Streszczenie
W pracy zaprezentowano wpływ zmian w istniejącej linii produkcyjnej łoĪysk tocznych na wydajniejsze ujĊcie i zrozumienie stosowanych operacji czy problemów zachodzących w przykładowym przedsiĊbiorstwie. Projektowanie korekcyjne istnieją-cego systemu logistycznego produkcji łoĪysk, zweryfikowano programem FlexSim 3D Simulation Software. ZnajomoĞü narzĊdzi, które wykorzystywano w modelowaniu i analizie systemów produkcji, pozwoliła na usprawnienia i obszerną obserwacjĊ ana-lizowanego przedsiĊbiorstwa poprzez wprowadzenie korekt usprawniających. PracĊ wzbogacono lepszym zabezpieczeniem wykorzystania bazy magazynowej i transporto-wej, co pozwoliło na racjonalne i optymalne wykorzystanie logistyki w zakładzie, niwelując straty i niepoĪądane zjawiska, efekty w rozpatrywanej linii produkcji (po-przez lepszą wydajnoĞü maszyn i operatorów/a).
Słowa kluczowe: reeingineering, modelowanie, symulacja, FlexSim, łoĪyska toczne, logistyka
Wprowadzenie
W 1990 roku Michael Martin Hammer opublikował koncepcjĊ reengineeringu, w której zdefi-niował to zjawisko jako „fundamentalne przemyĞlenie od nowa i radykalne przeprojektowanie procesów w firmie, prowadzące do dramatycznej (przełomowej) poprawy (…) osiąganych wyników (takich jak koszty, jakoĞü, serwis i szybkoĞü)” [1, s. 45–49].
W dzisiejszych czasach dynamicznie rozwijające siĊ przedsiĊbiorstwa na tle gospodarki Ğwia-towej muszą stale poprawiaü swoją funkcjonalnoĞü i efektywnoĞü, za pomocą innowacyjnych i drastycznych rozwiązaĔ. OsiągniĊcie wyników na satysfakcjonującym poziomie jest moĪliwe tylko i wyłącznie przez przedsiĊbiorstwa, które dąĪą do radykalnej reorganizacji, czyli reengineer-ingu. Celem tej przemyĞlanej koncepcji niekoniecznie musi byü ochrona przedsiĊbiorstwa od upadku, ale takĪe polepszenie dotychczasowego stanu. Nowo wdraĪane metody oraz koncepcje za-leĪne są indywidualnie od aktualnego stanu przedsiĊbiorstwa i mają za zadanie modyfikacjĊ działającego systemu zarządzania. NajwaĪniejszym aspektem tej koncepcji jest ulepszenie jednego elementu z głównych procesów zakładowych, zaĞ wzbronione jest przeprojektowywanie wszystkich na raz.
Rewolucyjny charakter reengineeringu [2, s. 424], który jest wprowadzany powoduje zmiany czĊsto zmieniające właĞciwie całą dotychczasową koncepcjĊ działania firmy/zakładu. Zaczynając od miejsca pracy poprzez role kierowników, systemy wynagrodzeĔ i motywacji, a co za tym idzie przekonania i zaangaĪowanie pracowników. Celem reengineeringu jest dokonanie przełomu w dzia-łalnoĞci firmy, a nie tylko kilku ulepszeĔ dla poprawy dochodowoĞci, gdyĪ to moĪna osiągnąü znanymi i wypróbowanymi metodami. Reengineering powinien byü wdroĪony wtedy, gdy nie-zbĊdne jest tzw. „mocne uderzenie”.
Reengineering w nowym systemie działalnoĞci gospodarczej wyraĨnie zaznacza, Īe punktem wyjĞcia do uzyskania sukcesu są procesy. Struktura organizacyjna i związane z nią stanowiska mu-szą bezpoĞrednio wynikaü z wprowadzonych procesów. Podstawą jest zawsze pracownik, którego
nastawienie i przekonania generują osiągniĊcie celu, jakim jest realizacja wszystkich procesów w przedsiĊbiorstwie. OczywiĞcie, aby to osiągnąü niezbĊdna jest dobrze ukształtowana struktura zarządzania i oceny, gdyĪ to ona ma wpływ na zaangaĪowanie pracowników. Autorzy reengineer-ingu słusznie zwrócili uwagĊ na to, iĪ związki przyczynowo-skutkowe, które wystĊpują w systemie działalnoĞci gospodarczej są bardzo istotne, gdyĪ aby przedsiĊbiorstwo sprawnie funkcjonowało wszystkie elementy muszą byü odpowiednio do siebie dopasowane.
Celem artykułu jest ukazanie wpływu nowych rozwiązaĔ i systemów działania procesów pro-dukcyjnych poprzez reengineering na poziom sprawnoĞci i niezawodnoĞci parku maszynowego linii produkcji łoĪysk tłocznych z uwzglĊdnieniem funkcjonowania logistyki wewnĊtrznej.
1. Etapy identyfikacji procesu reengineeringu
Analiza etapów identyfikacji procesu reengineeringu zachodzi w firmie poprzez działania, czas, koszty oraz wszystko, co ma wpływ na to, aby wykazaü korzyĞci osiągniĊte z tego działania. WaĪne są zarówno procesy opisane, dobrze znane jak i te ukryte. Pracownicy mogą nie zdawaü sobie sprawy, jak waĪne są ich działania. Efekt ich pracy jest punktem wyjĞcia dla dalszych działaĔ po-zwalających zakoĔczyü proces przez inne jednostki (całoĞciowa, a nie strukturalnie działalnoĞü firmy). W kompleksowej działalnoĞci (procesach) biorą udział róĪne jednostki organizacyjne, dla-tego waĪne jest, aby komunikacja miĊdzy nimi była maksymalnie usprawniona. Trzeba zminimalizowaü przerwy miĊdzy kolejnymi etapami procesu
1.1. Wybór i rekonstrukcja procesu do reengineeringu
Firma musi zidentyfikowaü procesy strategicznych zmian, aby przebudowaü oraz ustaliü cel działania. Lista tych procesów musi byü dokładnie przeanalizowana, gdyĪ nie jest moĪliwe przepro-jektowanie wielu działów czy rozwiązaĔ jednoczeĞnie. NastĊpuje tutaj przedstawienie pewnej wizji, a nie okreĞlenie konkretnych celów. Wizja ta powinna byü tak przedstawiona, aby zachĊcała, przy-ciągała i mobilizowała.
Utworzenie zespołu reengineeringu to jeden z etapów ustalenia składu grupy, która bĊdzie od-powiedzialna za przeprowadzenie reengineeringu. Procesy przeprowadzane jednoczeĞnie powinny byü kontrolowane na bieĪąco. NaleĪy tak dzieliü uprawnienia, aby decyzje podejmowane były w miejscu przeprowadzanego procesu. NaleĪy pamiĊtaü, iĪ miĊdzy procesami głównymi, zarząd-czymi oraz dodatkowymi zawsze zachodzi zaleĪnoĞü, która wymaga nadzorowania. Dlatego powinny byü utworzone zespoły rozliczane z efektów poszczególnego etapów procesu, które zastą-pią komórki funkcjonalne. Organizacja musi siĊ skoncentrowaü na działalnoĞci, której efektem bĊdzie rozpoznawalnoĞü na rynku.
Analizując nowe rozwiązania procesu naleĪy odpowiedzieü sobie na pytanie, czy moĪna wpro-wadziü zmiany modyfikujące, czy niezbĊdne jest opracowanie całkowicie nowego procesu. Wszystko zaleĪy od charakteru działalnoĞci, gdyĪ czasami zauwaĪenie i rozwiązanie jednego pro-blemu prowadzi do udoskonalenia, które pozwoli na zakoĔczenie całego procesu z sukcesem. WaĪne jest, aby proces modyfikowaü eliminując niepotrzebne funkcje, podnosząc jakoĞü i skracając jego czas trwania.
Aby zmiana ta była bardziej efektywna moĪe byü poprzedzona przez benchmarking pozwala-jący zbadaü jak inni realizują podobne funkcje osiągając lepsze wyniki. Rozwiązania mogą byü zaczerpniĊte takĪe z innych branĪ, gdyĪ waĪne jest, aby znaleĨü inne niĪ dotychczas sposoby prze-prowadzania danego procesu.
WdroĪenie doskonalszego systemu działania procesu moĪe byü wdroĪone pilotaĪowo bądĨ na zasadzie gruntownych zmian, które czĊsto generują trudnoĞci. WaĪne jest szkolenie, motywacja pracowników, aby ich obawy i niechĊü przed zmianami przekuü w zaangaĪowanie w rozwój firmy. Dlatego przed wdroĪeniem programów, czy nowych rozwiązaĔ i systemów działania procesu, istotne jest, aby kultura organizacyjna była na wysokim poziomie.
2. Proces produkcji ło ysk tocznych
ŁoĪysko, w którym pomiĊdzy dwoma pierĞcieniami łoĪyska znajdują siĊ elementy toczne to łoĪyska toczne (rys. 1). PierĞcieĔ wewnĊtrzny osadzony jest na czopie wału lub innym elemencie, zaĞ pierĞcieĔ zewnĊtrzny jest nieruchomo osadzony w oprawie lub w innym elemencie noĞnym. Elementy toczne umieszczone są pomiĊdzy pierĞcieniami i stykają siĊ z ich bieĪniami zapewniając obrót pierĞcieni wzglĊdem siebie. Dodatkowymi elementami łoĪyska tocznego mogą byü koszyczki utrzymujące elementy toczne w stałym do siebie oddaleniu, uszczelnienia itp.
Rysunek 1. Schemat i budowa łoĪyska tocznego ħródło: opracowanie własne na podstawie [3, s. 230; 4, s. 26].
KaĪda grupa konstrukcyjna łoĪysk ma charakterystyczne cechy, które okreĞlają warunki, w ja-kich łoĪyska te najlepiej spełniają swoje zadanie, wzglĊdnie, w jaja-kich warunkach nie powinny byü eksploatowane.
2.1. Etapy modelowania procesu reengineeringu linii produkcyjnej ło ysk tocznych w programie FlexSim
NaleĪy zauwaĪyü, iĪ w chwili obecnej łoĪyska ze wzglĊdu na swoją dostĊpnoĞü i wielofunkcyj-noĞü są powszechnie stosowane prawie w kaĪdej dziedzinie techniki mając duĪe znaczenie w budowie maszyn i usprawnianiu urządzeĔ. Technologiczna produkcja łoĪysk tocznych (rys. 2) jest tak ukierunkowana, aby zabezpieczyü jakoĞciowo kaĪdy rodzaj tworzonego łoĪyska na kaĪdym etapie długiego i ciĊĪkiego procesu.
Rysunek 2. Proces produkcji łoĪysk tocznych
WaĪne jest, aby firma chcąc zachowaü jakoĞciowy rozwój łoĪysk zabezpieczona była w odpo-wiednią iloĞü materiałów łoĪyskowych (tj. odkuwki, prĊty, rury, materiały smarne), jak równieĪ nieustannie rozwijała technologie wytwarzania. WiąĪe siĊ to równieĪ, a nawet głównie z posiada-niem odpowiednio zautomatyzowanego parku maszynowego, który jest ciągle modernizowany w celu zwiĊkszenia wydajnoĞci pracy. Dlatego teĪ duĪa automatyzacja procesu produkcji wywołała potrzebĊ usprawnienia transportu miĊdzyoperacyjnego przy jednoczesnym kontrolowaniu kosztów z tym związanych [5]. Proces produkcji łoĪysk tocznych jest wieloetapowy, jednak naleĪy pamiĊtaü, iĪ sukces w produkcji moĪe zapewniü tylko sprawne dostarczanie odpowiedniej iloĞci materiałów i półwyrobów, aby ciągłoĞü pracy maszyn była zabezpieczona. Dodatkowo jakoĞü produkowanego łoĪyska jest kontrolowana przez odpowiednie komórki do tego utworzone na kilku etapach produk-cji od kontroli wstĊpnej (poprzez kontrolĊ linii produkcyjnych) oraz koĔcowej. Pozwala to zachowaü pewnoĞü, ze koĔcowy efekt wykonanego produktu jest najwyĪszej jakoĞci. Proces pro-dukcji składa siĊ z piĊciu podstawowych etapów. Pierwszy z nich rozpoczyna siĊ, gdy stal łoĪyskowa jest dostarczona do kuĨni. NastĊpnymi etapami są działy odpowiadające za proces: ob-róbki tokarskiej, szlifierskiej, ze wczeĞniejszym hartowaniem, oraz montaĪ. ZaĞ cały proces produkcyjny koĔczy siĊ w momencie dostarczenia łoĪysk na magazyn wysyłkowy, gdzie oczekują na swój transport. Te wszystkie aspekty w zakresie modelowania i symulacji procesów produkcji łoĪysk realizowane zostaną z wykorzystaniem oprogramowania FlexSim 3D Simulation Software. 2.1.1. Proces kucia
Proces produkcji rozpoczyna siĊ w momencie, gdy do kuĨni z huty dostarczona jest stal łoĪy-skowa, z której powstaje pierĞcieĔ zewnĊtrzny i wewnĊtrzny łoĪyska. NajczĊĞciej stosowaną stalą
łoĪyskową jest stal chromowa hartowana na wskroĞ. Kiedy poszczególne elementy łoĪyska mogą byü poddawane duĪym obciąĪeniom udarowym wykonywane są wtedy najczĊĞciej ze stali hartowa-nej powierzchniowo bądĨ nawĊglanych (przykładem jest stal chromowa molibdenowa, bądĨ niklowo chromowo molibdenowa). WyĪej wymienione pierwiastki stopowe (molibden, chrom, ni-kiel) najsilniej wpływają na hartownoĞü powodując na ogół zmniejszenie skłonnoĞci ziaren austenitu do rozrostu. Spowodowane jest to zmniejszeniem szybkoĞci dyfuzji, a takĪe atomów na granicach ziarn, co utrudnia migracjĊ granic w wyniku do powinowactwa do wĊgla (wiele pierwiastków sto-powych tworzy dyspersyjne cząstki wĊglików trudno rozpuszczalne w austenicie [6, s. 421]). Stal łoĪyskowa trafia do nagrzewu indukcyjnego, który zapewnia zmienne Ĩródło ciepła regulowane za pomocą prądu elektrycznego przy uĪyciu cewki automatycznej. Powoduje to, iĪ procesy nagrzewa-nia są powtarzalne, dziĊki czemu moĪliwy jest wysoki poziom automatyzacji. Kolejnym krokiem przy produkcji elementów łoĪysk w kuĨni (rys. 3a) jest ciĊcie materiału na dany wymiar pierĞcienia łoĪyskowego, który na gorąco (rys. 3c) podawany jest kształtowaniu w kleszczach.
Rysunek 3. Proces kucia pierĞcienia: a – prĊty łoĪyskowe; b, e – pole odkładcze; c – piec indukcyjny; d – młot wybijający; f – pakowarka; g – taĞma podająca
Z tak odpowiednio uformowanego kawałka przygotowanego ĞciĞle według wytycznych procesu technologicznego otrzymujemy odkuwkĊ zewnĊtrzną, odkuwkĊ wewnĊtrzną oraz odpad (tzw. brok). NastĊpnie odkuwki poddawane są chłodzeniu wentylatorami powietrza. W ten sposób gotowy ma-teriał umieszczany jest w pojemnikach (rys. 3f), które transportowane (rys. 3g) są do działu obróbki tokarskiej (co pozwala zapewniü ciągłoĞü produkcji). Natomiast brok powtórnie wraca do huty w specjalnych kontenerach złomowych.
2.1.2. Proces obróbki tokarskiej
Na obróbkĊ tokarską (rys. 4a) trafia juĪ gotowa odkuwka, która przeszła kontrolĊ jakoĞci po procesie kucia. Obróbka skrawaniem nadaje gładką powierzchniĊ. Usuwane są zbĊdne warstwy materiału, aby uzyskaü właĞciwy kształt oraz wymiary danego typu łoĪyska zgodnie z technologią, po czym odkuwka transportowana jest w procesie technologicznym z pomocą zasobnika (rys. 4b) do rynny załadowczej (rys. 4c, d, f, g). PierĞcieĔ zewnĊtrzny i wewnĊtrzny automatycznie przeka-zywany jest taĞmą podającą do kolejno ustawionych jednowrzecionowych automatów, poprzez tzw. łapy podające. Etapy obróbki skrawaniem pierĞcienia zewnĊtrznego i wewnĊtrznego w procesie to-czenia przedstawiono odpowiednio w tabelach 1 i 2.
Rysunek 4. Proces obróbki tokarskie: a – pole odkładcze; b – zasobnik; c, d, f, g, h – obrabiarki; e – cechownica; i – pakownica
Tabela 1. Etapy obróbki skrawaniem pierĞcienia zewnĊtrznego w procesie toczenia
Lp. Nr obrabiarki Toczenie
1. 1 otworu, czoła (wysokoĞü z jednej strony)
2. 2 Ğrednicy zewnĊtrznej oraz czoła (wysokoĞü z drugiej strony)
3. 3 kanalika na Ğrednicy wewnĊtrznej i fazki na Ğrednicy zewnĊtrznej (z jednej strony pierĞcienia)
4. 4 kanalika na Ğrednicy wewnĊtrznej i fazki na Ğrednicy zewnĊtrznej (z drugiej strony pierĞcienia)
5. 5 Ğrednicy bieĪni (wewnątrz pierĞcienia) ħródło: opracowanie własne.
Tabela 2. Etapy obróbki skrawaniem pierĞcienia wewnĊtrznego w procesie toczenia
Lp. Nr obrabriarki Toczenie
1. 1 otworu, czoła (wysokoĞü z jednej strony)
2. 2 Ğrednicy zewnĊtrznej oraz czoła (wysokoĞü z drugiej strony)
3. 3 kanalika na Ğrednicy zewnĊtrznej i fazki na Ğrednicy wewnĊtrznej (z jednej strony pierĞcienia)
4. 4 kanalika na Ğrednicy zewnĊtrznej i fazki na Ğrednicy wewnĊtrznej (z drugiej strony pierĞcienia)
5. 5 Ğrednicy bieĪni (zewnĊtrz pierĞcienia) ħródło: opracowanie własne.
Cały proces obróbki skrawaniem pierĞcienia wewnĊtrznego jak i zewnĊtrznego weryfikuje bramka kształtowa, która sprawdza czy fazki na Ğrednicy mają odpowiedni wymiar i stacja popro-cesowa, która sprawdza jakoĞü wykonanych kanałków i bieĪni. Wszystkie wymiary danego detalu kaĪdego typu pierĞcienia sprawdzane są na aparatach pomiarowych (rys. 4e) przez operatorów zgod-nie ze wzorem zawartym w Karcie Cyklu Kontroli.
2.1.3. Proces hartowania
Wykonane pierĞcienie (bezpoĞrednio po obróbce tokarskiej) dostarczane są z zasobnika (rys. 5a) do pieca hartowniczego (rys. 5b), gdzie przeprowadzona zostaje obróbka cieplna materiału. Obróbka cieplna odbywa siĊ w czterech strefach grzewczych [6, s. 421]. Pierwsza i pozostałe do-grzewają detal odpowiednio do temperatury 850°C i 840°C, po czym nastĊpuje zanurzenie detalu w wannie olejowej (do temperatury 75°C), aby równomiernie zahartowaü detal (skłonnoĞü tworze-nia siĊ struktury martenzytycznej).
Rysunek 5. Proces hartowania: a – zasobnik; b – piec hartowniczy; c – pakownica; d – pole odkładcze
NastĊpnie pierĞcienie trafiają do zimnej i ciepłej myjki, by nie uległy korozji, z kolei po harto-waniu, aby polepszyü właĞciwoĞci plastyczne materiału, przeprowadza siĊ odpuszczanie niskie (w temperaturze 170°C). Powstają wtedy w materiale lokalne koncentracje naprĊĪeĔ, których na-stĊpstwem jest zawsze wzrost właĞciwoĞci plastycznych (takich jak: twardoĞü, kruchoĞü, wytrzymałoĞci granic plastycznoĞci oraz sprĊĪystoĞci, jak równieĪ odpornoĞü na Ğcieranie), kosztem właĞciwoĞci wytrzymałoĞciowych. Efektem koĔcowym procesu obróbki cieplnej jest wyrób posia-dający strukturĊ niskoodpuszczonego martenzytu drobnolistwowego, którego twardoĞü okreĞlono na poziomie 62 HRC. W piecu hartowane są dwuwarstwowo pierĞcienie (zewnĊtrzny i wewnĊtrzny), które trafiają na sito o rozmiarach przypisanym róĪnym typom i rodzajom.
2.1.4. Proces obróbki szlifierskiej
Zahartowany detal z zasobnika (rys. 6a) poddany zostaje obróbce szlifierskiej (rys. 6b...g)), w celu dogładzania, czyli uzyskania odpowiedniej chropowatoĞci powierzchni. Podczas tego pro-cesu pierĞcieĔ zewnĊtrzny bĊdzie poddawany obróbce bieĪni, zaĞ wewnĊtrzne otwory pierĞcienia bĊdą dogładzane bieĪnią. Etapy obróbki skrawaniem pierĞcienia zewnĊtrznego i wewnĊtrznego w procesie szlifowania przedstawiono odpowiednio w tabelach 3 i 4.
PierĞcienie, które poddano obróbce są transportowane z rynny załadowczej do podpór, a na-stĊpnie chłodzone olejem. KamieĔ szlifierski wycina w wewnĊtrznej powierzchni rowek o poĪądanym profilu. PierĞcienie wewnĊtrzne przechodzą przez podobny proces, z tym, Īe rowek wycinany jest na zewnątrz elementu. NastĊpnym etapem jest polerowanie (w którym tarcza polerska
smarowana olejem nadaje stali połysk), oczyszczanie w oleju oraz płukanie w nafcie, po czy pier-ĞcieĔ zostaje zdjĊty z linii produkcji za pomocą automatycznego podajnika dwuramiennego i rozmagnesowany w wyniku przepuszczenia go przez urządzenie demagnetyzujące.
Rysunek 6. Proces obróbki szlifierskie: a, g, l, o – zasobnik; b, c, d, h, i, m, p, q – szlifierki; e, j, n, r – pakownice; f – pole odkładcze
Tabela 3. Etapy obróbki skrawaniem pierĞcienia zewnĊtrznego w procesie szlifowania Lp. Nr szlifierki Szlifowanie
1. 1 bieĪni
2. 2 dogładzanie bieĪni ħródło: opracowanie własne.
Tabela 4. Etapy obróbki skrawaniem pierĞcienia wewnĊtrznego w procesie szlifowania Lp. Nr szlifierki Szlifowanie
1. 1 bieĪni
2. 2 otworu
3. 3 dogładzanie bieĪni i otworu ħródło: opracowanie własne.
2.1.5. Proces monta u ło ysk
MontaĪ odbywa siĊ w kluczowym miejscu fabryki, do którego trafiają wszystkie czĊĞci skła-dowe łoĪyska w zasobnikach (rys. 7a, b). Muszą to byü pomieszczenia szczególnie przygotowane do tego procesu tj. suche, bez dostĊpu do kurzu, rozmieszczone z dala od maszyn mogących wy-tworzyü pył i opiłki. RozpoczĊcie montaĪu poprzedzone jest przygotowaniem wszystkich koniecznych elementów łoĪyska, narzĊdzi oraz urządzeĔ pomocniczych.
WaĪne jest wczeĞniejsze zapoznanie siĊ z instrukcją opisującą szczegółową kolejnoĞü mon-taĪu i zawartymi w niej rysunkami technicznymi. Proces monmon-taĪu rozpoczyna siĊ, gdy szlifowane
i dogładzane pierĞcienie (wewnĊtrzne oraz zewnĊtrzne) są zasypywane do podajników (rys. 7c, d, e, f).
Rysunek 7. Proces montaĪu łoĪysk: a – zasobnik PW; b – zasobnik PZ;
c, d, e, f – podajniki komponentów; g, h, i, j, k – maszyny składające łoĪyska; l – podajnik smaru; m – bramka kształtowa; n – pakownica
Podawane taĞmowo do maszyny realizują pomiar ich bieĪni. Ów proces ma na celu dokładne dobranie grupy kulek do łoĪyska. Podajnik przesyła kulki do urządzenia wciskającego – odpowied-nia ich liczba trafia pomiĊdzy pierĞcienie, zaĞ rozdzielacz ustawia kulki w róĪnych odstĊpach na obwodzie łoĪyska. NastĊpnie wystĊpuje montaĪ koszyka, metalowej obejmy utrzymującej kulki w jednakowych odstĊpach. Pierwsza maszyna wkłada na miejsce połowĊ koszyka zaopatrzoną w otwory na nity (rys. 7g...k), a druga wciska na nią druga połówkĊ tą z nitami. NastĊpnie maszyna obraca pierĞcieniami łoĪyska dla ułoĪenia kulek, po czym nituje koszyk. Celem tego etapu procesu jest oddzielenie elementów tocznych, aby równomiernie rozdzieliü kulki oraz Īeby nie doszło do ich wzajemnego tarcia. Gotowe łoĪyska myte są w rozpuszczalnikach przechodząc przez kontrolĊ jakoĞci. Podczas tej próby sprawdza siĊ, czy łoĪysko nie pracuje zbyt głoĞno pod zmiennym obcią-Īeniem. Niektóre typy łoĪysk są uszczelniane poprzez wtryĞniĊcie okreĞlonej porcji smaru pomiĊdzy kulki (rys. 7l), po czym po obu stronach montowane są gumowe bądĨ metalowe uszczelki. Automatyczna waga odrzuca podejrzane egzemplarze, które nie waĪą tyle ile okreĞla norma. Tak wytworzone i sprawdzone łoĪyska są układane w kartony (o jednakowym typie i układane na euro-palety) i wywoĪone do magazynu (rys. 7n).
3. Baza magazynowa i transportowa
Magazyn jest miejscem niezbĊdnym do funkcjonowania firmy, dziĊki składowaniu, kompleto-waniu, wydawaniu w nim elementów oraz załadunek na Ğrodki transportu zewnĊtrznego (odbiorców), moĪliwe jest zachowanie porządku oraz sprawne gospodarowanie zasobami. Zakres gospodarki magazynowej „ma na celu koordynacjĊ przepływów materiałowych i informacji dla usprawnienia czynnoĞci związanych z przyjĊciem, przechowywaniem, kompletacją i wydaniem wy-robów” [7, s. 35–36]. W magazynie przechowywane są zarówno skompletowane i gotowe do wysyłki łoĪyska, jak i czekające do złoĪenia komponenty. Stany magazynowe utrzymywane są nie-ustannie na wysokim poziomie w celu unikniĊcia przestojów spowodowanych brakiem potrzebnych elementów łoĪyskowych. W modelu uwzglĊdniono dwa magazyny. W pierwszym magazynie poło-Īonym na hali montaĪu znajdują siĊ komponenty (takie jak kulki, uszczelki, koszyki, smary) niezbĊdne do złoĪenia łoĪyska. DziĊki temu potrzebne elementy mogą byü szybko dostarczane na halĊ, natomiast zmontowane łoĪyska trafiają do drugiego magazynu, zwanego wysyłkowym, gdzie układane są na palety i owijane w foliĊ zabezpieczającą materiał. Identyfikacja zawartoĞci produktu
na palecie nastĊpuje poprzez specjalnie przyklejoną etykietĊ. Przygotowane do transportu palety trafiają na półki, gdzie znajdują siĊ do czasu przyjazdu ciĊĪarówki, która je przetransportuje do ma-gazynu przeładunkowego. SłuĪy on do krótkoterminowego przechowywania towarów wyładowanych z jednego Ğrodka transportu do chwili załadowania ich na kolejny Ğrodek transportu. Natomiast magazyny przeładunkowe nastawione są na transport, dlatego teĪ ich zaletą jest duĪa wydajnoĞü przeładunków i skrócona droga. Magazyn ten usytuowany jest w taki sposób, aby łoĪy-ska mogły byü wysyłane w kaĪdy zakątek Ğwiata (zapewniając im jak najszybszy dostĊp do lotniłoĪy-ska czy portu). WaĪnym elementem w zakładzie jest równieĪ transport Ğmieci oraz odpadów (wiór) powstających podczas obróbki skrawania. W celu zachowania porządku i odpowiedniej estetyki oraz warunków pracy konieczne jest regularne i sprawne ich usuwanie.
3.1. Transport wewntrzny w przedsibiorstwie
Sprawna realizacja zadaĔ gospodarki magazynowej w duĪej mierze zaleĪy od zorganizowanej słuĪby logistycznej (jak transport wewnĊtrzny, który wpływa w bardzo istotny sposób na przebieg procesu produkcji na terenie jednego przedsiĊbiorstwa) [8]. Jest on składnikiem infrastruktury logi-stycznej odpowiadającej miĊdzy innymi za wydajnoĞü, jednoczeĞnie zapewniając ochronĊ wytworzonego towaru, dziĊki czemu zapobiega utracie wartoĞci uĪytkowych. NajczĊĞciej jest to przewóz obejmujący swym zasiĊgiem małe odległoĞci, a rozpoczynający siĊ z chwilą przyjĊcia ma-teriałów czy surowców poprzez transport wewnątrzprodukcyjny i koĔcząc na wysłaniu gotowego produktu do klienta. Urządzeniami słuĪącymi do transportu wewnĊtrznego zwane inaczej „noĞni-kami bliskimi” są maszyny oraz urządzenia transportowe, urządzenia składownicze i pomocnicze. Organizacja transportu wewnĊtrznego wymaga duĪej precyzji, gdyĪ naleĪy ją dostosowaü do spe-cyfiki konkretnego przedsiĊbiorstwa. Musi on byü tak zorganizowany, aby bezpiecznie i niezawodnie przemieszczaü ładunki, najkrótszymi drogami, maksymalnie wykorzystując moĪliwie jak najmniej Ğrodków transportowych, aby zminimalizowaü koszty. Do transportu wewnĊtrznego najczĊĞciej wykorzystywane są wózki jezdniowe, dĨwignice i przenoĞniki. Zarówno wózki jak i dĨwignice pracują ruchem przerywanym, co pozwala na wykonanie czynnoĞci manipulacyjnych. Natomiast przenoĞniki to urządzenia z ukształtowaną trasą, po której ładunek w sposób ciągły ulega przemieszczaniu. Do składowania towarów wykorzystywane bĊdą legary (jako stelaĪ), klamry (przy mocowaniu ciĊĪkich ładunków), podstawki, stojaki oraz regały. Jako urządzenia pomocnicze słuĪą rampy niezbĊdne w wyposaĪeniu kaĪdej hali lub magazynu, pomosty ładunkowe, palety, nadstawki palet jak równieĪ pojemniki i jarzma.
3.1.1. Transport wewntrzwydziałowy
Jednym z typów transportu wewnĊtrznego produkcyjnego w przedsiĊbiorstwie produkcyjnym jest transport wewnątrzwydziałowy, który odbywa siĊ wewnątrz hal produkcyjnych i obejmuje czynnoĞci zarówno wykonywane przed procesem obróbki jak równieĪ czynnoĞci związane bezpo-Ğrednio związanych z procesem, nie zapominając o wszystkich czynnoĞciach manipulacyjnych po skoĔczonej obróbce na stanowisku produkcyjnym. MyĞlimy tu o przenoszeniu przedmiotów, umieszczaniu ich w zasobnikach, ustawianiu, rozdzielaniu, a nastĊpnie wydawaniu i odbieraniu. Nie zapominamy o takich czynnoĞciach jak załadunek i wyładunek urządzeĔ słuĪących do transportu. CzĊsto wykorzystywanym Ğrodkiem transportu wewnątrzwydziałowego jest wózek podnoĞnikowy rĊczny nazywany potocznie paleciakiem. Wykorzystywany jest do przemieszczania ciĊĪkich ładun-ków na krótkich odległoĞciach, gdzie wystĊpuje niezbyt duĪa intensywnoĞü pracy. Ze wzglĊdu na
łatwoĞü obsługi stanowi on wygodny i niedrogi rodzaj transportu. Wystarczy od kilku do kilkunastu ruchów dyszla, aby podnieĞü paletĊ i ją przetransportowaü w wąskich korytarzach roboczych. 3.1.2. Transport midzywydziałowy
Kolejnym bardzo waĪnym transportem wewnĊtrznym w przedsiĊbiorstwie jest transport miĊ-dzywydziałowy, który odbywa siĊ pomiĊdzy wydziałami oraz magazynami oraz obejmuje swym zasiĊgiem pola składowe i odkładcze. Do tego rodzaju transportu w fabryce sprawdzają siĊ najlepiej wózki widłowe czołowe. Sprawdzają siĊ szczególnie do transportowania róĪnych rodzajów towarów bez potrzeby posiadania róĪnorodnych urządzeĔ, gdyĪ produkcja ustawiona jest na kilka typów to-warów i w takim przypadku koszt transportu miĊdzywydziałowego jest na przewidywalnym poziomie. Niski poziom wytwarzanego hałasu, wysoka wytrzymałoĞü, wydajny napĊd (iloĞü energii = 8 godzin pracy), wszystko to wskazuje, iĪ koszty uĪytkowania są stosunkowo niskie. Wózki wi-dłowe umoĪliwiają przewoĪenie kilku palet jednoczeĞnie, co powoduje kilkukrotne skrócenie czasu potrzebnego na transport. Jest to bardzo waĪne, i szczególnie zauwaĪalne w magazynie, poniewaĪ czas odgrywa tam kluczową rolĊ. DziĊki tym urządzeniom rozładunek i załadunek samochodów dostawczych odbywa siĊ szybko i bez komplikacji, co jest waĪne w planowaniu czasu realizacji zleceĔ.
3.1.3. Transport midzystanowiskowy
Transport miĊdzystanowiskowy jest czĊĞcią transportu wewnątrzwydziałowego i obsługuje przemieszczanie siĊ materiałów pomiĊdzy stanowiskami roboczymi. Transport miĊdzystanowi-skowy wystĊpujĊ głównie jako przelotowy lub boczny. Przy transporcie bocznym niezbĊdne jest zamontowanie dodatkowych urządzeĔ, które mają dostarczyü przedmiot na wskazane stanowisko. W fabryce najczĊĞciej wykorzystywane są przenoĞniki taĞmowe, poniewaĪ ich struktura doskonale sprawdza siĊ przy tego typu produkcji realizując potrzeby transportowe UmoĪliwiają one przemiesz-czanie produktów miĊdzy stanowiskami za pomocą taĞmy, która stanowi element zarówno noĞny jak i pociągowy (ponadto produkty moĪna transportowaü na róĪne wysokoĞci). W miĊdzystanowi-skowym systemie transportu bardzo dobrze sprawdzają siĊ teĪ podajniki, których wykorzystanie moĪna zaobserwowaü na kaĪdym etapie procesu produkcji. Ich odpowiednie zaprogramowanie po-zwala na maksymalne skrócenie czasu wykonywanej czynnoĞci, a fakt, iĪ są zautomatyzowane minimalizuje ryzyko wypadku przy czynnoĞciach niebezpiecznych dla operatora.
4. Ulepszenie wydajnoci wydziału obróbki tokarskiej
WydajnoĞü procesu technologicznego jest podstawą prawidłowego funkcjonowania kaĪdej du-Īej firmy produkcyjnej. Stosunek iloĞci wytwarzanego detalu w przyjĊtej jednostce czasu przy wykorzystaniu istniejących warunków technologicznych jest istotnym aspektem ciągłego poszuki-wania udoskonaleĔ w procesach produkcji. W procesie produkcyjnym łoĪysk tocznych poddano usprawnieniu wydział obróbki tokarskiej, w wyniku którego zostanie podana obróbce wiĊksza iloĞci detalu w tym samym czasie (cykl zmianowy, 12 linii Fuji).
KaĪda linia składa siĊ z piĊciu kolejno ułoĪonych maszyn jednowrzecionowych, gdzie na po-szczególnych obrabiarkach zachodzą osobne operacje obróbki skrawania. Łapa podająca oraz odbierająca detal (rys. 8) odgrywa tutaj bardzo waĪną rolĊ, gdyĪ dziĊki niej pierĞcienie zabezpie-czają płynnoĞü procesu obrabiana. Czas obrobienia detalu na jednej obrabiarce bardzo zbliĪony jest
do 4,5 sekundy, zaĞ czas podawania i odbierania za pomocą łapy do 2 sekund. Usprawnienie procesu toczenia pierĞcienia ma na celu przyspieszenie czasu pracy łapy podającej i odbierającej z 2 do 1,4 sekundy. MoĪemy to osiągnąü poprzez wymianĊ dławika (rys. 8a), który regulował ciĞnienie po-wietrza w mechanizmie łapy. ZastĊpujemy go kolankiem (rys. 8b), w którym ciĞnienie popo-wietrza ma stałą wartoĞü. Do tej pory regulacja ciĞnienia dławika była czynnikiem ludzkim, który był trudny do wyeliminowania.
Rysunek 8. Regulacja wysokoĞci i odległoĞci dĨwigni sterującej w obrabiarce: a – dławik; b – kolanko
ħródło: opracowanie własne.
Wprowadzenie tej zmiany (czyli kolanka) wygeneruje naturalny przyrost efektów widoczny w krótkim czasie neutralizując ryzyko zwiĊkszenia kosztów. Cały proces obróbki skrawania został przedstawiony za pomocą programu FlexSim, którego rezultaty ilustruje tabela 5. Otrzymane wyniki na rysunku 9 przedstawiają liczbĊ sztuk przerobionego detalu na kaĪdej z 12 linii Fuji.
Tabela 5. Cykl procesu obróbki tokarskiej
Nr linii Fuji
Liczba obrobionego detalu
RóĪnica iloĞci obrobionego detalu po redukcji czasu Łapa podająca i odbierająca przez 2 sekundy Łapa podająca i odbierająca przez 1,4 sekundy 1 8 256 8 829 573 2 8 087 8 640 553 3 8 083 8 729 646 4 8 112 8 735 623 5 8 164 8 826 662 6 8 004 8 513 509 7 8 072 8 612 540 8 7 998 8 682 684 9 8 237 8 829 592 10 8 163 8 696 533 11 8 186 8 627 441 12 8 164 8 635 471 Suma detalu 97 526 104 353 6 827 ħródło: opracowanie własne na podstawie danych z programu FlexSim.
Rysunek 9 Cykl procesu obróbki tokarskiej dwunastu linii Fuji w ciągu jednej zmiany ħródło: opracowanie własne na podstawie wyników uzyskanych z zastosowania programu
FlexSim.
W cyklu procesu obróbki skrawaniem w czasie jednej zmiany, czyli 6,5 godzin przed uspraw-nieniem zostało obrobione 97 526 sztuk detalu, zaĞ po wprowadzonych zmianach wynik ten wzrósł do 104 353 sztuk. Czas pracy maszyn uwzglĊdnia dwie przerwy pracownicze, przezbrojenia, wy-mianĊ narzĊdzi oraz usuwanie awarii. Przedstawione wyniki wyraĨnie ukazują poprawĊ o 6 827 obrobionych sztuk detalu w czasie jednej zmiany.
Wzrost wydajnoĞci procesu wynosi około 7%, co pozwala na bezpieczniejsze zaplanowanie realizacji zamówieĔ pod wzglĊdem zapasu materiału do dalszej obróbki.
W razie wystąpienia nieprzewidzianych postojów linii, wyprodukowany zapas jest wystarcza-jący, aby produkcja mogła byü kontynuowana nie zagraĪając ciągłoĞci procesu. Wprowadzenie stałego przepływu ciĞnienia powietrza eliminuje potrzeby interwencji pracownika, co jest dodat-kową korzyĞcią.
5. Okrelenie efektywnoci cyklu obróbki tokarskiej poprzez wska nik OEE
WskaĨnik OEE (Overall Equipment Effectiveness) umoĪliwia pomiar i monitorowanie efek-tywnoĞü pracy urządzeĔ [9, 10]. Wykorzystanie wskaĨnika OEE umoĪliwia usprawnienie całego procesu poprzez kontrolĊ całkowitego wykorzystania maszyn poprzez zaleĪnoĞü 1 (okreĞlającą czas produkcji dobrych sztuk wyrobu gotowego przez dostĊpny czas) lub 2 (wskazuje iloczyn dostĊpno-Ğci i wykorzystania maszyny oraz jakodostĊpno-Ğci wykonania).
TA
TPG
OEE =
(1)gdzie:
TPG – czas produkcji dobrych sztuk wyrobu, TA – czas dostĊpny do produkcji.
QM
ME
MA
OEE
=
⋅
⋅
(2) gdzie: MA – dostĊpnoĞü maszyny, ME – wykorzystanie maszyny, QM – jakoĞü wytwarzania.Na wskaĨnik OEE (okreĞlony zaleĪnoĞcią 2) składają siĊ trzy podrzĊdne współczynniki jak do-stĊpnoĞü, wydajnoĞü i jakoĞü. WaĪne jest, aby przy pomiarach zaangaĪowani byli wszyscy pracownicy, którzy bezpoĞrednio obsługują maszyny, gdyĪ oni najdokładniej je okreĞlą. DostĊpnoĞü wg zaleĪnoĞci 2 oszacowano na poziomie 6,5 godziny (przyjmując wartoĞü 81,25%, tj. stosunek potencjalnego czasu operacyjnego (pełnej zmiany 8 h) do rzeczywistego czasu, który został poĞwiĊ-cony na realizacjĊ zadania). RóĪnice miĊdzy danymi okresami czasu wynikają z przewidzianych i losowych czynników (jak awarie, przezbrojenia ustawieĔ, wymiana narzĊdzi oraz zdarzenia lo-giczne). Z kolei jakoĞü okreĞlono jako stosunek wszystkich produktów pomniejszony o liczbĊ wadliwych do całkowitej liczby powstałego produktu. W niniejszej pracy przyjĊto, Īe jakoĞü i do-stĊpnoĞü utrzymuje siĊ na stałym poziomie bez wzglĊdu na wprowadzane korekty w cyklu procesu obróbki skrawania. Z powodu zastosowanego ulepszenia, czyli wymiany dławika na kolanko wye-liminowana została koniecznoĞü manipulacji ciĞnieniem powietrza przez pracowników, dziĊki czemu zostały zminimalizowane błĊdy pracownicze, dlatego teĪ za jakoĞü przyjĊta została wartoĞü 99%. WydajnoĞü z kolei okreĞla stosunek obrobionego detalu w ciągu jednej zmiany do iloĞci de-talu, która została zaplanowana do obróbki w ciągu tej zmiany. Planowana obróbka detalu na jednej linii Fuji szacowana jest na 9 200 sztuk, wiĊc w ciągu 8 godzin z obróbki tokarskiej powinno byü 110 400 sztuk. Przed wprowadzeniem korekt wartoĞü ta wynosiła 97 526 sztuk przez co wydajnoĞü oscylowała na poziomie 88,3%, natomiast po ulepszeniu łapy podającej i odbierającej wartoĞü ob-robionego detalu zwiĊkszyła siĊ do wartoĞci 104 353 sztuk, dziĊki czemu wydajnoĞü wzrosła do
94,5%. WskaĨnik efektywnoĞci wyniósł 76% (dziĊki wymianie dławika na kolanko w procesie skra-wania wzrósł o ok. 5%). RóĪnica ta pokazuje jak wielkie zmiany zaszły w produkcji poprzez wzrost wydajnoĞci, dziĊki wprowadzeniu jednego ulepszenia.
6. Podsumowanie
PoprawĊ wydajnoĞci produkcji moĪna próbowaü osiągnąü wykorzystując do tego róĪne metody oraz dąĪąc do minimalizacji marnotrawstwa materiałów i energii. JednakĪe nie wszystkie sposoby pozwalają osiągnąü oczekiwane efekty. W tym celu naleĪy stworzyü odpowiedni system pomiaru informacji uwzglĊdniając standardy do ich przetwarzania oraz wykorzystywania. Istotny jest rów-nieĪ stan istniejącego parku maszynowego, dlatego teĪ naleĪy go czĊsto badaü pod kątem potrzeby wymiany elementów wymagających naprawy. WaĪne jest, aby unikaü nieplanowanych postojów, dlatego pomocnym jest system powiadomienia Ğwietlnego, który przesyła niezwłoczną informacjĊ o zaistniałej awarii. Poprawa efektywnoĞci firmy powinna opieraü siĊ nie na zwiĊkszeniu obsługi, lecz poprzez usprawnienia w procesie produkcji oraz coraz nowoczeĞniejszą automatyzacjĊ. Istnie-jący potencjał czĊsto przez brak optymalizacji i niezauwaĪone marnotrawstwo bywa niewystarczająco wykorzystany.
Bibliografia
[1] Hammer M., Champy J.: Reengineering w przedsiĊbiorstwie. Neumann Management Insti-tute, Warszawa 1996.
[2] Pacholski L., Cempel W., Pawlewski P.: Reengineering. Reformowanie procesów bizneso-wych i produkcyjnych w przedsiĊbiorstwie. Wydawnictwo Politechniki PoznaĔskiej, PoznaĔ 2009.
[3] KrzemiĔski-Freda H.: ŁoĪyska toczne. PWN, Warszawa 1985.
[4] Wójcicki T., Czajka P., Giesko T.: Automatyczna inspekcja montaĪu uszczelek łoĪysk tocz-nych z wykorzystaniem komputerowych metod przetwarzania i analizy obrazów. Technologia i Automatyzacja MontaĪu, No 3, 2010, S. 26–31.
[5] Skoczek D.: Logistyka produkcji łoĪysk tocznych. Praca inĪynierska (w przygotowaniu), Po-litechnika ĝwiĊtokrzyska, Kielce 2017.
[6] Przybyłowicz K.: Nowoczesne materiałoznawstwo, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kra-ków 2012.
[7] DudziĔski Z., Kizyn M.: Vademecum gospodarki magazynowej. OĞrodek Doradztwa i Do-skonalenia Kadr, GdaĔsk 2002.
[8] Drelichowski L., Grochowski K., Zwierzchowski D., Kurkus J.: Doskonalenie rozwiązaĔ lo-gistyki, jako rezultat procesów inwestycyjnych i zastosowaĔ systemu klasy ERP MS Dynamics AX w przedsiĊbiorstwie Belma Accessories Systems sp. z o.o. w Bydgoszczy. Stud-ies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management, 68, 2014, s. 71–81. [9] Bamber C.J., Castka P., Sharp J.M., Motara Y.: Cross-functional team working for overall
equipment effectiveness (OEE). Journal of quality in maintenance engineering, vol. 9, no 3, 2003, S. 223–238.
[10] Muchiri P., Pintelon L.: Performance measurement using overall equipment effectiveness (OEE): Literature review and practical application discussion. International journal of pro-duction research, vol. 46, no 13, 2008, S. 3517–3535.
ASPECTS OF LOGISTICS DESIGN REENGINEERING ROLLING BEARING
Summary
The paper presents the influence of changes in the existing rolling bearing pro-duction line for a more effective understanding of applied operations or problems in the analyzed enterprise. Corrective design of the existing bearing production logistics system was verified by flexsim. Knowledge of the tools used in modelling and analysis of production systems has allowed on rationalization and extensive observation of the analysed enterprise by making improvements. The work was enriched with a better security of the use of the storage and transport base, which allowed the rational and optimal use of logistic in the plant, eliminating losses and undesirable phenomena, effects in the production line concerned (through better efficiency of machines and operators).
Keywords: reengineering, modelling, simulation, flexsim, rolling bearings, logistics
Autorzy składają serdeczne podziĊkowania firmie InterMarium Sp. z o.o. z Krakowa za udo-stĊpnienie licencji programu FlexSim 3D Simulation Software oraz Panom Łukaszowi Skrzypczykowi i Michałowi Chrostowi za wsparcie i pomoc merytoryczną w realizacji prowadzo-nych badaĔ.
Daniel Skoczek
Wydział Zarządzania i Modelowania Komputerowego Politechnika ĝwiĊtokrzyska w Kielcach
Al. 1000-lecia PaĔstwa Polskiego 7, 25-314 Kielce e-mail: daniel543@poczta.fm
Rafał Chatys
Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn Katedra Technik Komputerowych i Uzbrojenia Politechnika ĝwiĊtokrzyska w Kielcach
Al. 1000-lecia PaĔstwa Polskiego 7, 25-314 Kielce e-mail: chatys@tu.kielce.pl
