KOMPUTEROWE PLANOWANIE PRODUKCJI ODLEWÓW PRECYZYJNYCH SYSTEMEM ERP

Transkrypt

1 54/17 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2005, Rocznik 5, Nr 17 Archives of Foundry Year 2005, Volume 5, Book 17 PAN - Katowice PL ISSN KOMPUTEROWE PLANOWANIE PRODUKCJI ODLEWÓW PRECYZYJNYCH SYSTEMEM ERP R. WŁADYSIAK 1 Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka, Łódź, ul. Stefanowskiego 1/15 STRESZCZENIE W pracy przedstawiono wyniki badań planowania produkcji odlewów precyzyjnych metodą wytapianych modeli woskowych za pomocą komputerowego systemu klasy ERP. Pokazano przebieg wprowadzania danych elementów procesu produkcyjnego, niezbędnych do planowania zlecenia produkcyjnego, za pomocą tego systemu. Potwierdzono możliwość implementacji systemu Infor: NT w odlewni precyzyjnej. Keywords: foundry, lost wax method, production systems, MRP, ERP 1. WSTĘP Systemy wspomagające planowanie zasobów i sterowanie produkcją przedsiębiorstwa są najlepszym sposobem na monitorowanie procesów produkcyjnych, kontrolę czasu i kosztów wytwarzania. Za pomocą modułów takich jak: Zbyt, Zakupy, Magazyn, Kalkulacja, Statystyka, wspomagają one komputerowo również pozostałe obszary przedsiębiorstwa. Systemy te są szczególnie przydatne do planowania i nadzorowania realizacji złożonych procesów technologicznych. Zatem właściwym miejscem ich zastosowania powinno być planowanie produkcji odlewów metodą wytapianych modeli woskowych [1,2]. Celem pracy jest zastosowanie systemu planowania i sterowania produkcją Infor:NT do planowania produkcji odlewów staliwnych wytwarzanych metodą wytapianych modeli. Do zrealizowania pracy pozyskano i odpowiednio przygotowano niezbędne informacje dotyczące realizacji procesu odlewania metodą wytapianych modeli woskowych w odlewni. Przeprowadzono badania, które dotyczyły rzeczywistego odlewu. Zarejestrowane dane wprowadzono do bazy danych systemu komputerowego Infor:NT 1 dr inż. rwlady@p.lodz.pl 465

2 niezbędnych wielkości umożliwiających wykonanie planowania produkcji wkładu zaworu jako odpowiedzi na dowolne zlecenie klienta [1,2]. 2. CHARAKTERYS TYKA METODY WYTAPIANYCH MODELI WOSKOWYCH Metoda wytapianych modeli woskowych należy do metod odlewania precyzyjnego. Pozwala ona na wytwarzanie odlewów o wysokiej jakości powierzchni: Ra 10 m i odchyłkach wymiarowych w zakresie 0,03 0,1mm dla odlewów o wymiarach 30 50mm [3]. Proces technologiczny w klasycznej postaci tej metody przedstawiono na rysunku 1. Składa się on z zasadniczych etapów: procesu przygotowawczego, gdzie między innymi wykonujemy dokumentacje technologiczną i oprzyrządowanie oraz przygotowujemy potrzebne stanowiska i zasoby materiałowe, procesu wytwórczego, który realizuje w sposób powtarzalny operacje podprocesów: wytwarzania zestawów modelowych, form, ciekłego staliwa i w końcowym rezultacie łączy je dając staliwne odlewy. Wytwarzanie modeli zaczyna się od napełnienia matrycy woskiem podgrzanym do temperatury C wtryskiwanym pod ciśnieniem około 70MPa. Czas wtrysku zawiera się w przedziale od 6 do 120 s. Gotowe modele odlewów łączy się, (metodą lutowania), z wlewami doprowadzającymi i wlewem głównym w zestaw zwany choinką. Do wykonywania wytapianych modeli stosuje się wosk (montana, torfowy pszczeli; syntetyczny: polietylenowy, estrowy; substancje woskowe: parafina, cerezyna) oraz kwasy tłuszczowe jak stearyna, polistyren, zamrożoną rtęć, stopy metali o niskiej temperaturze topnienia i mieszaniny siarki z grafitem. Przemysłowe zastosowanie znalazły jedynie wosk, polistyren i rtęć. Masy modelowe woskowe i woskowe z dodatkiem tworzyw sztucznych stanowią obecnie na świecie 85 90% mas stosowanych na modele wytapiane [3-5]. Do wytwarzania form stosuje się masy ceramiczne na bazie cyrkonu, korundu lub/i mieszanki cyrkonu i tlenku tytanu. Zapewniają one dobrą dokładność wymiarową oraz czystość powierzchni odlewów. Osnowę miesza się dokładnie z przygotowanym spoiwem, zhydrolizowanym krzemianem etylu, w takiej proporcji, aby otrzymać masę o konsystencji szlamu. Tak przygotowaną masę nanosi się drogą zanurzania na powierzchnię modelu. Każdą warstwę posypuje się gruboziarnistym piaskiem kwarcowym. Obsypywanie przeprowadza się w strumieniu spadającego piasku lub w złożu fluidyzowanym. W zależności od kształtu, wymiaru i masy produkowanego odlewu na zestaw modelowy nanosi się 3 8 warstw masy ceramicznej, aż do otrzymania skorupy o wymaganej grubości. Czas wiązania masy ceramicznej wynosi 6 8 godzin [3-5]. 466

3 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Wykonanie dokumentacji technicznej i logistycznej (rysunki, instrukcje, zamówienia) Wykonanie modelu matki odlewu Wykonanie matrycy dla modeli woskowych Przygotowanie zasobów produkcyjnych (stanowiska, personel, materiały, energia) Pr z y g o t o w a n i e p r o d u k c j i P r o c e s w y t w ó r c z y Masa modelowa Wykonanie modeli woskowych (wtrysk) Łączenie modeli woskowych z układem wlewowym w zestawy modelowe Mieszanki mat. ceramicznych do wykonyw. powłok formy ceramicznej Wsad metalowy (namiar staliwa) Topienie, przegrzewanie i zabiegi metalurgiczne Regeneracja wosku Kształtowanie form ceramicznych na zestawach modelowych Wytapianie wosku Wygrzewanie form Zalewanie form ciekłym metalem Wybijanie odlewów z form Układy wlewowe, braki Oczyszczanie odlewów Kontrola jakości Gotowe odlewy Rys. 1. Proces technologiczny odlewania metodą wytapianych modeli woskowych Fig.1. Processing of lost wax casting 467

4 Po związaniu masy ceramicznej przeprowadza się wytapianie masy woskowej z formy. Sposób usuwania modeli jest zależny od stosowanej masy modelowej i od użytego materiału ceramicznego formy. Modele usuwa się z formy za pomocą: gorącego powietrza, gorącej wody, pary wodnej, wypalania w temperaturze C lub rozpuszczalników organicznych. Formę po usunięciu masy woskowej suszy się w temperaturze 200 C. a następnie wygrzewa w piecu w temperaturze C. Ma to na celu utwardzenie formy oraz nadanie odpowiedniej porowatości. Bezpośrednio po wygrzaniu przystępuje się do zalewania form ciekłym stopem. Temperatura formy przed zalaniem dla stopów żelaza i stopów specjalnych powinna mieścić się w zakresie C. 3. PLANOWANIE I STEROWANIE PRODUKCJĄ Przystosowanie systemu komputerowego Infor:NT do planowania i sterowania produkcją odlewów precyzyjnych wymaga wprowadzenia: parametrów planowania dla artykułów i półwyrobów, parametrów planowania dla wszystkich stanowisk pracy, dostawców oraz warunków zakupu (czasy dostaw, ceny), parametrów planowania dla operacji technologicznych realizowanych na utworzonych wcześniej stanowiskach produkcyjnych, list zasobów artykułów produkcji własnej, czyli uzgodnienia danych produkcyjnych oraz uaktualnienia stanów magazynowych [2] Operacje technologiczne Operacje technologiczne opisują procesy odbywające się na stanowiskach pracy. W tabeli 1 przedstawiono operacje technologiczne wprowadzone do systemu. Pokazany na rysunku 2 ekran opisuje przykładowy zestaw parametrów wprowadzanych dla operacji wytapianie wosku. Z właściwości systemowych operacji wynika, że: operacje technologiczne mogą być przyporządkowane pojedynczym jak i grupowym stanowiskom pracy, każdemu stanowisku pracy można przypisać dowolną liczbę operacji technologicznych, Operacje technologiczne obejmują czasy wyprzedzeń (czasy zbrojenia (tr) i jednostkowe (te)). 468

5 D w u z m i a n o w y p l a n p r a c y ARCHIWUM ODLEWNICTWA Tabela 1. Operacje technologiczne Table 1. Technological operations Lp. Rodzaj operacji technologicznej Numer Czas zbroj. [min] Czas jednost. [min] Czas bazowy dla te 1 Przygotowanie masy modelowej AG , Wykonanie modeli AG , Łączenie modeli w zestawy AG Przygotowanie masy ceramicznej AG , Mieszanie masy ceramicznej AG Naniesienie powłok ceramicznych na AG ,5 230 zestaw modelowy 7 Wytapianie wosku AG Wygrzewanie form AG Ważenie wsadu AG , Topienie wsadu AG , Próba składu staliwa AG , Zalanie form ciekłym AG ,5 230 metalem 13 Wybijanie odlewów AG , Rozdzielanie odlewów AG Oczyszczanie odlewów AG ,5 230 Plan pracy Dla każdej operacji technologicznej zostały ustalone: zmiany robocze liczba 20 oznacza dwuzmianowy dzień pracy (6-14, 14-22), czas zbrojenia odpowiadający danej operacji technologicznej, czas jednostkowy - czas wytwarzania przypadający na jednostkę miary, czas bazowy - informuje, do jakiej ilości odnoszą się czasy wyprzedzeń tr i te. Pole to nie zostało wypełnione, obowiązują czasy odnoszące się do jednostki miary, czyli 230 szt. partii produkcyjnej wkładu zaworowego. 469

6 470 Rys. 2. Operacja technologiczna Fig. 2. Technological operation 3.2. Stanowiska pracy Stanowiska pracy pojedyncze lub grupowe, wprowadzono do systemu za pomocą aplikacji znajdujących się w module Dane podstawowe. Każdemu stanowisku jest przypisane oznaczenie, które identyfikuje stanowisko pracy w skali całego systemu. Pojedyncze stanowiska pracy to pojedyncza maszyna lub pojedyncze stanowisko robocze. Każde pojedyncze stanowisko pracy musi zostać przyporządkowane określonej grupie stanowisk pracy. Wszystkie stanowiska pracy danej grupy mogą być jednocześnie obsadzane oraz używane zamiennie - jako stanowiska alternatywne. Aby poprawnie przeprowadzić proces planowania produkcji należy uwzględnić na każdym stanowisku pracy następujące czasy: Czas buforowy-zlecenie - jeśli w przypadku danego zlecenia czasy buforowe (np. przerwy wynikające z wymogów bezpieczeństwa) są niezbędne, wówczas wprowadzona liczba minut jest umieszczana jako przerwa przed operacją technologiczną określoną w zleceniu, Czas buforowy-maszyna - jeśli w przypadku danej maszyny czasy buforowe (np. przerwy wynikające z wymogów bezpieczeństwa) są niezbędne, wówczas wprowadzona liczba minut jest umieszczana jako przerwa przed każdą operacją technologiczną kierowaną na daną maszynę,

7 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Czas oczekiwania - czas oczekiwania należy rozumieć jako czas przestoju po zakończeniu operacji technologicznej, np. czas schnięcia, czas zamrażania itd., Czas transportu - czas transportu, podobnie jak czas oczekiwania, następuje po operacji technologicznej - np. czas transportu z jednego stanowiska pracy na inne. W pracy tej w bazie danych systemu utworzono następujące stanowiska pracy: I. Grupowe stanowisko pracy - Modelarnia (AP0010) w skład którego wchodzą pojedyncze stanowiska pracy: stanowisko przygotowania składników masy modelowej (AP0026), wtryskarka wosku (AP0024), stanowisko łączenia modeli woskowych w zestawy (AP0026). II. Formiernia (AP0011): stanowisko przygotowania składników masy ceramicznej (AP0028), stanowisko mieszania masy ceramicznej (AP0029), stanowisko nanoszenia powłok ceramicznych na zestaw modelowy (AP0030). III. Odlewnia (AP0025): wanna do wytapiania wosku (AP0031), piec przepychowy do wygrzewania form (AP0032), stanowisko przygotowania wsadu metalowego (AP0036), piec indukcyjny (AP0031), próba składu staliwa (AP0038), stanowisko zalewania form ceramicznych (AP0037). IV. Oczyszczalnia: prasa do wybijania odlewów (AP0034), rozdzielanie odlewów (AP0037), oczyszczanie odlewów (AP0013). Pokazany na rysunku 3 ekran Stanowisko pracy zawiera reprezentatywne parametry dla wprowadzonych stanowisk. Wszystkie zostały opisane w analogiczny sposób za pomocą następujących danych: czas buforowy-zlecenie, nie występuje(0), czas buforowy-maszyna; czas oczekiwania, na tym stanowisku po zakończeniu operacji technologicznej, uwzględniono 2 minutową przerwę, czas transportu, nie występuje, rodzaj planu, zmiany robocze dwuzmianowy plan pracy o systemowym numerze

8 Rys. 3. Stanowisko pracy Fig. 3. Workstation 3.3. Kalkulacja oferty Po wprowadzeniu zlecenia, należy ustalić aktualną cenę sprzedaży. Aby to zrealizować należy wybrać funkcję Kalkulacja oferty, która występuje w rozwinięciu Funkcji z paska narzędzi. W nagłówku pokazanego na rysunku 4 okna Kalkulacja oferty wyświetlany jest dla zaznaczonej pozycji odpowiedni numer zlecenia, ilość planowana oraz numer artykułu. Kalkulacja odbywa się w oparciu o następujące parametry: Koszty: przedstawione są tu rodzaje kosztów odnoszące się do danej pozycji. Wyodrębniono koszty stałe i zmienne: wynagrodzenia, materiału, maszynowe i zbrojenia, Dopłaty. Wartości procentowe wyświetlane domyślnie w polach KO zarządzania, KO zbytu oraz Prowizja można zmienić, Koszty / Ceny jednostkowe. W tym polu przedstawione są koszty własne oraz cena sprzedaży w przeliczeniu na jedną sztukę produktu. 472

9 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rys. 4. Kalkulacja oferty Rys. 4. Calculation of the offer 3.4. Planowanie produkcji Moduł Planowanie pozwala na optymalne uzgadnianie przychodów i rozchodów dla każdego zasobu (np. materiału, stanowiska pracy). Aby uruchomić funkcję planowania konieczne jest pozyskanie i utworzenie pełnych danych dla omówionych zasobów. Planowaniem objęte są wszystkie pozycje zlecenia. Funkcja ta dostępna jest zarówno dla zleceń produkcyjnych w module Produkcja jak i dla zleceń klientów w module Zbyt. Procedura planowania obejmuje: sprawdzanie dostępności materiałów, uzgodnienia dotyczące przychodów i rozchodów z/do magazynu, tworzenie zamówień, tworzenie zleceń produkcyjnych. Dla każdej pozycji zlecenia określany jest najwcześniejszy termin udostępnienia zasobu. Kalkulacja terminów odbywa się na podstawie listy zasobów przynależnej do odnośnego artykułu i operacji technologicznej: 473

10 materiał: najwcześniejszy termin udostępnienia materiału. operacja technologiczna: najwcześniejszy możliwy termin rozpoczęcia operacji technologicznej - kontrola zdolności produkcyjnych. Nieistotna jest tutaj kolejność opracowywania zasobu, lecz uwzględniane jest wyłącznie obłożenie zdolności produkcyjnych. Wygenerowane przez system zlecenia produkcyjne (rys. 5) uwzględniają realizację wszystkich operacji technologicznych na przyporządkowanych im stanowiskach pracy, jak również zużycie materiałów wynikające z listy zasobów danego artykułu. Rys. 5. Tabela zleceń produkcyjnych Fig. 5. Table of production orders Plan ten uwzględnia wielkości partii produkcyjnych jakie zostały wcześniej wprowadzone dla artykułów podstawowych. Dotyczy to wszystkich artykułów produkcji własnej (półwyrobów) niezbędnych dla uzyskania metodą wytapianych modeli woskowych odlewu, czyli zestawów modelowych, form ceramicznych, staliwa LH14. Po wybraniu konkretnego zlecenia następuje przejście do głównego okna zlecenia pokazanego na rysunku 6. Pozycje listy zasobów są wyświetlane na ekranie wraz z odpowiadającymi im ilościami, czasem trwania obróbki na każdym stanowisku pracy oraz najwcześniejszym terminem realizacji. Planowanie zostało przeprowadzone dla najwcześniejszego (WT) oraz najpóźniejszego (PT) terminu z uwzględnieniem materiału i obłożenia stanowisk pracy. 474

11 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Jeżeli zlecenie zostało utworzone z listy zasobów, to terminy, czas trwania i ilość produkowanego artykułu podstawiane są automatycznie, pod warunkiem uprzedniego wypełnienia pól Termin i Ilość w oknie dialogowym Utworzenie nowego zlecenia. Rys. 6. Zlecenie produkcyjne Fig. 6. Production order System Infor:NT daje możliwość również przedstawienia zlecenia produkcyjnego w postaci wykresu słupkowego na graficznym stanowisku dyspozytorskim jak to pokazano na rysunku 7. Rys. 7. Tablica planu Fig. 7. Table of plan (schedule) Wykonanie systemowego polecenia powoduje wyświetlenie pozycji w kolejności opracowania w zleceniu: RO zestaw modelowy, RO00180 forma ceramiczna, RO00179 staliwo LH14, AG00032 operacja technologiczna: zalewanie form ceramicznych, AG00033 operacja technologiczna: wybijanie odlewów, AG

12 operacja technologiczna: rozdzielanie odlewów, AG operacja technologiczna: oczyszczanie odlewów. Plan ten może być łatwo korygowany metodą drag & drop przez osobę uprawnioną do wprowadzania takich zmian realizacyjnych. 4. WNIOSKI Z przeprowadzonych badań wynika, że zastosowany w badaniach system ERP umożliwia: planowanie produkcji odlewów precyzyjnych metodą wytapianych modeli woskowych, ścisłe planowanie terminowe i ilościowe w czasie rzeczywistym prowadząc do zmniejszenia ilości zapasów magazynowych i międzyoperacyjnych w procesie produkcyjnym, kalkulację kosztów wytwarzanych odlewów, korektę przygotowanego planu produkcyjnego za pomocą graficznego stanowiska dyspozytorskiego. LITERATURA [1] Władysiak R. System planowania i sterowania produkcją dla przedsiębiorstwa odlewniczego. Archiwum odlewnictwa, PAN Katowice, 2001, nr 1, (1/2), s [2] Szer A.: Komputerowe wspomaganie systemem planowania zasobów przedsiębiorstwa Infor:NT, produkcji odlewów wytwarzanych metodą wytapianych modeli woskowych. Praca magisterska, Politechnika Łódzka, 2004 [3] Poradnik Inżyniera Odlewnictwo Tom I,II, WNT Warszawa 1986 [4] Allendorf H.: Odlewanie precyzyjne za pomocą modeli wytapianych. PWT, Warszawa 1960 [5] Lewandowski L.: Masy formierskie i rdzeniowe, PWN Warszawa 1991 COMPUTER PRODUCTION PLANNING OF PRECIS E CASTS WITH ERP SYSTEM SUMMARY The tests results of ERP computer system production planning of precise casts with lost wax method has been presented here. It has been shown the downloading of production process data, that requisite to execute the planning of production order. It has been confirmed that there are possibilities of Infor: NT implementation in precise foundry. 476 Recenzował prof. dr hab. inż. Roman Wrona