otpor umetanju... ne da (5) ne da (5) ne da (5) ne da (5) dodavanje dijela (1), pri čemu nijedan dio još nije odmah konačno osiguran
0
1
2
3
6
7
8
9
0
1,5
2,5
2,5
3,5
5,5
6,5
6,5
7,5
zbog otežanog pristupa ili ograničenog pogleda (2)
1
4
5
5
6
8
9
9
10
zbog otežanog pristupa i ograničenog pogleda (2)
2
5,5
6,5
6,5
7,5
9,5
10,5
10,5
11,5
dio i pridruženi alat (uključujući ruke) mogu lako doseći zahtijevani položaj dio i pridruženi alat (uključujući ruke) ne mogu lako doseći zahtijevani položaj
nema operacije pritezanja ili plastične deformacije odmah po umetanju lako, otežano bez i/ili otpor otpora umeumetanju (5) tanju (4)
dodavanje dijela (1), pri čemu su dodavani dio i/ili drugi dijelovi odmah konačno osigurani
plastično savijanje ili uvijanje
zakivanje ili slična operacija
pritezanje vijaka odmah po umetanju (6)
poravnavanje i smještanje tijekom spajanja... otežano otežano otpor bez otpor lako otežano lako lako bez i/ili otpor umeotpora ume- (4) (4) (4) otpora uvijanju (5) tanju ume- tanju umetanju (5) tanju (5)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
5
4
5
6
7
8
9
6
8
zbog otežanog pristupa ili ograni- 4 čenog pogleda (2)
4,5
7,5
6,5
7,5
8,5
9,5
10,5
11,5
8,5
10,5
zbog otežanog 5 pristupa i ograničenog pogleda (2)
6
9
8
9
10
11
12
13
10
12
dio i pridruženi alat (uključujući ruke) mogu lako doseći zahtijevani položaj i alatom se lako rukuje dio i pridruženi alat (uključujući ruke) ne mogu lako doseći zahtijevani položaj, ili se alatom ne može lako rukovati
plastična deformacija neposredno poslije umetanja
3
drugi postupci (ulijevanje tekućine itd.)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4
7
5
3,5
7
8
12
12
9
12
meko lemljenje zavarivanje ili tvrdo lemljenje
pritezanje vijaka ili drugi
rukovanje dijelovima ili sklopom (orijentiranje, podešavanje itd.)
zakivanje ili slični
Posebna operacija – montažni postupci gdje su svi čvrsti 9 dijelovi u pravom položaju
nema postupka spajanja
savijanje ili slični
mehanički postupci spajanja nemehanički postupci spajanja (dijelovi su već u pravom položaju, ali (dijelovi su već u pravom položaju, ali nisu osigurani odmah po umetanju) nisu osigurani odmah po umetanju) nikakva ili lokalna metalurški postupci, pri plastična deformacija čemu je dodatni materijal... potreban uskočni spoj, nepotreban kemijski uskočna (npr. zavari(lijepspojnica, vanje elekljenje itd.) prešani spoj itd. trootporno ili trenjem itd.)
1 – uskočna značajka na integriranom poklopcu i odbojniku (plastika)
2 – opruga (čelik)
3 – klip (Al)
4 – glavni blok (plastika)
Preoblikovani pneumatski clindar
1 – dva vijka (čelik), nije ih lako poravnati
2 – poklopac (čelik), nije lako poravnati − radnik mora koristiti prste za poravnanje bridova
,
3 – opruga (čelik), zatvorenih krajeva
4 – odbojnik klipa (plastika), rub je skošen za olakšano poravnavanje
5 – klip (Al), ometen pristup umetanju klipnjače u rupu na glavnom bloku
6 – glavni blok (plastika), visina komore je 28 mm, s malim provrtom za klipnjaču
Pneumatski cilindar
