Témata
Foto: Zoner AI

Sledování a řízení výroby pro její optimalizaci

Tento příspěvek je vhledem do jedné metodiky optimalizace vlastní výroby. Je zaměřen na obrobny firem s vlastním produktem a doplněn stručným komentářem o konkurenceschopnosti a o nutnosti inovovat a zvyšovat vnitřní efektivitu.

Michal Stejskal

Je absolventem doktorského studia na ČVUT v Praze, Fakultě strojní, Ústavu výrobních strojů a zařízení (RCMT), kde aktuálně zastává pozici samostatný výzkumný pracovník. V roce 2015 absolvoval stáž ve výcvikové centrum TCNR, Tchaj-čung, Tchaj-wan. Odborník v oblasti technologie, vývoje a optimalizací strategií CNC obrábění.

Reklama

Současné období vnímám z pohledu malých a středních českých výrobních podniků ve strojírenství jako dobu nezbytné transformace. Tyto firmy čelí mnoha výzvám, které výrazně ovlivňují jejich schopnost růstu a udržení konkurenceschopnosti. Prostředí je ovlivněno vysokými cenami materiálu a energií, přičemž stabilita dodavatelských a odběratelských řetězců je nejistá. K tomu je nutné zohlednit nedostatek kvalifikovaných pracovníků, a to nejen v technických profesích. Komplikací či výzvou je stále rostoucí konkurence ze zahraničí, často podpořená vyššími veřejnými a soukromými investicemi do výzkumu, vývoje a nových technologií nežli v České republice. Je také nutné reflektovat omezené zdroje pro aplikovaný výzkum a to, že jak v oblastech veřejné podpory výzkumu a vývoje, tak i ve spolupráci s výzkumnými organizacemi panuje větší byrokracie. Dotační výzvy jsou mnohdy administrativně složité, časově náročné a s velkou časovou konstantou od úvodního nápadu přes soutěžení výzvy až po realizaci prvních výsledků. Jednou z mála možností, které nabízejí zvýšení vlastní výdělečnosti i konkurenceschopnosti a které jsou plně v režii firem, je zvyšování vnitřní efektivity a vlastní inovace. Cestou ke zvýšení vnitřní efektivity je především digitalizace. Ta se však nevyřeší jen nákupem informačních systémů a softwaru. Zásadní je nastavit ve firmě nejprve na míru nastavené robustní procesy s definováním toku informací „od obchodu až po expedici“, tedy transformaci zaběhnutých zvyklostí a postupů. Z jasně definovaných a optimalizovaných procesních map by následně měly plynout požadavky na dodavatele informačních systémů, a to s případnou customizací a propojením. To vše by mělo být tvořeno s ohledem na udržitelnost nastavení a na průběžnou flexibilitu při následné nekončící optimalizaci. V tomto příspěvku bych rád shrnul svůj pohled na vnitřní efektivitu malých a středních výrobních firem ve strojírenství. Zaměřím se na demonstraci přístupu k optimalizaci výroby v obrobnách, a to zejména ve firmách s vlastním produktem.

Obr. 1. Stručné schéma výrobní firmy s vlastním produktem. (Zdroj: Michal Stejskal)

Informační systémy a data

Většina firem dnes již disponuje systémy ERP, PDM/PLM a MES, které umožňují sledovat vývoj a výrobu prostřednictvím finančních dat a tyto procesy řídit. Stručné schéma při získání objednávky začíná v technickém úseku, konstrukce pak generuje konstrukční kusovník EBOM (engineering bill of materials) a výrobní dokumentaci. Následně TPV (technická příprava výroby) připravuje výrobní podklady, obsahující technologické postupy s operacemi, výrobními časy, výrobními pracovišti a dalšími údaji důležitými pro výrobu. Úkolem výrobního úseku je plánovat výrobu s ohledem na kapacity, termíny, hospodárné dávky, výrobu a kontrolu. To celé obhospodařuje oddělení logistiky (viz schéma na obr. 1). Důležitá je datová provázanost a věrohodnost dat. Obecně platí, že cílem je mít jeden zdroj pravdy, např. informační systém ERP.

Reklama
Reklama
Reklama

Jak začít a na co se zaměřit – první klíčová fáze

K zvyšování efektivity ve výrobě lze přistoupit v několika krocích (jako příklad jsem zvolil postup uplatněný v Ústavu výrobních strojů a zařízení na Fakultě strojní ČVUT v Praze). Prvním krokem je analýza vyráběných dílců např. dle pracnosti, ceny, výrobní složitosti nebo emisí CO2. Potřebná data se získají z ERP a z konstrukční a výrobní dokumentace. Druhým krokem je určení podobnostních skupin dílců, tzv. reprezentantů. Třetím krokem je ověření skutečných výrobních časů u vybraných dílců z MES, jejich opakovatelnosti a četnosti dávky v časovém úseku. Tím jsou získána vstupní data.

Obr. 2. Metodika optimalizace výroby v obrobně. (Zdroj: ČVUT FS, RCMT)

Interdisciplinární pohled na optimalizaci výroby dílců – druhá fáze

Druhá fáze obsahuje metodiku optimalizace, znázorněnou na druhém obrázku. Parametry optimalizace mohou být snížení ceny, zvýšení produktivity nebo snížení emisí CO2. Metodika zahrnuje komplexní přístup od redesignu dílce po vyhodnocení konečné kontroly. Metodika je následně přenositelná na dílce z podobnostních skupin. Prvním krokem je seznámení s výrobními postupy. Následně probíhá diskuze s konstruktéry a montáží. Konkrétním výsledkem může být zvětšení minimálních rádiusů dílce, což umožní volit tužší řezné nástroje a produktivnější řezné podmínky. Dalším krokem je zaměření na polotovar a např. na přesnost odlitků s vazbou na vstupní cenu a na přínos ve snížení výrobní ceny. Poté je navržena modifikace technologického postupu ve vztahu k výrobním strojům, kapacitám a technologiím. Obvykle jde o porovnání mezi použitím jednoho multifunkčního stroje a použitím dvou strojů samostatných – frézky a soustruhu. V závislosti na modifikovaném technologickém postupu je pozornost zaměřena na to, jak lze jednotlivé operace optimalizovat. Volbou vhodných řezných nástrojů v kombinaci s vhodnou CAM strategií je možné výrazně zkrátit výrobní časy. K tomuto kroku jsou často využívány pokročilé softwarové nástroje jako např. digitální dvojče stroje a procesu. Velký potenciál v sobě skrývá i předposlední krok, jímž je studie implementace automatizace AVO a AVN, jakož i robotizace. Tento krok s sebou často nese velké investiční náklady, a proto je nutné důkladně posoudit návratnost investic, a to již skrze širší portfolio vyráběných dílců a s využitím dat z ERP. Posledním krokem je kontrola. Nutnou podmínkou je technicky správně vyrobený dílec, mnohdy však dochází ke zbytečně vysoké jakosti dílců i v případě, kdy to nemá smysl. To si lze představit na dílci s předepsanou drsností Ra 3,2 µm, který je obráběn na drsnost Ra 1,6 µm u nepohledové části. V takových případech vzniká prostor pro optimalizaci technologie a pro další následné úspory. Podobně je tomu i v případě rozměrových tolerancí, kdy lze po domluvě s konstrukčním oddělením nalézt prostor pro snížení požadavků, aby výrobu bylo možno zjednodušit a zlevnit.

Reklama

Poznatky z implementací

Výše popsaná metodika zahrnuje několik iterací vedoucích k dosažení optimálního nastavení. V praxi se při implementaci tohoto postupu setkávám s potenciálem zvýšit produktivitu až o 30 %. Tento potenciál však nelze generalizovat, neboť velikost úspor je pro každou firmu a pro každý charakter výroby individuální. Při zahájení spolupráce s firmou je nutná oboustranná důvěra, pochopení jejích potřeb a úzká spolupráce se zaměstnanci napříč celou organizační strukturou.


Postprocesor s řízením otáček vřetena

Při tříosém obrábění nástroji s kruhovou řeznou hranou se neustále mění reálný řezný průměr, a tedy i skutečná řezná rychlost. Pro zajištění konstantní řezné rychlosti a konstantního posuvu na zub byla navržena metoda řízení otáček vřetena a posuvové rychlosti, implementovaná do postprocesoru. Při obrábění tak bylo dosaženo snížení strojního času a zvýšení trvanlivosti nástroje.

Související články
Reflexe EMO Milano 2015

Italské výstaviště Fieramilano se první říjnový týden stalo středem pozornosti strojařů především evropské provenience. Po šesti letech, kdy vrcholila hospodářská krize, se prestižní veletrh EMO vrátil do italského průmyslového regionu s „budovatelským“ mottem: Let’s build the future. Na ploše 120 000 m2 ve dvanácti výstavních halách se prezentovalo přes 1 600 vystavovatelů, z toho na 500 tuzemských. Podle závěrečné zprávy navštívilo akci přes 155 tisíc návštěvníků (145 tis. EMO Hannover 2013), polovina ze zahraničí. (Pozn. V neděli před zahájením EMO navštívilo vedlejší Expo přes 260 tisíc návštěvníků. Z České republiky do Milána vycestovalo 2 160 strojařů (2 300 na EMO Hannover 2013). Každý z návštěvníků si domů patrně odvezl svůj osobní rekord v nachozených kilometrech po výstavišti.

Závěrečné oponentní řízení CK-SVT

V dubnu 2012 byl na půdě Fakulty strojní ČVUT v Praze oficiálně zahájen osmi letý projekt Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika v rámci dotačního programu Technologické agentury ČR. Projekt byl úspěšně ukončen ke konci roku 2019 a v červnu 2020 proběhlo Závěrečné oponentní řízení ve firmě TOS Varnsdorf, jednoho ze spoluřešitelů.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Související články
Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Hlavní trendy EMO Hannover 2017 očima výzkumníků

Hannoverský veletrh EMO je právem považován za výkladní skříň toho nejlepšího, co inovační týmy světových leaderů i jejich následovníků navrhli a v prototypech či již sériově nabízejí. Sektor výrobních strojů bývá na špici technického pokroku v oblasti strojírenství a udává směr dalším oborům, které jej následují. U nás má velkou tradici a není proto s podivem, že letos do Hannoveru zavítalo na 2 200 českých návštěvníků.

Seminář o monitoringu obráběcích operací

Měli jsme možnost zúčastnit se celodenního semináře o monitoringu obráběcích operací, pořádaného 20. října Společností pro obráběcí stroje a Ústavem výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze (RCMT, FS, ČVUT).

Podpora spolupráce ve výzkumu, vývoji a inovacích ve střední Evropě - inspirace projektem NUCLEI

Ústav výrobních strojů a zařízení FS ČVUT (RCMT) je zapojen do evropského projektu NUCLEI podporujícího iniciaci mezinárodní spolupráce ve výzkumu, vývoji a inovacích. Zaměřen je na region střední Evropy a odbornou oblast moderních výrobních technologií.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

Technologie roku 2018

Další z řady odborných seminářů společnosti Misan v jejím sídle v Lysé nad Labem s názvem Technologie roku 2018 se uskutečnil v únoru ve spolupráci se společností Tungaloy. Hlavními tématy byly automatizace výrobních procesů, monitorování a propojování výrobních strojů a systémů a představení nových výrobních zařízení, nástrojů a technologií, které pak byly následně předvedeny v praktické části semináře při ukázkách obrábění. Bonusem na semináři byla přítomnost chairmana a CEO Okuma Europe a Okuma America Corporation Takeshiho Yamamota a senior manažera z oddělení obchodu Okuma Europe Ralfa Baumanna, kteří poskytli MM Průmyslovému spektru exkluzivní rozhovor.

Aplikace moderních postupů a technologií v obrábění

Společnost Hofmeister pravidelně svým zákazníkům představuje novinky a inovace nejen vlastní, ale také svých obchodních partnerů. Účast na listopadových zákaznických dnech svědčí o velkém zájmu.

CIMT je v Číně, Čína je na CIMTu

Při letošním ročníku došlo na CIMT k významné změně. Evropští i američtí vystavovatelé byli přemístěni z hal tzv. západních do východních. Proč, to se mi nepodařilo zjistit. V reportáži před čtyřmi lety jsem umístění evropských a asijských firem popisoval s notnou nadsázkou, a tak si tuto změnu vysvětluji po svém – vystavovatelé si přečetli mé zpravodajství z výstaviště?. Také platí, že není pavilon jako pavilon. Standardy úklidu v halách, stravovacích prostorech, na toaletách byly v pavilonech, kde byla německá a švýcarská expozice, bližší evropským zemím než asijským. A o tom je jedna z čínských mentalit – jaké standardy mají být, ty jim musejí být ukázány, resp. nadiktovány či nařízeny.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit