Inżynieria Systemów Technicznych. Zeszyt 2(11)

Transkrypt

1 Inżynieria Systemów Technicznych Zeszyt 2(11)

2

3 Redakcja naukowa Jarosław BRODNY Łukasz DZIEMBA Inżynieria Systemów Technicznych Zeszyt 2(11) GLIWICE

4 RECENZENCI: doc. Ing. Jiři FRIES, PhD. dr hab. inż. Jarosław ZAWADZKI, prof. PW VŠB-TU Ostrava Politechnika Warszawska Każdy z rozdziałów monografii był recenzowany przez dwóch recenzentów, o znacznym, uznanym w kraju i na świecie dorobku w ocenianej dziedzinie. Układ typograficzny autorów. Projekt i opracowanie graficzne okładki: Elżbieta MILEWSKA ISBN ISSN Copyright by Publisher P.A. Nova S.A. Gliwice ul. Górnych Wałów 42, GLIWICE, POLAND tel fax All rights reserved Printed in Poland Utwór w całości ani we fragmentach nie może być powielany, rozpowszechniany za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych, w tym również nie może być umieszczany ani rozpowszechniany w postaci cyfrowej zarówno w Internecie, jak i w sieciach lokalnych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. Gliwice

5 Mamy przyjemność przekazać Państwu kolejną już monografię z cyklu Systemy wspomagania w inżynierii produkcji. Monografia tegoroczna jest w całości poświęcona tematyce związanej z inżynierią produkcji, a jej tytuł brzmi Inżynieria systemów technicznych. Poszczególne rozdziały monografii są efektem pracy naukowców i badaczy z wielu jednostek naukowych i przedstawiają najnowsze koncepcje oraz wyniki ich badań. Niniejsza monografia zawiera szereg opracowań naukowych, których wspólnym mianownikiem jest tematyka, której zakres mieści się w dyscyplinie naukowej Inżynieria Produkcji. Różnorodność prezentowanych zagadnień uwypukla interdyscyplinarność inżynierii produkcji, jako jednej z najmłodszych dyscyplin naukowych z dziedziny nauk technicznych. W monografii znalazły się opracowania teoretyczne, a także prace będące wynikiem badań doświadczalnych i w warunkach rzeczywistych w większości przypadków o charakterze praktycznym i aplikacyjnym dotyczącym różnych obszarów badawczych inżynierii produkcji. Zachęcamy do lektury opracowań zawartych w monografii w przekonaniu, że zróżnicowane podejście naukowo-badawcze prezentowane w tych opracowaniach pozwoli Czytelnikowi szerzej spojrzeć na przedmiotową problematykę. Redaktorzy Monografii serdecznie dziękują wszystkim, którzy wspomogli niniejsze opracowanie swoją wiedzą i doświadczaniem, a w szczególności Autorom poszczególnych rozdziałów oraz Organizatorom Konferencji i Wydawcy, dzięki którym niniejsza monografia została wydana. Mamy nadzieję, że niniejsze opracowanie stanowić będzie dla Czytelnika źródło cennej wiedzy oraz będzie inspiracją dla dalszych badań i rozważań. Jarosław BRODNY Łukasz DZIEMBA

6

7 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych SPIS TREŚCI 1. WYKORZYSTANIE NOWOCZESNYCH TECHNOLOGII DO IDENTYFIKACJI, OGRANICZANIA ORAZ PRZECIWDZIAŁANIA ZAGROŻENIOM PRZEMYSŁOWYM Arkadiusz BOCZKOWSKI, Łukasz DZIEMBA, Marek KOMONIEWSKI, Artur KUBOSZEK, Waldemar PASZKOWSKI WYKORZYSTANIE METOD KOMPUTEROWYCH DO OSZACOWANIA SKUTECZNOŚCI REDUKCJI HAŁASU NA STANOWISKACH PRACY Arkadiusz BOCZKOWSKI, Artur KUBOSZEK KONCEPCJA WYKORZYSTANIA MODELU EFEKTYWNOŚCI CAŁKOWITEJ DO ANALIZY PRACY MASZYN GÓRNICZYCH Jarosław BRODNY O ANTROPOCENTRYCZNYM I TECHNOCENTRYCZNYM PODEJŚCIU W PROCESIE TWORZENIA INNOWACJI Leszek CHYBOWSKI, Dorota IDZIASZCZYK WYBRANE ASPEKTY NAUCZANIA ZASAD EKSPLOATACJI OKRĘTOWYCH UKŁADÓW NAPĘDOWYCH Z PRĄDNICAMI WAŁOWYMI Leszek CHYBOWSKI, Bogusz WIŚNICKI CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA POTENCJAŁ ROZWOJOWY PRZEDSIĘBIORSTWA WYKORZYSTUJĄCEGO NOWOCZESNE WSPARCIE INFORMATYCZNE Tomasz DUDEK WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GIS DO MODELOWANIA LINII PRODUKCYJNEJ W KONTEKŚCIE PRZECIWDZIAŁANIA SYTUACJOM KRYZYSOWYM Łukasz DZIEMBA OPTYMALIZACJA PROCESU PRODUKCYJNEGO METODĄ MAPOWANIA STRUMIENIA WARTOŚCI Zofia JÓŹWIAK, Piotr GOLEC 98 7

8 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 9. UWAGI NA TEMAT WYBRANYCH PROBLEMÓW OCENY ODDZIAŁYWAŃ SPOŁECZNYCH INNOWACYJNYCH PRODUKTÓW I TECHNOLOGII ( TECHNOLOGY ASSESSMENT ) Jan KAŹMIERCZAK, Joanna BARTNICKA, Agnieszka JANIK, Andrzej LOSKA, Agata PRADELA, Andrzej WIECZOREK, Agnieszka ZIĘTKIEWICZ ZASADY WDRAŻANIA NOWEJ REFERENCJI NA PRZYKŁADZIE GLOBALNEGO PRZEDSIĘBIORSTWA BRANŻY MOTORYZACYJNEJ Adam KONSEK, Jarosław BRODNY ZASTOSOWANIE ALGORYTMÓW SZEREGOWANIA ZADAŃ DO PLANOWANIA PRACY SPECJALISTÓW Elżbieta MILEWSKA ADAPTACJA ŻURAWIA PRZENOŚNEGO DO INNYCH ZASTOSOWAŃ W ŚWIETLE OBOWIĄZUJĄCYCH NORM STUDIUM PRZYPADKU Jerzy MIZGAŁA, Alojzy STAWINOGA CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA PROCES PROJEKTOWO-KONSTRUKCYJNY INNOWACYJNYCH NARZĘDZI MEDYCZNYCH Katarzyna MLECZKO WYKORZYSTANIE METOD BADAŃ AUDIOMETRYCZNYCH W IDENTYFIKACJI DOKUCZLIWOŚCI HAŁASOWEJ MIESZKAŃCÓW Waldemar PASZKOWSKI BADANIA WPŁYWU RODZAJU URABIANYCH SKAŁ W KOPALNI WĘGLA KAMIENNEGO NA POZIOM REJESTROWANYCH DRGAŃ, JAKO CZYNNIKA NIEBEZPIECZNEGO MATERIALNEGO ŚRODOWISKA PRACY Marek PROFASKA, Krzysztof BARAN ANALIZA MOŻLIWOŚCI PRZEROBU PRODUKTÓW UBOCZNYCH WYROBÓW HUTNICZYCH Jacek SITKO ANALIZA SYSTEMU INFORMACYJNO-DECYZYJNEGO ZARZĄDZANIA ŚRODOWISKIEM W UNII EUROPEJSKIEJ Marek SZAFRANIEC WYKORZYSTANIE ARKUSZA KALKULACYJNEGO W PROCESIE PRZYGOTOWYWANIA ORAZ REALIZACJI PROJEKTU NA PRZYKŁADZIE PRZEDSIĘBIORSTWA Z BRANŻY PRZEMYSŁU ELEKTROMASZYNOWEGO STUDIUM PRZYPADKU Bartosz SZCZĘŚNIAK, Anna ROMANOWSKA 214 8

9 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 19. SYSTEMY INFORMATYCZNE WSPOMAGAJĄCE PRACĘ PORTOWYCH TERMINALI KONTENEROWYCH Bogusz WIŚNICKI, Leszek CHYBOWSKI, Bartosz PIETRZYK ANALIZA PROCESU LOGISTYCZNEGO W OBSZARZE ZAOPATRZENIA DLA POTRZEB WDROŻENIA SYSTEMU INFORMATYCZNEGO WSPOMAGAJĄCEGO ZARZĄDZANIE PRODUKCJĄ Iwona ŻABIŃSKA 239 9

10

11 Arka diusz BOC ZKOWSKI, Łuka sz DZIEMBA, Marek K OMONIEWSKI, Artur KUB OS ZEK, Waldemar PAS ZKOWSKI SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych WYKORZYSTANIE NOWOCZESNYCH TECHNOLOGII DO IDENTYFIKACJI, OGRANICZANIA ORAZ PRZECIWDZIAŁANIA ZAGROŻENIOM PRZEMYSŁOWYM WPROWADZENIE Praca wykonywana przez człowieka wiąże się w występowaniem różnego rodzaju zagrożeń wynikających ze środowiska, w jakim przebywa oraz realizowanych w tym środowisku czynności. Identyfikacja i opis istniejących zagrożeń przemysłowych jest podstawowym elementem poznania problemu i stanowi punkt wyjścia do właściwego planowania działań zapobiegawczych i ochronnych. Konieczna jest, zatem możliwie najdokładniejsza identyfikacja środowiska, w jakim przyszło nam pracować (przebywać), poznanie czynników chemicznych i fizycznych na jakie możemy być narażeni w związku ze stałą lub okresową ekspozycją, poznanie ich działania na nasz organizm, opracowanie miar opisujących ewentualne narażenie, opracowanie skutecznych metod i środków ochrony indywidualnej i grupowej oraz sposobów przeciwdziałania tym zagrożeniom. Opisane wyżej zagadnienia dotyczą zarówno narażenia działającego w sposób ciągły, jak również narażenia chwilowego (okresowego) związanego z wystąpieniem sytuacji awarii przemysłowej. Poznanie opisanych wyżej zagadnień oraz planowanie działań zmierzających do redukcji wpływu czynników szkodliwych na organizm człowieka wymaga często prowadzenia badań modelowych przy wykorzystaniu nowoczesnych metod obliczeniowych wspomaganych komputerowo. Metody takie dają możliwość opisania środowiska stanowiącego zagrożenie dla człowieka, pozwalają ocenić stopień zagrożenia danym czynnikiem, a przede wszystkim pozwalają na przemyślane planowanie i optymalizację działań eliminujących dane zagrożenie. Dodatkowym atutem zastosowania metod komputerowych jest możliwość oszacowania efektywności projektowanych zabezpieczeń czy planowanych działań. Wdrażając przemyślane i odpowiednio skuteczne metody i środki przeciwdziałania zagrożeniom zwiększamy efektywność naszych działań przy jednoczesnym ograniczeniu poniesionych kosztów. Niniejszy artykuł zawiera przegląd prac prowadzonych w Instytucie Inżynierii Produkcji Wydziału Organizacji i Zarządzania Politechniki Śląskiej prowadzonych w ramach badań statutowych. W dalszej części artykułu przedstawiono sposób wykorzy- 11

12 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. stania narzędzi komputerowych w ocenie i redukcji hałasu przemysłowego na stanowiskach pracy oraz hałasu w środowisku życia człowieka. Dodatkowo opisano założenia dotyczące próby utworzenia modelu służącego do oceny jakościowej zagrożenia hałasem mieszkańców oraz koncepcję wykorzystania technologii GIS w modelowaniu sytuacji kryzysowych. 1.2 IDENTYFIKACJA I PRZECIWDZIAŁANIE ZAGROŻENIOM AKUSTYCZNYM NA STANOWISKACH PRACY Hałas jest jednym z największych zagrożeń dla zdrowia człowieka. Jak podaje Rocznik Statystyczny Przemysłu z 2014 roku w warunkach zagrożenia czynnikami związanymi ze środowiskiem pracy zatrudnionych było 290 tysięcy pracowników, z czego około 170 tysięcy w warunkach zagrożenia nadmiernym hałasem (stan w dniu 31 XII.2013). Analiza zawartych w tym dokumencie danych wykazuje, że we wspomnianym 2013 roku do poziomu zgodnego z normą obniżono hałas dla ok 30 tysięcy stanowisk pracy, ograniczono dla 40 tysięcy stanowisk, ale również ujawniono 30 tysięcy nowych stanowisk, na których stwierdzono przekroczenia wartości dopuszczalnych NDN. Z danych tych jednoznacznie wynika, że eliminacja hałasu w miejscu pracy jest bardzo ważnym zadaniem realizowanym na rzecz poprawy warunków pracy człowieka. Hałas w halach przemysłowych jest wynikiem działania maszyn i urządzeń produkcyjnych, środków transportu wewnętrznego, urządzeń wentylacyjnych i innych. Duża liczba źródeł rozmieszczona często na znacznej powierzchni hali produkcyjnej, ich wzajemne powiązanie funkcjonalne oraz złożoność konstrukcyjna hali powodują, że ustalenie wpływu poszczególnych źródeł na kształtowanie klimatu akustycznego na wybranych stanowiskach pracy jest znacznie utrudnione. Zastosowanie metod pomiarowych daje możliwość określenia pewnych parametrów źródeł hałasu tj.: moc akustyczna, kierunkowość emisji, widmo hałasu, poziom ciśnienia akustycznego w wybranych punktach hali. Na drodze pomiarowej można również określić poziom ośmiogodzinnej ekspozycji pracownika na hałas, np. przy zastosowaniu metod bezpośrednich (dozymetrycznych) lub pośrednich (pomiarowo-obliczeniowych). Metody pomiarowe nie dają jednak wiedzy o związkach pomiędzy parametrami poszczególnych źródeł hałasu, a poziomem hałasu w miejscu pracy człowieka. Określenie wpływu poszczególnych źródeł hałasu na badaną przestrzeń z wykorzystaniem metod pomiarowych jest w wielu sytuacjach niemożliwe, gdyż wymaga przeprowadzenia pomiarów hałasu docierającego do wybranego punktu od każdego źródła osobno, przy wyłączonych pozostałych źródłach. Oznacza to praktycznie zatrzymanie produkcji i przeprowadzenie długotrwałego eksperymentu badawczego, co oczywiście z ekonomicznego punktu widzenia nie jest możliwe do realizacji. Kolejna trudność, z jaką musi się zmierzyć projektant rozwiązań przeciwhałasowych polega na oszacowaniu skuteczności proponowanych rozwiązań. Informacja o skuteczności proponowanych rozwiązań powinna być znana już na etapie projektowania tych środków. Niedopuszczalna jest sytuacja, w której to czy proponowane rozwiązanie spełnia zakładane wymagania związane z redukcją hałasu, zostaje stwierdzone dopiero 12

13 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych po jego wdrożeniu. Zabezpieczenia przeciwhałasowe są stosunkowo drogie, a zatem ryzyko realizacji rozwiązania niespełniającego określonych założeń powinno być zminimalizowane. Z drugiej strony wprowadzenie rozwiązania przeszacowanego takiego, które z całą pewności da wymagany efekt akustyczny, lecz przy poniesieniu nadmiernych kosztów, jest również ekonomicznie niedopuszczalne. Rozwiązanie powyższych problemów możliwe jest z wykorzystaniem komputerowych metod symulacji zjawisk akustycznych. Badanie rozchodzenia się dźwięku w badanym obiekcie przemysłowym z wykorzystaniem metod symulacyjnych daje możliwość przeprowadzenia dokładnej analizy pola akustycznego oraz określenia związków przyczynowo-skutkowych pomiędzy badaną przestrzenią a źródłami hałasu. Zastosowanie metod symulacyjnych daje możliwość dowolnego kształtowania przestrzeni badawczej, określenia parametrów i położenia źródeł hałasu, umiejscowienia punktów reprezentujących położenie pracowników narażonych na hałas. W wybranych punktach kontrolnych (np. na stanowiskach pracy) możemy ustalić, które źródła hałasu są dominujące i jaka część energii akustycznej pochodzi właśnie od tych źródeł. Takie badania realizowane są zwykle poprzez analizę wpływu kolejnych źródeł na wybrany punkt kontrolny, a następnie sumowanie logarytmiczne uzyskanych wartości poziomów hałasu pochodzących od poszczególnych źródeł. Daje to możliwość tzw. "rangowania" źródeł, a więc ustalenia, które źródło ma, jaki wpływ na łączny hałas obserwowany w punkcie kontrolnym. Przykładowy wykres prezentujący udziały źródeł w wybranym punkcie przedstawiono na rys Źródło: Opracowanie własne Rys. 1.1 Udziały źródeł hałasu w wybranym punkcie kontrolnym Zastosowanie komputerowej symulacji zjawisk akustycznych daje również możliwość analizy skuteczności wprowadzanych rozwiązań przeciwhałasowych oraz ich optymalizacji. Wykorzystanie wirtualnego środowiska powoduje, że możliwe jest praktyczne dowolne kształtowanie przestrzeni (modelu) oraz badanie różnych wersji rozwiązań przeciwhałasowych. Badania takie odbywają się na etapie symulacji komputerowej, dzięki czemu stosując kolejne modyfikacje modelu obliczeniowego, dążymy do uzyskania rozwiązań zoptymalizowanych pod kątem akustycznym i ekonomicznym. Przykłady takiego działania zostały przedstawione na rys. 1.2 oraz rys Na rys. 1.2 przedstawiono model geometryczny hali przemysłowej oraz obliczoną na jego podsta- 13

14 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. wie mapę rozkładu pola akustycznego przed rozpoczęciem prac związanych z redukcją hałasu, natomiast na rys. 1.3 model geometryczny z wprowadzonymi dodatkowymi ustrojami akustycznymi zwiększającymi chłonność akustyczną hali przemysłowej oraz mapę akustyczną prezentującą możliwą do uzyskania redukcję hałasu. Rys. 1.2 Model oraz mapa rozkładu pola akustycznego na terenie przykładowej hali przemysłowej przed rozpoczęciem prac wyciszających Źródło: Opracowanie własne Rys. 1.3 Model oraz mapa rozkładu pola akustycznego na terenie przykładowej hali przemysłowej po zastosowaniu przestrzennych pochłaniaczy dźwięku Źródło: Opracowanie własne Realizacja wyżej opisanym modeli i map wymagała zastosowania nowoczesnych komputerowych metod obliczeniowych pozwalających na symulację zjawisk akustycznych. W przedstawionych przykładach wykorzystano oprogramowanie Odeon Industrial. Jest to oprogramowanie, którego algorytmy obliczeniowe opierają się na zastosowaniu metod akustyki geometrycznej. Metody te nadają się w szczególności do analizy zjawisk akustycznych w przestrzeniach zamkniętych takich jak hale produkcyjne, hale sportowe, kościoły, sale operowe, teatralne, itp. W przypadku przestrzeni otwartych lepsze wyniki dają algorytmy oparte na metodzie opisanej w normie PN-ISO :2002 pt. "Tłumienie dźwięku podczas propagacji w przestrzeni otwartej. Ogólne metody obliczeń". Metody akustyki geometrycznej stosowane obecnie w oprogramowaniu do symulacji zjawisk akustycznych opierają się na połączeniu klasycznych metod akustyki geo- 14

15 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych metrycznej - metody źródeł pozornych i metody promieniowej [12]. Metoda źródeł pozornych polega na śledzeniu drogi promienia dźwięku od mikrofonu do źródła dźwięku z wykorzystaniem lustrzanych odbić źródła. a) b) Rys. 1.4 Przykład analizy promieni w metodzie źródeł pozornych: a) drogi pojedynczego odbicia b) realizacja trzech obrazów źródła S Źródło: Opracowanie własne Rys. 1.4a ilustruje prosty (dwuwymiarowy) przykład zastosowania tej metody. Model przedstawia prostokątne pudełko zawierające kuliste źródło dźwięku S i mikrofon M. W celu zyskania punktów pozornych S1, S2, S3, S4 należy znaleźć jednokrotne odbicia lustrzane punktu S od wszystkich ścian. Punkty przecięcia linii S i M z odpowiednią ścianą stanowią punkt (pojedynczego) odbicia promienia na jego torze od mikrofonu do źródła. W ten sam sposób postępuje się z otrzymanymi źródłami pozornymi, z tym jednak zastrzeżeniem, że z operacji lustrzanego odbicia punktu wyłączamy tą ścianę, dla której dany punkt był odbity poprzednio. Proces ten powtarza się do z góry założonej liczby obrazów źródła. Rys. 1.4b przedstawia trzy obrazy źródła i reprezentuje drogę promienia odbitego od trzech ścian (nr 1, 2, 4). Rys. 1.5 Przykład rozchodzenia się promieni dźwięku w metodzie promieniowej Źródło: Opracowanie własne W metodzie promieniowej zakłada się, że energia emitowana przez źródło dźwięku jest rozkładana na dyskretną liczbę promieni dźwięku. Każdy promień ma początkową energię równą całkowitej energii źródła podzielonej przez liczbę promieni. Każdy promień przemieszcza się z prędkością dźwięku i zderza się ze ścianami, podłogą i sufitem, gdzie następnie jest odbijany zgodnie z prawem odbicia. Poziom energii każdego 15

16 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. promienia zmniejsza się przy odbiciach na skutek pochłaniania ścian. Kiedy poziom energii spada poniżej zadanego progu, promień jest pomijany i następuje śledzenie kolejnego promienia (rys. 1.5). 1.3 OCENA PRZYDATNOŚCI MAP AKUSTYCZNYCH ZAKŁADÓW PRZEMYSŁOWYCH WYKONANYCH RÓŻNYMI METODAMI Mapy akustyczne źródeł hałasu przemysłowego zgodnie z zaleceniami Dyrektywy 2002/49/WE stanowią element systemu zarządzania środowiskiem akustycznym miasta. Są źródłem informacji o zagrożeniach hałasem przemysłowym. Na podstawie map podejmowane są działania administracyjno-techniczne mające na celu eliminację uciążliwości akustycznej zakładów przemysłowych przez ograniczenie emisji hałasu do poziomów dopuszczalnych. Analiza większości map akustycznych wykonanych w Polsce od 2007 roku dowodzi, że dane wejściowe, dotyczące emisji hałasu zakładów przemysłowych, pozyskiwane są według jednej z niżej wymienionych norm: 1. PN-ISO 8297 Akustyka. Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej zakładów przemysłowych z wieloma źródłami hałasu w celu oszacowania wartości poziomu ciśnienia akustycznego w środowisku. Metoda techniczna. 2. PN-EN ISO 3746 Akustyka. Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej źródeł hałasu na podstawie pomiarów poziomów ciśnienia akustycznego. Metoda orientacyjna z zastosowaniem otaczającej powierzchni pomiarowej nad płaszczyzn odbijającej dźwięk. W efekcie finalnym, gestor mapy otrzymuje od jej wykonawcy oprócz wymaganych map (emisyjnych, imisyjnych i map zagrożeń) zróżnicowany zestaw danych wyjściowych, opisujących hałas przemysłowy, których wykorzystanie i interpretacja może być znacząco różna i nieporównywalna. Na rys. 1.6 przedstawiono przykładowe fragmenty map hałasu przemysłowego wykonanych z wykorzystaniem różnych metod. Mapę wykonaną zgodnie z normą PN-ISO 8297 przedstawiono na rys. 1.6a, natomiast mapę wykonaną zgodnie z normą PN-EN ISO 3746 na rys. 1.6b. a) b) Rys. 1.6 Przykłady map akustycznych zakładów przemysłowych wykonanych różnymi metodami: a) wg normy PN-ISO 8297 b) wg normy PN-EN ISO 3746 Źródło: Opracowanie własne 16

17 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Z punktu widzenia zastosowania modeli obliczeniowych, wymaganych przy sporządzaniu map akustycznych, wykorzystanie danych wejściowych z dwóch różnych metod pomiarowo-obliczeniowych może skutkować rozbieżnością w dokładności, kompletności i porównywalności map akustycznych. Dlatego w ramach realizowanych badań statutowych rozpoczęto realizację analizy porównawczej w zakresie oceny wykorzystania i przydatności ww. metod do sporządzania strategicznej mapy akustycznej hałasu przemysłowego w środowisku miejskim. W tym celu zostało wykorzystane specjalistyczne oprogramowanie akustyczne CadnaA, w którym dla potrzeb badań przygotowano wzorcowy model zakładu przemysłowego, przedstawiony na rys W ramach dalszych prac analizie poddane zastaną następujące aspekty: przygotowanie danych wejściowych niezbędnych do opracowania modelu, sposób przeprowadzenia pomiarów źródeł hałasu przemysłowego, sposób modelowania źródeł hałasu, ustalenie parametrów obliczeń akustycznych, przeprowadzenie kalibracji modelu, transfer danych do systemu zarządzania miastem (GIS). Źródło: Opracowanie własne Rys. 1.7 Model geometryczny zakładu przemysłowego opracowany w środowisku obliczeniowym CadnaA Docelowo oceniane będą przede wszystkim te elementy, które bezpośrednio decydują o jakości mapy akustycznej, wiążące ze sobą takie aspekty jak: dokładność, złożoność zadań cząstkowych i czasochłonność. Uzyskane wyniki badań stanowić będą punkt wyjścia do opracowania zbioru wskaźników, służących do opracowania kompleksowej oceny jakości map akustycznych. 17

18 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 1.4 KONCEPCJA OPRACOWANIA JAKOŚCIOWEGO MODELU SŁUŻĄCEGO DO OCENY ZAGROŻENIA HAŁASEM Narażenie mieszkańców na hałas w środowisku zurbanizowanym w wielu przypadkach jest skutkiem (wypadkową) hałasu komunikacyjnego i przemysłowego. Ocena zagrożenia hałasem mieszkańców przeprowadzana jest w sposób ilościowy na podstawie pomiaru/symulacji wielkości oraz wskaźników ilościowych (LAeq, LDWN, LN, M). Specyfika narażenia na hałas charakteryzuje się subiektywizmem postrzegania różnych dźwięków. Istotnym problemem badawczym staje się zatem opracowanie jakościowego modelu oceny zagrożenia hałasem mieszkańców. Podejmowane badania w tym obszarze koncentrują się na przeprowadzeniu oceny zagrożenia hałasem z rozszerzeniem stosowanych ocen ilościowych narażenia na hałas. Przykładowo, w pracy [2] podjęto badania oceny narażenia na hałas w środowisku miejskim z wykorzystaniem skali wskaźnikowej. Uwzględniono uśrednione wartości zagrożenia hałasem na placach zabaw oraz w pobliżu fasad budynków pochodzących ze źródeł hałasu komunikacyjnego, w bezpośredniej bliskości i w dalszych odległościach lokalizacji dróg. Dla każdego typu dróg wyznaczono uśrednione wagi uwzględniające poziomy dźwięku (z krokiem co 5 db) docierające do placów zabaw oraz fasad budynków wraz z procentowym parametrem długości fasad budynku. Wyznaczono minimalne i maksymalne LAeqD dla zmierzonych wartości poziomów dźwięku pochodzących z dróg, odpowiednio dla przyjętego górnego i dolnego zakresu poziomu dźwięku, w odniesieniu do wyznaczonych wag. Jako wynik oceny wyznaczono współczynnik odnoszący się do przyjętego zakresu skali poziomów dźwięku w zestawieniu z oceną poziomu hałasu akceptowalnego. Podejmowane próby standaryzacji jakości akustycznej okazały się niezadawalające [1]. Jakość akustyczna rozumiana jest, jako stopień, gdzie suma poszczególnych zdarzeń powodujących uciążliwość słuchową jest na poziomie zadawalającym [2]. Źródło: [1] Rys. 1.8 Parametry wpływające na jakość akustyczną 18

19 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych W ramach podjętych badań własnych, dla potrzeb identyfikacji jakości akustycznej środowiska zaproponowano wykorzystanie cech diagnostycznych obiektów o charakterze akustycznym i nieakustycznym środowiska (rys. 1.8). Jako próbę w ocenie jakości akustycznej środowiska zaproponowano wykorzystanie zależności i relacji pomiędzy cechami obiektów za pomocą miar. Wyniki prowadzonych badań nad standaryzacją jakości akustycznej środowiska wskazują na silną zależność subiektywnej percepcji cech dźwięku i cechami źródeł dźwięku. W tym celu założono przeprowadzenie pilotażowych badań audiometrycznych na wybranej populacji mieszkańców, narażonej na hałas komunikacyjny na terenach zurbanizowanych. W ramach tych badań odtwarzane będą zarejestrowane podczas pomiarów sygnały akustyczne źródeł dźwięku (w skali głośności), na które narażeni są mieszkańcy. Zakłada się, że otrzymane wyniki badań audiometrycznych rozszerzone będą terytorialnie na grupy wiekowe mieszkańców oraz na różne funkcje zagospodarowania przestrzennego terenów. Przyjmuje się w toku dalszych badań przy wykorzystaniu otrzymanych wyników opracowanie zobiektywizowanego modelu zagrożenia hałasem terenów zurbanizowanych. Podobieństwo zagospodarowania terenów (miar) o takich samych funkcjach użytkowych pozwala na opracowanie modelu wzorca akustycznego, dla ustalonych grup terenów w środowisku miejskim. Zestawienie wyników zróżnicowania pomiędzy stanem obiektywnego postrzegania zagrożenia hałasem na terenach zurbanizowanych w środowisku i modelem wzorca akustycznego umożliwi skwantyfikowanie jakości akustycznej w środowisku miejskim. Podejmowane badania wpisują się w filozofię smartcity, ze względu na obszar zarządzania środowiskiem miejskim zagrożonym hałasem. Model jakości akustycznej środowiska wykorzystany może być do tworzenia na terenach zurbanizowanych krajobrazów dźwiękowych (ang. soundscape) oraz we wspomaganiu procesów planowania przestrzennego miast. W tym ujęciu, dla zdiagnozowanej i ocenionej jakości akustycznej terenów zagrożonych hałasem możliwe staje się zarządzanie źródłami akustycznymi w celu zapewnienia komfortu akustycznego mieszkańców. 1.5 WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GIS DO WSPOMAGANIA DZIAŁAŃ SŁUŻB RATOWNICZYCH W ZAKŁADACH PRZEMYSŁOWYCH Procesy produkcyjne realizowane w przedsiębiorstwach są obarczone ryzykiem awarii mającym duży wpływ na otoczenie. Na poziomie organizacyjnym i technicznym przedsiębiorstwo musi zapewnić, że taka awaria ma minimalne prawdopodobieństwo wystąpić, i że przedsiębiorstwo jest gotowe do przeciwdziałania. Biorąc pod uwagę skalę produkcji i skalę przedsiębiorstwa oraz regionu musimy zdawać sobie sprawę z możliwości wystąpienia sytuacji niekontrolowanych prowadzących do kryzysu. Aby przeciwdziałać takim sytuacjom trzeba rozpoznać czynniki krytyczne przedsiębiorstwa i procesy produkcyjne; co już wykracza poza możliwości organizacyjne i techniczne przedsiębiorstwa. Potrzebny jest aparat badawczy i koncepcja badań nieingerencyjnych w przedsiębiorstwo. Badania, które nie ingerują w przedsiębiorstwa wymagają zbudo- 19

20 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. wania modelu, który uchwyci dynamikę procesów jak i czynniki mogące wywołać sytuację kryzysową. W miarę rozwoju systemów tworzących środowisko dla człowieka, takich jak systemy produkcyjne, energetyczne, transportowe, informacyjne, zwiększa się wpływ zdarzeń kryzysowych na ich funkcjonowanie. Zatem podstawą sprawnego działania służb ratowniczych w przeciwdziałaniu skutkom zdarzeń kryzysowych jest ścisła koordynacja i współpraca. Skuteczne działanie służb ratowniczych wymaga sprawnego podejmowania decyzji na wszystkich szczeblach organizacji akcji ratowniczej. Aktualnie rozwój metod i narzędzi opartych o technologie informatyczną (GIS) pozwala na dostarczanie informacji wspomagającej decyzje w szerokim zakresie działań podejmowanych przez człowieka. Skuteczne wykorzystanie tej technologii wymaga zgromadzenia informacji charakteryzującej środowisko potencjalnych sytuacji kryzysowych jak i dostarczenie tej informacji służbom ratowniczym. W kontekście aktualnej organizacji centralnej dyspozycji (Centrum Ratunkowego) służb ratowniczych poniżej przedstawiono koncepcję wspomagania przepływów informacji. Na tej podstawie można uważać, że narzędzia technologii GIS mogą istotnie przyczynić się do powodzenia w działaniu służb ratowniczych. W Polsce utworzono Rządowe Centrum Bezpieczeństwa (RCB), które jest znaczącym krokiem w budowaniu efektywnego i kompleksowego systemu zarządzania kryzysowego. Jest to system, dzięki któremu będzie można zapobiegać kryzysom, a także w razie ich wystąpienia, poprzez profesjonalne działania, minimalizować ich skutki. Należy podkreślić, że w polskim systemie administracyjnym jest to rozwiązanie całkowicie nowe, polegające na utworzeniu struktury ponadresortowej, której celem jest zoptymalizowanie i ujednolicenie postrzegania zagrożeń przez poszczególne wchodzące w skład resorty. RCB podwyższyć stopień zdolności radzenia sobie z trudnymi sytuacjami przez właściwe służby i organy administracji publicznej. Do podstawowych zadań RCB należy dokonywanie pełnej analizy zagrożeń, w oparciu o dane uzyskiwane ze wszystkich możliwych ośrodków kryzysowych funkcjonujących w ramach administracji publicznej oraz w oparciu o dane od partnerów międzynarodowych. Również do zadań RCB należy opracowywanie optymalnych rozwiązań pojawiających się sytuacji kryzysowych, oraz koordynowanie przepływu informacji o zagrożeniach. Zgodnie z obecnie obowiązującą ustawą z dnia 26 kwietnia 2007 r. o zarządzaniu kryzysowym art. 3 pkt. 2, przez infrastrukturę krytyczną należy rozumieć systemy oraz wchodzące w ich skład powiązane ze sobą funkcjonalnie obiekty, w tym obiekty budowlane, urządzenia, instalacje, usługi kluczowe dla bezpieczeństwa państwa i jego obywateli oraz służące zapewnieniu sprawnego funkcjonowania organów administracji publicznej, a także instytucji i przedsiębiorców. Infrastruktura krytyczna obejmuje systemy: zaopatrzenia w energię, surowce energetyczne i paliwa, łączności, sieci Teleinformatycznych, finansowe, zaopatrzenia w żywność, zaopatrzenia w wodę, ochrony zdrowia, transportowe, ratownicze, zapewniające ciągłość działania administracji publicznej, produkcji, składowania, przechowywania i stosowania substancji chemicznych, i promieniotwórczych, w tym rurociągi substancji niebezpiecznych. Zatem pod pojęciem 20

21 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych infrastruktury krytycznej należy rozumieć rzeczywiste i cybernetyczne systemy (a w tych systemach obiekty, urządzenia bądź instalacje) niezbędne do minimalnego funkcjonowania gospodarki i państwa. Infrastruktura krytyczna pełni kluczową rolę w funkcjonowaniu państwa i życiu jego obywateli i z tego powodu jest obiektem zainteresowania RCB. W wyniku zdarzeń spowodowanych siłami natury lub będących konsekwencją działań człowieka, infrastruktura krytyczna może być zniszczona, uszkodzona, a jej działanie może ulec zakłóceniu, przez co zagrożone może być życie i mienie obywateli. Przez ochronę infrastruktury krytycznej rozumiane są wszelkie działania zmierzające do zapewnienia funkcjonalności, ciągłości działań i integralności infrastruktury krytycznej w celu zapobiegania zagrożeniom, ryzykom lub słabym punktom oraz ograniczenia i neutralizacji ich skutków oraz szybkiego odtworzenia tej infrastruktury na wypadek awarii, ataków oraz innych zdarzeń zakłócających jej prawidłowe funkcjonowanie. W tym świetle koncepcja wykorzystania technologii GIS we wspomaganiu działań służb ratowniczych dużego zakładu przemysłowego jest uzasadniona i może stanowić istotny wkład w narodowy program ochrony infrastruktury krytycznej. Rządowe Centrum Bezpieczeństwa jest odpowiedzialne za przygotowanie Narodowego Programu Ochrony Infrastruktury Krytycznej. Przy przygotowaniu programu RCB ma współpracować z ministrami i kierownikami urzędów centralnych właściwych w sprawach bezpieczeństwa narodowego, a także odpowiedzialnymi za niżej wymienione systemy. Celem narodowego programu ochrony infrastruktury krytycznej jest stworzenie warunków do poprawy bezpieczeństwa infrastruktury krytycznej, w szczególności w zakresie (rys.1.9): zapobiegania zakłóceniom funkcjonowania infrastruktury krytycznej, przygotowania na sytuacje kryzysowe mogące niekorzystnie wpłynąć na infrastrukturę krytyczną, reagowania w sytuacjach zniszczenia lub zakłócenia funkcjonowania infrastruktury krytycznej, odtwarzania infrastruktury krytycznej. W obszarze działania służb ratowniczych dużego zakładu przemysłowego czynniki sytuacji kryzysowych wpływają na organizację i przebieg akcji ratowniczej. Obejmuje to działanie służb, których efektem jest usuwanie i przeciwdziałanie sytuacji kryzysowej. W obszarach miejskich i przemysłowych można wyróżnić szereg czynników zagrożenia zwanych czynnikami sytuacji kryzysowych m.in.: zagęszczenie infrastruktury technicznej, wysoki poziom stosowanych technologii, niewielki margines błędu oraz tak zwany czynnik ludzki, a także zdarzenia losowe w tym kataklizmy spowodowane siłami natury. Zatem skuteczne działanie przeciwko potencjalnym sytuacjom kryzysowym polega na wprowadzeniu do działania wyszkolonych ratowników wyposażonych w odpowiedni sprzęt. Przepływy informacji przedstawione na rys. 9 pokazują, że decyzje o przeciwdziałaniu są podejmowane przez dowódców służb ratowniczych (S1, S2) na miejscu zdarzenia. W zdarzeniach powodujących znaczne zagrożenie, poprawę skuteczności 21

22 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. uzyskuje się poprzez przekazanie odpowiednich informacji. Informacje o czynnikach kryzysowych wykorzystane przez centrum ratunkowe (CR) pozwalają użyć w akcji dostępne specjalistyczne zasoby i ratowników w danym obszarze działania. Zastosowanie GIS w gromadzeniu informacji przestrzennej polega w tym przypadku na wykorzystaniu danych graficznych i tekstowych zależnie od rodzaju informacji. Sposobem gromadzenia i prezentacji danych geograficznych czyli mapy obszaru jest zbiór warstw. Warstwy są zbiorami danych odpowiadających tematycznie obiektom przestrzennym. Podsumowując należy stwierdzić, że zastosowanie technologii GIS do modelowania sytuacji wymagających zastosowania sił i środków służb ratunkowych będzie wspomagać podejmowanie decyzji oraz przepływ informacji. Zaproponowana koncepcja wykorzystania technologii GIS we wspomaganiu działań służb ratowniczych dużego zakładu przemysłowego wymaga weryfikacji w dalszych badaniach analitycznych, koncepcyjnych i symulacyjnych oraz wdrożenia w kontekście aplikacji praktycznych. Prace takie są obecnie prowadzone w ramach badań statutowych oraz prac własnych. Rys. 1.9 Wspomaganie Centrum Ratunkowego z wykorzystaniem modeli GIS Źródło: Opracowanie własne PODSUMOWANIE W artykule przedstawiono podstawowe kierunki oraz przykłady prac prowadzonych w ramach badań statutowych przez Zespół kształtowania układów redukcji zagrożeń przemysłowych funkcjonujący w Instytucie Inżynierii Produkcji Wydziału Organizacji i Zarządzania Politechniki Śląskiej. Prowadzone prace związane są głównie z identyfikacją, przeciwdziałaniem oraz ograniczaniem zagrożeń przemysłowych, jak 22

23 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych również z poprawą warunków pracy i życia człowieka. Obecnie zespół skupia się na zagrożeniach związanych z ponadnormatywnym oddziaływaniem hałasu w środowisku zewnętrznym oraz środowisku pracy, identyfikacją oraz ograniczaniem uciążliwości hałasowej maszyn i urządzeń, jak również na ocenie i kształtowaniu środowiska akustycznego otaczającego człowieka. LITERATURA 1 A. Boczkowski. Designing of noise protection systems in industrial environment. Systems Supporting Production Engineering. W. Biały, J. Kaźmierczak (red.), Gliwice: P.A. Nova S.A., A. Boczkowski. Komputerowe wspomaganie w procesie realizacji ocen oddziaływania akustycznego zakładów przemysłowych na środowisko. Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji, t.2. R. Knosala (red.). Opole: Oficyna Wydaw. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją,, s A. Boczkowski. Racjonalne projektowanie i wdrażanie zabezpieczeń przeciwhałasowych w przemyśle. Materiały XXXIX Zimowej Szkoły Zwalczania Zagrożeń Wibroakustycznych, Gliwice-Szczyrk, Gliwice: Polskie Towarzystwo Akustyczne. Oddział Górnośląski, 2011, s A. Boczkowski, A. Kuboszek. Techniczne i pozatechniczne aspekty wdrażania innowacyjnych metod projektowania zabezpieczeń przeciwhałasowych w przemyśle. Etap I. Ekspertyza akustyczna. Zarządzanie innowacjami w produkcji i usługach. J. Kaźmierczak, J. Bartnicka (red.). Opole: Oficyna Wydaw. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją, 2014, s Ł. Dziemba. Koncepcja wykorzystania technologii GIS we wspomaganiu działań służb ratowniczych dużego zakładu przemysłowego. Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji, t.2. R. Knosala (red.). Opole: Oficyna Wydaw. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją,. 6 Ł. Dziemba. Modelowanie działań służb ratowniczo-porządkowych. III Międzynarodowa Konferencja Systemy Wspomagania w Zarządzaniu Środowiskiem. [CD-ROM]. Ekonomika i Organizacja Przedsiębiorstw, r. 57, nr 7, Ł. Dziemba. Zastosowanie technologii GIS w modelowaniu działania służb ratowniczo-porządkowych w kryzysowych sytuacjach ekologicznych. IV Międzynarodowa Konferencja Systemy Wspomagania w Zarządzaniu Środowiskiem. [CD-ROM]. Ekonomika i Organizacja Przedsiębiorstw, r. 58, nr 6, K. Genuit. Sound quality aspects for environmental noise. Internoise K. Genuit. Standardization of sound quality measurement. Noise-Con J. Kaźmierczak. (red.) Wspomaganie konstruowania układów redukcji drgań i hałasu maszyn. Warszawa: WNT, A. Kuboszek. Badania symulacyjne wpływu źródeł dźwięku na klimat akustyczny w środowisku przemysłowym. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Organizacja i Zarządzanie, z. 22, 2004, s

24 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 12 A. Kuboszek. Wspomaganie procesu projektowania zabezpieczeń akustycznych na stanowiskach pracy. Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji, t.2. R. Knosala (red.) Opole: Oficyna Wydaw. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją,, s B. Rudno-Rudzińska. Analysis of acoustic environment on premises of nursery schools in Wrocław. Archives of acoustics, no. 2 (35), 2010, s

25 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych WYKORZYSTANIE NOWOCZESNYCH TECHNOLOGII DO IDENTYFIKACJI, OGRANICZANIA ORAZ PRZECIWDZIAŁANIA ZAGROŻENIOM PRZEMYSŁOWYM Streszczenie: W artykule przedstawiono przykłady wykorzystania nowoczesnych technologii w procesie identyfikacji, przeciwdziałania oraz ograniczania zagrożeń przemysłowych. W szczególności omówiono możliwość zastosowania metod obliczeniowych do kształtowania środowiska pracy człowieka oraz projektowania skutecznych środków redukcji hałasu. Omówiono problem oceny przydatności map akustycznych zakładów przemysłowych dla potrzeb analizy narażenia człowieka na ponadnormatywny hałas oraz koncepcję nowego wskaźnika służącego do oceny zagrożenia hałasem w środowisku. W artykule zaprezentowano podstawowe kierunki przykłady prac prowadzonych w ramach badań statutowych przez Zespół kształtowania układów redukcji zagrożeń przemysłowych funkcjonujący w Instytucie Inżynierii Produkcji Wydziału Organizacji i Zarządzania Politechniki Śląskiej. Słowa kluczowe: zagrożenia przemysłowe, hałas, metody symulacyjne, narażenie na hałas THE USE OF MODERN TECHNOLOGIES IN IDENTIFICATION, LIMITING AND COUNTERACTING INDUSTRIAL HAZARDS Abstract: This article presents examples of the use of modern technologies in order to identify, counteract and limit industrial hazards. The article focuses on the possibility of using computational methods to shape the work environment and to design effective means of noise reduction. The issue of whether acoustical maps of industrial establishments are useful for the purposes of analyzing men's exposure to noise in excess of norm-defined standards, as well as the idea of creating a new indicator to assess noise hazard in the environment, have both been elaborated. The article covers basic examples of research being conducted by Creation of Systems for Reduction of Industrial Hazards Team working for the Institute of Production Engineering of Faculty of Organization and Management of Silesian University of Technology. Key words: industrial hazards, noise, simulation methods, exposure to noise Dr inż. Arkadiusz BOCZKOWSKI Dr inż. Marek KOMONIEWSKI Dr inż. Waldemar PASZKOWSKI Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze Arkadiusz.Boczkowski@polsl.pl Dr inż. Łukasz DZIEMBA Dr inż. Artur KUBOSZEK Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

26 Arka diusz BOC ZKOWSKI, Art ur K UBOS ZEK Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 2 WYKORZYSTANIE METOD KOMPUTEROWYCH DO OSZACOWANIA SKUTECZNOŚCI REDUKCJI HAŁASU NA STANOWISKACH PRACY 2.1 WPROWADZENIE Proces kształtowania klimatu akustycznego w środowisku pracy człowieka opiera się w głównej mierze na działaniach zmierzających do ograniczenia nadmiernej emisji hałasu pracujących maszyn i urządzeń poprzez ingerencję w ich konstrukcję i sposób działania metody czynne oraz na takim kształtowaniu stanowiska pracy i otoczenia człowieka, aby emitowany przez maszyny i urządzenia hałas został istotnie ograniczony metody bierne. W obszarze metod biernej redukcji hałasu możemy stosować następujące zabezpieczenia przeciwhałasowe: indywidualne ochronniki słuchu, obudowy dźwiękochłonno-dźwiękoizolacyjne (częściowe i całkowite), ekrany akustyczne oraz elementy odbijające lub pochłaniające hałas, adaptację akustyczną całych pomieszczeń, zmianę organizacji pracy lub zmniejszenie czasu pracy na stanowisku. Wybór właściwej metody ograniczenia hałasu jest zadaniem stosunkowo trudnym, z uwagi na koniczność oszacowania przewidywanych efektów oraz kosztów wyciszeń jeszcze na etapie projektowania zabezpieczeń. Niewłaściwy wybór często prowadzi do znacznego poniesienia kosztów lub nie gwarantuje uzyskania odpowiedniego efektu akustycznego. Dlatego też ocenę skuteczności proponowanych rozwiązań przeciwhałasowych przeprowadzić należy już na etapie ich projektowania. Realizacja tego zadania jest możliwa dzięki zastosowaniu systemów komputerowej symulacji zjawisk akustycznych. 2.2 WYKORZYSTANIE METOD KOMPUTEROWYCH W PROJEKTOWANIU ZABEZPIECZEŃ PRZECIWHAŁASOWYCH Zapewnienie właściwych warunków pracy i życia człowieka poprzez realizację zadań zmierzających do ograniczenia ponadnormatywnej emisji hałasu jest zadaniem trudnym, z uwagi na konieczność posiadania specjalistycznej wiedzy dotyczącej sposobów redukcji hałasu, konieczność oszacowania skuteczności projektowanych zabezpieczeń, często duży zakres inwestycji oraz wysoki koszt wdrożeń. Specjalista realizujący tego typu zadania musi stwierdzić, które źródła hałasu należy wyciszyć w pierwszej 26

27 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych kolejności oraz w jaki sposób wykonać odpowiednio skuteczne zabezpieczenia przed hałasem. W większości przypadków skuteczność zaprojektowanych zabezpieczeń przeciwhałasowych można zweryfikować dopiero po realizacji inwestycji i wykonaniu kontrolnych pomiarów hałasu, co w przypadku niewłaściwie dobranych rozwiązań, wiąże się z ryzykiem pomyłki i poniesieniem niepotrzebnych kosztów. Dlatego też realizacja zadań z zakresu projektowania akustycznego powinna odbywać się z wykorzystaniem komputerowych narzędzi wspomagających, pozwalających na symulację zjawisk akustycznych. Narzędzia taki dają możliwość analizy rozkładu pola akustycznego w przestrzeni zamkniętej (hale produkcyjne, pomieszczenia, itp.) lub otwartej (środowisko zewnętrzne) oraz pozwalają oszacować wpływ projektowanych zabezpieczeń na zmniejszenie poziomu dźwięku w wybranych punktach kontrolnych. W rzeczywistych obiektach przemysłowych zwykle spotykamy się z koniecznością ograniczenia hałasu środowiskowego emitowanego ze stosunkowo rozległego obszaru, na którym znajduje się duża liczba różnorodnych źródeł dźwięku, jak: niedostatecznie izolowane akustycznie hale przemysłowe lub fragmenty ich elewacji, wentylatory, dmuchawy, silniki (napędy), sprężarki, chłodnie wentylatorowe, itd. W takim przypadku nadrzędnym zadaniem jest określenie zakresu i kolejności prac wyciszających, uwzględniając przy tym możliwy do uzyskania efekt ekologiczny (definiowany, jako spadek wartości wskaźnika LAeqD lub LAeqN w db w punkcie pomiarowym zlokalizowanym na terenie podlegającym ochronie przed hałasem) oraz koszt realizacji zabezpieczeń. Trudność realizacji tak postawionego zadania związana jest najczęściej z brakiem możliwości wykorzystania metod pomiarowych do określenia tzw. stopnia ważności źródła. Zwykle na terenie zakładu pracują wszystkie źródła hałasu i nie ma możliwości zatrzymania procesu produkcyjnego celem przeprowadzenia eksperymentu polegającego na kolejnym załączaniu poszczególnych źródeł hałasu i pomiarze ich wpływu na hałas obserwowany w punktach kontrolnych. Przyczyną tego są duże koszty przerwania produkcji lub brak możliwości przerwania produkcji z uwagi na specyfikę realizowanego procesu technologicznego. Bardzo często zdarza się, że nie ma nawet fizycznej możliwości takiego działania, gdyż praca jednego źródła wymusza pracę pozostałych (ciągi technologiczne). Dodatkowo, w szczególności, jeśli badane środowisko znajduje się na zewnątrz, na hałas generowany przez zakład przemysłowy nakłada się hałas tła akustycznego związanego z istnieniem sąsiednich zakładów przemysłowych, blisko zlokalizowanymi głównymi drogami (np. wojewódzkimi, krajowymi, autostradami) lub liniami kolejowymi. Warunki takie praktycznie uniemożliwiają wykonanie dokładnych pomiarów poziomu dźwięku zwłaszcza, gdy zakład przemysłowy pracuje w systemie ciągłym. Powyższe problemy uniemożliwiają poprawne wytypowanie liczby źródeł przeznaczonych do wyciszenia, określenie koniecznej redukcji mocy akustycznej wyciszanych źródeł i określenie właściwej kolejności realizacji prac wyciszających. Ryzyko popełnienia błędu można jednak znacznie ograniczyć lub niemal całkowicie wyeliminować poprzez zastosowanie metod symulacyjnych. Prawidłowo wykonany model geometryczny i co ważniejsze poprawnie zbudowany na nim model symulacyjny umożliwia 27

28 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. przeprowadzenie eksperymentu czynnego, polegającego na zmianie parametrów źródła (moc akustyczna, kierunkowość, charakterystyka czasowo-częstotliwościowa emisji hałasu, itp.) i jego otoczenia (obudowy, ekrany, elementy pochłaniające) oraz obserwacji wpływu tych zmian na zmniejszenie poziomu dźwięku w punktach kontrolnych (np. na stanowiskach pracy). Optymalne rozwiązanie problemu redukcji hałasu w środowisku pracy wymaga zaproponowania rozwiązania najlepszego pod kontem akustycznym i ekonomicznym. Zaprojektowanie rozwiązań bardzo kosztownych, które będą miały niewielką skuteczność akustyczną, nie wchodzi w rachubę w gospodarce rynkowej. Z tego też powodu wiedza o tym, jaką przybliżoną skuteczność będą miały proponowane rozwiązania oraz jaki będzie ich przybliżony koszt, już na etapie ich projektowania, umożliwia wybór właściwej metody wyciszenia. Skuteczność środków ograniczających hałas na etapie projektowania oszacować można praktycznie tylko na drodze symulacji komputerowej. Metody symulacji komputerowej są również jedynymi metodami, które mogą pomóc w rozwiązaniu problemów nietypowych, w sytuacji, w których klasyczne (bierne) metody redukcji hałasu nie mogą zostać zastosowane. Np. przedstawiony przykład polegający na wyciszeniu hali produkcyjnej wyłącznie poprzez zastosowanie dźwiękochłonnej adaptacji akustycznej jest praktycznie niemożliwa do realizacji bez oszacowania możliwej do uzyskania skuteczności na drodze symulacji komputerowej. Oszacowanie zwiększenia chłonności akustycznej hali produkcyjnej o tak złożonej i skomplikowanej konstrukcji nie jest możliwe metodami innymi niż symulacyjne. 2.3 METODY I NARZĘDZIA SŁUŻĄCE DO KOMPUTEROWEJ SYMULACJI ZJAWISK AKUSTYCZNYCH Jedną z najbardziej rozpowszechnionych w Polsce metod analizy hałasu przemysłowego w środowisku zewnętrznym jest metoda określania emisji i imisji hałasu przemysłowego w środowisku opisana w instrukcji 338/2008 wydanej przez Instytut Techniki Budowlanej. Jest ona zalecana przez Ministerstwo Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa do stosowania przez projektantów, organa administracji państwowej oraz podmioty zajmujące się ochroną środowiska przed hałasem. Obliczenia wg algorytmów ww. metody realizuje program komputerowy o nazwie HPZ Po wejściu Polski do Unii Europejskiej zalecaną przez Dyrektywę 2002/49/WE Parlamentu Europejskiego oraz Rady metodą obliczeniową propagacji hałasu przemysłowego w środowisku zewnętrznym jest metoda opisana w normie PN-ISO :2002 pt. Tłumienie dźwięku podczas propagacji w przestrzeni otwartej. Ogólne metody obliczeń. W porównaniu z metodą opisaną w instrukcji 338/96 metoda ISO uwzględnia dodatkowo zjawisko tłumienia dźwięku przez grunt. Metoda ISO zaimplementowana jest w większości środowisk obliczeniowych realizujących zadania z zakresu tworzenia strategicznych map hałasu, tj.: CadnaA, Immi, LimaA, czy Sound- Plan. Wykorzystanie metody ISO ogranicza się do analizy propagacji dźwięku w przestrzeniach otwartych, a wiec w środowisku zewnętrznym. W przypadku analiz symulacyjnych zjawisk akustycznych w przestrzeni zamkniętej, np. wewnątrz hal prze- 28

29 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych mysłowych, stosowane są programy komputerowe wykorzystujące algorytmy obliczeniowe oparte o metody geometryczne analizy pola akustycznego, np.: Raynoise, Odeon Industrial, itp. Akustyka geometryczna zakłada, że fale dźwiękowe i promienie propagacji dźwięku zachowują się tak samo i mają te same własności. Promienie dźwięku odbijają się od stałych powierzchni tracąc przy tym część energii. Pomija się zazwyczaj falowy aspekt zachowania dźwięku. Algorytmy obliczeniowe programów komputerowych wykorzystujących metody akustyki geometrycznej stosowane obecnie opierają się na metodach będących połączeniem klasycznych metod geometrycznych, a więc metody źródeł pozornych i metody promieniowej. Przedstawione przykłady opierają się na zastosowaniu algorytmów akustyki geometrycznej i wykorzystaniu oprogramowania Raynoise oraz Odeon Industrial. 2.4 PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA METOD SYMULACYJNYCH DO IDENTYFIKACJI HAŁASU NA STANOWISKU PRACY Identyfikacja źródeł hałasu oraz opracowanie kolejności wyciszeń w hali suszarni koncentratu w przemyśle metalurgicznym W przykładzie przedstawiono sposób identyfikacji głównych źródeł hałasu mających wpływ na wybrane stanowiska pracy na terenie hali suszarni koncentratu w przemyśle hutniczym. Na podstawie przeprowadzonych analiz symulacyjnych określono wpływ poszczególnych źródeł na poziom hałasu zarejestrowany na wybranych stanowiskach pracy, ustalono optymalną kolejność prac wyciszających oraz oszacowano możliwą do uzyskania redukcję wskaźnika NDN. W celu realizacji opisanych wyżej działań wykonano następujące zadania: przeprowadzono identyfikację źródeł hałasu zlokalizowanych na terenie hali produkcyjnej, przeprowadzono pomiary poziomu dźwięku emitowanego przez poszczególne źródła wraz z identyfikacją charakterystyk oktawowych dźwięku, wykonano pomiary geometrii źródeł hałasu, obliczono poziom mocy akustycznej źródeł w funkcji częstotliwości oktawowych, wykonano inwentaryzację geometrii hali produkcyjnej oraz własności akustykcznych materiałów elewacyjnych, podłóg i stropów, przeprowadzono inwentaryzację istniejących stanowisk pracy, liczby pracowników narażonych na hałas, okresowości pracy poszczególnych źródeł, itp., utworzono cyfrowy model geometryczny i akustyczny hali suszarni koncentratu, przeprowadzono obliczenia rozkładu pola akustycznego we wnętrzu hali produkcyjnej, określono źródła odpowiedzialne za ponadnormatywną dawkę hałasu na wybranych stanowiskach pracy. Opracowany model geometryczny i akustyczny hali suszarni koncentratu przedstawiono na rys

30 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. a) b) Źródło: Opracowanie własne Rys. 2.1 Przestrzenny model hali suszarni koncentratu a) model geometryczny b) model geometryczno-akustyczny Został on utworzony na podstawie map sytuacyjnych hali oraz pomiarów własnych. Po wprowadzeniu do modelu lokalizacji głównych źródeł hałasu oraz ich charakterystyk akustycznych przystąpiono do przeprowadzenia obliczeń propagacji hałasu we wnętrzu hali z wykorzystaniem metod geometrycznych. W tym celu wykorzystano oprogramowanie Raynoise ver Zastosowano siatkę obliczeniową o rastrze 1,0 1,0m zlokalizowaną na wysokości 1,5m nad poziomem podłogi. Mapę rozkładu pola akustycznego dla szerokiego pasma częstotliwości słyszalnych (od 31,5 Hz do 8 khz) przedstawiono na rys Rys. 2.2 Mapa rozkładu poziomu dźwięku na terenie hali suszarni koncentratu Źródło: Opracowanie własne W następnej kolejności przeprowadzono analizę wpływu poszczególnych źródeł hałasu w punktach obserwacji P1 P3, pokrywających się z najczęstszymi miejscami przebywania pracowników we wnętrzu hali suszarni koncentratu. Lokalizację punktów kontrolnych na terenie analizowanej hali przemysłowej przedstawiono na rys

31 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Rys. 2.3 Lokalizacja punktów kontrolnych hałasu na terenie hali przemysłowej Źródło: Opracowanie własne W tab. 2.1 przedstawiono uzyskane w wyniku symulacji komputerowej udziały poszczególnych źródeł hałasu w ogólnym hałasie obserwowanym w punkcie kontrolnym P1. Przeprowadzona analiza wyników dla wszystkich punktów kontrolnych oraz stanowisk pracy pozwoliła na ustalenie optymalnej strategii prac wyciszających. Tab. 2.1 Udziały poszczególnych źródeł hałasu w punkcie kontrolnym P1 Oznaczenie Nazwa źródła Poziom dźwięku od źródła w db Źródło: Opracowanie własne 8_P1 b Napęd prasy brykietującej nr 4 72,0 3_P1 b Napęd suszarni koncentratu nr 3 71,1 3_P1 c Napęd suszarni koncentratu nr 4 70,2 3_P1 a Napęd suszarni koncentratu nr 1 70,1 3_P1 d Napęd suszarni koncentratu nr 5 69,7 4_P1 a Palnik suszarni koncentratu nr 3 69,2 4_P1 b Palnik suszarni koncentratu nr 4 68,9 4_P1 c Palnik suszarni koncentratu nr 5 68,9 9_P1 Prasa brykietująca nr 4 68,9 6_P1 a Napęd prasy brykietującej nr 2 67,8 L Aeq 81,2 W przypadku stacjonarnych stanowisk pracy istnieje możliwość stosunkowo dokładnego określenia wpływu poszczególnych źródeł na łączny hałas obserwowany na stanowisku. Nieco gorzej wygląda sprawa w przypadku stanowisk niestacjonarnych 31

32 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. (ruchomych), np. mistrzów, z uwagi na charakter ich pracy, który wiąże się z częstym przemieszczaniem pracowników na terenie danego wydziału oraz poza nim. Wówczas pracownicy narażeni są na oddziaływanie hałasu o złożonym i zmiennym charakterze, emitowanym ze źródeł umiejscowionych w różnych rejonach danego wydziału, jak również zlokalizowanych na zewnątrz hal lub na terenie innych wydziałów. W analizowanym przykładzie zastosowaną strategię, polegającą na określeniu kolejności wyciszania źródeł hałasu, wg kryterium największego wpływu na kształtowanie wskaźnika NDN na stanowiskach pracy znajdujących się bezpośrednio na tym wydziale. Na terenie hali suszarni koncentratu przekroczenie wskaźnika NDN hałasu występuje na 8 stanowiskach pracy, co przedstawiono w tab Tab Wykaz stanowisk z przekroczeniami wskaźnika NDN wraz z określeniem źródeł wpływowych oraz strategii wyciszeń Lp. Stanowisko NDN LeqA [db] Źródła wpływowe Kolejność wyciszeń 1 Operator ciągu transportu wsadu 2,72 89,3 2 Operator urządzeń odpylających 1,04 85,2 3 Mieszalnikowy 3,06 89,9 4 I-szy prasowacz koncentratu 2,46 88,9 5 Prasowacz koncentratu 2,46 88,9 6 Operator przygotowania wsadu 78,95 104,0 7 Starszy mistrz (kontrola) 2,96 89,7 8 Mistrz (kontrola) 4,47 91,5 Źródło: Opracowanie własne 3_P1 4_P1 5_P1 6_P1 7_P1 8_P1 9_P1 10_P1 11_P1 Etap 1 3_P1 4_P1 Etap 2 6_P1 7_P1 8_P1 9_P1 Etap 3 10_P1 11_P1 Zaproponowana ostatecznie kolejność wyciszeń dla hali suszarni koncentratu została podzielona na trzy etapy. W etapie pierwszym należało wyciszyć źródła o najmocniejszym wpływie na największą ilość stanowisk pracy znajdujących się w hali przemysłowej, a więc napędy (źródło 3_P1) oraz palniki suszarni koncentratu (źródło 4_P1). W etapie drugim należało wyciszyć prasy brykietujące i ich napędy (źródła 6_P1, 7_P1, 8_P1, 9_P1), natomiast w etapie trzecim - napędy przenośników (źródła 10_P1 i 11_P1). Realizacja wyciszeń zgodnie z przedstawioną strategią (kolejnością) pozwoli na obniżenie hałasu do wartości akceptowalnych i nie zagrażających zdrowiu pracowników Identyfikacja źródeł hałasu oraz opracowanie sposobu redukcji hałasu na stanowiskach pracy w hali rozlewniczej w przemyśle spożywczym Przedstawiony poniżej przykład prezentuje sposób przeprowadzenie analizy możliwości redukcji hałasu oraz opracowanie sposobu ograniczenia hałasu na terenie hali rozlewniczej w przemyśle spożywczym. Na terenie analizowanej hali występują przekroczenia dopuszczalnych poziomów hałasu na niektórych stanowiskach pracy oraz 32

33 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych ogólny (wysoki) poziom hałasu związany z charakterem pracy źródeł oraz panującym w hali akustycznym polem rozproszonym. Ze względu na rodzaj przemysłu (spożywczy), narzucone wymagania HACCP, bezpośredni kontakt z produktem oraz wymagania służb zajmujących się utrzymaniem ruchu, zastosowanie standardowych środków biernej redukcji hałasu oraz typowych materiałów pochłaniających dźwięki nie było możliwe. Dlatego też w większości zaproponowano rozwiązania przeciwhałasowe opierające się na działaniach zmierzających do zwiększenia chłonności akustycznej badanej hali przemysłowej. W celu identyfikacji źródeł hałasu znajdujących się na terenie hali rozlewniczej w pierwszej kolejności przeprowadzono: inwentaryzację źródeł hałasu zlokalizowanych na terenie hali, szczegółowe obmiary geometryczne źródeł hałasu, analizę i pomiary geometrii hali rozlewniczej, specjalistyczne pomiary akustyczne dla potrzeb opracowania projektu akustycznego wyciszeń poszczególnych źródeł, np.: pomiary poziomów ciśnienia akustycznego w charakterystycznych punktach, wyznaczenie oktawowych i tercjowych charakterystyk częstotliwościowych hałasu źródeł, itp. Następnie opracowano model geometryczno-akustyczny badanej hali. Podstawą do zamodelowania geometrii hali była uzyskana dokumentacja rysunkowa zawierająca lokalizację linii produkcyjnych (2D) wykonana w formacie DWG. Dla potrzeb modelowania akustycznego pozyskany materiał został uproszczony, przekształcony oraz uzupełniony o 3 wymiar wysokość. Wszystkie źródła hałasu uzyskały 3 wymiar, ściany otaczające halę podzielono na powierzchnie o jednakowych własnościach materiałowych, zamodelowano elementy ekranujące (ścianki działowe, przegrody, itp.) oraz dodano dach ograniczający przestrzeń hali od góry. a) b) Źródło: Opracowanie własne Rys. 2.4 Widok opracowanego modelu hali rozlewniczej: a) model geometryczny, b) model geometryczno-akustyczny W następnej kolejności model geometryczny zaimportowano do środowiska obliczeniowego Odeon Industrial w wersji 8.01 firmy Bruel & Kjaer, uzupełniono 33

34 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. o punktowe (np. monobloki, etykieciarki) i liniowe (transportery) źródła hałasu oraz przypisano im parametry akustyczne określone w czasie pomiarów. Wszystkim powierzchniom otaczającym halę rozlewniczą (ściany, sufit, podłoga) nadano odpowiednie własności akustyczne, jak: pochłanianie dźwięku oraz izolacyjność akustyczną. Przygotowany w ten sposób przestrzenny model geometryczny i akustyczny przedstawiono na rys. 2.4 i rys Źródło: Opracowanie własne Rys. 2.5 Przestrzenny model akustyczny (3D) hali rozlewniczej Przeprowadzone wstępne obliczenia oraz kalibracja modelu symulacyjnego pozwoliła uzyskać rozrzut pomiędzy wynikami pomiarów a wynikami obliczeń modelowych nieprzekraczający ±2,0 db. Skalibrowany model akustyczny posłużył do obliczenia mapy rozkładu pola akustycznego we wnętrzu hali rozlewniczej. Mapę akustyczną wyznaczono w siatce punktów o rozmiarach 1,0m 1,0m rozmieszczonej na wys. 1,5m nad poziomem podłogi hali. Przykładową mapę rozkładu dźwięku przedstawiono na rys Źródło: Opracowanie własne Rys. 2.6 Mapa rozkładu dźwięku na terenie hali rozlewniczej 34

35 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Zgodnie z założonymi ograniczeniami wynikającymi z charakteru pracy maszyn i urządzeń oraz koniecznością zapewnienia sterylności stanowisk opracowano kilka możliwych do wdrożenia rozwiązań przeciwhałasowych zmierzających do ograniczenia hałasu na terenie analizowanej hali. Zaproponowane rozwiązania w pierwszej kolejności bazują na zwiększeniu chłonności akustycznej hali, a więc znaczącym zmniejszeniu udziału dźwięków odbitych od ścian i dachu hali. Dopiero po wykorzystaniu wszystkich możliwości zmierzających do ograniczenia czasu pogłosu we wnętrzu hali rozważono zastosowanie rozwiązań bazujących na wyciszaniu źródeł z wykorzystaniem obudów częściowych lub całkowitych. Opracowano kilka głównych wariantów działań wyciszających, które winny być wdrażane kolejno po sobie, polegających na zwiększeniu chłonności akustycznej hali przez podwieszenie pod sufitem przestrzennych pochłaniaczy dźwięku (wariant 1), dołożenie dodatkowych pochłaniaczy ściennych rozmieszczonych na pionowych ścianach hali ponad lamperią (wariant 2) oraz wyciszenie głównych źródeł hałasu (etykieciarki oraz monobloki) poprzez zamontowanie nad nimi dodatkowych przestrzennych pochłaniaczy dźwięku (wariant 3). Przykładowy model geometryczny hali rozlewniczej z wprowadzonymi rozwiązaniami wyciszającymi przedstawiono na rys Rys. 2.7 Model hali rozlewniczej z wprowadzonymi adaptacjami akustycznymi -wariant 3 Źródło: Opracowanie własne W kolejnym kroku przeprowadzono analizę skuteczności akustycznej opracowanych wariantów wyciszających z wykorzystaniem istniejącego modelu komputerowego. Obliczenia wpływu proponowanych rozwiązań przeprowadzono w wybranych punktach kontrolnych, których lokalizacja odpowiada punktom pomiaru hałasu na stanowiskach pracy. Dało to możliwość porównania wyników uzyskanych w wyniku symulacji komputerowej, z rzeczywistymi poziomami hałasu na stanowiskach pracy. Dodatkowo wygenerowano mapy hałasu przedstawiające rozkład pola akustycznego w przypadku zastosowania poszczególnych wariantów wyciszających. Przykładowe mapy rozkładu poziomu dźwięku we wnętrzu hali rozlewniczej po wprowadzeniu zabezpieczeń przeciwhałasowych ujętych w wariancie 1 przedstawiono na rys. 8a, natomiast w wariancie 3, na rys. 2.8b. Szczegółowa analiza wyników wykazała, że zastosowanie wyciszeń przewidzianych w wariancie 3 pozwoli uzyskać na wszystkich stanowiskach pracy ekipozycję na hałas niższą od dopuszczalnej. 35

36 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Rys. 2.8 Mapy rozkładu dźwięku na terenie hali rozlewniczej po wykonaniu zabezpieczeń akustycznych przewidzianych dla: a) wariantu 1 b) wariantu 3 PODSUMOWANIE Przestawione wyniki badań wskazują na szeroki zakres zastosowania komputerowych metod symulacji zjawisk akustycznych. Wyniki symulacji komputerowych mogą być pomocne w procesie projektowania środków redukcji hałasu np. do oceny narażenia pracowników na nadmierny hałas, ale również do określenia wpływu obiektów przemysłowych na środowisko zewnętrzne i mieszkających w tym środowisku ludzi. Zastosowanie symulacji komputerowych na etapie projektowania umożliwia wybór optymalnego sposobu wyciszenia, ze względu na możliwy do uzyskania efekt akustyczny oraz przewidywany koszt wdrożenia. LITERATURA 1 A. Boczkowski. Designing of noise protection systems in industrial environment. Systems Supporting Production Engineering. W. Biały, J. Kaźmierczak (red.). Gliwice: P.A. Nova S.A., A. Boczkowski. Komputerowe wspomaganie w procesie realizacji ocen oddziaływania akustycznego zakładów przemysłowych na środowisko. Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji. t.2. R. Knosala (red.). Opole: Oficyna Wydaw. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją,, s A. Boczkowski. Racjonalne projektowanie i wdrażanie zabezpieczeń przeciwhałasowych w przemyśle. Materiały XXXIX Zimowej Szkoły Zwalczania Zagrożeń Wibroakustycznych, Gliwice-Szczyrk, Gliwice: Polskie Towarzystwo Akustyczne. Oddział Górnośląski, 2011, s A. Boczkowski, A. Kuboszek. Techniczne i pozatechniczne aspekty wdrażania innowacyjnych metod projektowania zabezpieczeń przeciwhałasowych w przemyśle. Etap I. Ekspertyza akustyczna. Zarządzanie innowacjami w produkcji i usługach. J. Kaźmierczak, J. Bartnicka (red.). Opole: Oficyna Wydaw. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją, 2014, s

37 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 5 A. Boczkowski, A. Kuboszek. Techniczne i pozatechniczne aspekty wdrażania innowacyjnych metod projektowania zabezpieczeń przeciwhałasowych w przemyśle. Etap II. Projekt akustyczny. Zarządzanie innowacjami w produkcji i usługach. J. Kaźmierczak, J. Bartnicka (red.). Opole: Oficyna Wydaw. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją, 2014, s Z. Engel. Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa: PWN, M. Komoniewski, A. Boczkowski, A. Kuboszek. Przykład realizacji oceny oddziaływania akustycznego kompleksu metalurgicznego na środowisko zewnętrzne. Materiały XXXII Zimowej Szkoły Zwalczania Zagrożeń Wibroakustycznych, Gliwice- Szczyrk, Gliwice: Polskie Towarzystwo Akustyczne. Oddział Górnośląski, 2004, s A. Kuboszek. Badania symulacyjne wpływu źródeł dźwięku na klimat akustyczny w środowisku przemysłowym. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Organizacja i Zarządzanie, z. 22. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2004, s A. Kuboszek. Wspomaganie procesu projektowania zabezpieczeń akustycznych na stanowiskach pracy. Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji, t.2. R. Knosala (red.). Opole: Oficyna Wydaw. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją,, s

38 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. WYKORZYSTANIE METOD KOMPUTEROWYCH DO OSZACOWANIA SKUTECZNOŚCI REDUKCJI HAŁASU NA STANOWISKACH PRACY Streszczenie. Zastosowanie symulacji komputerowej umożliwia kształtowanie optymalnych warunków wibroakustycznych środowiska przez odpowiednie planowanie budowy nowych lub przebudowy istniejących miast, układów komunikacyjnych, zakładów przemysłowych. Daje również możliwość oceny działania biernych środków redukcji hałasu (ekranów, obudów) na etapie ich projektowania, jak również umożliwia oszacowanie wpływu tych środków na klimat akustyczny badanych obiektów. Słowa kluczowe: hałas, metody symulacyjne, ocena oddziaływania akustycznego THE USE OF COMPUTER METHODS FOR THE ASSESSMENT OF THE EFFECTIVENESS OF THE REDUCTION OF NOISE AT WORKPLACES Abstract: Usage of computer simulation enables creation of optimal wibroacoustic conditions of environment by right planning builds of new towns, communication systems, plants and prebuild existing ones. This usage also gives possibility of estimation of activity of passive noise control media (for example acoustic baffle) on a stage of their design and also enables estimation of influence of these items acoustic environment of investigated object. Key words: noise, simulation methods, the acoustic impact assessment Dr inż. Arkadiusz BOCZKOWSKI Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze Arkadiusz.Boczkowski@polsl.pl Dr inż. Artur KUBOSZEK Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze Artur.Kuboszek@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

39 Jarosław BR ODNY SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych KONCEPCJA WYKORZYSTANIA MODELU EFEKTYWNOŚCI CAŁKOWITEJ DO ANALIZY PRACY MASZYN GÓRNICZYCH WPROWADZENIE Zaostrzająca się konkurencja na światowym rynku energetycznym wymusza działania innowacyjne we wszystkich działach przemysłu wydobywczego, w tym także w górnictwie węgla kamiennego. We współczesnym świecie za nowoczesne górnictwo uznaje się ekonomicznie efektywne wydobywanie surowców z wykorzystaniem energooszczędnych i niezawodnych maszyn górniczych przy uwzględnieniu wymogów bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Dla efektywności ekonomicznej funkcjonowania kopalń, szczególnie istotna jest koncentracja wydobycia oraz obniżanie jednostkowego kosztu wydobycia. Dla osiągnięcia tych celów nieodzowny jest rozwój systemu technologicznego wykorzystywanego w procesie wydobywczym. Istotą tego systemu jest właściwa organizacja produkcji, a w tym w szczególności harmonijne powiązanie pracy maszyn i urządzeń z warunkami górniczo-geologicznymi, w których odbywa się eksploatacja. Rosnące, na skutek większej konkurencji, wymagania w zakresie poprawy efektywności krajowego przemysłu górniczego powodują, iż w przemyśle tym wykorzystywane są coraz nowocześniejsze maszyny wchodzące w skład systemów eksploatacyjnych i transportowych. W bieżącej eksploatacji maszyn konieczne jest przede wszystkim zapewnienie ich dużej dyspozycyjności i bezawaryjnej pracy z możliwością uniknięcia nieprzewidzianych uszkodzeń. Dotychczas wykorzystywane w sferze zarządzania środkami produkcji górniczej rozwiązania skupiały się na niezależnym wykorzystywaniu dwóch obszarów wspierających. Pierwszy, niższego poziomu, automatyki przemysłowej, wykorzystywany do działań czysto operacyjnych (incydent-reakcja), i drugi, operujący już informacją zagregowaną, mogącą służyć do celów analitycznych, jednak ze względów praktycznych, nieoperujący pełnym zakresem zdarzeń, a dobieranych często w sposób uznaniowy, więc siłą faktu o niższej wiarygodności. Powstaje więc potrzeba stworzenia nowoczesnego systemu diagnostycznego, łączącego w sposób automatyczny oba obszary i spinającego innowacyjne rozwiązania techniczne z dziedziny automatyki przemysłowej z uznanymi metodykami zarządzania parkami maszynowymi, a opartego o osiągnięcia współczesnej informatyki. System taki powinien bazować na wykorzystaniu automatycznych procedur diagnostycznych opartych na badaniu własności maszyn w trakcie procesów 39

40 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. roboczych, a także na badaniu własności ich wytworów, pozwalając na ocenę stanu technicznego maszyn, a tym samym w sposób istotny wpływać na poprawę parametrów ekonomicznych oraz bezpieczeństwo pracy w kopalniach. System taki umożliwi, więc prowadzenie kontroli racjonalności użytkowania oraz obsługi maszyn, co pozwoli uzyskać poprawę efektywności ich eksploatacji, a w praktyce powinno przełożyć się na wydłużenie czasu ich użytkowania, ograniczeniu awarii i przestojów oraz właściwą organizację i realizację prac związanych z obsługą i konserwacją tych maszyn. Działania te powinny doprowadzić do zwiększenia wydajności, poprawy jakości oraz ograniczenia kosztów eksploatacji maszyn, co w dalszym etapie będzie miało wpływ na obniżenie kosztów jednostkowych produktu, jakim jest wydobywany węgiel. Zasadnym, zatem staje się opracowanie rozwiązania wykorzystującego nowatorskie, dla praktyki górnictwa węgla kamiennego w kraju, metody wsparte narzędziami informatycznymi i służącego do maksymalizacji efektywności wykorzystania poszczególnych maszyn górniczych, a w konsekwencji zwiększenia ogólnej efektywności procesu eksploatacji węgla kamiennego. Zastosowanie proponowanego rozwiązania w praktyce, poprzez wprowadzenie istotnych ulepszeń oraz nowatorskich środków wsparcia powinno wpłynąć na lepsze zarządzanie produkcją górniczą. Zasadniczymi celami proponowanych rozwiązań jest zapewnienie: maksymalnej dostępności maszyny (zwiększenia rzeczywistego czasu pracy maszyny poprzez porównanie potencjalnego czasu operacyjnego maszyny z rzeczywistym czasem pracy), maksymalnego wykorzystania maszyny (ograniczenie strat wydajności), maksymalnie wysokiej jakości wynikającej z funkcji celu maszyny (np. uzyskanie odpowiedniego sortymentu węgla). Skuteczność realizacji powyższych dążeń wymaga konieczności ilościowej ich oceny, a w konsekwencji, opracowania harmonogramu działań korygujących opartych o analizę wpływu wybranych parametrów pracy maszyn na wartości tych ocen. Oceny te powinny odnosić się do cech poszczególnych maszyn i realizowanych procesów eksploatacyjnych. W aspekcie praktycznego wykorzystania miar do oceny maszyn górniczych oraz realizowanych z ich udziałem procesów eksploatacyjnych, można wyróżnić kilka kluczowych cech obejmujących ich stan techniczny, niezawodność, funkcjonalność, efektywność oraz diagnozowalność, czyli podatność na pozyskiwanie informacji o ich stanie technicznym. W praktyce istnieje wiele modeli wykorzystywanych do ilościowej oceny eksploatowania obiektów technicznych oraz funkcjonowania służb utrzymania ruchu. Najszersze zastosowania praktyczne w różnych branżach znalazły modele efektywności eksploatacyjnej OEE (Overall Equipment Effectiveness) oraz organizacyjno-techniczne KPI (Key Performance Indicators), a także modele niezawodnościowe [2], [5], [6], [7]. Uwzględniając przystawalność do założonych celów i specyfikę maszyn górniczych, pracujących w nie do końca dających się zdefiniować zmiennych warunkach zewnętrznych oraz możliwość wykorzystania innowacyjnych rozwiązań informatycznych, 40

41 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych założono wykorzystanie modelu efektywności całkowitej (OEE) do analizy pracy kompleksu ścianowego w kopalni węgla kamiennego. W skład systemu technicznego, za jaki możemy uznać analizowany kompleks wchodzą: kombajn ścianowy, przenośnik zgrzebłowy, kruszarka, przenośnik podścianowy oraz ścianowa obudowa górnicza. W opracowaniu omówiono model efektywności całkowitej (OEE) oraz przedstawiono podstawowe założenia koncepcji zastosowania tego modelu do analizy pracy zespołu maszyn górniczych. Ze względu na specyfikę procesu podziemnej eksploatacji, szczególna uwagę zwrócono na sposób oraz wiarygodność pozyskiwania danych eksploatacyjnych z badanych maszyn. Dane te, bowiem mają podstawowe znaczenie w procesie wykorzystania modelu OEE, jako narzędzie poprawy efektywności pracy maszynowych kompleksów ścianowych i poprzez to racjonalizacji kosztów produkcji zakładu górniczego. 3.2 CHARAKTERYSTYKA MODELU OEE Efektywność jest jedną z podstawowych kategorii wykorzystywanych do opisu stanu, funkcjonowania oraz szans rozwojowych różnego rodzaju przedsiębiorstw, a także pojedynczych maszyn oraz ich zespołów np. tworzących linie produkcyjne. Pojęcie efektywności rozumiane jest najczęściej, jako wzajemne relacje między nakładami i efektami i odnosi się do zasady racjonalnego gospodarowania np. parkiem maszynowym. W przedsiębiorstwach produkcyjnych często wykorzystuje się pojęcie efektywności technicznej rozumianej, jako maksymalizowanie wielkości produkcji przy wykorzystaniu danych nakładów na jej prowadzenie [1]. Można, więc przyjąć, że poprawa efektywności pojedynczych maszyn oraz całych systemów technicznych zależna jest od sposobu ich użytkowania i stanowi jedno z podstawowych zadań realizowanych w czasie ich eksploatacji. Do głównych zadań, formułowanych w sferze eksploatacji systemów technicznych możemy zaliczyć [4]: wydłużanie czasu efektywnej pracy eksploatowanych obiektów technicznych, skracanie czasu odnawiania zdatności eksploatacyjnej obiektów przy równoczesnym polepszaniu jakości odnawiania, zwiększanie trwałości i niezawodności obiektów eksploatacji, zmniejszanie zużycia materiałów eksploatacyjnych, optymalizację gospodarki częściami zamiennymi, optymalizację przepływu informacji w systemie technicznym, usprawnianie warunków użytkowania obiektów technicznych, polepszanie bezpieczeństwa pracy pracowników, eliminację zagrożeń środowiska wywoływanych przez użytkowanie obiektów technicznych. W celu realizacji tych zadań konieczna jest prawidłowa organizacja i kontrola procesu produkcyjnego. Jednym z istotnych czynników mających wpływ na konkretne działania w tym zakresie jest przyjęcie odpowiedniej metodyki nadzorowania i oceny skuteczności wykorzystania stosowanych maszyn i urządzeń. Takie możliwości stwarza strategia Kompleksowego Utrzymania Maszyn (TPM 41

42 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Total Productive Maintenance), której głównym celem jest zwiększenie efektywności maszyn i urządzeń wykorzystywanych w produkcji. Strategia ta obejmuje swoim zakresem cały cykl życia maszyny co pozwala na stworzenie stabilnego systemu, którego celem jest poprawa efektywności wykorzystania danej maszyny w procesie produkcyjnym. Rezultatami wprowadzenia tej strategii są redukcje kosztów napraw, efektywne wykorzystanie maszyn oraz rzadsza wymiana części, a to z kolej wpływa na ograniczenie nieplanowanych przestojów oraz braku długich przezbrojeń. W konsekwencji wpływa to na zwiększenie efektywność i elastyczność parku maszynowego i procesu produkcyjnego [8]. Podstawowym narzędziem wykorzystywanym do ilościowej oceny strategii zarządzania TPM jest model efektywności całkowitej OEE (Overall Equipment Effectiveness), który od kilkunastu lat jest szeroko stosowany w gospodarce światowej do pomiaru efektywności pracy maszyn. Miarą efektywności dla tego modelu jest wskaźnik efektywności będący wypadkową trzech składowych (podrzędnych) niemianowanych wskaźników operujących na trzech warstwach istotnych z punktu widzenia pracy maszyn. Wskaźnikami tymi są [2], [6], [7], [9], [10]: Dostępność, określana jako stosunek rzeczywistego czasu pracy maszyny, do teoretycznego czasu dyspozycyjności maszyny. Dostępność obniżana jest przez przestoje o różnej genezie, które w sposób uzasadniony lub nie uniemożliwiają pracę maszyny. Dostępność rzeczywista obniżana jest przez awarie i zależnie od przyjętej metody przez przezbrajanie i ustawianie maszyn. Przy określaniu czasu operacyjnego uwzględniono przestoje planowane. Wydajność, operuje stosunkiem czasu dostępnego pomniejszonego o straty wydajności maszyny do rzeczywistego czasu pracy. Wydajność (wykorzystanie maszyny) często jest zaniżana przez straty prędkości wykonywania poszczególnych operacji. Jakość, określa stosunek produkcji akceptowalnej (dobre produkty) do produkcji całkowitej. Na rys. 3.1 przedstawiono schemat wyznaczenia wskaźnika efektywności całkowitej wraz z wykorzystywanymi w trakcie jego obliczeń równaniami [2], [6], [7], [9], [10], [13], [14]. Rys. 3.1 Schemat wyznaczania wskaźnika efektywności całkowitej (OEE) Źródło: Opracowanie własne 42

43 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Zasadnym jest zatem stwierdzenie, że wskaźnik końcowy (OEE) oddaje stopień wykorzystania czasu bazowego dla uzyskania pełnowartościowej produkcji. Bardzo istotne przy wyznaczaniu wartości tego wskaźnika dla maszyny lub systemu produkcyjnego ma zidentyfikowanie przyczyn powodujących wystąpienie strat czasowych. Najistotniejszymi spośród tych przyczyn są [13], [14]: Awarie, rozumiane jako nieplanowane i często niemożliwe do przewidzenia, zatrzymanie maszyny z powodów technicznych. Zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 3.1 wpływają one na obniżenie wskaźnika dostępności. Postoje nieplanowane, których najczęstszą przyczyną są problemy logistyczne. Straty wynikające z tej przyczyny wpływają na zaniżenie dostępności, lecz są stosunkowo łatwe do zredukowania np. przez odpowiednie przedsięwzięcia organizacyjne. Drobne awarie i postoje, najczęściej są wynikiem problemów technicznych i usuwane są przez obsługę. Traktowane są jako straty prędkości i wpływają na obniżenie wskaźnika wydajności. Przezbrajanie, rozumiane jako zmiana wyposarzenia maszyny. Generalnie przyjmujemy, że przezbrajanie jest przygotowaniem maszyny do produkcji, jednak w momencie, gdy przekroczony zostanie czas normatywny przewidziany na przeprowadzenie tej operacji to nadwyżką ta traktujemy, jako stratę zaniżającą dostępność maszyny. Ustawianie traktowane podobnie jak przezbrajanie. Utratę wydajności będącą wynikiem spowolnienia pracy maszyny lub systemu. Przyczyną mogą być błędy wynikające z nieprawidłowego sterowania, zatrzymań prewencyjnych lub przekroczenia parametrów eksploatacyjnych (np. temperatura, ciśnienie). Wadliwy produkt, powodujący stratę czasową konieczną na wyprodukowanie nowego dobrego produktu. Obniża to wartość wskaźnika OEE w części dotyczącej jakości. Kluczowym czynnikiem interpretacyjnym dla wyznaczenia wartości wskaźnika OEE jest określenie bazy czasowej. Powszechnie akceptowalną interpretacją standardu metodyki jest przyjęcie, że podstawowym czasem bazowym jest całkowity planowany czas produkcji. Jest on rozumiany jako czas organizacyjnie, w sensie równoczesnej dyspozycyjności czynnika ludzkiego i maszynowego, przeznaczony na produkcję. Z czasem, przy okazji poszukiwań rezerw w procesach produkcyjnych, rozszerzano stosowalność OEE na szersze obszary. I tak m.in. ukształtował się maksymalny czas bazowy w postaci czasu dyspozycyjności produkcyjnej parku maszynowego, jako lepiej pokazującego potencjalne możliwości produkcyjne zainstalowanych maszyn i urządzeń w czasie kalendarzowym. Ta kalendarzowa perspektywa wskaźników OEE niekiedy określana jest mianem TEEP (Total Effective Equipment Performance) całkowitej efektywności wykorzystania urządzeń [12]. Obliczona wartość wskaźnika OEE, zgodnie z przedstawionym na rys. 3.1 schematem, dla przedsiębiorstw produkcyjnych powinna mieścić się w granicach 65-70% [10]. 43

44 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Wartości wskaźnika poniżej tej wielkości świadczy o niskiej efektywności wykorzystania maszyn, a co za tym idzie o konieczności wprowadzenie zmian w celu poprawy tej wartości. W tab. 3.1 przedstawiono wartości składowych wskaźników oraz wskaźnika OEE dla przedsiębiorstw klasy światowej [14]. Źródło: [14] Tab. 3.1 Wartości wskaźników składowych i całkowitego OEE dla przedsiębiorstwa klasy światowej Wartość wskaźnika Przedsiębiorstwo klasy światowej Dostępność 90% Wydajność 95% Jakość 99,9% Wskaźnik OEE 85% Z badań wynika, że średnia wartość wskaźnika OEE w przedsiębiorstwach o akceptowalnym wykorzystaniu maszyn, powinna wynosić w granicach 65-70% [8]. Regularne wyznaczanie wartości wskaźnika OOE stwarza możliwość określenia przyczyn oraz problemów występujących w procesie eksploatacji obiektów i systemów technicznych, wprowadzenia koniecznych zmian oraz monitorowania skutków tych zmian. Analiza wartości wskaźników składowych powinna stanowić źródło informacji na podstawie której dokonywane są usprawnienia oraz działania korygujące mające na celu poprawę efektywności procesu produkcyjnego. Można, więc przyjąć, iż podwyższenie wartości wskaźnika OEE powinno wpłynąć na poprawę wyników finansowych przedsiębiorstwa bez konieczności ponoszenia dodatkowych kosztów zakupu nowych maszyn czy zwiększenia zatrudnienia. Wartość tego wskaźnika, będąca kluczowym miernikiem efektywności wykorzystania maszyn, powinna stanowić podstawę dla wszelkiego typu działań związanych z ciągłym doskonaleniem procesu produkcyjnego w celu pełniejszego wykorzystania możliwości tych maszyn. 3.3 ZASTOSOWANIE MODELU OEE DLA MASZYN GÓRNICZYCH Jednym ze strategicznych celów realizowanych przez przedsiębiorstwo jest ciągłe podwyższanie jego efektywności ekonomicznej. Istotnym składnikiem tego procesu jest efektywne wykorzystania posiadanego parku maszynowego. Warunkiem postępu w takim procesie jest precyzyjna informacja o aktualnym wykorzystaniu maszyn, stratach związanych z nieefektywną pracą, awaryjnością maszyn, czasem reakcji na awarie oraz czasem poświęconym na naprawy. W przemyśle, również w górnictwie węgla kamiennego, w ostatnich latach obserwować można coraz szerszy zakres stosowania systemów monitorowania maszyn i urządzeń i postępujący za tym rosnący stopień wykorzystywania informacji pochodzącej z takich źródeł. Gromadzone przez te systemy dane obrazujące przebieg monitorowanego procesu, wykorzystywane są prawie wyłącznie do bieżącej wizualizacji i raportowania poszczególnych parametrów. Jednak coraz częściej dostrzegana jest potrzeba szerszego wykorzystywania pozyskiwanych zasobów danych. 44

45 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych W szczególności, możliwością jest próba identyfikacji i zdefiniowania bardziej zaawansowanego modelu diagnostycznego monitorowanych maszyn i urządzeń. Jednym z uznanych sposobów identyfikacji takich modeli jest podejście przez analizę danych pozyskiwanych w czasie eksploatacji maszyny lub urządzenia. Genezą prezentowanej koncepcji jest poszukiwanie sposobów podniesienia efektywności i konkurencyjności przedsiębiorstw górniczych. Drogą ku temu, wobec faktu, że przychody są zdeterminowane cenami rynkowymi, jest poszukiwanie sposobów racjonalizacji i obniżania kosztów produkcji, najlepiej w obszarach o wysokiej kosztochłonności. Stąd obiekt badań został zlokalizowany w obszarze środków produkcji górniczej. Rozpatrując relacje rozgrywające się w tym obszarze zwrócono się w kierunku niestosowanych w krajowym górnictwie głębinowym metodyk wspierających zarządzanie wykorzystaniem i utrzymaniem parków maszynowych. Obiecującą i skutecznie wykorzystywaną w innych referencjach metodyką, pozwalającą na łączenie obserwacji, analizowanie i wspieranie decyzji we wszystkich istotnych płaszczyznach związanych ze środkami produkcji jest zastosowanie modelu efektywności całkowitej (OEE). Wykorzystanie tego modelu wiąże się z koniecznością identyfikacji zespołu maszyn poddanych analizie oraz wiarygodnego pozyskiwania danych eksploatacyjnych z tych maszyn. Wszystkie aspekty związane z obserwacją poszczególnych warstw obecnych w metodyce OEE (dostęp, wydajność, jakość), w warunkach górnictwa głębinowego są możliwe w odniesieniu bądź do maszyny urabiającej, bądź szerzej kompleksu ścianowego, bądź jeszcze szerzej całego ciągu technologicznego: od urabiania przodka ścianowego po wyprowadzenie urobku na powierzchnię. Ograniczenie się do maszyny urabiającej (kombajnu, struga), wobec integralnego jej powiązania w ciąg technologiczny, jak i silnej współzależności używanych w procesie urabiania maszyn i urządzeń, z dużym prawdopodobieństwem może wykazywać niską skuteczność, zbliżoną do wyników już uzyskiwanych przy stosowanych rutynowych środkach obserwacji poszczególnych maszyn. W proponowanym rozwiązaniu postanowiono, więc przyjąć konwencję operowania wskaźnikami OEE, dla całego zwartego kompleksu. Przypuszczalnym optimum byłoby operowanie całym ciągiem technologicznym. Uwzględniając jednak ograniczony możliwości w pozyskiwaniu danych, naturalny podział ciągu technologicznego na części, konieczność dookreślenia metodyki wynikająca ze współużytkowania poszczególnych części dla kilku przodków, przyjęto ograniczenie się do początkowego i najistotniejszego ogniwa w postaci urabiania przy użyciu kompleksu ścianowego. Analizie zaproponowano więc poddać zespół maszyn tworzących kompleks ścianowy, wykorzystywany w procesie eksploatacji węgla systemem ścianowym. W skład tego kompleksu wchodzą kombajn ścianowy, przenośnik zgrzebłowy, obudowa ścianowa, kruszarka oraz przenośnik głównej odstawy (podścianowy). Technologicznie analizowany kompleks realizuje ciąg następujących po sobie procesów: urabianie calizny węglowej, ładowanie odspojonego od calizny urobku na odstawę, odtransportowanie urobku z wyrobiska, zabezpieczenie wyrobiska. 45

46 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Założono, że dla implementacji przyjętej metodyki OEE, cały kompleks stanowić będzie swoistą mega-maszynę. Dla niego można będzie zdefiniować wszystkie istotne dla OEE składowe, nie tracąc jednocześnie możliwości indywidualnej oceny poszczególnych maszyn na możliwych do zdefiniowania płaszczyznach. Przyjęcie takiego zestawu maszyn do analizy wynika także z faktu, iż prowadzone w kopalniach analizy ilościowe awaryjności maszyn i urządzeń wskazują, że największy ich udział jest po stronie maszyny urabiającej i przenośników [11]. Można, więc przyjąć, że maszyny wchodzące w skład kompleksu ścianowego wraz z przenośnikiem podjęcia nowym mają największy wpływ na efektywność całego procesu wydobywczego. Struktura niezawodnościowa przyjętego do analizy systemu w zakresie wzajemnych powiązań określających zależności jego uszkodzeń od uszkodzeń poszczególnych elementów składowych jest szeregowa (rys. 3.2), co oznacza, iż funkcjonuje on poprawnie, gdy wszystkie jego elementy składowe są sprawne. Kombajn ścianowy Obudowa ścianowa Przenośnik ścianowy Kruszarka Przenośnik podścianowy Rys. 3.2 Schemat struktury niezawodnościowej badanego systemu Źródło: Opracowanie własne W proponowanej koncepcji założono, że przyjęcie do analizy pracy maszyn górniczych modelu OEE umożliwi w sposób kompleksowy opis trzech głównych obszarów tej pracy, a mianowicie dostępność, efektywność wykorzystania oraz jakość produkowanych wyrobów w tym przypadku węgla. Jedną z istotnych zalet wyznaczania wskaźnika OEE jest także określenie kierunków prowadzonych działań doskonalących proces produkcyjny, co powinno umożliwić zidentyfikowanie wąskich gardeł i głównych problemów w tym procesie. Wskaźnik ten można także traktować, jako miernik wdrażanych udoskonaleń na podstawie, którego można określić korzyści wynikające z doskonalenia i eliminacji poszczególnych problemów. Ogólnie przyjęto, że całość proponowanej rozwiązania opierać się będzie na wykorzystaniu cyklu Deminga, będącego modelem ustawicznego doskonalenia procesów (rys. 3.3)[3]. W tym przypadku procesem jest gospodarowanie środkami produkcji w kopalni węgla kamiennego. Wyznaczane działania będą dotyczyć wykorzystania parku maszynowego, zaś cele nakierowane będą na podnoszenie efektywności użytkowanych środków produkcji, zebranych w kompleks maszynowy. Realizowane cele i działania monitorowane będą istniejącymi środkami, w postaci mechanizmów automatyki przemysłowej oraz informacji ze strony nadzoru i obsługi maszyn i urządzeń. Na podstawie prowadzonego monitoringu wyznaczane będą wskaźniki OEE, których analiza powinna umożliwić ocenę uzyskanych rezultatów. To zaś stanowić będzie bazę do formułowania wniosków w obszarze skuteczności podejmowanych działań. W konsekwencji cykl zostaje zamknięty poprzez sformułowanie kolejnej iteracji celów i działań, w formule działań naprawczych lub doskonalących. Aby w umiejętny i efektywny sposób zlokalizować wyżej wymienione aspekty, należy zidentyfikować dane, jakie należy pozyskać z badanej maszyny oraz określić 46

47 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych wiarygodny sposób ich przetwarzać i gromadzenia. Czynności te mają fundamentalne znaczenie dla prawidłowego wyznaczenie wskaźnika OEE. Na działania decyzyjne, będące końcowym efektem tego procesu, składa się bowiem ciąg operacji od momentu zdobycia informacji, przez jej gromadzeniem i przetwarzanie, aż do momentu wyboru i przekazania ustalonej decyzji do realizacji. Źródło: Opracowanie własne Rys. 3.3 Schemat cyklu Deminga dla modelu OEE Krytyczne znaczenie dla proponowanej koncepcji mają dwa elementy. Pierwszy to dobór parametrów z systemów automatyki przemysłowej i wykorzystywanych dla analizy OEE, a drugi to dobór odpowiednich, zaawansowanych środków i metod informatyki dla opracowania wyników. W celu rozwiązania tych problemów konieczne jest opracowanie zestawu parametrów, jakie będą możliwe do pozyskiwane w trakcie procesu eksploatacyjnego z każdej z analizowanych maszyn. Następnie opracowana zostanie metodyka pozyskiwania danych o wyselekcjonowanych parametrach pracy maszyn górniczych wraz z systemem ich ewidencji, co odzwierciedlone zostanie w formule wspierających narzędzi informatycznych wykorzystujących zaawansowane technologie hurtowni danych. W procesie gromadzenia informacji na temat parametrów pracy maszyn górniczych proponuje się wykorzystanie systemów automatyki przemysłowej nadzorującej przebieg procesu eksploatacyjnego SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). W tym zakresie konieczne jest opracowanie wariantów procedur, w których elementem różnicującym są różne zestawy parametrów pozyskiwanych z systemów SCADA, a mogących zostać wykorzystanych przy wyznaczania wskaźnika OEE. W kolejnym etapie dane zostaną poddane wielokryterialnej analizie, przy wykorzystaniu narzędzi informatycznych. W końcowym etapie przewidziano również wypracowanie przesłanek interpretacyjnych wykorzystywania metodyki OEE dla analizowanego zestawu maszyn. Finalnym zamysłem, prezentowanej koncepcji, jest opracowanie narzędzia systematycznej kontroli efektywności procesu produkcyjnego, ukierunkowanego na ograniczanie liczby awarii, i usterek oraz redukcję postojów. Narzędzie to ma wskazywać miejsca i możliwości do przeprowadzenia udoskonaleń czy eliminacji wąskich gardeł w procesie urabiania węgla kamiennego. Samo prowadzenie konkretnych działań, jako pochodna analizy OEE, musi być już komponentem praktyki bieżącego zarządzania procesem produkcji. Systematyczne, badanie drzewa wskaźników OEE, zbudowanego dla poszczególnych maszyn i całego systemu powinno stanowić także sposób na zobrazowanie stopnia wdrażania udoskonaleń procesu produkcyjnego w przedsiębiorstwie. 47

48 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Realizacja prezentowanej koncepcji wymaga pełnego współdziałania służb kopalnianych odpowiedzialnych za właściwe gospodarowanie środkami produkcji oraz kompatybilności wykorzystywanych systemów informatycznych. W dzisiejszej praktyce górniczej, struktury odpowiedzialne za właściwe gospodarowanie środkami produkcji korzystają ze wsparcia szerokiego zakresu rozwiązań teleinformatycznych. Z jednej strony są to zintegrowane rozwiązania klasy EAM/CMMS i komponenty ERP (np. rozwiązania i komponenty systemu SZYK2), skupiające się na zarządzaniu bieżącym utrzymaniem środków produkcji (profilaktyka ukierunkowana na działania zapobiegające awariom przeglądy, naprawy, regulacje, wymiany elementów, zabiegi konserwacyjne). Drugim nurtem są systemy bieżącego monitorowania pracy maszyn oparte o automatykę przemysłową (systemy klasy SCADA). Obecnie obie te grupy narzędzi działają w sposób niezależny, co znacznie utrudnia pozyskiwanie, przechowywanie oraz obróbkę rejestrowanych danych. Dlatego też istotne znaczenie dla prezentowanej koncepcji ma stworzenie jednolitej platformy rejestracji danych eksploatacyjnych maszyn pozwalającej, na zasadzie efektu synergii, uzyskanie wartości dodanych w obszarze optymalizacji wykorzystania maszyn i urządzeń, a przez to uzyskanie efektów w obszarach zarządzania produkcją i jej utrzymaniem, przekładających się na wymierne korzyści ekonomiczne kopalń. PODSUMOWANIE Każde przedsiębiorstwo dąży do maksymalnego wykorzystania swoich zasobów, tzn. do całkowitej transformacji nakładów w wyniki i osiągnięcie maksymalnej efektywności. W praktyce jednak nie zawsze w sposób prosty udaje się osiągnąć te cele. Jedną z istotnych przyczyn tego stanu jest niepełne wykorzystanie możliwości posiadanych przez przedsiębiorstwo maszyn i urządzeń. Ze zjawiskiem takim mamy do czynienia także w górnictwie podziemnym, borykającym się z dodatkowo także z wieloma innymi problemami ekonomicznymi. Przedstawiona koncepcja zastosowania modelu efektywności całkowitej do Analizy pracy wybranych maszyn górniczych powinna zostać przyjęta jako jeden ze sposób systemowego podnoszenia efektywności wykorzystania maszyn i urządzeń w procesie eksploatacji węgla kamiennego. Wprawdzie w praktyce wykorzystuje się różne modele do oceny systemów eksploatacyjnych, jednak z punktu widzenia efektywności wykorzystania całego systemu technicznego oraz poszczególnych obiektów technicznych wchodzących w jego skład zastosowanie modelu OEE wydaje się najbardziej zasadnym w przypadku analizy pracy maszyn górniczych. Planowane do osiągnięcia wyniki wpisują się jako narzędzia mogące być w ostatecznym rozrachunku jednymi ze środków tak niezbędnej racjonalizacji kosztów ponoszonych w górnictwie węgla kamiennego w Polsce i nieodzowności dalszej adaptacji przedsiębiorstw górniczych do reguł wolnorynkowych. Kluczowym narzędziem, w proponowanym rozwiązaniu ma być platforma teleinformatyczna koncentrująca i integrująca dane pochodzące z różnych maszyn, grupowanych wg kryterium ciągu technologicznego i wykorzystująca te dane na zasadach meto- 48

49 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych dyki OEE do optymalizacji gospodarowania parkiem maszynowym, stanowiącym jeden z kluczowych czynników koszto twórczych, jak również zapewnienia jakości i bezpieczeństwa produkcji w górnictwie. Można, bowiem przyjąć, że obok wysokich i nieelastycznych kosztów pracy, utrzymywania nierentownych ścian wydobywczych i nadprodukcji węgla, nieefektywne wykorzystanie maszyn i urządzeń należy do najważniejsze obecnie problemów polskiego górnictwa węgla kamiennego. Wprowadzenie proponowanego rozwiązania powinno w szerszym zakresie przyczynić się do optymalizacji gospodarki środkami trwałymi w kopalniach, poprzez tworzenie warunków do maksymalnego ich wykorzystania, przy równoczesnym utrzymywaniu ich we właściwym stanie technicznym. LITERATURA 1 G. Dębniewski, H. Pałach, W. Zakrzewski. Mikroekonomia. Olsztyn: UWM, S. Elevli, B. Elevli. Performance Measurement of Mining Equipments by Utilizing OEE. Acta Montanistica Slovaca. t. 15, nr 2, A. Hamrol, W. Mantura. Zarządzanie jakością teoria i praktyka. Warszawa: PWN, J. Kaźmierczak. Eksploatacja systemów technicznych. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, A. Loska. Przegląd modeli ocen eksploatacyjnych systemów technicznych. Komputerowo zintegrowane zarządzanie, t.2. R. Knosala (red.). Opole: Oficyna Wydaw. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją, W. Mazurek. Wskaźnik OEE Teoria i praktyka, Neuron. Pobrano z: [Dostęp: ]. 7 P. Muchiri, L. Pintelon. Performance measurement using OEE: Literature review and practical application discussion. International Journal of Production Research, vol. 46, no. 13, S. Nakajima. Introduction to TPM. Total Productive Maintenance. Productivity Press, Portland Oregon, A. Pawluk. Wskaźnik całkowitej efektywności wyposażenia, jako miara skuteczności i narzędzie doskonalenia organizacji. Studia i prace kolegium zarządzania i finansów SGH. Zeszyt Naukowy nr 134, str Warszawa: SGH, S. Rathenshwar, D.S. Dhaval, M. Ashish, H.S. Milesh. Overall equipment efficiency (OEE) Calculation, Automation through Hardware & Software Development Procedia Engineering, 51, p , B. Skotnicka-Zasadzień. Zastosowanie inżynierii jakości i niezawodności do analizy awaryjności obiektów technicznych na przykładzie maszyn i urządzeń górniczych. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Organizacja i Zarządzanie, z. 542, Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej,

50 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 12 K. Szewczyk. Efektywność wyposażenia jako czynnik wzrostu wartości przedsiębiorstwa. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, nr 685. Szczecin: Wydawnictwo Uniwersytetu Szczecińskiego, OEE. Całkowita efektywność wyposażenia. Wrocław: ProdPress, Vorne Industries. Fast Track OEE for Production People on the Move. Pobrano z: [Dostęp: ]. KONCEPCJA WYKORZYSTANIA MODELU EFEKTYWNOŚCI CAŁKOWITEJ DO ANALIZY PRACY MASZYN GÓRNICZYCH Streszczenie: Koniecznością współczesnego górnictwa jest wdrażanie nowoczesnych systemów diagnostycznych opartych o uznane metodyki zarządzania parkami maszynowymi oraz łączące innowacyjne rozwiązania techniczne z dziedziny automatyki przemysłowej i informatyki. Takie walory ma mieć system, oparty o adaptację metodyki ukierunkowanej na zwiększenie całkowitej efektywności procesu eksploatacji węgla kamiennego. Zastosowanie takiego systemu umożliwi kontrolę racjonalności użytkowania oraz obsługi maszyn. Pozwoli uzyskać poprawę efektywności ich eksploatacji, co w praktyce powinno przełożyć się na wydłużenie czasu ich użytkowania, ograniczenie awarii i przestojów oraz właściwą organizację i realizację prac związanych z ich obsługą i utrzymaniem. W publikacji przedstawiono koncepcję wykorzystania modelu efektywności całkowitej do analizy pracy wybranych maszyn górniczych. Słowa kluczowe: model efektywności całkowitej, maszyny górnicze, eksploatacja górnicza THE CONCEPT OF USING THE MODEL OF OVERALL EFFECTIVENESS FOR OPERATION ANALYSIS OF MINING MACHINES Abstract: Modern mining industry requires implementation of modern diagnostic systems based on proved management methodologies of machine parks, connecting innovative technical solutions in the field of industrial automation, and information technology. Such advantages will possess the system, which is based on the adaptation of methodology directed to enhance the total effectiveness of the hard coal exploitation process. Application of the system will allow to control of efficiency of usage and maintenance of machines. It will allow achieving of the improvement in effectiveness of their exploitation, and in practice it should translate to extension of their work time, limiting breakdowns and shutdowns. The paper presents the concept of using the model of overall effectiveness for operation analysis of selected mining machines. Key words: model of overall effectiveness, mining machines, mining exploitation Dr hab. inż. Jarosław BRODNY, prof. Pol. Śl. Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze Jaroslaw.Brodny@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

51 Leszek CHYBOWSKI, Dorota IDZIAS ZCZYK SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 4 O ANTROPOCENTRYCZNYM I TECHNOCENTRYCZNYM PODEJŚCIU W PROCESIE TWORZENIA INNOWACJI 4.1 INNOWACJA = CZŁOWIEK TECHNIKA BIZNES Pojęcie innowacji po raz pierwszy pojawiło się w naukach ekonomicznych, gdzie zostało wprowadzone przez J.A. Schumpetera. Obecnie istnieje wiele definicji tego pojęcia [5]. W niniejszym artykule przyjęto, że innowacyjnym produktem jest produkt nowy i posiadający określoną wartość dodaną względem alternatywnych rozwiązań dla danej grupy odbiorców. Innowacja jest wynikiem oddziaływania trzech pokazanych na rys. 4.1 obszarów, określonych jako biznes B, technika T i czynnik ludzki C [11]. Źródło: [13] Rys. 4.1 Interakcja technika-biznes-człowiek w powstawaniu innowacji 51

52 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Innowacje powstają w obszarach wspólnych wymienionych zbiorów, w szczególności: innowacja procesowa (np. udoskonalony proces produkcji tłoków silnika okrętowego) : I p (B T ) innowacja funkcjonalna sterowania) : (np. nowatorski (4.1) interfejs użytkownika systemu I F (T C ) innowacja marketingowa z polietylenu) : (np. pierwsze (4.2) biodegradowalne opakowanie I M (C B) (4.3) Absolutną innowację (ang. design innovation) I tworzy obszar będący przekrojem wszystkich trzech zbiorów bazowych: I D (B T C) I D (I P I F I M ) (4.4) Obszar B określa opłacalność nowo tworzonego produktu lub usługi, obszar T narzuca ograniczenia związane z praktyczną wykonalnością nowego produktu lub usługi, zaś czynnik ludzki C charakteryzuje potrzeby związane z nowym produktem lub usługą, a więc z jego użytecznością i atrakcyjnością dla użytkownika [13]. 4.2 HCD = HUMAN CENTRED DESIGN W dobie ogromnego postępu technologicznego jesteśmy świadkami powstawania nowych, interdyscyplinarnych dziedzin wiedzy takich jak mechatronika, nanotechnologia czy biotechnologia. Współczesny inżynier nie jest w stanie znać się na wszystkim, dlatego też powinien potrafić efektywnie korzystać z wiedzy innych osób, przedstawicieli różnych dziedzin będących odbiorcami danego procesu czy produktu na etapie jego projektowania, wytwarzania i eksploatacji [9]. Rys. 4.2 Elementy metodyki design thinking według koncepcji Tima Browna Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [6] Takie multidyscyplinarne podejście, lokujące człowieka w centrum zainteresowania, poprzez iteracyjne doskonalenie rozwiązań bazujących na wiedzy specjalistów (rys. 4.2) wykorzystywane jest w metodyce design thinking. Umożliwia ono uzyskanie nowych, wartościowych rozwiązań technicznych. Ponadto, dzięki wykorzystaniu metod szybkiego prototypowania możliwe jest natychmiastowe wykrywanie niedoskonałości rozwijanych produktów przy jednoczesnej minimalizacji kosztów ich doskonalenia. 52

53 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Za twórcę metodyki design thinking uznaje się Tima Browna, aktualnego dyrektora generalnego oraz prezesa zarządu firmy IDEO. Jego podejście do procesu projektowania zakłada istnienie trzech podstawowych etapów, które mogą prowadzić do stworzenia innowacji. Elementami jego modelu są: inspiracja, generowanie pomysłów i wdrożenie (rys. 4.2). Zaproponowane przez Tima Browna etapy mogą zostać podzielone na mniejsze etapy składowe. Według różnych koncepcji ich liczba jest różna i wynosi zwykle 4-7 [10], [11], [22]. Niezależnie od liczby poszczególnych etapów, które mogą na siebie zachodzić i stanowić wzajemnie element innych etapów według różnych koncepcji realizacji procesu design thinking, co zostało przedstawione schematycznie na rys Rys. 4.3 Schemat antropocentrycznego procesu poszukiwania innowacyjnych rozwiązań Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [11] Można stwierdzić, iż w realizacji metodyki pojawią się takie elementy jak: wykorzystanie empatii, obserwowanie użytkowników, zrozumienie problemu;. interpretowanie wyników, definiowanie; generowanie pomysłów; budowanie prototypów i eksperymentowanie (prototypowanie); testowanie, implementacja i poprawianie (ewaluacja rozwiązań). Przebieg procesu jest iteracyjny i zawsze istnieje możliwość powtórzenia wcześniej zrealizowanych etapów. Drogą kolejnych przybliżeń możliwe jest uzyskanie rozwiązania coraz bardziej odpowiadającego oczekiwaniom użytkownika końcowego. 4.3 TRIZ = TEORIA ROZWIĄZYWANIA INNOWACYJNYCH ZAGADNIEŃ Oprócz przedstawionego podejścia antropocentrycznego poszukiwanie innowacyjnych rozwiązań może być ukierunkowane na doskonalenie elementu technicznego. Najbardziej znaną i dojrzałą metodyką zalgorytmizowanego tworzenia innowacji jest TRIZ, co jest rosyjskim skrótem od теория решения изобретательских задач, który można tłumaczyć jako Teorię Rozwiązywania Innowacyjnych Zagadnień. 53

54 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Jest to wciąż ewoluująca metodyka wymyślona przez rosyjskiego wynalazcę Henryka Altszullera, nad którą zaczął pracować w 1946 roku. Altszuller pracując w sekcji wynalazczości Kaspijskiej Floty Wojennej analizował dziesiątki patentów, w wyniku czego doszedł do przekonania, iż skoro rozwojem systemów technicznych rządzą określone reguły, to można odkryć te reguły i wykorzystać do stworzenia algorytmów rozwiązywania zadań wynalazczych. Pierwszy algorytm wynalazku powstał w 1968 roku i został nazwany ARIZ-68. W kolejnych latach Altszuller udoskonalał swój algorytm tworząc kolejno ARIZ-77, ARIZ-81, ARIZ-85, ARIZ85AS, ARIZ-85-C. Rozwiązywanie zadania wynalazczego można opisać procesem pokazanym na rys Altszuller rozwijał swoją metodykę aż do swojej śmierci 24 września 1998 roku. Dalszy rozwój TRIZ realizowany jest przez spadkobierców TRIZ-owskiej szkoły wynalazczości. Rys. 4.4 Schemat procesu poszukiwania rozwiązania zadania wynalazczego Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [15] Najnowsze wersje algorytmu TRIZ to algorytm Szpakowskiego i Nowickiej oraz opracowany przez Gennadija Iwanowicza Iwanowa Algorytm Rozwiązywania Inżynierskich Zadań ARIP W wyniku rozwoju metodyki powstały również podejścia pochodne, korzystające z elementów TRIZ, takie jak Systematic Inventive Thinking (SIT), Advanced Systematic Inventive Thinking (ASIT), Unified Structured Inventive Thinking (USIT), TRIZICS czy Ideation TRIZ (I-TRIZ). W drodze ewolucji metodyka TRIZ stała się bardzo rozbudowanym systemem, w wyniku czego wydzieliło się w jej zakresie 5 podstawowych odmian: TRIZ Technika, TRIZ Zarządzanie, TRIZ Nauka, TRIZ Design oraz TRIZ Pedagogika. TRIZ w przeciwieństwie do technik takich jak burza mózgów, stara się stworzyć algorytm kolejnych przybliżeń do stworzenia optymalnego rozwiązania problemu poprzez udoskonalanie istniejących rozwiązań dążenie do osiągnięcia stanu maszyny idealnej (tzw. idealny wynik końcowy). Określony problem będący przedmiotem analizy podlega uogólnieniu do postaci problemu generalnego, dla którego wykorzystując narzędzia TRIZ znajduje się ogólne rozwiązanie, które z kolei po konkretyzacji może zostać zaaplikowane dla usunięcia pierwotnego problemu szczególnego. TRIZ to zestaw narzędzi, baza wiedzy i podstawowy model technologiczny do tworzenia nowych innowacyjnych pomysłów i rozwiązywania problemów. Najistotniejsze narzędzia tej metodyki omówione zostały szczegółowo w [4], [7], [18]. 54

55 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 4.4 TRIZ A SPRZECZNOŚCI TECHNICZNE Sprzeczność techniczna to sytuacja, w której chcąc udoskonalić określony wskaźnik rozwijanego produktu jesteśmy zmuszeni pogorszyć inne charakterystyki działania. Przykładowo projektując kadłub statku morskiego uzyskamy niższe opory (większą prędkość pływania), jeśli kadłub będzie bardziej smukły (wąski), co jednocześnie przyczynia się do zmniejszenia stateczności jednostki pływającej (statek może się przewrócić w warunkach sztormowych). Nr Tab. 4.1 Wykaz zagrożonych wskaźników systemu technicznego Wskaźnik systemu technicznego Nr Wskaźnik systemu technicznego Nr Wskaźnik systemu technicznego 01 Ciężar obiektu ruchomego 14 Wytrzymałość 27 Niezawodność Ciężar obiektu nieruchomego Długość obiektu ruchomego Długość obiektu nieruchomego Powierzchnia obiektu ruchomego Powierzchnia obiektu nieruchomego Objętość obiektu ruchomego Objętość obiektu nieruchomego Czas działania ruchomego obiektu Czas działanie nieruchomego obiektu 28 Dokładność pomiaru Temperatura Jasność (promieniowanie) Nakłady energii na ruch obiektu Nakłady energii przy nieruchomym obiekcie 31 Dokładność wytwarzania Szkodliwe czynniki, działające na obiekt Szkodliwe czynniki samego obiektu 32 Łatwość wytwarzania 33 Łatwość eksploatacji 21 Moc 34 Łatwość naprawy 09 Prędkość 22 Straty energii 35 Łatwość adaptacji, uniwersalność 10 Siła 23 Straty substancji 36 Złożoność ustroju 11 Napięcie, ciśnienie 24 Straty informacji 37 Złożoność kontroli i pomiaru 12 Kształt 25 Straty czasu 38 Stopień automatyzacji 13 Źródło: [1] Stabilność struktury obiektu 26 Ilość substancji 39 Wydajność Inny przykład może stanowić udoskonalenie okrętowego silnika spalinowego, który przy potrzebie podwyższenia mocy silnika będzie wymagał zmian konstrukcyjnych (zwiększenia gabarytów), co z kolei może wymagać przebudowy siłowni okrętowej. TRIZ wyszczególnia 39 wskaźników charakterystycznych, które mogą ulegać podwyższeniu lub obniżeniu przy rozwoju danego produktu (tab. 4.1). Dla usunięcia wspomnianych sprzeczności technicznych Altszuller wyszczególnił elementarne zasady. Opracował je na podstawie dogłębnej analizy wielu patentów, których liczba finalnie osiągnęła 3,5 mln (!). 55

56 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Poszczególne zasady wraz z krótkim opisem przedstawia tab Tab. 4.2 Zasady usuwania sprzeczności technicznych Nr Zasada Nr Zasada 01 Zasada rozdrobnienia 21 Zasada przeskoku 02 Zasada wyodrębnienia 22 Zasada: przekształcić stratę w zysk 03 Zasada miejscowej jakości 23 Zasada relacji odwrotnej 04 Zasada asymetrii 24 Zasada pośrednika 05 Zasada jednoczenia 25 Zasada samoobsługi 06 Zasada uniwersalności 26 Zasada kopiowania 07 Zasada matrioszki 27 Zasada taniej nietrwałości w zamian za drogą długowieczność 08 Zasada antyciężaru 28 Zasada zamiany mechanicznego schematu 09 Zasada wstępnego naprężenia Zasada wstępnej aranżacji Zasada zawczasu podłożonej poduszki 31 Zasada wykorzystania konstrukcji pneumo i hydrodynamicznych Zasada wykorzystania elastycznych powłok i cienkich błon Zasada zastosowania porowatych materiałów 12 Zasada ekwipotencjalności 32 Zasada zmiany zabarwienia 13 Zasada na odwrót 33 Zasada jednorodności 14 Zasada sferoidalności 34 Zasada odrzucania i regeneracji części 15 Zasada dynamiczności Zasada częściowego lub nadmiernego działania 17 Zasada przejścia w inny wymiar Zasada wykorzystania drgań mechanicznych 19 Zasada periodycznego działania Źródło: [1] Zasada nieprzerywanego dodatniego działania Zasada zmiany fizykochemicznych parametrów obiektu 36 Zasada zastosowania fazowych przejść Zasada zastosowania termicznego rozszerzenia 38 Zasada zastosowania silnych utleniaczy 40 Zasada zastosowania inercjalnego środowiska Zasada zastosowania materiałów kompozytowych Dla poszczególnych kombinacji wskaźników charakterystycznych (tab. 4.1) analizowanego rozwiązania technicznego możliwe jest wykorzystanie określonych zasad elementarnych (tab. 4.2). To, które zasady mogą być przydatne w rozwiązaniu danego problemu inżynierskiego zostało zestawione przez Altszullera w tzw. macierzy kontradykcji (matrycy wyboru elementarnych zasad usuwania technicznych sprzeczności systemu), której fragment przedstawiono na rys

57 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Źródło: [1] Rys. 4.5 Fragment macierzy wyboru elementarnych zasad usuwania technicznych sprzeczności systemu Zarówno macierz kontradykcji jak i inne narzędzia nie zwalniają analityka z myślenia i stanowią jedynie pomoc w procesie kreatywnego rozwiązywania problemów. 4.5 TWORZENIE INNOWACJI W PRAKTYCE Metodyka design thinking wpłynęła istotnie na powstanie, rozwój i zdobycie rynku przez produkty wielu przedsiębiorstw takich jak Amazon, Apple, Coca-Cola, Converse, FedEx, General Electric, Siemens, SAP, Toyota itd. Przykłady wykorzystania tej metodyki w różnych zastosowaniach zarówno dla odbiorców sektora prywatnego jak i jednostek administracji przedstawiono w tab Design thinking nie jest jednak bez wad ani też nie stanowi złotego i jedynego środka rozwiązania każdego problemu. Na pewno pozwala szybko zidentyfikować potencjalną porażkę, którą poniesiemy jeśli najpierw nie sprawdzimy swoich założeń u odbiorcy (ang. fail often, fail cheap). Nie skupia się na teoretyzowaniu, ale na działaniu (ang. learning by doing). Na pewno także jej plusem jest to, że opiera się na współpracy i doświadczeniu osób z wielu dyscyplin, środowisk i branż (rys. 4.6). I w efekcie trafia w gust użytkownika. Dobrze też, że w centrum uwagi stawia człowieka i to chyba czyni tę metodykę tak interesującą. Do zdecydowanych wad design thinking możemy zaliczyć niepewność jej wyników w stosunku do nakładu czasu i pracy, czy też brak silnych naukowych podstaw. 57

58 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Tab. 4.3 Przykładowe aplikacje metodyki design thinking Zleceniodawca Realizator/współwykonawca Zagadnienie Apple Fabbrica d'armi Pietro Beretta Boeing Browar Łomża North Face LEGO IDEO Design Factory, Aalto University IDEO Touch Ideas, Polska IDEO Cloud Design, Polska Rozwój projektu myszy komputerowej dla komputera Macintosh Lisa. Poprawa bezpieczeństwa podczas polowań. Oznakowanie zajętości toalet w samolotach. Opracowanie oświetlenia okien samolotów. Identyfikacja wizualna piwa "Łomża Niepasteryzowane", podstawa z półkami do ekspozycji piwa, pierwszy na polskim rynku karton "fridge pack". Rozszerzenie strefy odbiorców produktów o rynek chiński. Opracowanie opakowania LEGO (finał konkursu SCA Challenge w Brukseli). Rząd Peru IDEO Przebudowa systemu edukacji państwa. Shimano UNESCO, organizacje międzynarodowe Źródło: [8] IDEO IDEO, Design Factory Aalto University, d.school Stanford University Opracowanie projektu prostego roweru spacerowego dla osób dorosłych. Poprawa dostępu do wody pitnej w Indiach i Afryce. Rys. 4.6 Wpływ zastosowania TRIZ na liczbę rozwiązań problemów technicznych Źrodło: Opracowanie własne na podstawie: [16] 58

59 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych TRIZ z kolei w latach 90-tych ubiegłego stulecia skutecznie opuścił granice Rosji i z sukcesem został zaimplementowany w wielu firmach, gdzie stanowi główną metodykę rozwijania innowacyjnych rozwiązań, w tym w przemyśle samochodowym (GM, Ford, Toyota, Chrysler, Jaguar), elektronicznym (Motorola, Hitachi, Toshiba, Sony, LG Electronics), naftowym (Exxon, Mobile, Amoco, Shell), chemicznym (DuPont, Dow, Conoco), lotniczym (Boeing, Rolls Royce, NASA, Honeywell, McDonnell Douglas Aerospace) i wielu innych. Przykładowe korzyści z zastosowania TRIZ przedstawiono w tab Przedsiębiorstwo /organizacja Boeing Ford Samsung Electronics Intel NASA Źrodło: [12], [16] Tab. 4.4 Przykładowe korzyści z aplikacji TRIZ Zagadnienie Udoskonalenie konstrukcji samolotów Boeing 737 aby mogły transportować większą liczbę pasażerów. Zwiększono moc silników przy jak najmniejszym zwiększeniu ich wysokości. Firma dzięki wykorzystaniu TRIZ uzyskała zyski na poziomie 1 miliarda Euro. Udoskonalenie konstrukcji systemu hamulcowego. Firma opracowała własną metodykę tworzenia kreatywnych rozwiązań Unified Structured Inventive Thinking (USIT). Opracowanie wielu rozwiązań technologicznych, które przyniosły firmie zyski na poziomie 1,5 miliarda Euro i dały ponad 3000 patentów. Wiele nowatorskich rozwiązań, które pozwoliły firmie na oficjalną deklarację, że TRIZ stanowi dla Intela platformę innowacji XXI wieku (org. TRIZ is an Intel's innovation platform of the 21st century ). Udoskonalenie rozwiązań przesyłu gazów (Ken Gregg s Problem), wytwarzania częściowego pola grawitacyjnego w przestrzeni kosmicznej (Kathy Schubert s Problem) itd. Metodyka ta przyczyniła się istotnie do rozwoju gospodarczego takich krajów jak Japonia, Korea Południowa czy USA. Jednak pomimo tego w Polsce wciąż jest bardzo mało znana i jak wiele metod heurystycznych jest traktowana jako paranaukowa. Nie poprawił tego stanu fakt, iż dwie spośród książek Altszullera zostały wydane w języku polskim [2], [3]. PODSUMOWANIE Cechami charakterystycznymi procesu tworzenia innowacji jest niejednoznaczność uzyskiwanych rozwiązań i twórcze rozwijanie znanych rozwiązań. Bardzo przydatne są również: praca w interdyscyplinarnych zespołach, korzystanie z ciekawości, empatii, brak krytyki pomysłów we wstępnym etapie procesu poszukiwania rozwiązań, podejście holistyczne, iteracyjna realizacja procesu i myślenie out-of-the-box. W zależności od przedmiotu analizy możliwe jest zastosowanie różnych stylów myślenia w rozwiązywaniu problemów, których podstawowe rodzaje zostały przedstawione w tab

60 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Zestawienie mimowolnie obrazuje oczekiwania rezultatów, które zostaną osiągnięte przez osoby stosujące określony styl oraz ich sposób rozumowania (ang. mindset). Inaczej na zlecenie/sprawę/zadanie spojrzy przedstawiciel biznesu, a zupełnie odmiennie inżynier, naukowiec czy projektant. Z zestawienia wynika, że w zależności od potrzeb konieczne jest wykorzystanie różnych metod wymienione w tytule artykułu podejście antropocentryczne i technocentryczne powinny się wzajemnie uzupełniać i być brane pod uwagę w zależności od istoty problemu stanowiącego przedmiot rozważań [14]. Tab. 4.5 Charakterystyka podstawowych stylów rozwiązywania problemów Styl rozwiązywania problemów Metoda Narzędzia Wynik Projektowy Działanie twórcze Empatia, prototypowanie, proces iteracyjny Wiele nowatorskich rozwiązań Inżynierski Poszukiwanie rozwiązań Równania, analizy Wiele zadowalających rozwiązań Biznesowy Optymalizacja Maksymalizacja, zadowolenie Pojedyncze rozwiązanie Naukowy Działanie logiczne Dedukcja, indukcja, abdukcja Rozwiązanie wewnętrznie spójne Źrodło: [19] Choć w USA design thinking stosuje się od wielu lat, na świecie metodyka ta zdaje się dopiero raczkować. Pierwszym ogólnopolskim przedsięwzięciem w zakresie promocji tej metodyki był festiwal Design Thinking Week 2014 [20]. Podobnie wygląda kwestia popularności metodyki TRIZ w Polsce. Doświadczenia krajów wysokorozwiniętych pokazują, iż warto prowadzić edukację w zakresie tej metodyki, jako przykład można przytoczyć Instytut Technologiczny w Massachusetts (MIT) najlepszą na świecie uczelnię techniczną według Rankingu Szanghajskiego [17], która zainteresowała się TRIZ w 1994 roku i stopniowo wdrożyła tę metodykę w programach nauczania na wszystkich swoich wydziałach [4], [21]. Wyniki aplikacji TRIZ w przedsiębiorstwie (organizacji) doskonale obrazuje wykres przedstawiony na rys. 4.6, gdzie porównana została w funkcji czasu, liczba wypracowanych rozwiązań technicznych z wykorzystaniem TRIZ i bez jego aplikacji (podejście "klasyczne" bazujące wyłącznie na metodzie prób i błędów). Podsumowując należy podkreślić, iż niegdyś ekspertowi wystarczała solidna wiedza zawodowa jednak rozwój techniki, powstanie wielu interdyscyplinarnych dziedzin nauki i technologii jak chociażby mechatronika, biotechnologia, nanotechnologia czy inżynieria socjo-kognitywna powodują, że współczesny specjalista musi się znać na wszystkim, przynajmniej na pewnym minimalnym poziomie. Szeroka wiedza w połączeniu z innymi umiejętnościami niezbędnymi w twórczym rozwiązywaniu problemów stała się kluczem do sukcesu w dzisiejszych realiach, dlatego szczególnie przydatne jest korzystanie z osiągnięć heurystyki w poszukiwaniu innowacyjnych rozwiązań. 60

61 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych PODZIĘKOWANIA Artykuł został sfinansowany z badań statutowych 4/S/IESO/14 pt.: Metody diagnostyczne i efektywna eksploatacja złożonych systemów technicznych w aspekcie profilaktyki uszkodzeń i ochrony środowiska. LITERATURA 1 Akademia TRIZ. Pobrano z: [Dostęp: ]. 2 H. Altszuler. Algorytm wynalazku. Warszawa: Wiedza Powszechna, G.S. Altszuler. Elementy teorii twórczości inżynierskiej. Warszawa: WNT, J. Boratyński. TRIZ dla ciekawych Ciekawi świata są zawsze młodzi!. Urząd Marszałkowski Województwa Świętokrzyskiego, Oficyna Wydawniczo-Reklamowa Sagalara, M. Budynek, A. Dybikowska, J. Ratajczak, A. Zagajewski. System EMAS jako stymulator innowacji środowiskowych w przedsiębiorstwie. Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji. Inżynieria Systemów Technicznych. E. Milewska, I. Żabińska (red.). Gliwice: P.A. Nova S.A., 2014, s T. Brown. Design thinking. Harvard Business Review, June C. Cempel. Inżynieria kreatywności w projektowaniu innowacji. Instytut Technologii Eksploatacji. Radom-Poznań: PIB, L. Chybowski, D. Idziaszczyk. Akademia Morska w Szczecinie współorganizatorem Design Thinking Week. Akademickie Aktualności Morskie. 4 (84), 2014, s L. Chybowski, D. Idziaszczyk. Czy design thinking jest przydatny w kształceniu inżynierów? Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji. Inżynieria Systemów Technicznych. E. Milewska, I. Żabińska (red.) Gliwice: P.A. Nova S.A., 2014, s L. Chybowski, D. Idziaszczyk. Design Thinking ciąg dalszy czyli o wizycie w Hasso- Plattner-Institut słów kilka. Akademickie Aktualnosci Morskie. 1(85)/, s L. Chybowski, D. Idziaszczyk. Metody tworzenia innowacyjnych rozwiązań technicznych DESIGN THINKING. Industrial Monitor produkcja i utrzymanie ruchu, nr Q1/(15), s B. Colak. et al. Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ). New Product-Service and Business Development. Pobrano z: Report.docx. [Dostęp: ]. 13 Hasso Plattner Institute of Design at Stanford. Pobrano z: edu [Dostęp: ]. 14 C. Hentschel, A. Czinki. Design thinking as a door-opener for TRIZ - Paving the way towards systematic innovation. Proceedings of TRIZ Future 2013, ETRIA, Paris, s A. Góralski. Twórcze rozwiązywanie zadań. Warszawa: PWN,

62 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 16 K. McEntire. Improving Innovation Through TRIZ. Glenn Research Center, NASA. 17 Academic Ranking of World Univerities. Pobrano z: com/fieldeng2014.html. [Dostęp: ]. 18 A. Skoryna, C. Cempel. Możliwości zastosowań TRIZ w diagnostyce maszyn. Diagnostyka. Nr 3, 2010, s M. Schar, J. Sabol. Over and Underthinking: The Case Against Design Thinking, T500 Webinar, Pobrano z: [Dostęp: ]. 20 Studenckie Koło Naukowe Innowatora Ordo ex Chao. [On-line]. am.szczecin.pl/projekty/seminaria. [Dostęp: ]. 21 TRIZ Innowacje. Pobrano: [Dostęp: ]. 22 G. Waloszek. Introduction to Design Thinking. SAP Design Guild, [ ]. 62

63 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych O ANTROPOCENTRYCZNYM I TECHNOCENTRYCZNYM PODEJŚCIU W PROCESIE TWORZENIA INNOWACJI Streszczenie: Materiał przedstawia wybrane zagadnienia z zakresu tworzenia innowacji. Omówiono miejsce człowieka i techniki w ujęciu inwentycznym. Omówiono istotę antropocentrycznego podejścia Human Centred Design. Przedstawiono poszczególne etapy design thinking oraz omówiono wybrane zastosowania design thinking, jako popularnej metodyki lokującej człowieka w centrum zainteresowania podczas rozwiązywania problemu. Scharakteryzowano sposoby myślenia spotykane podczas tworzenia innowacji. Przedstawiono wybrane aplikacje metodyki design thinking. Omówiono wybrane zagadnienia algorytmicznego rozwijania produktu na przykładzie technocentrycznej metodyki TRIZ. Omówiono wybrane narzędzia tej metodyki takie jak wskaźniki charakterystyczne systemów technicznych, zasady usuwania sprzeczności technicznych oraz macierz kontradykcji. Przedstawiono wybrane zastosowania metodyki TRIZ. Wskazano na konieczność edukacji w zakresie wymienionych metod i ich promocji, jako wciąż mało popularnych w Polsce. Słowa kluczowe: innowacja, inwentyka, myślenie projektowe, projektowanie antropocentryczne, ANTHROPOCENTRIC AND TECHNOCENTRIC APPROACH IN CREATING INNOVATION Abstract: The paper discusses selected aspects of creating innovation and the place of human and technology in inventics. We described the essence of human centred design. We demonstrated the stages of design thinking, discussed selected examples of its application for solving problems and showed its popularity as a method that places human in the focus while solving problems. We characterised the styles of thinking used for creating innovation. We discussed selected aspects of algorithmic product development and illustrated this by a technocentric approach called TRIZ. We presented TRIZ tools i.e. specific parameters of technical systems, principles of eliminating technical contradictions and contradiction matrix. Selected examples of TRIZ applications have also been described. We concluded by pointing at the necessity of education in the area of presented methods and their promotion as still unpopular in Poland. Key words: innovation, inventics, design thinking, human centred design Dr inż. Leszek CHYBOWSKI Akademia Morska w Szczecinie Wydział Mechaniczny Instytut eksploatacji Siłowni Okrętowych ul. Wały Chrobrego 1-2, Szczecin L.Chybowski@am.szczecin.pl Mgr Dorota IDZIASZCZYK Akademia Morska w Szczecinie Centrum Transferu Technologii Morskich ul. Wały Chrobrego 1-2, Szczecin D.Idziaszczyk@am.szczecin.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

64 Leszek CHYBOWSKI, Bogusz WIŚ NICKI Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 5 WYBRANE ASPEKTY NAUCZANIA ZASAD EKSPLOATACJI OKRĘTOWYCH UKŁADÓW NAPĘDOWYCH Z PRĄDNICAMI WAŁOWYMI 5.1 WPROWADZENIE Prądnice wałowe zwane inaczej prądnicami podwieszonymi, są urządzeniami napędzanymi od wału korbowego silnika napędu głównego statku [2] poprzez przekładnię (ang. Power Take Off, PTO). Prądnice wałowe rozpoczęto szeroko stosować w latach 80-tych XX wieku (kiedy ceny paliw były znacznie wyższe niż dzisiaj) jako alternatywę dla prądnic napędzanych silnikami pomocniczymi, które w tamtych czasach w większości przystosowane były do pracy wyłącznie na paliwie destylacyjnym. Silniki główne już wówczas zasilane były tańszymi paliwami pozostałościowymi, więc zastosowanie prądnic wałowych dawało wymierne oszczędności kosztów eksploatacji [12]. Ponadto celowość zastosowania prądnic wałowych wynika w głównej mierze z wyższej sprawności efektywnej (mniejsze jednostkowe zużycie paliwa) silników wolnoobrotowych w porównaniu do silników średnioobrotowych stanowiących zwykle napęd prądnic w elektrowniach okrętowych [3], [13]. Jednak w dobie wysokosprawnych i niezawodnych silników pomocniczych zasilanych paliwami pozostałościowymi konieczne jest rozważenie zysków z produkcji energii elektrycznej (oszczędności paliwa) względem kosztów instalacji układu z prądnicą wałową oraz kosztów eksploatacji takich układów. Wielu armatorów wprowadza do eksploatacji nowe jednostki pływające wyposażone w układy napędu głównego z prądnicami wałowymi uzyskując znaczne oszczędności podczas kilkuletniej eksploatacji statków [10]. Zastosowanie prądnic wałowych często pozwala na wykorzystanie prądnicy, jako silnika elektrycznego (silniko-prądnica) w celu wspomagającego lub awaryjnego napędu śruby okrętowej (ang. Power Take In, PTI), dzięki czemu zwiększa się bezpieczeństwo eksploatacyjne statku. Oprócz wymienionych zalet za wykorzystaniem prądnic wałowych przemawiają: mniejsze wymagania dotyczące wielkości wykorzystanej przestrzeni siłowni okrętowej niż ma to miejsce w przypadku prądnic napędzanych silnikami pomocniczymi; 64

65 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych niższe koszty inwestycyjne w przypadku prądnic wałowych napędzanych poprzez przekładnie o stałym przełożeniu (ang. Gear Constant Ratio, GCR) niż w przypadku okrętowego zespołu elektroenergetycznego (dla układów z przekładniami planetarnymi o zmiennym przełożeniu np. firmy Renk RCF (ang. Renk Constant Frequency) oraz z elektrycznym przekształtnikiem statycznym koszty te są jednak wyższe); niższe koszty instalacji prądnic wałowych i krótszy czas instalacji układu, co wynika m.in. z faktu, że prądnica wałowa ma znacznie mniejsze wymagania dotyczące posadowienia, nie wymaga oddzielnego układu odprowadzenia spalin wydechowych (tak jak ma to miejsce z silnika pomocniczego), wymaga mniejszej liczby przyłączeń z zewnętrznych systemów siłowni; znacznie wyższa niezawodność i związany z tym całkowity przewidywany czas eksploatacji układu względem prądnic napędzanych własnymi silnikami pomocniczymi; bardzo niskie koszty obsługi prądnic wałowych oraz tańsze naprawy ze względu na niski koszt części zamiennych; redukcja generowanego hałasu, jako że prądnice wałowe są znacznie cichsze podczas pracy w porównaniu do zespołów energoelektrycznych. Pośród wad prądnic wałowych należy wymienić: brak możliwości produkcji energii elektrycznej przez prądnicę wałową podczas postoju w porcie za wyjątkiem układów napędu głównego z możliwością rozsprzęglenia wału pośredniego (układy takie spotyka się np. na zbiornikowcach wahadłowych) ; dodatkowe obciążenie silnika głównego, kiedy prądnica wałowa pracuje, a więc w porównaniu do pracy bez prądnicy wałowej silnik będzie eksploatowany przy większym jednostkowym zużyciu paliwa oraz większym zużyciu oleju cylindrowego; zmniejszenie sprawności śruby i silnika w związku z koniecznością utrzymywania odpowiedniej prędkości obrotowej silnika (manewrowanie statkiem realizowane jest śrubą o zmiennym skoku) dla prądnic napędzanych przez przekładnie o stałym przełożeniu przy pracy prądnicy na niskich obciążeniach ; brak możliwości pracy przez dłuższy czas prądnicy wałowej napędzanej poprzez przekładnię o stałym przełożeniu równolegle z prądnicami napędzanymi silnikami pomocniczymi (pracę równoległą realizuje się tylko podczas przekazywania obciążenia pomiędzy elektrownią i prądnicą wałową); pojawienie się dodatkowych problemów wraz z bardziej złożoną linią wałów napędowych związanych z odpowiednim osiowym ułożeniem linii wałów podczas instalacji układu oraz konieczność instalacji w układzie linii wałów dodatkowych elementów (przekładni oraz sprzęgieł elastycznych). 5.2 PRĄDNICA WAŁOWA W UKŁADZIE GENERATOROWYM (PTO) Prądnice wałowe pracujące w układzie generatorowym można podzielić ze wzglę- 65

66 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. du na sposób realizacji utrzymywania stałej częstotliwości prądu generowanego przez prądnicę. W tab. 5.1 zestawiono dostępne konfiguracje układów napędowych z prądnicami wałowymi dostępnymi dla silników firmy MAN B&W [11]. Układy z prądnicami wałowymi zasadniczo można podzielić na trzy grupy: 1 Układy PTO/CGR z prądnicami wałowymi napędzanymi poprzez przekładnię o stałym przełożeniu. Układ PTO w tym rozwiązaniu składa się ze sprzęgła elastycznego, przekładni stopniowej, sztywnego sprzęgła skrętnego oraz alternatora. Manewrowanie statkiem realizowane jest dzięki zastosowaniu śruby napędowej o zmiennym skoku. 2 Układy PTO/RCF z bezstopniowymi przekładniami planetarnymi RCF o zmiennym przełożeniu (patent firmy Renk), dzięki czemu możliwe jest uzyskanie stałej prędkości obrotowej alternatora przy zmiennej prędkości obrotowej silnika głównego (rys. 5.1). Układ PTO w tym rozwiązaniu składa się ze sprzęgła elastycznego, przekładni stopniowej, sztywnego sprzęgła skrętnego, przekładni RCF oraz alternatora. W rozwiązaniu tym statek może być napędzany śrubą o skoku stałym lub śrubą nastawną. Źródło: [11] Rys. 5.1 Układ PTO/RCF opracowany przez firmę Renk 3 Układy PTO/CFE (ang. Constant Frequency Electrical) z realizacją stałej częstotliwości prądu generowanego przez prądnicę za pomocą przekształtnika statycznego (rys. 5.2). Układ PTO w tym rozwiązaniu składa się ze sprzęgła elastycznego, przekładni stopniowej, sztywnego sprzęgła skrętnego, alternatora i osprzętu elektrycznego. Pośród rozwiązań CFE jako alternatywy spotyka się wolnoobrotowe prądnice wałowe (niewymagające przekładni zwielokrotniającej obroty silnika głównego) zamontowane bezpośrednio na wolnym końcu wału silnika (ang. Direct Mounted Generator, DMG) lub zintegrowane z wałem pośrednim (ang. Shaft Mounted Generator, SMG). W rozwiązaniach PTO/CFE statek może być napędzany śrubą o skoku stałym lub śrubą nastawną [14]. 66

67 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Źródło: [11] Rys. 5.2 Układ PTO/CFE z prądnicą wolnoobrotową DMG Tab. 5.1 Podstawowe rozwiązania układów napędowych z prądnicami wałowymi Lp. Typ Konfiguracja układu z prądnicą wałową a b Projekt Posadowienie Sprawność całkowita [%] 1 PTO/ GCR BW I/ GCR Na silniku (ustawienie pionowe) 92 2 BW II/ GCR Na poszyciu dna wewnętrznego 92 3 BW III /GCR Na silniku 92 4 BW IV/ GCR Na poszyciu dna wewnętrznego 92 5 PTO/ RCF BW I/ RCF Na silniku (ustawienie pionowe) BW II/ RCF Na silniku (ustawienie pionowe) BW III/ RCF Na silniku BW IV/ RCF Na poszyciu dna wewnętrznego

68 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Lp. Typ Konfiguracja układu z prądnicą wałową a b Projekt Posadowienie Sprawność całkowita [%] 9 PTO/ CFE BW I/ CFE Na silniku (ustawienie pionowe) BW II/ CFE Na poszyciu dna wewnętrznego BW III/ CFE Na silniku BW IV/ CFE Na poszyciu dna wewnętrznego DMG/ CFE Na silniku SMG/ CFE Na poszyciu dna wewnętrznego Źródło: [11] 5.3 PRĄDNICA WAŁOWA W UKŁADZIE SILNIKOWYM (PTI) Czasami zachodzi potrzeba zainstalowania na statku pomocniczego lub awaryjnego układu napędowego z prądnicą wałową pracującą w układzie silnikowym (silnikoprądnica). Zastosowanie takich układów jest szczególnie przydatne w odniesieniu do statków takich jak gazowce czy chemikaliowce, gdzie instalacja dodatkowego oprzyrządowania w układzie napędowym uzasadniona jest względami bezpieczeństwa eksploatacyjnego lub względami ekonomicznymi. Źródło: [1] Rys. 5.3 Działanie układu PTI 68

69 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych W układach PTI prądnica wałowa pracuje jako silnik elektryczny zasilany przez okrętowe zespoły elektroenergetyczne. Silniko-prądnica instalowana jest generalnie w układach napędowych ze śrubą nastawną. Schematycznie budowę układu PTI przedstawiono na rys Najwięksi producenci silników napędu głównego statków mają w ofercie układy napędowe z silniko-prądnicami [1], [8], [15]. W zależności od rozwiązania technicznego układu z silniko-prądnicą istnieje możliwość pracy układu w różnych trybach: 1 PTI booster mode tryb pracy silniko-prądnicy jako napędu wspomagającego, w którym pracuje ona równolegle z silnikiem głównym. Układ taki nie wymaga sprzęgła rozłącznego na przekładni, ale układ napędowy (przekładnia, linia wałów i śruba nastawna) muszą być dobrane do maksymalnego obciążenia realizowanego podczas jednoczesnej pracy silnika głównego i silniko-prądnicy. 2 PTI take me home mode (ang. Power Take Home, PTH) tryb pracy silniko-prądnicy jako napędu awaryjnego. Układy tego typu wyposażone są w sprzęgło rozłączne pozwalające na rozsprzęglenie przekładni i silnika głównego w czasie pracy napędu awaryjnego. 3 PTI combination mode kombinowany tryb pracy silniko-prądnicy jako napędu wspomagającego i awaryjnego. Układ taki wymaga zastosowania dwóch sprzęgieł rozłącznych. Przekładnia, linia wałów i śruba nastawna muszą być dobrane do maksymalnego obciążenia realizowanego podczas jednoczesnej pracy silnika głównego i silniko-prądnicy. Firma MAN B&W oferuje rozwiązanie układu napędowego PTI/PTO (rys. 5.4). Źródło: [20] Rys. 5.4 Pomocniczy układ napędowy firmy MAN B&W 69

70 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. W układzie napędowym PTI/PTO silniko-prądnica zasila śrubę nastawną poprzez dwubiegową przekładnię tunelową z silnikiem głównym rozsprzęglanym sprzęgłem o nazwie Alpha Clutcher [1], [11]. Układ znalazł zastosowanie m.in. dla szeregu wolnoobrotowych silników okrętowych MAN B&W od S35MC do S42MC. Elementem łączącym w sprzęgle są stożkowe czopy, które zasprzęglają i rozsprzęglają wały silnika i przekładni. Sprzęgło jest sterowane olejem hydraulicznym z instalacji hydraulicznej zmiany skoku śruby napędowej statku. Łożysko oporowe, które przenosi napór śruby na kadłub przy rozsprzęglonym silniku głównym, wbudowane jest w sprzęgło Alpha Clutcher. W celu zwiększenia sprawności układu napędowego przy pracy w trybie PTI układ został wyposażony w przekładnię dwubiegową, która zapewnia mniejszą prędkość obrotową śruby przy pracy napędu pomocniczego. 5.4 SYMULACJA DZIAŁANIA UKŁADU NAPĘDOWEGO Z PRĄDNICĄ WAŁOWĄ (PTI/PTO) Na Wydziale Mechanicznym Akademii Morskiej w Szczecinie specjalistyczne zajęcia dydaktyczne realizowane są na symulatorach siłowni okrętowej firmy Kongsberg [3], [9]. W wykorzystywanym typie symulatora Kongsberg Neptune zaimplementowano siłownię statku zbiornikowego typu VLCC z wolnoobrotowym, nawrotnym, dwusuwowym doładowanym silnikiem głównym (MAN B&W serii MC) [4], [5], [6]. W symulatorze zaimplementowano układ napędowy statku z silniko-prądnicą. Budowa elektrowni okrętowej statku zamodelowanego w symulatorze została przedstawiona na rys. 5.5 (plansza MD70). Sterowanie częstotliwością realizowane jest elektrycznie (układ PTO/- CFE). W związku z brakiem możliwości rozsprzęglenia silnika głównego i przekładni, silniko-prądnica pracując w trybie silnikowym pełni funkcję napędu wspomagającego (booster mode). Schemat układu silniko-prądnicy przedstawiono na rys. 5.6 (plansza symulatora MD77). Układ silniko-prądnicy składa się z następujących podstawowych elementów: układu sterowania, przetwornika statycznego, silniko-prądnicy, kompensatora synchronicznego i dławika wygładzającego. Silnik główny poprzez przekładnie napędza prądnicę wałową poprzez przekładnię i sprzęgło rozłączne. Sprzęgło rozłączne jest sterowane z wykorzystaniem powietrza sterującego. Zasprzęglenie sprzęgła jest możliwe, gdy prędkość obrotowa wału przed silniko-prądnicą jest mniejsza niż 300 obr/min. Prądnica wałowa może zasilać główną magistralę elektryczną, gdy prędkość obrotowa prądnicy jest większa niż 200 obr/min. W zakresie prędkości obrotowych prądnicy obr/min moc prądnicy jest ograniczona do połowy, a powyżej 400 obr/min prądnica doprowadza do magistrali maksymalną dostępną moc. Kompensator synchroniczny steruje napięciem i częstotliwością. Częstotliwość jest zależna od prędkości obrotowej kompensatora, a napięcie utrzymywane jest na wymaganym poziomie dzięki automatycznemu regulatorowi napięcia (ang. Automatic Voltage Control, AVC). Sterownik obciążenia steruje przepływem mocy przez przetwornik statyczny za pośrednictwem układów tyrystorowych oraz steruje wzbudzeniem prądnicy wałowej. 70

71 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Źródło: [15] Rys. 5.5 Budowa systemu elektro-energetycznego statku Źródło: [15] Rys. 5.6 Układ silniko-prądnicy wraz z oprzyrządowaniem 71

72 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Silniko-prądnica może pracować jako silnik elektryczny po przełączeniu układu do trybu PTI. Pozwala to na wykorzystanie nadmiaru możliwej do wyprodukowania przez elektrownię okrętową energii elektrycznej i wykorzystania jej do wspomagania silnika głównego silniko-prądnicą będącą pomocniczym źródłem energii. W trybie PTI silnik elektryczny może wykorzystywać dostępną możliwą do wyprodukowania przez elektrownię okrętową moc lub pracować przy pełnym obciążeniu. Wybór trybu pracy realizowany jest przez operatora. Przy maksymalnym obciążeniu silnika elektrycznego, elektrownia okrętowa musi dysponować zapasem mocy nie mniejszym niż 300 kw. Podczas normalnej eksploatacji prądnica wałowa jest zasprzęglona, aby wykorzystywała energię produkowaną przez prądnicę wałową podczas podróży morskiej. Podczas manewrów (wprowadzanie statku do portu i wyprowadzanie statku z portu) energia elektryczna produkowana jest przez okrętowe zespoły elektroenergetyczne. Podczas podróży morskiej turboprądnica parowa jest załączona do pracy równoległej z prądnicą wałową. W przypadku dużego zapasu mocy możliwej do wyprodukowania przez turboprądnicę parową, prądnica wałowa może być załączona do pracy silnikowej w celu zwiększenia sprawności całkowitej siłowni okrętowej. Układ silniko-prądnicy podczas pracy silnikowej może być zasilany zespołami elektroenergetycznymi z pomocniczymi silnikami spalinowymi, w przypadku, gdy zachodzi konieczność pracy silnika głównego ze zredukowanym obciążeniem lub gdy wymaga się maksymalnego zwiększenia mocy napędowej statku. PODSUMOWANIE Studenci Akademii Morskiej w Szczecinie mają możliwość zaobserwowania interakcji układu energetyczno-napędowego statku i prądnicy wałowej pracującej w różnych warunkach i trybach działania w trakcie ćwiczeń na symulatorze siłowni okrętowej. Studenci wcielają się w rolę operatorów siłowni i mają za zadanie przygotować silniko-prądnicę do pracy w trybie generatorowym. Stanem wyjściowym jest stan gotowości do wypłynięcia statku z portu (ready for departure), po uruchomieniu silnika należy zasprzęglić i załączyć do pracy prądnicę w trybie PTO. Po rozpędzeniu statku operator ma za zadanie wyłączyć silniko-prądnicę z pracy generatorowej i załączyć ją do pracy silnikowej. Uruchomienie układu PTI powinno być wykonane w trybie mocy dostępnej oraz mocy zadanej przez operatora napędu pomocniczego. Kolejno operatorzy dokonują wyłączenia silniko-prądnicy z pracy. Najważniejsze zmienne symulatora dotyczące pracy silniko-prądnicy oraz zespołów elektroenergetycznych zestawiono w tab W czasie, kiedy prądnica wałowa załączona jest do pracy generatorowej, a silnik główny osiąga maksymalne obciążenie eksploatacyjne, operatorzy siłowni dokonują wyznaczenia charakterystyk obciążeniowych prądnicy wałowej oraz jednej z prądnic zespołów elektroenergetycznych napędzanych silnikami wysokoprężnymi. Obciążenie elektryczne (moc czynna na zaciskach prądnic) jest stopniowo zwiększana od 0 do 850 kw kolejno dla każdej z prądnic. Operatorzy w tym czasie mają za zadanie sporządzić charakterystyki jednostkowego zużycia paliwa oraz sprawności prądnicy dla obu wymienionych prądnic. 72

73 Oznaczenie Jednostka SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Tab. 5.2 Wybrane zmienne symulatora dla silniko-prądnicy Opis zmiennej Ograniczenie zmiennej dolne górne E02005 MW ME shaft power (to propeller) Moc na wale śrubowym 20,0 E02007 E02006 kw kw ME PTI power (from powerturbine) Moc dostarczana przez prądnicę wałową w trybie silnikowym ME PTO power (to shaftgenerator) Moc doprowadzana do prądnicy w trybie generatorowym E06060 kw SG power (active) Moc czynna na zaciskach prądnicy wałowej -1250,0 1250,0 I06063 A SG current Natężenie prądu generowane przez prądnicę wałową 2000,0 G02012 g/kwh ME fuel oil consumption (specific) Jednostkowe zużycie paliwa X04531 {0,1,2} SG clutch position Stan pracy sprzęgła siniko-prądnicy 200,0 X04532 {0,1} N06971 obr/min E06972 kw SG clutch control local Załączenie sterowania lokalnego silniko-prądnicy SG input shaft Speer Prędkość obrorowa wału wejściowego przekładni SG input shaft Power Moc na wale wejściowym przekładni X06940 {0,1} SG PTI mode Załączenie silniko-prądnicy do trybu silnikowego E06943 kw E06944 kw C06944 kw C06960 obr/min E03102 kw E06000 kw I06003 A G03100 g/kwh E03302 kw E06020 kw I06023 A G03300 g/kwh Źródło: [3] SG PTI power command (nominal) zadana moc silniko-prądnicy pracującej w trybie silnikowym SG PTI power margin Chwilowy zapas mocy silniko-prądnicy w trybie silnikowym SG PTI power margin limit Graniczny zapas mocy silniko-prądnicy w trybie silnikowym SG clutch max connection Speer Maksymalna prędkość sprzęgła pozwalająca na zasprzęglenie DG 1 shaft Power Moc użyteczna silnika zespołu elektroenergetycznego nr 1 DG 1 power (active) Moc czynna na zaciskach prądnicy zespołu elektroenergetycznego nr 1 DG 1 current Natężenie prądu generowanego przez prądnicę zespołu elektroenergetycznego nr 1 DG 1 spec FO consumption Jednostkowe zużycie paliwa silnika zespołu elektroenergetycznego na 1 DG 2 shaft Power Moc użyteczna silnika zespołu elektroenergetycznego nr 2 DG 2 power (active) Moc czynna na zaciskach prądnicy zespołu elektroenergetycznego nr 2 DG 2 current Natężenie prądu generowanego przez prądnicę zespołu elektroenergetycznego nr 2 DG 2 spec FO consumption Jednostkowe zużycie paliwa silnika zespołu elektroenergetycznego na 2 900,0 1400,0 900,0 1400,0 73

74 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Prądnica wałowa w rozwiązaniu zaimplementowanym w symulatorze siłowni okrętowej przystosowana jest do ciągłej równoległej pracy z okrętowymi zespołami elektroenergetycznymi. Panel sterowania zapewnia zasilanie pomocnicze dla przetwornika wzbudzenia i wentylatora chłodzącego silniko-prądnicę. Prądnica wałowa nie może pracować w przypadku utraty zasilania pomocniczego. Kompensator synchroniczny jest również uruchamiany na panelu sterowania. Podczas uruchamiania kompensatora synchronicznego, wymagana moc pobierana jest z głównej tablicy rozdzielczej. Podsumowując, zaprezentowany symulator ma zaimplementowane nowoczesne rozwiązania techniczne spotykane na współczesnych statkach morskich. Stanowi on niezbędne narzędzie dydaktyczne w nauczaniu zasad eksploatacji systemów technicznych, dla których koszty zakupu analogicznego stanowiska laboratoryjnego byłyby bardzo wysokie. PODZIĘKOWANIA Artykuł został sfinansowany z badań statutowych 4/S/IESO/14 pt.: Metody Diagnostyczne i efektywna eksploatacja złożonych systemów technicznych w aspekcie profilaktyki uszkodzeń i ochrony środowiska. LITERATURA 1 Auxiliary Propulsion System For Two-stroke Engine Plants. MAN B&W Diesel A/S, Alpha Diesel, Frederikshavn K. Chachulski. Podstawy napędu okrętowego. Gdańsk: Wydawnictwo Morskie, L. Chybowski. Współczesne konstrukcje tłokowych silników okrętowych. Przewodnik metodyczny do ćwiczeń na Symulatorze siłowni okrętowych. Szczecin: Akademia Morska w Szczecinie, Engine Room Simulator ERS-L11 MAN B&W-5L90MC VLCC Version MC90-IV. Machinery and Operation Part 1. Vessel and Machinery Main Particulars. Kongsberg Maritime. Doc.no.: SO-1136-D/11-Oct Engine Room Simulator ERS-L11 MAN B&W-5L90MC VLCC Version MC90-IV. Machinery and Operation Part 2. Automation & Control. Kongsberg Maritime. Doc.no.: SO-1136-D/11-Oct Engine Room Simulator ERS L11 5L90MC VLCC. Operator s Manual Part 3. Machinery & Operation. Kongsberg Maritime. Doc.no.: SO-1136-D/11-Oct Engine Room Simulator ERS-L11 MAN B&W 5L90MC-VLCC Version MC90-IV. Variable List. Kongsberg Maritime. Doc.no.: SO-1139-C/12-Oct M. Giernalczyk, J. Herdzik. Analiza porównawcza zintegrowanych układów napędowych. Zeszyty Naukowe 5(77). Szczecin: Akademia Morska, 2005, s R. Laskowski, L. Chybowski, K. Gawdzińska. An engine room simulator as a tool for environmental education of marine engineers. New Contributions in Information Systems and Technologies. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 354, Springer International Publishing,, s

75 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 10 G. Nicewicz, D. Tarnapowicz. Koncepcje wykorzystania prądnic wałowych w nowoczesnych okrętowych systemach energetycznych. Studia i materiały, 40. PSZW 2011, Shaft Generators for the MC and ME Engine. MAN B&W Diesel A/S, Copenhagen A. Stępniak. Przegląd i ocena układów napędowych z prdnicą wałową, Budownictwo Okrętowe, nr 8 9, 1984, R. Śmierzchalski. Automatyzacja systemu elektroenergetycznego statku. Gdańsk D. Tarnapowicz. The conception of the use of multi-level inverters in the shipping shaft generator systems of high power. Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin, 22(94), Szczecin, 2010, pp Wärtsilä marine reduction gears. Wärtsilä Gears, Wärtsilä Corp., Wintertur

76 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. WYBRANE ASPEKTY NAUCZANIA ZASAD EKSPLOATACJI OKRĘTOWYCH UKŁADÓW NAPĘDOWYCH Z PRĄDNICAMI WAŁOWYMI Streszczenie: Materiał omawia celowość stosowania prądnic wałowych w okrętowych układach napędowych. Dokonano porównania warunków pracy układu podczas pracy w trybie generatorowym i silnikowym. Omówiono podstawowe sposoby sterowania częstotliwością prądu Elektrycznego generowanego przez te układy napędowe. Omówiono pracę silnikową w rozwiązaniu wspomagającym, awaryjnym oraz kombinowanym. Przedstawiono spotykane na statkach morskich konfiguracje elementów układów napędowych z prądnicami wałowymi. Wskazano na przydatność zastosowania symulatorów siłowni okrętowej w procesie nauczania zasad eksploatacji tego typu układów. Omówiono procedury eksploatacyjne oraz wyszczególniono podstawowe parametry techniczne układu napędowego z prądnicą wałową zaimplementowaną w symulatorze siłowni okrętowej Kongsberg Neptune będącym na wyposażeniu Instytutu Eksploatacji Siłowni Okrętowych Akademii Morskiej w Szczecinie. Słowa kluczowe: kształcenie inżynierów, okrętowy układ napędowy, system energetyczny statku, prądnica wałowa, procedury eksploatacyjne, symulator siłowni okrętowej SELECTED ASPECTS OF TEACHING OPERATION PROCEDURES FOR MARINE PROPULSION SYSTEMS WITH SHAFT GENERATORS Abstract: The paper discusses the purpose of application of shaft generators in marine propulsion systems. A comparison of operation conditions is made between the Power Take Off and Power Take In modes. Basic methods of current frequency control generated by these propulsion systems are discussed. Engine operation in booster, emergency and take me home modes are addressed. Configurations of propulsion systems with shaft generators installed on marine ships are presented. The usefulness of application of engine room simulators to teach operation principles of these systems is indicated. Operation procedures are discussed and basic technical parameters are specified for the propulsion system with a shaft generator implemented in engine room simulator Konsberg Neptune owned by the Institute of Ship Power Plant Operation, Maritime University of Szczecin. Key words: education of engineers, marine propulsion system, marine power plant, shaft generator, operation procedures, engine room simulator Dr inż. Leszek CHYBOWSKI Akademia Morska w Szczecinie Wydział Mechaniczny Instytut Eksploatacji Siłowni Okrętowych ul. Wały Chrobrego 1-2, Szczecin L.Chybowski@am.szczecin.pl Dr inż. Bogusz WIŚNICKI Akademia Morska w Szczecinie Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu Instytut Inżynierii Transportu ul. Henryka Pobożnego 11, Szczecin B.Wisnicki@am.szczecin.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

77 Tomasz DUDEK SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA POTENCJAŁ ROZWOJOWY PRZEDSIĘBIORSTWA WYKORZYSTUJĄCEGO NOWOCZESNE WSPARCIE INFORMATYCZNE WPROWADZENIE Zagadnienia, jakie odnoszą się do profilu przedsiębiorstwa i jego strategii rynkowej stają się istotną płaszczyzną do wielu badań i prac naukowych związanych z zarządzaniem. Firmy napotykają na swojej drodze coraz więcej trudności, związanych przede wszystkim z procesami globalizacji, zmianami w otoczeniu przedsiębiorstwa, koniecznością stałej redukcji kosztów, optymalizacji procesów i udoskonalania organizacji. Jednym ze sposobów radzenia sobie z tymi problemami, a co za tym idzie podniesienia atrakcyjności przedsiębiorstwa jest wdrażanie nowych rozwiązań informatycznych oraz rozwój istniejących technologii z zakresu wspomagania zarządzania. Systemy teleinformatyczne stają się podstawowym narzędziem optymalizującym procesy zainicjowane w przedsiębiorstwie. 6.2 ISTOTA I RODZAJE KONKURENCYJNOŚCI, STRATEGIA ROZWOJU PRZEDSIĘBIORSTWA Każda organizacja, aby mogła odnieść sukces i osiągać wcześniej postawione cele, musi jak najefektywniej wykorzystywać posiadane zasoby a także ewoluować, dostosowując się do zmieniających się warunków rynkowych. Dlatego też przedsiębiorstwa, powinny dbać o dobór odpowiednich strategii, poprzez cykliczne analizy wewnętrzne oraz zewnętrzne, a w konkretnych wypadkach adaptować się do zmian generowanych przez środowisko. Należy pamiętać, że na przedsiębiorstwo oddziałuje wiele krótko i długoterminowych czynników, dlatego przy budowaniu efektywnej strategii, duże znaczenie ma określenie tych czynników, które mają najistotniejszy wpływ na jej działalność. Według literatury przedmiotu do najważniejszych z nich zalicza się [10]: funkcje i jakość oferowanego produktu/usługi (możliwości realizacji potrzeb odbiorcy), różnorodność oferty, stopień wyróżnienia się produktu i firmy, skala obecności na danym rynku geograficznym, 77

78 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. wielkość przedsiębiorstwa i perspektywy jego rozwoju, marka produktu oraz renoma firmy. Wyszczególnione powyżej elementy stanowią o wartości przedsiębiorstwa, pełnią ważną rolę w utrzymaniu osiągniętego poziomu konkurencyjności. Nowe usługi, modernizacja procesów i elementy innowacyjności, np. wprowadzania nowoczesnych systemów IT wpływa korzystnie na prowadzoną działalność i prawdopodobny sukces. Według literatury wyróżnić można trzy podstawowe warunki określające potencjał konkurencyjności przedsiębiorstwa [6], tj.: różnice pomiędzy przedsiębiorstwem i jego otoczeniem, promocja danego podmiotu gospodarczego, trwałości działań i strategii przedsiębiorstwa. Obserwacja rynku i jego zmian wpływa korzystnie na poziom przedsiębiorstw, które muszą jednak stale podejmować odpowiednie działania zachowawcze oraz odpowiednie kroki przybliżające zakładane wcześniej cele. Elastyczność organizacji pozwala przystosować się do zmian i zwiększać korzyści płynące z prowadzonej działalności. Wszelkie wprowadzane strategie podejmowane są w celu rozpoznania, interpretowania oraz rozwiązywania powstających problemów. Główny nacisk kładziony jest na zoptymalizowanie struktur organizacji, zwiększenie dynamiki rozwoju i funkcjonowania systemu zarządzania przedsiębiorstwem Czynniki wpływające na wybór strategii Istnieje wiele czynników zewnętrznych, jak i wewnętrznych, które mają znaczący wpływ na podejmowanie decyzji, przy wyborze odpowiedniej strategii organizacji. Czynniki te cechują się na ogół zmiennością i kompleksowością, wpływającą na zwiększenie ryzyka i wątpliwości przy podejmowaniu konkretnych działań. Stąd też, ważnym jest aby przedsiębiorstwo w porę identyfikowało te problemy i zmniejszało ich znaczenie. Do czynników tych zaliczyć należy: czynniki ekonomiczno-finansowe, problemy z wykorzystaniem nowoczesnych technologii, uwarunkowania prawne, czynniki społeczno-kulturowe. Coraz większego znaczenia nabiera problem związany z wykorzystywaną technologią. Poziom technologiczny przedsiębiorstwa, ma duże znaczenie przy doborze strategii, prowadzenie analiz i prac rozwojowych w o oparciu o nowoczesne narzędzia, pozwala ulepszać i tworzyć nowe metody produkcji i procesy zarządzania w organizacji. Wykorzystanie kompleksowych technologii informatycznych pozwala ujednolicić procesy organizacji bądź zwiększyć ich efektywność, a co za tym idzie osiągać lepsze rezultaty w danym sektorze rynku Koncepcje i zasady formułowania strategii przedsiębiorstwa Proces formułowania strategii konkurencji, dotyczy zagadnień strategicznych, jakie odnoszą się do istotnych kwestii oraz procesów, obejmujących wiele elementów 78

79 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych bliżej nieokreślonych i niepewnych dla firmy, a także koncepcji, które w dużym stopniu przybliżają możliwe do wystąpienia sytuacje oraz oczekiwane kierunki rozwojowe przedsiębiorstwa. Przebieg opracowywania strategii musi być oparty na informacjach bieżących jak i tych, które dotyczyć będą przyszłości, co w dużej mierze pozwoli na sporządzenie różnych wizji co do działalności podmiotu gospodarczego. Dobra strategia to taka, która pozwala zoptymalizować i ułatwić w znacznym stopniu wszelkie dotychczas prowadzone działania przez przedsiębiorstwo, mogąc jednocześnie mieć ciągły wpływ na nie i ich dalszą modernizację. Stąd też formułowana strategia przez dany podmiot gospodarczy, powinna być rozwojowa oraz elastyczna, pozwalająca na możliwość zaadaptowania się przedsiębiorstwa, do ciągle zmieniających warunków otoczenia rynkowego. Formułowanie strategii konkurencji przedsiębiorstwa jest procesem dość złożonym, w którym to trzeba zgrać ze sobą potencjał, jakim dysponuje dany podmiot z jego wcześniej postawionymi celami oraz uwarunkowaniami i zmianami w otoczeniu. Na rys. 6.1 zobrazowano etapy tworzenia strategii danego podmiotu gospodarczego. Źródło: Opracowanie własne Rys. 6.1 Etapy określania strategii organizacji Dzięki tej ścieżce oraz przy pomocy kilku ułatwiających wybór kryteriów, przedsiębiorstwo ma możliwość ustalenia optymalnej strategii. Realizacja tak przyjętej strategii oznacza częściowe lub całkowite zmodyfikowanie struktury systemu zarządzania odpowiedzialnego za realizację postawionych celów oraz optymalizację wszelkich procesów zachodzących wewnątrz organizacji [11]. Rozwój i znaczenie technologii informatycznych w zarządzaniu przedsiębiorstwem Technologie informatyczne podlegają stałej ewolucji, powstają nowe rozwiązania, wykorzystywane są nowe metody i podejścia wywierające znaczny wpływ na działalność przedsiębiorstw czy ich otoczenia. Powoduje to sytuację, w której koniecznym jest poddanie się temu trendowi i dostosowanie do tych zmian. Należy pamiętać, że każde działające przedsiębiorstwo, dąży do maksymalizacji zysków, wykorzystanie takich rozwiązań może ten proces poprawić, przyspieszyć. Polepszeniu może ulec wiele elementów działalności przedsiębiorstwa, zwiększeniu produkcji, adaptacja i przystosowania zmian czy uelastycznienie podejście procesowego przedsiębiorstwa. Stosowanie systemów IT często zmienia podejście firm i ich strategii rozwojowych oraz usprawnia zarządzanie. 79

80 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Większe podmioty gospodarcze wymagają od systemów informatycznych przede wszystkim sprawności działania oraz uniwersalności, która swym zasięgiem obejmując jednocześnie wszystkie procesy informacyjne, jakie zachodzą wewnątrz i na zewnątrz przedsiębiorstwa. Stosowanie technologii ma zwiększyć elastyczność i efektywność przedsiębiorstwa oraz wpłynąć na jego organizację, dlatego też rozwiązania te są powszechne wśród większości przedsiębiorstw, niezależnie od rodzaju działalności. Korzyści, jakie przynoszą dotyczą przede wszystkim [1]: podnoszenia poziomu jakości, poprawy przepływów informacji, możliwości informowania na bieżąco kadry kierowniczej, uwierzytelnienia przesyłanych informacji, bezpieczeństwa danych, zarządzania zasobami. Rozwiązania teleinformatyczne umożliwiają sprawne i łatwe gromadzenie danych, ich rejestrowanie, analizę oraz udostępnianie. Rozwój systemów informatycznych przyczynił się do usprawniania procesów przedsiębiorstw, ograniczania kosztów i jednocześnie osiągania większych zysków Podział i charakterystyka systemów informatycznych wspierających zarządzanie Stosowanie systemów IT to sprawniejsze i efektywniejszego zarządzanie przedsiębiorstwem. Brak tego typu rozwiązań często utrudnia jego poprawne funkcjonowanie, zwłaszcza w dobie globalnej gospodarki, stale zmieniających się warunków rynku, czy narastającej konkurencji. Odniesienie sukcesu jest możliwe, dzięki wykorzystaniu odpowiednich metod i technik informatycznych, które często w takich właśnie warunkach ulegają ewolucji. Do systemów wspierających zarządzanie, zaliczyć należy m.in. [2], [4]: BI (ang. Business Intelligence) systemy przetwarzania analitycznego rozwiązania dostarczające użytkownikowi dostosowane do jego wymagań informacje, pozyskane na podstawie danych pochodzących z różnych źródeł, gwarantujące optymalny proces podejmowania decyzji, tworzenia prognoz i symulacji ekonomicznych, CRM (ang. Customer Relationship Management) systemy zarządzania relacjami z klientami, ERP (ang. Enterprise Resource Planning) systemy planowania zasobów przedsiębiorstwa. Celem systemów ERP jest całościowe i sprawne zarządzanie oraz integracja informatyczna wszystkich jednostek danej organizacji, KM (ang. Knowledge Management) systemy zarządzania obejmujące ogół procesów umożliwiających tworzenie, upowszechnianie i wykorzystanie wiedzy, SCM (ang. Supply Chain Management) systemy zarządzania łańcuchem dostaw, obejmujące procesy planowania zadań i przepływu zasobów (również informacyjnych), pozwalające przedsiębiorstwu na szybsze reagowanie na zmiany zachodzące w otoczeniu organizacji, 80

81 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych WM (ang. Workflow Management) systemy zarządzania przepływem pracy, odpowiedzialne za przepływ informacji lub dokumentów, pomiędzy różnymi jednostkami w otoczeniu przedsiębiorstwa Architektura informatycznego systemu zarządzania, kryteria wyboru Wszelkie innowacyjne technologie do gromadzenia, przetwarzania i przesyłu danych, wpływają na otoczenie i działalność przedsiębiorstwa. W zależności od profilu i wielkości organizacji, rozwiązania te można dostosować do jej potrzeb i możliwości finansowych. Mniejsze przedsiębiorstwa mogą stosować standardowe, uproszczone rozwiązania systemowe, a większe firmy odpowiednio zintegrowane systemy rozbudowane, przystosowane do obsługi większej liczby zadań, ułatwiające zarządzanie wszystkimi procesami w niej zachodzącymi. Stosowanie różnych systemów i technologii wspomagających zarządzanie, stwarza przedsiębiorstwom możliwość reagowania na warunki rynkowe dzięki szybkim i trafnym decyzjom biznesowym [3]. Wdrażanie systemów informatycznych to przedsięwzięcie skomplikowane, długotrwałe i kosztowne, dlatego ważnym jest odpowiednie podejście do wyboru optymalnego rozwiązania. Należy pamiętać, że większość systemów składa się z wielu wzajemnie powiązanych podsystemów zdolnych do wymiany, przesyłu informacji (rys. 6.2). Systemy takie obejmują elementy odpowiedzialne za zarządzanie jakością i kosztami czy kontroling pozostałych procesów. Rys. 6.2 Architektura informatycznego systemu zarządzania przedsiębiorstwem Źródło: Opracowanie własne Poprawnie wdrożony system bądź strategia zależy w dużej mierze od odpowiednio określonych kryteriów wybranych w procesie analizy systemowej [7]. Analiza ta ma za zadanie określić cele, zakres oraz rezultaty wprowadzanych zmian. Należy jednak pamiętać, że nawet najlepiej dobrana strategia wdrożenia nie przesądza o sukcesie tego procesu, istnieje wiele czynników technologicznych, środowiskowych jak i tych związanych z zachowaniem użytkowników (niechęć do wprowadzania nowości, zmiany dotychczasowych rozwiązań, itd.), które mogą doprowadzić do porażki. Wspomniane kryteria można sklasyfikować, jako te związane z wymaganiami funkcjonalnymi i niefunkcjonalnymi stawianymi rozpatrywanemu systemowi. Pierwsza grupa kryteriów identyfikuje i opisuje zachowanie systemu, poprzez stwierdzenie: 81

82 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. jakie usługi ma oferować, jak ma reagować na określone źródła danych, w jaki sposób osiągać założone cele, jak udostępniać zasoby użytkownikowi, jakie funkcje są wymagane, jakie formy przekazu danych oraz funkcje informacyjne będzie dostarczał, jak będą wyglądać powiązania informacyjne w organizacji Druga grupa dotyczy wymagań ogólnych, tj.: formy i sposobów użytkowania systemu, kosztów i zasad implementacji systemu, ustalenia zakresu interakcji, analizy firmy dostarczającej oprogramowanie, zakres gwarancji i praw licencyjnych, uwarunkowań powdrożeniowych, sposobu komunikacji, podstawowych narzędzi obsługi technicznej, wydajności oprogramowania, itd. Tak przeprowadzona analiza ma na celu zminimalizować niepowodzenie wyboru, a przede wszystkim uchronić firmę przed stratami finansowymi. 6.3 STOPIEŃ WYKORZYSTANIA ROZWIĄZAŃ I NARZĘDZI INFORMATYCZNYCH Usprawnienie zarządzania przedsiębiorstwa jest nieodzownie związane z zastosowaniem nowoczesnych technologii informatycznych, których odsetek, jak wynika z badań przeprowadzonych przez Główny Urząd Statystyczny, utrzymuje się na bardzo wysokim poziomie (rys. 6.3). Źródło: [5] Rys. 6.3 Przedsiębiorstwa wykorzystujące systemy według klas wielkości Analiza wykorzystania systemów i narzędzi informatycznych wskazuje, że największym odbiorcą tego typu rozwiązań są duże przedsiębiorstwa. Wynika to z ich możliwości finansowych ale i ogromu procesów, które mogą być wspierane rozwiązaniami IT. 82

83 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Jeżeli chodzi o konkretne rozwiązania, jakimi są systemy CRM i ERP, to są one obecnie stosowane w co piątym przedsiębiorstwie (rys. 6.4). Jak można zauważyć i w tym zestawieniu najczęściej korzystają z nich przedsiębiorstwa duże, odpowiednio CRM 62,7%, a ERP 82,2% z nich. Źródło: [5] Rys. 6.4 Wykorzystanie systemów ERI i CRM Zauważyć należy, że choć poziom wykorzystania tych rozwiązań jest wysoki, a przedsiębiorstwa uznają te technologie za pożyteczne, to wzrost z roku na rok nie jest już tak znaczący. Wynika to przede wszystkim z konieczności ponoszenia wysokich kosztów zakupu samych systemów zarządzania ale i narzędzi do ich obsługi. Kolejna trudność wynika z faktu, że wdrażanie systemów jest procesem złożonym, co często zniechęca przedsiębiorstwa do tych rozwiązań. Dlatego też, ważnym jest identyfikowanie czynników mających wpływ na procesy zarządzania organizacją i uwypuklenie roli wspierających je systemów informatycznych. Czynniki te wpływają często na przewagę rynkową przedsiębiorstwa, a wykorzystanie wsparcia informatycznego tylko tę pozycję wzmacnia, ponieważ determinuje wzrost znaczenia, a co za tym idzie konkurencyjności organizacji. Umiejętność adaptacji i reagowania na coraz szybsze zmiany otoczenia, stała analiza rynku, gromadzenie i analiza danych, nie są obecnie możliwe bez szeroko rozumianego wsparcia informatycznego. Stosowanie takiego rozwiązania podnosi efektywność zarządzania i komunikacji w przedsiębiorstwie, kontroli kosztów oraz jakości relacji z klientami. To dzięki takim systemom, możliwe jest zarządzanie rozległymi bazami danych oraz prowadzenie skomplikowanych analiz, to one stają się motorem napędowym wielu przedsiębiorstw. Należy jednak pamiętać, że sam system czy infrastruktura nie jest wyznacznikiem sukcesu gospodarczego i pozycji na rynku. To umiejętności i kompetencje pracowników przedsiębiorstw oraz różne uwarunkowania, w połączeniu z tymi systemami, dają wymierne wyniki i pozwalają: poprawić organizację pracy lepsza koordynacja zadań, poprawić obieg informacji łatwe gromadzenie i przesyłanie informacji, poprawić strukturę zarządzania ujednolicenie reguł i procedur w przedsiębiorstwie, 83

84 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. wprowadzić nadzór informatyczny nad wszystkimi zasobami firmy, dopasować procesy zarządzania do misji i strategii przedsiębiorstwa, poprawić szybkość reakcji na zmiany stały monitoring rynku, podnieść efektywność działania organizacji. zapanować nad zmianami zachodzącymi w przedsiębiorstwie, wdrożyć sieciowy model pracy tym praca na odległość. Jak już wspomniano wcześniej wdrożenie technologii i systemów informatycznych w przedsiębiorstwie jest bazą do osiągnięcia przewagi konkurencyjnej, a często pozwala na opracowywanie nowych rozwiązań (dopasowanie gotowych rozwiązań do własnych potrzeb), możliwe jest tworzenie oprogramowania spersonalizowanego, usprawniającego działalność całej organizacji. Poza wspomnianymi wcześniej rozwiązaniami, coraz większy rynek zdobywają nowe rozwiązania informatyczne wspomagające zarządzanie firmą, tj.: architektura oparta na usługach (ang. Service Oriented Archotecture) koncepcja tworzenia systemów informatycznych, jako zbioru zautomatyzowanych usług, komponentów realizujących założenia przedsiębiorstwa. Obejmuje procedury integracyjne, technologiczne i organizacyjne przedsiębiorstwa, pozycjonowanie (ang. Web Positioning) elementy strategii organizacji mające na celu wypromowanie własnego produktu z wykorzystaniem technologii informatycznej, zielone IT (ang. Green IT, Green Computing) ogół działań wspartych rozwiązaniami informatycznymi, których założeniem jest ograniczenie niekorzystnego wpływu na środowisko naturalne (zarządzanie energią elektryczną, wideokonferencje, elektroniczny obieg dokumentów, praca zdalna, itd.), ujednolicona komunikacja (ang. Unified Communications) poprawa i standaryzacja wymiany informacji, przetwarzanie w chmurze (ang. Cloud Computing) outsourcing technologii oraz usług informatycznych wg czterech modeli użytkowych [8]: o o o o oprogramowanie jako usługa (ang. Software as a Service SaaS), infrastruktura jako usługa (ang. Infrastructure as a Service IaaS), platforma jako usługa (ang. Platform as a Service PaaS), komunikacja jako usługa (ang. Communications as a Service CaaS). Priorytetem wykorzystania powyższych rozwiązań jest efektywność i wydajności wykonywanych procesów, redukcja kosztów oraz wzrost bezpieczeństwa zasobów organizacji [9]. Rozwój tych rozwiązań i technologii informatycznych wpływa na sposób prowadzenia działalności i zarządzania firmą, a co za tym idzie podniesieniem poziomu konkurencyjności. Istotnym jest oczywiście wykorzystanie odpowiednich systemów, rozwiązań, standardów ale i zasobów informacyjnych. Pozyskane dane oraz informacje i wiedza to obecnie podstawa do optymalizacji procesów decyzyjnych, skuteczniejszych działań organizacyjnych i biznesowych. Wyniki przeprowadzanych analiz wyraźnie wskazują, na wzrost znaczenia tych rozwiązań w zarządzaniu przedsiębiorstwami. 84

85 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych PODSUMOWANIE Analiza, dotycząca wpływu rozwiązań IT na efektywność i konkurencyjność przedsiębiorstw wyraźnie pokazuje, że organizacje coraz częściej przekonują się do implementacji systemów informatycznych, ze względu na korzyści, jakie są dzięki temu osiągane. Wzrost znaczenia technologii IT widoczny jest w przedsiębiorstwach, które upatrują w nich możliwości lepszego zarządzania i kierowania. Przedstawione rozważania dotyczą czynników budujących przewagę konkurencyjności przedsiębiorstw korzystających z nowoczesnych technologii i rozwiązań informatycznych, ich roli oraz wpływu na wszelkie procesy, jakie zachodzą wewnątrz i w otoczeniu danej organizacji. Dzięki możliwościom, jakie dają nowoczesne technologie, przedsiębiorstwa znacząco usprawniają i poprawiają wszystkie procesy wewnątrz całej struktury organizacyjnej. Dodatkowo wdrażanie nowych rozwiązań informatycznych pozwala, na szybszą reakcję na zmiany, jakie zachodzą i są generowane przez otoczenie rynkowe. Możliwość adaptacji przedsiębiorstwa do przekształceń, które przebiegają w środowisku rynkowym, znacząco wpływa na konkurencyjność danej organizacji. LITERATURA 1 N. Carr. Does IT Matter? Information Technology and The Corrosion of Competitive Advantage. Harvard Business School Press, I. Chomik-Orsa. Zastosowanie Business Intelligence w controllingu. Wrocław: Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego, COBIT 5. A Business Framework for the Governance and Management of Enterprise IT, IT Governance Institute, H. Dudycz. Przegląd aplikacji informatycznych wspomagających realizację koncepcji Business Intelligence. Warszawa: WNT, Główny Urząd Statystyczny. Społeczeństwo informacyjne w Polsce. Wyniki Badań statystycznych z lat S. Łobejko, Z. Pierścionek. Zarządzanie strategiczne w praktyce polskich przedsiębiorstw. Warszawa: SGH, B. Nadolna. Bariery wdrażania informatycznego systemu controllingu w przedsiębiorstwie, Wrocław: Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej, K. Nowicka. Zarządzanie przepływem informacji w modelu biznesowym Cloud computing. Warszawa: E-mentor, R. Orzechowski. Wpływ zarządzania IT na budowę wartości przedsiębiorstwa. Warszawa: Poltext, Z. Pierścionek. Strategie konkurencji i rozwoju przedsiębiorstwa. Warszawa: PWN W. Szumowski. Metody i Techniki zarządzania. Wrocław: Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego,

86 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA POTENCJAŁ ROZWOJOWY PRZEDSIĘBIORSTWA WYKORZYSTUJĄCEGO NOWOCZESNE WSPARCIE INFORMATYCZNE Streszczenie: Wielu organizacji identyfikuje i zwiększa swój potencjał, przygotowujący się na nowe wyzwania, poprzez wprowadzenie nowych strategii, procesów i zadań. Innowacja taka może być kluczem do przewagi konkurencyjnej. Wykorzystanie wybranych technologii i strategii rozwoju może zmniejszyć koszty, przygotować do nowych wyzwań, poprawić jakość usług i udostępnić nowe możliwości. Przedstawiona analiza pozwoliła wyciągnąć wiele ogólnych i szczegółowych wniosków. Słowa kluczowe: konkurencyjność, zarządzanie, optymalizacja procesów, strategia przedsiębiorstwa, narzędzia informatyczne THE DEVELOPMENT POTENTIAL OF ENTERPRISES EMPLOYING MODERN IT SUPPORT Abstract: Many organizations identifies and increases its potential, that prepare for future roles, by entering new strategies and tasks. Process innovation can be the key to competitive advantage. Exploiting specific technologies and development strategies can decrease costs, prepare for new challenges, improve quality and implement new capabilities. The analysis made it possible to draw general and specific by nature conclusions. Key words: competitiveness, management, process optimization, corporate strategy and IT Dr inż. Tomasz DUDEK Akademia Morska w Szczecinie Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu Instytut Inżynierii Transportu ul. Henryka Pobożnego 11, Szczecin T.Dudek@am.szczecin.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

87 Łukasz DZIEMBA SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GIS DO MODELOWANIA LINII PRODUKCYJNEJ W KONTEKŚCIE PRZECIWDZIAŁANIA SYTUACJOM KRYZYSOWYM WPROWADZENIE Rozważając zagadnienia wykorzystania technologii GIS do modelowania linii produkcyjnej dużego zakładu przemysłowego ważne jest, aby modelowane warstwy GIS służyły zagadnieniom związanym z powstaniem i przeciwdziałaniem sytuacjom kryzysowym, związanych z działalnością przedsiębiorstwa. Dynamika sytuacji kryzysowych w przedsiębiorstwach produkcyjnych o dużym znaczeniu dla całego obszaru Polski stanowi wyzwanie nie tylko dla kadry menedżerskiej. Region śląski to tradycyjnie przemysł hutniczy, górniczy, energetyczni i ciężki. Pomimo nacisku ze strony UE jest znaczącym fundamentem gospodarki. Znajdują się tu przedsiębiorstwa duże rozmieszczone w okolicach miast lub wręcz na ich terenie. Ze względu na rodzaj działalności procesy produkcyjne realizowane w tych przedsiębiorstwach są obarczone ryzykiem awarii mającym duży wpływ na otoczenie. Na poziomie organizacyjnym i technicznym przedsiębiorstwo musi zapewnić, że taka awaria ma minimalne prawdopodobieństwo wystąpić, i że przedsiębiorstwo jest gotowe do przeciwdziałania. Biorąc pod uwagę skalę produkcji i skalę przedsiębiorstwa oraz regionu musimy brać pod uwagę sytuacje niekontrolowane prowadzące do kryzysu. Aby przeciwdziałać takim sytuacjom trzeba rozpoznać czynniki krytyczne przedsiębiorstwa i procesy produkcyjne; co już wykracza poza możliwości organizacyjne i techniczne przedsiębiorstwa. Potrzebny jest aparat badawczy i koncepcja badań nieingerencyjnych w przedsiębiorstwo. Badania, które nie ingerują w przedsiębiorstwa wymagają zbudowania modelu, który uchwyci dynamikę procesów jak i czynniki mogące wywołać sytuację kryzysową. Pozostaje problem wiarygodności badań ze względu na właściwą interpretację czynników ryzyka. W miarę rozwoju systemów tworzących środowisko dla człowieka, takich jak systemy produkcyjne, energetyczne, transportowe, informacyjne, zwiększa się wpływ zdarzeń kryzysowych na ich funkcjonowanie. Zatem podstawą sprawnego działania służb ratowniczych w przeciwdziałaniu skutkom zdarzeń kryzysowych jest ścisła koordynacja i współpraca. Skuteczne działanie służb ratowniczych wymaga sprawnego po- 87

88 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. dejmowania decyzji na wszystkich szczeblach organizacji akcji ratowniczej. Aktualnie rozwój metod i narzędzi opartych o technologie informatyczną (GIS) pozwala na dostarczanie informacji wspomagającej decyzje w szerokim zakresie działań podejmowanych przez człowieka. Skuteczne wykorzystanie tej technologii wymaga zgromadzenia informacji charakteryzującej środowisko potencjalnych sytuacji kryzysowych jak i dostarczenie tej informacji służbom ratowniczym. W kontekście aktualnej organizacji centralnej dyspozycji (Centrum Ratunkowego) służb ratowniczych w publikacji pokazana jest koncepcja wspomagania przepływów informacji. Na tej podstawie można uważać, że narzędzia technologii GIS mogą istotnie przyczynić się do powodzenia w działaniu służb ratowniczych. 7.2 BADANIA TERENOWE I KAMERALNE Proponowane badania terenowe i kameralne, które nie ingerują w przedsiębiorstwa wymagają zbudowania modelu, który uchwyci dynamikę procesów jak i czynniki mogące wywołać sytuację kryzysową. Pozostaje problem wiarygodności badań ze względu na właściwą interpretację czynników ryzyka. W związku z tym koncepcja badań opiera się na następujących założeniach: model dynamiczny procesów produkcyjnych musi uwzględniać skrajne zachowania przedsiębiorstwa od niedociążenia do przeciążenia procesów produkcyjnych, do modelu dynamicznego należy włączyć czynniki, które historycznie zastały rozpoznane jako źródła kryzysu, do modelu dynamicznego należy włączyć hipotetyczne sytuacje kryzysowe, aby dokonać identyfikacji czynników potencjalnie kryzysowych, do których istnieje przypuszczenie, że są kryzysowe. Czyli stawiając hipotezę, należy sprawdzić ją poprzez model: co może być potencjalnym czynnikiem wywołującym sytuację kryzysową. 7.3 METODYKA BADAŃ Początek badań będzie wymagał następujących kroków (do wykonania teraz): scenariusze dla identyfikacji i opisu sytuacji historycznych zaistniałych w przedsiębiorstwie badania terenowe w przedsiębiorstwie, modele dynamiczne dyskretne z wykorzystaniem narzędzi informatycznych takich jak GIS służące do odwzorowania przedsiębiorstwa w warstwach geograficznych GIS przedstawienie w GIS badanego przedsiębiorstwa, sformułowanie założeń do modeli dynamicznych procesów produkcyjnych, aby możliwe było badanie sytuacji kryzysowych uwzględniających rzeczywiste sytuacje; utworzenie katalogu sytuacji kryzysowych w zarządzaniu produkcją (np. przeciążenie silnika powoduje pożar, urwanie rury powoduje wyciek itp. to powoduje zatrzymanie procesu produkcyjnego i dochodzi do jego przeciążenia w innym miejscu scenariusze w przedsiębiorstwie na podstawie badań terenowych określenie najbardziej prawdopodobnych sytuacji kryzysowych), opracowanie scenariuszy procesu produkcyjnego, 88

89 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych opracowanie scenariuszy sytuacji kryzysowych. Następnie kontynuując należy wykonać poniższe kroki (do wykonania później): ewolucyjne doskonalenie modeli dynamicznych GIS aż do pełnej zgodności odpowiedzi modelu ze scenariuszami historycznymi, metoda ekspercka w opracowaniu sytuacji w szczególności wykorzystania zdarzeń kryzysowych z innych regionów i innych przedsiębiorstw, dekonstrukcja modeli dynamicznych do poziomu czynników kryzysowych dla zapewnienia, że modele dynamiczne będą zgodne ze scenariuszami hipotetycznymi. 7.4 MODELOWANIE Modelowanie omawianego w referacie zagadnienia powinno ujmować trzy następujące zagadnienia: opis organizacji, procesy przedsiębiorstwa, czynniki ryzyka. Proponuje się zastosować metodykę diagramów decyzyjnych, map procesów oraz BPMN w celu identyfikacji procesów związanych z funkcjonowaniem przedsiębiorstwa. W późniejszym kroku zdefiniowane procesy będą modelowane przy zastosowaniu technologii GIS. Dalsza część niniejszego opracowania będzie próbą zastosowania technologii GIS do modelowania zagadnień związanych z opisem organizacji przedsiębiorstwa i procesów przedsiębiorstwa. Kolejnym etapem będzie modelowanie czynników ryzyka. 7.5 LINIA PRODUKCYJNA PRZYKŁADOWEGO ZAKŁADU ODWZOROWANIE W WARSTWY GIS W niniejszym opracowaniu skorzystano z materiałów publikowanych na stronach WWW zakładu produkującego płyty warstwowe dla budownictwa. Na publikację prezentowanych treści auto referatu uzyskał pisemną zgodę działu marketingu opisywanego zakładu. W referacie jednak mogą znajdować się odstępstwa od realnie istniejącego zakładu, linii technologicznej jak i samej technologii wytwarzania. Zaczerpnięte materiały są jedynie punktem wyjścia i swoistą ilustracją metody wizualizacji i modelowania linii produkcyjnej z zastosowaniem systemów klasy GIS. Płyty warstwowe powstają na linii technologicznej do ciągłej produkcji (rys. 7.1, Linia technologiczna produkcji płyt warstwowych na licencji firmy Hennecke GmbH). Ciągła produkcja na omawianej linii technologicznej umożliwia wstrzyknięcie pianki pomiędzy blachy, wygrzanie oraz jej schłodzenie, tak aby po kilkunastu godzinach mieć wysokiej jakości gotowy materiał do zastosowań przemysłu budowniczego. Wytwarzanie płyt warstwowych na omawianej linii technologicznej sprawia, że końcowy produkt jest wysokiej jakości. Zarówno rdzeń płyty przylega do okładzin blaszanych tworząc jednolitą całość jak również eliminowane są wszelkie błędy związane z wytwarzaniem płyt metodami tradycyjnymi. Połączenie właściwości termoizolacyjnych i ognioodpornych pianki poliuretanowej oraz wysokiej wytrzymałości stali daje produkt stawiający czoło 89

90 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. każdemu architektonicznemu wyzwaniu, stanowi opcję dla budowli dotąd wytwarzanych z materiałów tradycyjnych. Linia technologiczna produkcji płyt warstwowych na licencji firmy Hennecke GmbH (rys. 7.1) składa się z następujących etapów: 1. Rozwijaki. 2. Profilowanie. 3. Sekcja przygotowawcza. 4. Piec wygrzewający. 5. Piła poprzeczna. 6. Sekcja chłodzenia. 7. Sztaplowanie i pakowanie. Stosując systemy klasy GIS można odwzorować poszczególne elementy linii produkcyjnej w warstwy. Przykład takiego odwzorowania znajduje się na rys. 7.1a i jest samodzielnym opracowaniem autora tego referatu. Proponuję się, żeby do odwzorowania linii produkcyjnej podzielić linię produkcyjną na poszczególne etapy (w tym przypadku od 1 do 7). Każdemu z poszczególnych etapów przypisuje się odpowiednią warstwę GIS. Takie rozwiązanie prezentują ilustracje oznaczone symbolem a i umieszczone na rys. od 7.1 do 7.8. a) b) Rys. 7.1 Linia technologiczna produkcji płyt warstwowych na licencji firmy Hennecke GmbH a) schemat poglądowy b) rzut prostokątny z użyciem warstw GIS Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [4] Rozwijaki Do produkcji płyt warstwowych z rdzeniem poliuretanowym używane są blach powlekane, które kupowane są w kręgach. Wymóg ten jest koniczny z uwagi na produkcję płyt w sposób ciągły i w miarę możliwości nieprzerwany. Długość nawiniętej blachy na krąg przekracza 1 km i nierzadko blacha posiada odchylenia w zwoju. Rozwijaki (pozycja nr 1 na rys. 7.1) zainstalowane na linii produkcyjnej posiadają system czujników sprawdzających te odchylenia i korygują odległości, aby w dalszej części linii produkcyjnej nie pojawiały się inne problemy. 90

91 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych a) b) Rys. 7.2 Zespół rozwijaków linii technologicznej produkcji płyt warstwowych a) rzut aksonometryczny b) rzut prostokątny z użyciem warstw GIS Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [4] System korekcji ma szczególne znaczenie dla poprawnego wykonania zamków łączących płyty. Poprawne zamki płyt umożliwiają łatwiejszy montaż płyt na placu budowy. Rys. 7.2b przedstawia w rzucie aksonometrycznym omawiane urządzenie. Rys. 7.2a została wykonana za pomocą systemów klasy CAD. Natomiast rys. 7.2b przedstawia omawiany element linii produkcyjnej zamodelowany z wykorzystaniem technologii GIS w warstwach, wraz z legendą Profilowanie Sekcja profilowania blachy (pozycja nr 2 na rys. 7.1) znajduje się za rozwijakami. Głównym celem profilowania jest nadanie estetycznego wyglądu okładzinom blaszanym (za pomocą wałków profilujących) oraz wykonanie odpowiedniego kształtu zamka łączącego płyty. Podczas profilowania zamka łączącego zwraca się szczególną uwagę na jego najbardziej istotną cechę jaką jest równość wykonania. Zaletą poprawnie wykonanego zamka jest łatwość montaż na placu budowy oraz polepszenie właściwości termoizolacyjności i bezpieczeństwa przeciwpożarowego obudowy. Rys. 7.3a przedstawia w rzucie aksonometrycznym omawiane urządzenie. Została wykonana za pomocą systemów klasy CAD. Natomiast rys. 7.3b przedstawia omawiany element linii produkcyjnej modelowany z wykorzystaniem technologii GIS w warstwach, wraz z legendą. 91

92 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. a) b) Rys. 7.3 Zespół stołów profilujących linii technologicznej produkcji płyt warstwowych a) rzut aksonometryczny b) rzut prostokątny z użyciem warstw GIS Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [4] Sekcja przygotowawcza Najtrudniejszy etap w produkcji płyt warstwowych to połączenie okładzin blaszanych z rdzeniem poliuretanowym. Za realizację operacji odpowiada sekcja przygotowawcza (pozycja nr. 3 na rys. 7.1) umożliwiając realizację procesu pozbawioną błędów. a) b) Rys. 7.4 Sekcja przygotowawcza linii technologicznej produkcji płyt warstwowych a) rzut aksonometryczny b) rzut prostokątny z użyciem warstw GIS Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [4] Pianka poliuretanowa składa się z trzech głównych składników łączonych ze sobą tak, że na początku ciekła pianka, w przeciągu kilku sekund powiększa swoje gabaryty i szybko twardnieje, łącząc się na stałe w ten sposób z okładzinami blaszanymi. Aby pro- 92

93 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych ces ten odbył się bez błędów odpowiednio podgrzana blacha musi połączyć się w odpowiednim czasie ze szczytem rosnącej pianki. Proces ten jest istotny i wpływa na estetyczne i techniczne właściwości płyty. Rys. 7.4a przedstawia w rzucie aksonometrycznym omawiane urządzenie. Rys. 7.4a został wykonany za pomocą systemów klasy CAD. Natomiast rys. 7.4b przedstawia omawiany element linii produkcyjnej modelowany z wykorzystaniem technologii GIS w warstwach, wraz z legendą Piec wygrzewający Piec grzewczy (pozycja nr 4 na rys. 7.1) jest kluczowym elementem linii technologicznej. W nim odbywa się proces reakcji chemicznych, które zachodzą wewnątrz rdzenia poliuretanowego jednocześnie wpływając na właściwości termoizolacyjne i trwałość płyt. Zachowanie odpowiedniej stałej temperatury, oraz prędkość przejścia przez piec ciągłego pasa płyty, a także czas przebywania płyt wewnątrz pieca zapewnia wysoką jakość produkowanej płyty warstwowej. Rys. 7.5a przedstawia w rzucie aksonometrycznym omawiane urządzenie. Rys. 7.5a została wykonana za pomocą systemów klasy CAD. Natomiast rys. 7.5b przedstawia omawiany element linii produkcyjnej modelowany z wykorzystaniem technologii GIS w warstwach, wraz z legendą. a) b) Rys. 7.5 Piec grzewczy linii technologicznej produkcji płyt warstwowych a) rzut aksonometryczny b) rzut prostokątny z użyciem warstw GIS Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [4] Piła poprzeczna Elektronicznie sterowana taśmowa piła (pozycja nr 5 na rys. 7.1) poprzeczna docinająca płyty z dokładnością do 1 mm. Wyposażona w dodatkową piłę tarczową do wykonywania tzw. cięć zakładkowych. Zakładki na płytach dachowych mają zastosowanie do łączenia płyt na długości gdy długość dachu przekracza 16 m. Rys. 7.6a przedstawia w rzucie aksonometrycznym omawiane urządzenie i został wykonany za pomocą systemów klasy CAD. Natomiast rys. 7.5b przedstawia omawiany element linii produkcyjnej modelowany z wykorzystaniem technologii GIS w warstwach, wraz z legendą. 93

94 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. a) b) Rys. 7.6 Piła poprzeczna linii technologicznej produkcji płyt warstwowych a) rzut aksonometryczny b) rzut prostokątny z użyciem warstw GIS Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [4] Sekcja chłodzenia Po opuszczeniu pieca grzewczego płyty warstwowe a zwłaszcza ich rdzeń jest nadal gorący i przez to narażony na deformacje. Aby rozpocząć sztaplowanie płyt należy rdzeń izolacyjny schłodzić w sekcji chłodzenia (pozycja nr 6 na rys. 7.1) na tyle, aby płyty mogły być składowane jedna na drugiej. Rys. 7.7a przedstawia w rzucie aksonometrycznym omawiane urządzenie. Rys. 7.7a został wykonany za pomocą systemów klasy CAD. Natomiast rys. 7.7 przedstawia omawiany element linii produkcyjnej modelowany z wykorzystaniem technologii GIS w warstwach, wraz z legendą. a) b) Rys. 7.7 Sekcja chłodzenia linii technologicznej produkcji płyt warstwowych a) rzut aksonometryczny b) rzut prostokątny z użyciem warstw GIS Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [4] 94

95 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Sztaplowanie i pakowanie Ostatnim elementem omawianej linii technologicznej jest sekcja sztaplowania i pakowania (pozycja nr 7 na rys. 7.1). Sekcja sztaplowania i pakowania jest wyposażona w system pneumatycznych przyssawek aby zapewnić sztaplarce możliwość układania stosów płyt bez udziału pracowników. Dodatkowo istnieje możliwość, aby komputerowo sterowana kolejność układania płyt w stosie, zgodnie z potrzebami wykonawcy obiektu, ułatwiła montaż, czyniąc go bardziej efektywnym. Rys. 7.8a przedstawia w rzucie aksonometrycznym omawiane urządzenie i została wykonana za pomocą systemów klasy CAD. Natomiast rys. 7.8b przedstawia omawiany element linii produkcyjnej modelowany z wykorzystaniem technologii GIS w warstwach, wraz z legendą. a) b) Rys. 7.8 Sztaplowanie i pakowanie na linii technologicznej produkcji płyt warstwowych a) rzut aksonometryczny b) rzut prostokątny z użyciem warstw GIS Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [4] 7.6 KLASYCZNE PODEJŚCIE DO ZASTOSOWANIA TECHNOLOGII GIS Rys. 7.9 przedstawia zdjęcie lotnicze omawianego zakładu produkcyjnego oraz model odwzorowany w warstwach GIS. Zaproponowane warstwy to odpowiednio, warstwa: rastrowa zdjęcie lotnicze; warstwy wektorowe poligonowe: budynek A, budynek B, budynek C i pola odkładcze oraz warstwa wektorowa liniowa: drogi wewnętrzne transportowe. Z punktu widzenia logistyki wewnątrz przedsiębiorstwa zaproponowane warstwy spełniają rolę modelu odwzorowującego wszystkie istotne drogi transportowe, hale i pola odkładcze. 95

96 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. a) b) Rys. 7.9 Zakład produkcyjny a) zdjęcie lotnicze b) rzut prostokątny z użyciem warstw GIS Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [5] PODSUMOWANIE Autor referatu zwrócił uwagę na konieczność modelowania (i wizualizacji) procesów produkcyjnych z zastosowaniem technologii GIS. Modelowanie omawianego w referacie zagadnienia ujmuje trzy następujące zagadnienia: procesy przedsiębiorstwa, opis organizacji oraz czynniki sytuacji kryzysowej czynniki ryzyka (te ostatnie nadal wymagają opracowania). Publikacja poświęcona jest zagadnieniom wykorzystania technologii GIS do modelowania linii produkcyjnej dużego zakładu przemysłowego. Modelowane warstwy GIS mają służyć zagadnieniom związanym z przeciwdziałaniem i powstaniem sytuacji kryzysowych związanych z działalnością przedsiębiorstwa. Zaproponowana koncepcja wykorzystania technologii GIS w modelowaniu procesów produkcyjnych zakładu przemysłowego wymaga weryfikacji w dalszych badaniach analitycznych, koncepcyjnych i symulacyjnych. LITERATURA 1 Ł. Dziemba. Modelowanie działania służb ratowniczo-porządkowych w kryzysowych sytuacjach ekologicznych z zastosowaniem wybranych systemów informatycznych. [Rozp. doktorska]. Katowice: Główny Instytut Górnictwa, Ł. Dziemba. Modelowanie działań służb ratowniczo-porządkowych. III Międzynarodowa Konferencja Systemy Wspomagania w Zarządzaniu Środowiskiem. [CD- ROM]. Ekonomika i Organizacja Przedsiębiorstw, r. 57, nr 7, Ł. Dziemba. Zastosowanie technologii GIS w modelowaniu działania służb ratowniczo-porządkowych w kryzysowych sytuacjach ekologicznych. IV Międzynarodowa Konferencja Systemy Wspomagania w Zarządzaniu Środowiskiem. [CD-ROM]. Ekonomika i Organizacja Przedsiębiorstw, r. 58, nr 6, Gór-Stal Sp. z o.o. Płyty Warstwowe, [On-line]. /firma/liniatechnologiczna. [Dostęp: ]. 5 Mapy Google,. Pobrane z: [Dostęp: ]. 96

97 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GIS DO MODELOWANIA LINII PRODUKCYJNEJ W KONTEKŚCIE PRZECIWDZIAŁANIA SYTUACJOM KRYZYSOWYM Streszczenie: Publikacja poświęcona jest zagadnieniom wykorzystania technologii GIS do modelowania linii produkcyjnej dużego zakładu przemysłowego. Modelowane warstwy GIS mają służyć zagadnieniom szeroko pojętemu przeciwdziałaniu powstania sytuacji kryzysowych związanych z działalnością przedsiębiorstwa. Dynamika sytuacji kryzysowych w przedsiębiorstwach produkcyjnych posiadających duże znaczenie dla całego obszaru Polski stanowi wyzwanie nie tylko dla kadry menedżerskiej. Ze względu na rodzaj działalności procesy produkcyjne realizowane w tych przedsiębiorstwach są obarczone ryzykiem awarii mającym duży wpływ na otoczenie. Biorąc pod uwagę skalę produkcji i skalę przedsiębiorstwa musimy brać pod uwagę sytuacje niekontrolowane prowadzące do kryzysu. Aby przeciwdziałać takim sytuacjom trzeba rozpoznać czynniki krytyczne przedsiębiorstwa i procesy produkcyjne. Potrzebny jest aparat badawczy i koncepcja badań nieingerencyjnych w przedsiębiorstwo. Technologia informatyczna klasy GIS proponowana już w wielu Publikacjach naukowych przez autora referatu do zastosowania we wspomaganiu zarządzania służbami ratowniczymi pozwala na dostarczanie informacji do wspomagania podejmowania decyzji w szerokim zakresie działań podejmowanych przez człowieka. Problem w tym jak napełnić GIS odpowiednimi informacjami. Niniejszy referat jest próbą odpowiedzi na postawione pytanie. Słowa kluczowe: zarządzanie kryzysowe, GIS, linia produkcyjna THE USE OF GIS TECHNOLOGY FOR PRODUCTION LINE MODELING IN THE CONTEXT OF COUNTER CRISIS Abstract: The publication is devoted to issues using GIS technology to model the production line of a large industrial plant. GIS layers are modeled to serve the issues of preventing a situation of crisis related to the activities of the whole company. The dynamics of crisis in manufacturing companies with large importance for the entire region of Poland is a challenge not only for managerial staff. Due to the type of activity production processes implemented in these companies they are at risk of failure having a big impact on the environment. Given the scale of production and enterprise scale, we must take into account the situation uncontrollable leading to the crisis. To prevent such situations, you need to identify the factors critical business and production processes. You need a camera research and concept testing nonintrusive in the company. GIS Information technology already proposed in a number of scientific publications by the author of the publication to be used in assisting emergency services management allows you to provide information to support decision-making a wide range of activities undertaken by man. The problem is how to "fill" GIS relevant information. This publication is an attempt to answer the question. Key words: crisis management, GIS, production line Dr inż. Łukasz DZIEMBA Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze L.Dziemba@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

98 Zofia JÓŹWIAK, Piotr G OLEC Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 8 OPTYMALIZACJA PROCESU PRODUKCYJNEGO METODĄ MAPOWANIA STRUMIENIA WARTOŚCI 8.1 WPROWADZENIE Współczesny rynek wywiera ogromną presję na firmy produkcyjne. Aby podnieść konkurencyjność firmy na rynku poszukuje się sposobów na jej doskonalenie oraz optymalizację procesów. Dążenie do obniżania kosztów, przyspieszania procesów przy równoczesnym podnoszeniu jakości wyrobów wymaga zmian w zakresie organizacji pracy. Mapowanie jest jednym z narzędzi coraz powszechniej stosowanym przy optymalizacji procesów produkcyjnych. Mapowanie strumienia wartości znajduje zastosowanie w udoskonalaniu procesu produkcyjnego. Jednakże, nie można mówić o mapowaniu, jako samodzielnym narzędziu bez zastosowania filozofii lean (ang. szczupły). Filozofia zarządzania znana jako Lean Management lub Lean Production powstała na początku XX wieku w Japonii, gdzie rozpoczynał swą działalność założyciel Toyota Motor Company Kiichiro Toyoda [1], [3]. W wyniku prac managerów Toyoty powstała koncepcja organizacji systemu produkcyjnego, znana dziś jako System produkcyjny Toyoty (Toyota Manufacturing System), z którego wyewoluowało amerykańskie pojęcie Lean Manufacturing [2], [5]. W skład filozofii Lean wchodzą takie koncepcje jak: praca grupowa, decentralizacja decyzji, orientacja na klienta, ciągłe ulepszanie, spłaszczona hierarchia, odrzucenie błędów u źródła, unikanie marnotrawstwa, ciągły przepływ materiałów, totalne zarządzanie jakością, jednoczesne usprawnienia. Przedstawione powyżej podejście, które zakłada między innymi jednoczesne usprawnianie procesu na wszystkich jego etapach tj. od dostawcy do odbiorcy, umożliwia ono zaoszczędzenie czasu, który jest jednym z ważnych czynników przewagi konkurencyjnej [8], [10]. Ciągły przepływ materiałów, to unikanie tworzenia zapasów bezpieczeństwa. Cały materiał używany podczas produkcji powinien być w ciągłym ruchu. Tworzenie zapasu, oznacza zamrożenie kapitału. Należy tak dalece zoptymalizować procesy, aby wyeliminować zapasy bezpieczeństwa i dążyć do wykorzystywania zasady just in time. Mapowanie polega na graficznym przedstawieniu wzajemnych powiązań pomiędzy procesami oraz operacjami. Do opisu poszczególnych elementów na mapie proce- 98

99 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych sów stosowane jest wiele symboli graficznych. Rodzaj zastosowanych symboli uzależniony jest od specyfiki organizacji oraz zakresu opisywanych procesów technologicznych i produkcyjnych (rys. 8.1). Proces to zbiór działań wzajemnie powiązanych lub wzajemnie oddziałujących na siebie, które przekształcają wejścia w wyjścia [6]. Rys. 8.1 Przykładowe symbole stosowane w metodzie mapowania Źródło: Opracowanie własne Wartość, jest to definiowany przez ostatecznego odbiorcę, zbiór cech i właściwości wyrobu, spełniający wymagania klienta po określonej cenie w określonym czasie. Wartość tworzona jest przez producenta, którego zadaniem jest jej poprawna identyfikacja, co niekiedy jest bardzo trudne ze względu na zróżnicowanie potrzeb klientów. Poprawna identyfikacja wartości przez producenta jest zagadnieniem kluczowym gdyż według autorów Lean Thinking, J. Womack a i D. Jones a: Oferowanie nieodpowiadającego klientowi produktu jest marnotrawstwem. Strumień wartości, jest to zbiór działań w procesie produkcyjnym, które są niezbędne do dostarczenia klientowi produktu. Do strumienia wartości zaliczają się działania dodające wartość (np. montaż podzespołów), jak i te, które wartości nie dodają (np. składowanie) [9]. Rys. 8.2 Schemat postępowania w trakcie mapowania strumienia wartości Źródło: Opracowanie własne Marnotrawstwo (jap. Muda, ang. Waste), nazywamy tak wszelką działalność ludzką, która angażując zasoby materialne, finansowe i ludzkie, nie przyczynia się do wytworzenia wartości. 99

100 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Mapowanie stosuje się w celu komunikacji, jako narzędzia wspomagającego planowanie działalności oraz przy wprowadzaniu zmian w procesach. Mapowanie jest swego rodzaju językiem, który za pomocą uniwersalnych symboli graficznych pozwala na zobrazowanie przepływu materiałów i informacji w procesie [7]. Aby przeprowadzić mapowanie strumienia wartości, należy postępować zgodnie z określonymi zasadami. Na rys. 8.2 przedstawiono schemat postępowania przy przeprowadzaniu mapowania. Na rys. 8.3 pokazano przykładową mapę strumienia wartości. Rys. 8.3 Przykład mapy przepływu wartości, mapy procesu wg zasady lean mapping" Źródło: [4] 8.2 MAPOWANIE STRUMIENIA WARTOŚCI W PRZEDSIĘBIORSTWIE PRODUKCYJNYM W celu zoptymalizowania procesu produkcyjnego dokonano analizy możliwości zastosowania zasad lean manufacturing w odniesieniu do jednego z procesów wytwórczych. W tym celu przeprowadzono pomiary czasów wykonywania poszczególnych operacji w procesie, wykonano mapy strumienia wartości, zidentyfikowano marnotrawstwo oraz wprowadzono niezbędne udoskonalenia strumienia wartości jak i samych operacji. Produktem, którego proces został zbadany i opisany, jest wymienna końcówka skanera 3shape Trios. Analiza stanu obecnego strumienia wartości, została przeprowadzona przez osobę wyznaczoną przez kierownika produkcji. Osoba przeprowadzająca badanie, zbierała informacje poprzez obserwację procesu w czasie rzeczywistym, rozmowy z pracownikami oraz pomiary czasu pracy operatorów. Osoba przeprowadzająca pomiar towarzyszyła operatorom podczas ich pracy, obserwowała ich ruchy oraz zapisywała czas wykonywania czynności w specjalnym formularzu. Następnie, na podstawie zebranych danych, osoba badająca strumień wartości wykonała mapę stanu obecnego procesu oraz zidentyfikowała potrzebę usprawnień i sformułowała plan działań, jakie należy podjąć w celu optymalizacji strumienia wartości. Produkt, jest stosun- 100

101 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych kowo prosty w swojej konstrukcji oraz produkcji. Jednakże prawidłowe jego wykonanie jest niezwykle istotne, z punktu widzenia późniejszego działania całego urządzenia, gdyż od prawidłowego montażu, zależy poprawne działanie skanera i dokładność modeli trójwymiarowych szczęk wykonanych za jego pomocą. Na proces produkcyjny końcówki skanera 3shape Trios składają się kolejno następujące operacje: zgrzewanie (ang. welding), klejenie (ang. gluing), schnięcie (ang. hardening), czyszczenie (ang. cleaning), testowanie (ang. testing), znakowanie (ang. marking), pakowanie (ang. packing). Podczas mapowania strumienia wartości zebrano informacje niezbędne do wykonania mapy stanu obecnego procesu. Analizę rozpoczęto od określenia miejsc występowania zapasów międzyoperacyjnych oraz zliczenia stanu tych zapasów. Następnie dokonano pomiaru czasów wykonywania poszczególnych operacji. Kolejnym krokiem była identyfikacja problemów występujących w procesie oraz określenie obszarów, w których należałoby dokonać usprawnień. Na rys. 8.4 pokazano mapę aktualnego stanu procesu produkcji końcówki skanera 3shape Trios. Rys. 8.4 Mapa stanu badanego procesu produkcji końcówki skanera 3shape Trios Źródło: Opracowanie własne Przedstawiona na rys. 8.4 mapa stanu obecnego, jest podstawą do zaprojektowania usprawnień w systemie. W trakcie analizy mapy, stwierdzono występowanie marnotrawstwa w postaci nadmiernych zapasów międzyoperacyjnych. Stwierdzono też, że przepływ informacji pomiędzy procesami jest w głównej mierze oparty o jednego z pracowników, zastępcę brygadzisty. Powodowało to sytuację, w której pracownik oprócz wykonywania własnych obowiązków, był zmuszony do ciągłej kontroli procesu produkcji końcówek i wydawania operatorom poleceń odnośnie bieżącego wykonywania zadań, co w przypadku nieobecności tego człowieka w zakładzie praktycznie uniemożliwiało sterowanie procesem. Ponadto problemy stwierdzono w miejscach oznaczo- 101

102 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. nych czerwoną strzałką, są to miejsca, w których pojawia się znaczna ilość wadliwych wyrobów. W operacji zgrzewania stwierdzono częste przypalanie lub niedostateczne zgrzanie elementów, problem prawdopodobnie wynika z niewłaściwych nastaw zasilacza urządzenia zgrzewającego. W operacji klejenia występuje problem nałożenia zbyt dużej lub zbyt małej ilości spoiwa co jest spowodowane częstym rozregulowywaniem się pneumatycznego urządzenia, powoduje to również stratę czasu wynikającą z konieczności regulacji ustawień urządzenia co kilkanaście wykonanych sztuk produktu. Podczas klejenia nie stwierdzono poważnych problemów, jednakże pojemniki używane do przechowywania końcówek określono jako niewłaściwe gdyż ze względu na sposób ułożenia ich w pojemniku istniało ryzyko przewrócenia się końcówek i zaburzenia procesu osiadania luterka w pozycji poziomej. Operacja czyszczenia, powoduje problem w postaci nadmiernego czasu jej wykonywania, co skutkuje niską wydajnością i koniecznością gromadzenia zapasów międzyoperacyjnych w celu zabezpieczenia potrzeb kolejnych operacji. Powodem problemu jest to, że podczas przyklejania lusterka, z pod jego powierzchni wydostaje się nadmiar kleju, którego całkowite usunięcie przez operatora wykonującego klejenie jest niemożliwe. Powoduje to powstawanie smug, których usunięcie jest niezwykle trudne i pracochłonne. Pracownik wykonujący czyszczenie, jest zmuszony do wielokrotnego powtarzania czynności czyszczenia lusterka zanim osiągnie pożądany efekt. Operacja testowania końcówek nie sprawia szczególnych kłopotów. Duża ilość wadliwych wyrobów, wynika z niewykrytych wad pochodzących z operacji poprzedzających test. Jednakże, stwierdzono, że stanowisko testowania końcówek jest niewygodne, panuje tam nieporządek, a bliskość stanowiska znakowania powoduje, że w przypadku, gdy dwie osoby pracują jednocześnie i przy testowaniu końcówek, i przy znakowaniu, przeszkadzają sobie wzajemnie w wykonywaniu pracy. Podczas analizy operacji znakowania wyrobu, ustalono, że występują problemy z niewłaściwym działaniem plotera laserowego. Zauważono, że duża ilość końcówek pojawiających się na wyjściu z procesu posiada wady w postaci zbyt mocno lub zbyt słabo wypalonych znaków. Po zbadaniu przyczyn występowania problemu stwierdzono, że prawdopodobnym powodem takiego stanu rzeczy jest matryca wykorzystywana do ułożenia końcówek w odpowiedniej pozycji na blacie urządzenia. Materiałem, z którego została wykonana matryca jest spieniony polistyren (styropian), w wyniku wielokrotnego umieszczania i wyciągania końcówek z matrycy doszło do jej zużycia. Efektem zużycia matrycy jest to, że niektóre z końcówek po ich umieszczeniu w urządzeniu znajdują się bliżej źródła wiązki laserowej, a niektóre dalej. Taka różnica w umiejscowieniu wyrobu spowodowała, że w jednym cyklu pracy, przy tych samych parametrach pracy lasera występują różnice w stopniu wypalenia znaków. Na rys. 8.5 pokazano matrycę używaną do znakowania końcówek. Ponadto stwierdzono, że blat plotera został uszkodzony. Pojawiło się wybrzuszenie, które mogło mieć wpływ na pozycjonowanie końcówek w urządzeniu. Efektem występowania wyżej wymienionych czynników, oprócz produkcji wadliwych wyrobów, jest przezbrajanie i ponowne ustawianie parametrów maszyny po zakończeniu każdego cyklu pracy. 102

103 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Rys. 8.5 Stara i nowa matryca do znakowania końcówek umieszczona na blacie plotera Źródło: Opracowanie własne Niekiedy trwa to krótką chwilę, ale zdarzają się sytuacje, gdy dobranie odpowiednich parametrów trwa nawet godzinę. Wynika to z faktu, że przed rozpoczęciem znakowania, należy przeprowadzić próbę poprawności ustawień plotera, w przypadku dobrania nieprawidłowych wartości mocy wiązki laserowej próbę należy powtórzyć. Trwa to do momentu aż oznakowanie próbnych korpusów końcówek przebiegnie prawidłowo, wtedy dopiero możliwe jest rozpoczęcie właściwego znakowania. Na rys. 8.6 pokazano schemat postępowania przy dobieraniu ustawień plotera laserowego. Źródło: Opracowanie własne Rys. 8.6 Procedura dobierania parametrów plotera laserowego W operacji pakowania końcówek do opakowania jednostkowego nie stwierdzono żadnych istotnych problemów. Na mapie stanu obecnego procesu produkcji końcówek uwzględniono dodatkowo proces pakowania skanera 3shape Trios do skrzyni transpor- 103

104 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. towej. Występuje on, jako proces stymulujący ale czas jego realizacji nie jest istotny dla procesów występujących w górze strumienia wartości, dlatego też nie został on ujęty w pomiarach czasu wykonywania operacji. Podczas analizy strumienia wartości, stwierdzono występowania marnotrawstwa w postaci nadmiernego transportu wyrobu pomiędzy operacjami. Nadmierny transport spowodowany jest odległym rozmieszczeniem stanowisk roboczych. Na rys. 8.7 przedstawiono plan rozmieszczenia stanowisk wraz z trasą przemieszczania się wyrobu w przestrzeni hali produkcyjnej. Za pomocą trójkątów oznaczone są miejsca gromadzenia zapasów produkcji w toku i wyrobów gotowych. Źródło: Opracowanie własne Rys. 8.7 Plan rozmieszczenia stanowisk pracy Na podstawie informacji uzyskanych podczas analizy stanu obecnego procesu, została wykonana mapa stanu przyszłego. Określa ona, jakie zmiany należy wprowadzić w strumieniu wartości. Postanowiono przede wszystkim wyeliminować marnotrawstwo w postaci nadmiernych zapasów oraz transportu wyrobów pomiędzy stanowiskami. Na rys. 8.8 przedstawiono mapę stanu przyszłego procesu produkcji końcówek. Na podstawie przeprowadzonej analizy postanowiono przekształcić dawny system typu push w system typu pull sterowany za pomocą kart Kanban oraz kolejek FIFO, zastosowano również supermarket, z którego korzysta operacja pakowania skanera do skrzyni. Pakowanie skanera (ang. cart packng) do skrzyni pozostało tak jak dawniej procesem stymulującym, odbierającym informację o zamówieniach. Operację pakowania końcówek (ang. box packing) do opakowania jednostkowego przeniesiono do obszaru produkcji Trios Scanner. Gdy z supermarketu zostanie pobrane jedno opakowanie końcówek, jednocześnie zostaje wysłana karta Kanban, która jest zamówieniem na opakowanie składające się z 10 sztuk dla procesu box packing. Dalej, w górę strumienia wartości, sterowanie systemem odbywa się za pomocą kolejek FIFO. Takie Zorganizowanie procesu pozwoliło na wyeliminowanie marnotrawstwa w postaci zapasów międzyoperacyjnych oraz konieczności stałej kontroli i ręcznego sterowania procesem przez zastępcę brygadzisty. 104

105 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Rys. 8.8 Mapa stanu przyszłego procesu produkcji końcówek skanera 3shape Trios Źródło: Opracowanie własne Na rys. 8.9 pokazano kartę Kanban wykorzystywaną do sterowania procesem. Na rys pokazano miejsce umieszczenia kart Kanban wykorzystywanych do sterowania procesem. Karta Kanban, umieszczana jest wewnątrz opakowania z końcówkami, zanim trafi do supermarketu wyrobów gotowych. Po pobraniu wyrobu, karta jest wyciągana z opakowania i umieszczana w wyznaczonym do tego miejscu w obszarze produkcji Tros Scanner. Jest to sygnał dla procesu pakowania końcówek, że należy dostarczyć kolejne opakowanie wyrobu do supermarketu. Rys. 8.9 Karta Kanban umieszczona w opakowaniu z końcówkami Źródło: Opracowanie własne Rys Miejsce umieszczania kart Kanban Źródło: Opracowanie własne Na rys pokazano nowy plan rozmieszczenia stanowisk na hali produkcyjnej. Za pomocą trójkątów oznaczono miejsca, gdzie występują zapasy w postaci kolejek FIFO i supermarketu. 105

106 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Źródło: Opracowanie własne Rys Plan rozmieszczenia stanowisk pracy W celu zoptymalizowania analizowanego procesu produkcyjnego zmieniono organizację stanowisk pracy. Połączono stanowiska zgrzewania, klejenia i czyszczenia za pomocą przepływu ciągłego co umożliwiło jeszcze większą redukcję zapasów, również test i znakowanie zostały połączone za pomocą ciągłego przepływu. Zreorganizowano przestrzeń hali produkcyjnej w celu zmniejszenia odległości pomiędzy stanowiskami a tym samym wyeliminowano zbędny transport. Ponadto w operacjach występujących w badanym procesie dokonano znaczących zmian i usprawnień mających na celu poprawę zarówno efektywności procesu jak i komfortu pracowników i eliminację strat. Aby ułatwić przepływ wyrobów gotowych pomiędzy obszarami produkcyjnymi Trios Cart oraz Trios Scanner, zainstalowano supermarket w postaci regału przepływowego. Opakowanie zawierające 10 sztuk końcówek, gotowe do sprzedaży, jest umieszczane na półce regału skąd produkty pobierane są zgodnie z zasadą FIFO. Zastosowanie regału przepływowego umożliwiło sprawniejsze śledzenie ilości wyrobów gotowych oraz wyeliminowano możliwość pomyłki podczas pobierania produktów zgodnie z zasadą FIFO. Każdy z poziomów regału służy do umieszczenia na nim innego wyrobu gotowego. Poziomy zostały oznaczone za pomocą napisów dotyczących nazwy wyrobu, dla jakiego poziom jest przeznaczony oraz numeru jaki ten wyrób posiada w systemie ERP. PODSUMOWANIE Mapowanie strumienia wartości jest narzędziem, wykorzystywanym w celu analizy stanu obecnego, procesu produkcyjnego. Pozwala na identyfikację problemów występujących w procesie oraz wypracowanie rozwiązania tych problemów w toku zaplanowanych działań. Mapowanie strumienia wartości jest stosowane do optymalizacji procesu produkcyjnego. Zaletą mapowania procesów jest: 106

107 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych przyjazny opis procesów dla użytkowników, pozwalający na zrozumienie ich zarówno przez specjalistów jak i osoby postronne, łatwa komunikacja pomiędzy organizacjami z różnych stron świata (stosowane symbole są znane w wielu krajach), możliwość zidentyfikowania operacji nie przynoszących wartości dodanej, możliwość określenia niezbędnych wejść i wyjść dla danej operacji. Metoda mapowania strumienia wartości w analizowanym przedsiębiorstwie została zastosowana po raz pierwszy w jego historii. Był to pilotażowy projekt, który miał na celu zbadanie, czy mapowanie strumienia wartości jest metodą odpowiednią dla tego typu produkcji w tym przedsiębiorstwie. Dlatego też, oczekiwania odnośnie rezultatów przeprowadzonych usprawnień i analiz nie były do końca sprecyzowane. Mimo wszystko dzięki pierwszej próbie zmapowania strumienia wartości w firmie udało się uporządkować i dokładnie opisać proces produkcyjny, co znacząco wpłynęło na wygodę pracy operatorów. Rezultaty wprowadzonych zmian wprowadzonych dzięki metodzie mapowania były widoczne w postaci zmniejszenia liczby błędów inwentaryzacyjnych, ograniczenia ilości wyrobów gotowych oczekujących w supermarkecie oraz w odciążeniu pracowników, którzy wcześniej byli zmuszeni do osobistej kontroli procesu produkcyjnego. Metoda mapowania jest skuteczna, jednakże w celu osiągnięcia maksymalnych Rezultatów konieczne jest jej cykliczne przeprowadzanie w celu ciągłego doskonalenia strumienia wartości. Pierwszy przebieg mapowania nie eliminuje wszystkich problemów występujących w procesie, a jedynie uwidacznia i pozwala ograniczyć wpływ tych najbardziej istotnych. Aby w pełni osiągnąć korzyści z wprowadzenia filozofii lean i z mapowania strumienia wartości należy podporządkować temu podejściu wszystkie obszary działalności przedsiębiorstwa, a nie tylko pojedyncze niepowiązane ze sobą procesy. Należałoby wykonać analizę wszystkich procesów występujących w firmie, określić ich wzajemne powiązania oraz zidentyfikować wąskie gardła w całym strumieniu wartości, począwszy od dostawców, a skończywszy na ostatecznym obiorcy. Mimo, że metoda mapowania strumienia wartości jest przedstawiana, jako stosunkowo prosta to osoby projektujące stan przyszły powinny mieć wiedzę i umiejętności niezbędne do przełamania barier w postaci oporów samych operatorów. W przedsiębiorstwie powinien zostać wyłoniony lider lean, który wpływałby na pracowników motywując ich do stosowania zasad lean management w codziennej pracy. LITERATURA 1 W. Błaszczyk. Metody organizacji i zarządzania. Warszawa: PWN, M. Hopej, Z. Kral. Współczesne metody zarządzania w teorii i praktyce. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, K.J. Liker: Droga Toyoty: 14 zasad zarządzania wiodącej firmy produkcyjnej świata. Warszawa: MT Biznes sp. z o.o.,

108 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 4 Mapowanie procesów Value Stream Mapping - Mapowanie strumienia wartości. Pobrano z: [Dostęp: ]. 5 W. Piotrowski, A. Koźmiński: Zarządzanie, teoria i praktyka. Warszawa: PWN, PN-EN ISO 9000:2006 pkt M. Rother, J. Shook. Naucz się widzieć. Wrocław: Centrum Transferu Technologii, W. Szumowski. Metody i Techniki zarządzania. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Ekonomicznego, P.J. Womack, T.D. Jones. Lean Thinking: Banish waste and create wealth in your corporation. London: Simon & Shuster UK Ltd, K. Zimniewicz. Współczesne koncepcje i metody zarządzania. Warszawa: PWE,

109 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych OPTYMALIZACJA PROCESU PRODUKCYJNEGO METODĄ MAPOWANIA STRUMIENIA WARTOŚCI Streszczenie: Optymalizacja procesów produkcyjnych ma na celu uzyskanie wyrobów wysokiej jakości, przy jak najniższych kosztach, w odpowiednim czasie. Duża konkurencyjność na rynku oraz rosnące wymagania klientów wymusza na producentach szukania nowoczesnych rozwiązań. Jednym z takich rozwiązań staje się obecnie mapowanie strumienia wartości, będące narzędziem optymalizacji procesów produkcyjnych. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie wybranych aspektów optymalizacji procesu produkcyjnego przy użyciu mapowania. W pracy scharakteryzowano najważniejsze procesy przy produkcji elementów skanera 3shape Trios. Przedstawiono wspomagający ten proces system operacyjny. Zaprezentowano wyniki badań konkretnego procesu w postaci analizy wydajności, czasu obsługi oraz zdarzeń wpływających na wydłużenie w/w procesu. Wyniki badań oraz przedstawiona analiza pozwoliły na wyciągnięcie wniosków o charakterze ogólnym i szczegółowym. Słowa kluczowe: mapowanie, strumień wartości, optymalizacja, proces produkcyjny INFORMATION SYSTEMS SUPPORTING PORT CONTAINER TERMINAL OPERATIONS Abstract: Optimization of manufacturing processes is to achieve high quality products at the lowest cost, at the right time. Highly competitive market and increasing customer demands force producers to seek new solutions. One such solution is now becoming a value stream mapping, which is a tool to optimize production processes. The purpose of this paper is to present selected aspects of the optimization of the production process using the mapping. The study characterized the most important processes for the production of components Trios 3Shape scanner. Presented to assist this process the operating system. They presented the results of a particular process in the form of performance analysis, service time and events affecting extension in the process. The results of the studies and the analysis made it possible to draw conclusions about general and specific nature. Key words: mapping, value stream, optimization, manufacturing process Dr hab. inż. Zofia JÓŹWIAK Inż. Piotr GOLEC Akademia Morska w Szczecinie Akademia Morska w Szczecinie Wydział InżynieryjnoEkonomiczny Transportu Wydział InżynieryjnoEkonomiczny Transportu Instytut Inżynierii Transportu Instytut Inżynierii Transportu ul. Henryka Pobożnego 11, Szczecin ul. Henryka Pobożnego 11, Szczecin z.jozwiak@am.szczecin.pl Piotr.Golec@3shape.com Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

110 Jan K AŹMIERCZAK, Joanna BART NICKA, Agnieszka JA NIK, Andrzej LOSK A, Agata PRADELA, A ndrzej WIECZOREK, Agnieszka ZIĘTKIEWICZ Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 9 UWAGI NA TEMAT WYBRANYCH PROBLEMÓW OCENY ODDZIAŁYWAŃ SPOŁECZNYCH INNOWACYJNYCH PRODUKTÓW I TECHNOLOGII ( TECHNOLOGY ASSESSMENT ) 9.1 WPROWADZENIE Historia rozwoju ludzkości to także, a być może w głównej mierze, historia rozwoju sztucznych wytworów (artefaktów), które człowiek/społeczeństwo tworzy, wytwarza i użytkuje. Twierdzi się, że taka aktywność generuje w otoczeniu człowieka odrębny od środowiska naturalnego byt, nazywany przez niektórych autorów [12] technosferą, rozumianą jako przeciwieństwo (a zarazem uzupełnienie) biosfery. Przez długi czas podstawowym wyznacznikiem rozwoju technosfery była idea postępu technicznego: nowe środki techniczne miały być lepsze od poprzednio użytkowanych przede wszystkim w świetle kryterium szeroko rozumianych parametrów technicznych. Kolejnym zbiorem kryteriów, który w skali historii ludzkości zaczął być poważnie brany pod uwagę stosunkowo niedawno, były kryteria natury ekonomicznej. Następny etap ewolucji myślenia o technosferze to uwzględnienie w jej tworzeniu aspektów środowiskowych, co zresztą było wynikiem (konsekwencją) zaobserwowanych już wcześniej, negatywnych oddziaływań techniki na środowisko naturalne. Ten element myślenia o tworzeniu i rozwoju techniki (rozumianej jako konglomerat produktów i technologii) dobrze ilustruje idea zrównoważonego rozwoju (ang. Sustainable Development SD). Wreszcie, mniej więcej w połowie ubiegłego wieku, wraz z coraz większym przyspieszeniem w procesach postępu technicznego w myśleniu środowisk nie tylko naukowych o skutkach rozwoju technosfery pojawiły się wątki związane z wpływem zwłaszcza nowych technologii i produktów na człowieka w jego środowisku społecznym. Zwłaszcza w ostatnich dekadach, gdy wraz z rozwojem idei gospodarki opartej na wiedzy upowszechnia się w myśleniu o rozwoju techniki swoista apoteoza innowacji, refleksja dotycząca oddziaływań innowacji na człowieka jako jednostkę i zarazem jako element większej/większych zbiorowości wydaje się być nie tylko potrzebna, ale wręcz konieczna. W literaturze, zagadnienia związane z identyfikacją oddziaływań elementów technosfery na człowieka (społeczeństwo) oraz z oceną realnych i potencjalnych skutków 110

111 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych takich oddziaływań są najczęściej opatrzone etykietą Technology Assessment TA. Problemy TA są dość często przedmiotem komunikatów z badań, prowadzonych przez różne grupy naukowców (np. [43], [44], [37]). W badania takie angażują się socjologowie, psychologowie, prawnicy, ekonomiści czy filozofowie. Ze względu na rolę oczywiście ważką rolę kwestii technicznych w takich rozważaniach, naturalne i oczywiste jest zaangażowanie w nich także przedstawicieli nauk technicznych. Dlatego też badania na temat oddziaływań społecznych nowoczesnych technologii zostały podjęte także przez autorów niniejszego referatu. W szczególności, badania te są prowadzone w Instytucie Inżynierii Produkcji na Wydziale Organizacji i Zarządzania Politechniki Śląskiej w ramach projektu badan statutowych BK-223/ROZ3/ pt. Znaczenie Inżynierii Produkcji w rozwoju innowacyjnych produktów i usług. 9.2 IDENTYFIKACJA PROBLEMÓW ANALIZOWANYCH W RAMACH PROCESÓW TECHNOLOGY ASSESSMENT Prace związane z zagadnieniami TA zostały zainicjowane w Instytucie Inżynierii Produkcji w 2012 roku. Opublikowane w ostatnich latach artykuły i referaty [26], [24], [22], [27], [25], oprócz rozważań o charakterze ogólnym, np. terminologicznym, zawierają przemyślenia dotyczące potrzeb badawczych widzianych z perspektywy nauk technicznych (zagadnienia metodologii i metodyki procesów TA) oraz potrzeb i możliwości wprowadzenia problematyki TA do programów kształcenia na studiach technicznych. Zidentyfikowane wstępnie, a przynajmniej zasygnalizowane we wcześniejszych pracach problemy stały się podstawą dla sformułowania listy zadań, objętych wspomnianym powyżej projektem badawczym. W szczególności, na obecnym etapie badań lista ta obejmuje: 1) Problemy identyfikacji i wyboru problemów analizowanych w ramach procesów TA. W tym zakresie zdecydowano dla potrzeb realizowanego projektu, że wykorzystane tu zostaną wyniki dotychczasowych badań prowadzonych przez wykonawców projektu. 2) Problemy pozyskiwania, gromadzenia i przetwarzania danych dla potrzeb procesów TA. 3) Problemy identyfikacji powiązań interdyscyplinarnych w procesach TA. 4) Problemy oprzyrządowania procesów TA (metody i narzędzia) w powiązaniu z analizą użyteczności tych metod i narzędzi we wskazanym obszarze, wraz z identyfikacją ograniczeń ich stosowania w procesach TA. W kolejnych rozdziałach tego opracowania przedstawiono w skróconej formie przede wszystkim kwestie mieszczące się w pierwszym z wymienionych powyżej obszarów problemowych. Zwrócono w szczególności uwagę na specyficzne podejścia do zagadnień TA, związane np. z naukami ekonomicznymi czy środowiskowymi (rozdz. 9.3) oraz medycznymi (rozdz. 9.4). 111

112 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 9.3 PROBLEMY PROCESÓW TECHNOLOGY ASSESSMENT W ASPEKCIE EKONOMICZNO-ŚRODOWISKOWYM Poniżej przedstawiono krótki przegląd zagadnień, związanych z możliwościami wyrażania, w wartościach pieniężnych, efektów ekologicznych generowanych przez wprowadzanie nowych technologii. Realizacja paradygmatu rozwoju zrównoważonego wpływa na proces podejmowania decyzji dotyczących wprowadzenia nowych technologii, w którym oprócz efektów ekonomicznych, powinno uwzględniać się również efekty społeczne i ekologiczne, jakie dana technologia może generować w całym cyklu życia. Podejście to znalazło zastosowanie w procedurze oceny technologii (ang. Technology Assessment TA), w ramach której rozwinął się nurt Sustainability Assessment of Technologies (SAT). Ocenie poddawane są ekonomiczne, społeczne i środowiskowe aspekty wdrożenia lub stosowania danej technologii na każdym etapie cyklu jej życia. Początkowo podejście to stosowane było jedynie do oceny istniejących technologii [9],jednak obecnie dotyczy ono zarówno istniejących, jak i nowych technologii i obejmuje ocenę wpływu w pięciu obszarach, do których zalicza się [6]: zdrowie ludzkie ocenie podlega wpływ nowej technologii na zmianę w poziomie zachorowalności i śmiertelności mającej związek z wypadkami przy pracy lub chorobami zawodowymi, zmianą jakości środowiska, czy zagrożeniami powstającymi w wyniku użytkowania produktów wytwarzanych za pomocą ocenianej technologii, dobrobyt społeczny ocenie poddaje się wpływ technologii na poziom autonomii (rozumiany przez pryzmat konieczności pracy pod przymusem), poziom bezpieczeństwa osobistego i mienia, występowanie sytuacji powodujących nadmierny stres, równość szans oraz poziom partycypacji społecznej, dobrobyt gospodarczy bada się wpływ technologii na produktywność pracy, kapitału i zasobów, środowisko naturalne obejmuje wpływ technologii na środowisko lądowe, słodkowodne i morskie ze względu na możliwość: tworzenia się dziury ozonowej, zmiany klimatu, tworzenia ozonu fotochemicznego, zakwaszenia, eutrofizacji, ekotoksyczności, promieniowania jonizującego, zużycia wody oraz wykorzystania terenu, wyczerpywanie zasobów naturalnych dokonuje się określenia wpływu technologii na wyczerpywanie się zasobów mineralnych oraz zasobów paliw kopalnych. Zidentyfikowane potencjalne efekty generowane wprowadzeniem nowych technologii powinny zostać wyrażone w przyjętej dla każdego obszaru jednostce. Ich wykaz przedstawia tab Jak wynika z danych przedstawionych w tab. 9.1, tylko w dwóch obszarach oceny (dobrobyt gospodarczy i wyczerpywanie zasobów naturalnych) efekty generowane przez wprowadzenie nowej technologii są przedstawiane w wartościach pieniężnych. W pozostałych obszarach (zdrowie ludzkie, dobrobyt społeczny i środowisko naturalne) są one przedstawione w jednostkach niepieniężnych. Mając na uwadze, że decydenci najchętniej podejmują decyzje w oparciu o wyniki wyrażane w jed- 112

113 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych nostkach pieniężnych, celowe wydaje się dokonywanie przeliczenia wszystkich jednostek oceny wpływu ujętych w tab. 9.1 na wartości pieniężne. Tab. 9.1 Wykaz jednostek, w jakich powinien być wyrażany wpływ generowany wprowadzeniem nowych technologii w każdym z obszarów oceny Obszar oceny wpływu Zdrowie ludzkie Dobrobyt społeczny Dobrobyt gospodarczy Środowisko naturalne Wyczerpywanie zasobów naturalnych Źródło: [6] Jednostka oceny wpływu Wskaźnik DALY (ang. disability adjusted life years) ilość lat życia w niepełnym zdrowiu i niepełnosprawności Ocena w skali Likerta Zmiana w PKB wyrażona w wartościach pieniężnych Wskaźnik PDF(ang. potentially disappeared fraction of species) odsetek gatunków, które zniknęły z powodu zmiany jakości środowiska z danego obszaru/powierzchni przez jeden rok Wzrost kosztów marginalnych (wyrażone w wartościach pieniężnych) W odniesieniu do efektów generowanych w zdrowiu ludzkim i środowisku naturalnym istnieją metody pozwalające na ich wycenę. Metody te ogólnie dzieli się na metody oparte na preferencjach deklarowanych (ang. Stated Preference Methods) i metody oparte na preferencjach ujawnionych (ang. Revealed Preference Methods). Do pierwszej grupy metod zalicza się metody oparte na rynkach hipotetycznych wykorzystujące techniki bezpośredniego ankietowania oraz rangowania preferencji na podstawie obserwacji zachowań konsumentów. Ich przykładem jest metoda wyceny warunkowej (ang. Contingent Valuation Method CVM) oraz metoda wyboru warunkowego (ang. Choice Experiment CE). W ramach tych metod ankietowani proszeni są o wskazanie, jaką kwotę pieniędzy byliby skłonni zapłacić (ang. Willingness to Pay WTP) za poprawę jakości środowiska lub jaką kwotę pieniędzy byliby skłonni zaakceptować (ang. Willingness to Accept - WTA) jako rekompensatę za brak działań wpływających na poprawę jakości środowiska. Drugą grupę metod stanowią metody, w których na podstawie obserwowalnych, determinowanych przez rynek cen dóbr rynkowych wnioskuje się o ukrytej wartości dobra nierynkowego. Do metod tych zalicza się: metody oparte na rynkach zastępczych (jak metoda cen hedonicznych, metoda kosztów podróży, czy metoda funkcji produkcji) metody te oparte są na informacjach o cenach dóbr, których cena zależy od jakości środowiska (np. w metodzie cen hedonicznych szkody środowiskowe spowodowane hałasem, czy zanieczyszczeniem środowiska mogą być wartościowane poprzez określenie różnicy w cenie mieszkania, którego okna skierowane są na drogę szybkiego ruchu), metody oparte na rynkach konwencjonalnych (jak metoda kosztów restytucji, kosztów prewencji, kosztów zastąpienia itp.) metody te wykorzystują informacje cenowe zebrane bezpośrednio na rynku przyjmując założenie, że pewne wydatki na dobra występujące na rynku można traktować, jako ekwiwalent wartości odnoszącej się do danego zasobu środowiska z racji jego użytkowania i czerpania określonych korzyści. 113

114 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Szczegółowy opis poszczególnych metod można znaleźć w: [4],[20]. W przypadku efektów generowanych w dobrobycie społecznym obecnie brak jest metod pozwalających na przeliczanie ich na wartości pieniężne. Sugeruje się, by efekty te wyrażać w jednostce QALY (ang. quality adjusted life year) oznaczającej wartość roku życia skorygowaną jakością życia [48]. Jednostka ta stanowi miarę oceny użyteczności procedur medycznych i ma wartość wyrażoną w jednostkach pieniężnych. Jej zastosowanie do wyceny efektów generowanych w obszarze dobrobytu społecznego wymaga jednak zmiany elementów podlegających ocenie w tym obszarze. 9.4 PROBLEMY PROCESÓW TA W OBSZARZE OCHRONY ZDROWIA Interesującym obszarem wykorzystania filozofii Technology Assessment są prace ukierunkowane na wartościowanie technologii w medycynie. Rozwój technologiczny ingeruje w różne obszary działalności człowieka co przekłada się zarówno na innowacyjne rozwiązania w danym obszarze jak również na sposób funkcjonowania człowieka w tym środowisku. Nieodzownym elementem takiego stanu rzeczy są społeczne konsekwencje rozwoju technologicznego. Z tego też względu współcześnie dąży się do wzmocnienia roli instytucji i podmiotów prowadzących badania w zakresie oceny i wartościowania technologii. Mając na uwadze fakt, iż technika wpływa na kształtowanie się spraw społecznopolitycznych nie bez znaczenia pozostaje krytyczna ocena danego innowacyjnego rozwiązania pod względem następstw technicznych, ekonomicznych, prawnych, społecznych, kulturowych, etycznych a prowadzenie badań w zespole interdyscyplinarnym, bazującym na wiedzy specjalistów z wielu obszarów pozwala na wypracowanie stanowiska łączącego korzyści i zagrożenia w wielu płaszczyznach. Podejmując, zatem decyzję o wprowadzeniu technicznych nowości należy wziąć pod uwagę fakt, iż wpływa to nie tylko na rynek pracy, lecz również na kwalifikacje zawodowe i systemy kształcenia. Technika stanowi wyraz określonej formacji cywilizacyjnej, która nie ogranicza się jedynie do funkcjonowania sztucznie wytworzonych przedmiotów. Maszyny, aparaty i narzędzia właściwy sens uzyskują dopiero w kontekście antropologicznym, a więc wtedy gdy ludzie ich używają i wyniku ich stosowania wchodzą z nimi w różne interakcje, aż po ścisłą jedność współdziałania. Technika, zatem wymusza osobistą kompetencję użytkownika, który musi sprostać potędze przedmiotów technicznych. Kompetencja osobista oznacza nie tylko możliwość sprawnego obsługiwania przedmiotów technicznych, lecz także zdolność analitycznego rozumienia funkcji i budowy. Jednakże najważniejsza jest zdolność do przewidywania skutków celowego stosowania urządzeń technicznych [34]. Ochrona zdrowia jest jednym z tych obszarów, w ramach którego rozwój technologiczny ingeruje w działalność człowieka. Rozwój ten stymulowany jest naturalną potrzebą człowieka do wydłużenia i poprawy jakości życia. Badania nad innowacyjnymi i przełomowymi rozwiązaniami w sferze medycyny niosą jednak ze sobą konieczność zaangażowania potężnych zasobów inwestycyjnych oraz wiążą się z wysokimi kosztami ich eksploatacji. Przy czym koszty te przybierają dwojaką formę: 114

115 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych a) kosztów bezpośrednich, które dotyczą wprost wyceny mierzalnych składników technologii, jak wartość kapitału ludzkiego i wartości materialne; b) kosztów pośrednich, które trudno wycenić tradycyjnymi metodami obliczeniowymi i które z reguły są odroczone w czasie [30]. Powstaje zatem sprzeczność ekonomizacji decyzji w procesie wdrażania nowych technologii medycznych, w płaszczyźnie dokonania oceny koszt korzyść i to zarówno w obszarze ekonomicznym, jak również społecznym i gospodarczym. Wartościowanie technologii staje się, zatem niezbędnym działaniem, które wspomniany dysonans powinien rozwiązać a decydentom dostarczyć odpowiedniej wiedzy uzupełniającej do podejmowania właściwych scenariuszy postępowania. Ze względu na strategiczny charakter innowacyjnych technologii medycznych przekładający się na podejmowanie decyzji na różnych szczeblach funkcjonowania Państwa, w tym decyzji politycznych, powstała odrębna domena w ramach wartościowania technologii, mianowicie wartościowanie technologii medycznych (Health Technology Assessment HTA). W szczególności HTA należy zdefiniować jako multidyscyplinarną analizę w dziedzinie polityki badająca medyczne, społeczne, etyczne i ekonomiczne implikacje rozwoju, rozpowszechniania i wykorzystania technologii medycznej [19] lub bardziej szczegółowo jako forma badań, które w sposób systematyczny analizują i oceniają krótko- i długotrwałe konsekwencje dotyczące zdrowia i zużycia zasobów a także zastosowania technologii medycznych lub też zestawu powiązanych technologii[8]. Biorąc powyższe pod uwagę można sformułować podstawowy cel HTA, którym jest wspieranie świadomego kształtowania polityki i oceny ekonomicznej rozwiązań w zakresie medycyny [5] a tym samym racjonalnej alokacji niezbędnych do rozwoju technologii medycznych zasobów stanowiąc swoisty pomost między światem badań i światem podejmowania decyzji, a zwłaszcza tworzenia polityki [3]. Tłem do rozważań nad HTA jest wieloaspektowość tego zagadnienia obejmująca m.in. samą technologię, która może przybrać zróżnicowaną formę, począwszy od lekarstw a skończywszy na innowacyjnych rozwiązaniach technicznych jakimi są np. roboty medyczne a także kwestie dotyczące bezpieczeństwa technologii zarówno w odniesieniu do pacjenta oraz personelu medycznego, efektywność technologii, jak również wycenę procedury z zastosowaniem nowej technologii przy uwzględnieniu aspektów organizacyjnych, legislacyjnych czy też etycznych. 9.5 PROBLEM STARZENIA SIĘ SPOŁECZEŃSTWA W PERSPEKTYWIE TA Dla zilustrowania sposobu postępowania, ukierunkowanego na wskazanie obszarów wykorzystania metod i narzędzi Technology Assessment można wykorzystać przykład badań, ukierunkowanych na rozwiązywanie problemów relacji człowiek starszy środek techniczny. Nowy cyfrowy świat, w którym przychodzi ludziom żyć, stanowi naturalne środowisko młodego pokolenia, dla ludzi starszych jest przestrzenią obcą i tajemniczą. Pokolenie seniorów [2], [45] znacznie słabiej niż ludzie młodzi rozumie ideę technologii cyfrowych, z trudem posługuje się nowymi narzędziami i słabo dostoso- 115

116 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. wuje się do warunków funkcjonowania. Często dodatkowym problemem jest ergonomiczne niedostosowanie narzędzi, takich jak telefony komórkowe, smartfony, odtwarzacze muzyczne, notebooki i inne (dopiero od niedawna problem ten staje się przedmiotem zainteresowania wytwórców takich środków technicznych). Niewielkie ekrany, mała czcionka i zbyt małe klawisze znacznie utrudniają osobom starszym posługiwanie się nimi [38]. Do mediów eksploatowanych przez seniorów można wyróżnić Internet. Często osoby starsze albo nie widzą potrzeby korzystania ze stron internetowych, albo nie posiadają umiejętności pozwalających na efektywne korzystanie ze stron webowych lub też nie posiadają odpowiedniego sprzętu, umożliwiającego korzystanie z takiej usługi. Wszystkie te problemy, na które zwrócono uwagę w [38], [28], [29], [36], [46] przyczyniają się do zjawiska, które określa się mianem wykluczenia cyfrowego seniorów. Krokiem w kierunku poprawy sytuacji osób starszych jako użytkowników środków technicznych jest racjonalnie prowadzony proces projektowo-konstrukcyjny, który gwarantuje powstawanie i eksploatację środków technicznych służącym takim osobom. Pojęciem, które w związku z tym się stosuje jest termin: projektowanie uniwersalne (ang. design for all ), przedstawione w [7], [32], które zakłada opracowanie rozwiązań projektów ukierunkowanych dla różnych grup osób, w tym osób niepełnosprawnych oraz starszych. Kluczowym elementem tego procesu jest ocena środków technicznych, użytkowanych przez osoby starsze. Przyjęcie odpowiednich rozwiązań projektów ukierunkowanych na powstanie takich środków powinno być uwarunkowane sprzężeniem zwrotnym pomiędzy etapem projektowania/konstruowania i etapem użytkowania/eksploatacji środków technicznych. Praktycznym efektem takiego sprzężenia może być wykonalność oceny środka technicznego, która powinna mieć charakter wielokryterialny i obejmować zarówno aspekty techniczne, jak i ekonomiczne oraz środowiskowe. Metodyka takiej oceny środków technicznych, dokonywanej np. przez ekspertów z uwzględnieniem opinii zainteresowanej grupy społecznej (w omawianym przypadku osób starszych) stanowi interesujący i dotychczas nie rozwiązany problem badawczy. Szczególną grupą metod, które mogą stanowić podstawę oceny stosowanych technologii są metody partycypacyjne. Za [23], [42] można do nich zaliczyć publikację informacji o konsultowanym problemie z prośbą o informację zwrotną, sondy uliczne czy ankiety internetowe, zwracanie się o opinię do organizacji zrzeszających osoby starsze. Informacje o opiniach, wyrażanych przez osoby starsze, otrzymywane w wyniku stosowanych powyższych metod powinny być przedmiotem analizy, w tym z wykorzystaniem metod statystycznych i powinny wspomagać podejmowanie decyzji ukierunkowanych na doskonalenie eksploatacji środków technicznych, ale także decyzji podejmowanych przez projektantów i konstruktorów środków technicznych. 9.6 ZAGADNIENIA OCHRONY PRZED HAŁASEM MIESZKAŃCÓW TERENÓW ZURBANIZOWANYCH W PERSPEKTYWIE TA Kolejnym, odmiennym od pokazanego w poprzednim rozdziale, przykładem sposobu postępowania, związanego z wykorzystaniem także metod i narzędzi Technology 116

117 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Assessment, może być zbiór przedsięwzięć, ukierunkowanych na zapewnienie współczesnemu człowiekowi tzw. komfortu akustycznego. Narażenie człowieka na hałas miejski jest ważnym problemem naszej cywilizacji. W celu rozwiązywania problemów związanych z tym rodzajem hałasu została wprowadzona dyrektywa Unii Europejskiej 2002/49 /EC [13]. Na mocy tej Dyrektywy duże miasta mają obowiązek tworzenia strategicznych map akustycznych i na ich podstawie władze jednostek samorządów terytorialnych są zobowiązane do tworzenia Programów Ochrony przed Hałasem. Mapy strategiczne obejmują informacje nt. najważniejszych i najbardziej uciążliwych źródeł hałasu: np. hałas drogowy, hałas kolejowy. Konsultacje społeczne integralny element procesu tworzenia map akustycznych i programów ochrony przed hałasem mają na celu pomoc w identyfikacji innych źródeł hałasu, dokuczliwych dla mieszkańców. Często jednak niedostosowany do zadania tryb i sposób prowadzenia takich konsultacji powodują, że ich wyniki nie są rzeczywiście użyteczne w rozwiązaniu tego zadania [50]. Wypracowanie kompleksowych i systemowych rozwiązań ochrony mieszkańców przed hałasem miejskim wymaga aktywnego i skutecznego zaangażowania wszystkich zainteresowanych podmiotów [14], [15], [18]. Należą do nich: eksperci naukowcy; inwestorzy i władze odpowiedzialne za podejmowanie decyzji w sprawie wprowadzania nowych technologii i rozwoju już istniejących; obywatele, przedsiębiorstwa tworzące klimat akustyczny w poszczególnych miastach. Żaden program ochrony przed hałasem nie będzie skuteczny, jeśli w jego tworzenie i implementację nie będą włączeni przedstawiciele ww. grup osób i podmiotów. Rozwiązywanie problemów zanieczyszczenia hałasem wymaga zaangażowania wszystkich zainteresowanych stron [21], [49]. Niejednokrotnie włączanie społeczności lokalnych w rozwiązywanie problemów jednostek samorządu terytorialnego jest jedynie formalnością. Samo ogłoszenie o spotkaniu i dyskusji z ekspertami umieszczone na stronę internetowych urzędów miast nie jest wystarczającą zachętą do włączenia się mieszkańców w rozwiązanie problemu. Zatem skuteczność takich konsultacji jest niewielka. Szczególne znaczenie ma głos mieszkańców w opracowywaniu strategicznych map hałasu, gdyż system i metodyka pomiarów nie jest w stanie wychwycić wszystkich uciążliwych źródeł hałasu dla poszczególnych grup mieszkańców. Opinie mieszkańców pozwolą wskazać miejsce wykonania dodatkowych pomiarów i wprowadzić do dokumentów obszary uciążliwe akustycznie niezidentyfikowane w poprzez dotychczasowe pomiary. To z kolei pozwoli na opracowanie programu ochrony przed hałasem adekwatnego do potrzeb mieszkańców, którego zadaniem jest minimalizacja skutków ubocznych hałasu miejskiego. Zadaniem władz miasta jest nie tylko powołanie gremium ekspertów, ale też podjęcia aktywnych działań zmierzających do zaangażowania mieszkańców. Powiązanie pracy specjalistów z jakościowymi i ilościowymi wynikami konsultacji społecznych oraz skuteczne stosowanie metod partycypacji społecznej daje efekt synergii i pozwala na skutecznie rozwiązywanie problemów hałasu miejskiego. 117

118 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 9.7 NOWOCZESNE ROZWIĄZANIA W ZARZĄDZANIU PRZESTRZENIĄ MIEJSKĄ (IDEA SMART CITY ) W PERSPEKTYWIE TA Określenie inżynieria miejska jest związane z występowaniem sektorów technicznych, stanowiących przedmiot budowy i funkcjonowania obiektów technicznych w ramach tzw. systemu komunalnej (lokalnej) infrastruktury technicznej [11], [31], [35]. Wykorzystanie takiego systemu pozwala i/lub ułatwia realizację kluczowych zadań gospodarki komunalnej, czyli zaspokajania potrzeb materialno-bytowych ludności w środowisku miejskim[10], [39]. Realizacja zadań gospodarki komunalnej wymaga wykorzystania składników technicznych, które zlokalizowane są w obrębie podsystemów systemu komunalnej (lokalnej) infrastruktury technicznej [10], [33], wśród których do najważniejszych należą: podsystem wodociągowo-kanalizacyjny, podsystem energetyczny, podsystem transportowo-komunikacyjny, podsystem telekomunikacyjny, podsystem zagospodarowania odpadów, podsystem czystości i zieleni miejskiej. Rozwój ośrodków miejskich, planowany i realizowany jest coraz częściej w ujęciu idei Smart City. Idea ta polega na odpowiednim doborze innowacyjnych rozwiązań technicznych, organizacyjnych i informacyjnych, zbudowanych na optymalnej kombinacji dotacji i działań, dla potrzeb zrównoważonego rozwoju lokalnej samodzielnej, niezależnej i świadomej społeczności lokalnej [1], [16], [40], [41], [47]. W ten sposób, dąży się do rozwoju sześciu głównych obszarów, które zostały schematycznie przedstawione na rys Rys. 9.1 Ogólna struktura aspektów inteligentnego miasta według idei SmartCity Źródło: [17] Ocena miast w świetle idei SmartCity (stopnia podobieństwa do poziomu miasta inteligentnego smart ), przybiera najczęściej charakter rankingowy, stanowiąc wynik szacowania definiowalnych wskaźników ilościowych (np. ograniczenie strat w dostawie ciepła do mieszkańców) i kwantyfikowalnych wskaźników jakościowych (np. opinia mieszkańców na temat jakości usług komunikacyjnych). Jako punkt wyjścia do rangowania miast w świetle idei SmartCity przyjmuje się istnienie i funkcjonowanie innowacyjnych rozwiązań infrastruktury technicznej oraz ich 118

119 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych użytkowania przez członków społeczności lokalnej. Ocena prowadzona według takich uwarunkowań sprowadza się do głównie do analiz porównawczych w zakresie: stopnia nasycenia miasta innowacyjnymi rozwiązaniami technicznymi z uwzględnieniem poziomu ich wykorzystania, stopnia poprawy wartości cech funkcjonalnych (użytecznych) działalności społeczności lokalnej (np. wzrost szybkości przesyłu danych w sieci telekomunikacyjnej, ograniczenie awarii sieci wodociągowej, zmniejszenie opóźnień pojazdów komunikacji miejskiej). W myśl przedstawionej powyżej idei oceniania stopnia dojrzałości technicznej inżynierii miejskiej, istnieje potrzeba jej uzupełniania o aspekty oddziaływania nowoczesnych rozwiązań technicznych na społeczność lokalną. Także w tym przypadku możliwym rozwiązaniem, może być zbiór metod i narzędzi TA. Ocena oddziaływania idei SmartCity na społeczność lokalną, powinna być prowadzona w odniesieniu do szczegółowych innowacyjnych rozwiązań wszystkich podsystemów inżynierii miejskiej (infrastruktury technicznej): w czterech kierunkach metodologicznych-technicznym, ekonomicznym, społecznym i środowiskowym, w obrębie dwóch warstw organizacyjnych obejmujących kolejno: służby miejskie zajmujące się obsługą poszczególnych innowacyjnych rozwiązań technicznych (pracownicy odpowiednich komórek organizacyjnych w obrębie służb miejskich), mieszkańcy stanowiący grupę użytkowników innowacyjnych rozwiązań technicznych. Planowane w ten sposób badania będą składały się z trzech etapów: 1. Identyfikacja, selekcja i strukturyzacja innowacyjnych składników technicznych podsystemów inżynierii miejskiej mających bezpośredni i pośredni wpływ na rozwój poziomu smart, 2. Identyfikacja, selekcja i wybór metod i narzędzi gromadzenia i przetwarzania danych o funkcjonowaniu składników technicznych inżynierii miejskiej i ich oddziałływań na społeczność lokalną, 3. Wybór metod i narzędzi dla potrzeb prowadzenia oceny, uwzględniające prowadzenie statystycznych analiz taksonomicznych, analiz ekspertowych, analiz prognostycznych, kształtowania kierunku rozwoju oceny technologii w okresie długoterminowym (scenariusze). PODSUMOWANIE W treści poprzednich rozdziałów tego opracowania, oprócz wskazania praktycznych przykładów dla potencjalnego wykorzystania metod i narzędzi TA, można znaleźć wyraźne odniesienia do innych wymienionych w rozdziale 2 obszarów problemowych TA. W szczególności, pojawia się tam zarówno kwestia potrzeb edukacyjnych (rozdziały 6 i 7), jak i zagadnienie dostępności i pozyskiwania danych (rozdział 7, z odniesięniem do metod partycypacyjnych). 119

120 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Te właśnie odniesienia wskazują na dalszy tok badań, realizowanych w ramach przywołanego we wprowadzeniu do tego artykułu projektu badawczego. PODZIĘKOWANIA Artykuł jest wynikiem pracy statutowej o symbolu BK-223/ROZ-3/ pt.: Znaczenie inżynierii produkcji w rozwoju innowacyjnych produktów i usług, realizowanej w Instytucie Inżynierii Produkcji na Wydziale Organizacji i Zarządzania Politechniki Śląskiej. LITERATURA 1 M. Angelidou. Smart city policies: A spatial approach, vol. 41, Supplement 1, July 2014, pp S3 S11. 2 D. Batorski, J.M. Zając. Raport otwarcia koalicji Dojrz@łość w sieci. Między alienacją a adaptacją. Polacy w wieku 50+ wobec Internetu. Pozyskano z: wsieci.pl/tl_files/pliki/raport_otwarcia.pdf. [Dostęp: ]. 3 R.N. Battista, M.J. Hodge. The evolving paradigm of health technology assessment: reflections for the millennium. CMAJ, 1999, 18: pp J. Bennett (ed.) The International Handbook on Non-Market Environmental Valuation. Edward Elgar Publishing Limited, Massachusetts, B. Jain, M. Hiligsmann, J.L. Mathew. Evers S.M. Analysis of a Small Group of Stakeholders Regarding Advancing Health Technology Assessment in India. 6 K. Blok, M. Huijbregts, M. Patel, E. Hertwich, M. Hauschild, P. Sellke, P. Antunes, S. Hellweg, A. Ciroth, C. Mays, M. Harmelink, A. Ramirez. Handbook on a novel methodology for the sustainability impact assessment of new technologies. PROSUITE Project, 2013, s M. Błaszak, Ł. Przybylski. Rzeczy są dla ludzi. Niepełnosprawność i idea uniwersalnego projektowania. Pobrano z: _c=37&id_p=2113. [Dostęp:: ]. 8 C. Henshall, W. Oortwijn, A. Stevens, et al. Priority setting for health technology assessment: theoretical considerations and practical approaches. Technol Assess Health Care, 13, 1997, pp H. Carlsen, K.H. Dreborg, M. Godman, S.O. Hansson, L. Johansson, P. Wikman-Svahn. Assessing socially disruptive technological change. Technology in Society, No. 32, 2010, pp S. Denczew. Podstawy gospodarki komunalnej. Współczesne zagadnienia sektorów inżynieryjnych. Białystok: Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, S. Denczew. Organizacja i zarządzanie infrastrukturą komunalną w ujęciu systemowym. Warszawa: Szkoła Główna Służby Pożarniczej, J. Dietrych. System i konstrukcja. Warszawa: WNT,

121 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 13 Directive 2002/49/EC of the European Parliament and of The Council of Europe 25 June 2002 relating to the assessment and management of environmental noise, :EN:PDF. [Dostęp: ]. 14 European Participatory Technology Assessment Participatory Methods in Technology Assessment and Technology Decision-Making; project report TEKNO.dk Report published on October 18, Publisher: The Danish Board of Technology. 15 A. Genus, A.M. Coles. On constructive technology assessment and limitations on public participation in technology assessment. Technology Analysis and Strategic Management, 17(4), 2005, pp R. Giffinger, G. Haindlmaier, H. Kramar. The role of rankings in growing city competition. In: Urban Research & Practice, vol.3, no.3, 2010, s R. Giffinger, H. Kramar, N. Pichler-Milanović, F. Strohmayer. Raport z projektu badawczego PLEEC, finansowanego ze środków UE, w ramach programu FP-7. Pobrano z: Vienna D.H. Guston. Participating Despite Questions: Toward a More Confident Participatory Technology Assessment. Science and Engineering Ethics, 17(4), 2011, pp International Network of Agencies for Health Technology Assessment (INAHTA) HTA resources. International Network of Agencies for Health Technology Assessment (INAHTA) Pobrano z: [Dostęp: ]. 20 A. Janik, M.J. Łączny, A. Ryszko. Ekonomiczne podstawy ochrony środowiska. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2009, s J. Kaźmierczak. Network-based system for supporting administrators of strategic acoustic maps of urban areas. Proceedings of 18th International Congress on Sound & Vibration. International Institute of Acoustics and Vibration, Rio de Janeiro, Brazil, [CD-ROM], J. Kaźmierczak. Technology Assessment: uwagi na temat metodologii, metodyki i metod. Paradygmat sieciowy. Wyzwania dla teorii i praktyki zarządzania. A. Karbownik (red.), nr 505. Gliwice: Wydaw. Politechniki Śląskiej, 2013, s J. Kaźmierczak, A. Wilińska. Metody i techniki wspomagania konsultacji społecznych dla potrzeb zarządzania klimatem akustycznym miasta. Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji. R. Knosala (red.) Opole: Oficyna Wydawnicza Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją, 2012, s J. Kaźmierczak. Ocena oddziaływań społecznych innowacyjnych produktów i technologii ( Technology Assessment ). Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji. R. Knosal (red.), Opole: Oficyna Wydawnicza Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją,

122 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 25 J. Kaźmierczak. Społeczne oddziaływanie innowacji jako nowe zagadnienie w kształceniu inżynierów. J. Fries, W. Biały (red.) Edukacja oraz wykorzystanie inżynierów w technice XXI wieku, Gliwice: P.A. Nova S.A.,. 26 J. Kaźmierczak. Technology Assessment wyzwanie dla inżynierów XXI wieku, wykład wygłoszony podczas inauguracji roku akademickiego 20012/2013 w Politechnice Śląskiej, 1 października J. Kaźmierczak. Technology Assessment: Educational Challenge. Komputerowo Zintegrowane Zarządzanie. R. Knosala (red.), t.2. Opole: Oficyna Wydawnicza Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją, K. Kędziora Kornatowska, A. Grzanka Tykwińska. Osoby starsze w społeczeństwie informacyjnym. Gerontologia Polska, t. 19, nr 2,2011, s I. Kopaniszyn. Rola Internetu w rozpowszechnianiu informacji zdrowotnych wśród starszych osób. Pobrano z: Gerontologia Polska, t.15, nr 1 2, 2007, s Termedia. Koszty pośrednie wydatki, których nie widać, 01.. Pobrano z: widac,15823.html [Dostęp: ]. 31 K. Krassowski, H. Banach-Paszkiewicz. Eksploatacja lokalnej infrastruktury technicznej. Warszawa: PWN, E. Kuryłowicz. Projektowanie uniwersalne: udostępnianie otoczenia osobom niepełnosprawnym. Warszawa: Centrum Badawczo-Rozwojowe Rehabilitacji Osób Niepełnosprawnych Fundacja Osób Niepełnosprawnych, A. Loska. Review of opportunities and needs of building the smartmaintenance concept within technical infrastructure system of municipal engineering. Innowacje w Zarządzaniu i Inżynierii Produkcji. R. Knosala (red.), t. 2, Opole: Oficyna Wydawnicza Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją,, str Z. Łepko. W sprawie techniki dla zrównoważonego rozwoju. Studia Ecologiae et Bioethicae, issue 1/2012, pp Z. Makieła, A. Szromnik (red.). Miasto innowacyjne: wiedza, przedsiębiorczość, marketing. Studia Polskiej Akademii Nauk, Komitet Przestrzennego Zagospodarowania Kraju, t. 141, Warszawa, A. Marcinkiewicz, K. Mazur. Seniorzy w społeczeństwie wiedzy w świetle badań własnych. Ł. Tomczyk, A. Wąsiński (red.) Seniorzy w świecie nowych technologii. Implikacje dla praktyki edukacyjnej oraz rozwoju społeczeństwa informacyjnego. Biblioteka Gerontologii Społecznej 1-2 / 2013, s H. Mohr. Technology Assessment in Theory and Practice". Journal of the Society for Philosophy and Technology, Vol. 4, No. 4,

123 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 38 J. Morbitzer. Seniorzy w społeczeństwie informacyjnym. Ł. Tomczyk, A. Wąsiński (red.). Seniorzy w świecie nowych technologii. Implikacje dla praktyki edukacyjnej oraz rozwoju społeczeństwa informacyjnego. Biblioteka Gerontologii Społecznej 1-2, 2013, s A. Myna. Modele rozwoju lokalnej infrastruktury technicznej. Lublin: Wydawnictwo Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej, P. Neirotti, A. De Marco, A. Corinna Cagliano, G. Mangano, F. Scorrano. Current trends in Smart City initiatives, Some stylised facts. Cities, Volume 38, June 2014, pp K. Nowicka. Smart City miasto przyszłości. Gospodarka Materiałowa i Logistyka, 2014, nr 5, str Partycypacja społeczna cz. 1 metody przeprowadzania badań społecznych. Pobrano z: nia-badan-spolecznych. [Dostęp: ]. 43 A. Porter, R. Frederick; S.R. Carpenter, A. Roper. A Guidebook for Technology Assessment and Impact Analysis. New York: North Holland, A.L. Porter, A.T. Porter, T.W. Mason, F.A. Rossini, J. Banks. Forecasting and Management of Technology, New York: John Wiley, Seniorzy 50 + i aktywność zawodowa. Pobrano z: php/praca/562-seniorzy-50-i-aktywno-zawodowa. [Dostęp: ]. 46 M. Szpunar. Seniorzy w środowisku nowych mediów. Ł. Tomczyk, A. Wąsiński. (red.) Seniorzy w świecie nowych technologii. Implikacje dla praktyki edukacyjnej oraz rozwoju społeczeństwa informacyjnego. Biblioteka Gerontologii Społecznej 1-2, 2013, s M. Wdowiarz-Bilska. Od miasta naukowego do Smart City. Czasopismo Techniczne. Architektura, 2012, R.109, z. 1-A/2, str B. P. Weidema. The Integration of Economic and Social Aspects in Life Cycle Impact Assessment. International Journal of Life Cycle Assessment, no. 11 Special Issue 1, 2006, s A. Wilińska. Citizen participation in community noise management. Proceedings of InterNoise 2012 Quieting the world s cities. New York, USA, paper on CD, A. Wilińska, J. Kaźmierczak, A. Niesporek. Patricipatory approach to noise mapping and acoustic climate management. Proceedings of Euronoise Ninth European Conference on Noise Control. Prgue, Czech Republic, paper on CD,

124 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. UWAGI NA TEMAT WYBRANYCH PROBLEMÓW OCENY ODDZIAŁYWAŃ SPOŁECZNYCH INNOWACYJNYCH PRODUKTÓW I TECHNOLOGII ( TECHNOLOGY ASSESSMENT ) Streszczenie: W artykule autorzy podejmują próbę odniesienia się do wybranych problemów, związanych z ideą Technology Assessment. W kolejnych częściach artykułu przestawiono aktualny stan badań w zakresie wybranych problemów, objętych projektem realizowanym w Instytucie Inżynierii Produkcji w ramach badań statutowych. W tym zakresie skoncentrowano się na czterech głównych zadaniach, które w opinii autorów stanowią podstawę i przedmiot metodologii i metodyki badań procesów TA. Następnie podjęto próbę nakreślenia tych zadań w świetle aspektów ekonomicznych, środowiskowych, medycznych i technicznych. Podsumowanie zawiera kierunkowe propozycje dotyczące dalszych prac w omawianym obszarze. Słowa kluczowe: innowacje produktowe i technologiczne, społeczne oddziaływanie innowacji, Technology Assessment COMMENTS ON SELECTED PROBLEMS OF SOCIAL IMPACT EVALUATION OF INNOVATIVE PRODUCTS AND TECHNOLOGIES ( TECHNOLOGY ASSESSMENT ) Abstract: In this paper the authors refer attempts to selected problems connected with the idea of Technology Assessment. In successive parts of the paper the current state of research is briefly introduced by the project implemented in the Institute of Production Engineering within the statutory research. In this problematic regard reported the reported research project has focused on four main tasks which in the opinion of the authors are key elements of the methodology and methodic of TA processes. The summary of the paper contains some proposals for further research in this area. Key words: product and technology innovations, social impact of innovations, Technology Assessment Prof. dr hab. inż. Jan KAŹMIERCZAK Dr inż. Agnieszka JANIK Dr inż. Agata PRADELA Mgr Agnieszka ZIĘTKIEWICZ Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26-28, Zabrze Jan.Kazmierczak@polsl.pl Dr inż. Joanna BARTNICKA Dr inż. Andrzej LOSKA Dr inż. Andrzej WIECZOREK Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

125 Adam KONSEK, Ja rosła w BRODNY SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 10 ZASADY WDRAŻANIA NOWEJ REFERENCJI NA PRZYKŁADZIE GLOBALNEGO PRZEDSIĘBIORSTWA BRANŻY MOTORYZACYJNEJ 10.1 WPROWADZENIE Polska w ostatnich latach stała się jednym z największych producentów aut, a także części i podzespołów motoryzacyjnych w Europie Środkowo-Wschodniej wynika z Raportu Branży Motoryzacyjnej za 2013 rok, przygotowanego przez Polski Związek Przemysłu Motoryzacyjnego [11]. Także w zakresie sprzedaży i usług związanych z motoryzacją kraj nasz jest największym w regionie rynkiem. Sektor motoryzacyjny stanowi jedną z kluczowych gałęzi przemysłu w Polsce, a w roku 2012 pod względem wielkości ustępował tylko branży spożywczej [11]. Wraz ze wzrostem liczby samochodów w Polsce rośnie także zapotrzebowanie na części i akcesoria motoryzacyjne. Taki stan rzeczy powoduje ogromne zainteresowanie przedsiębiorców krajowych, jak i zagranicznych koncernów uruchamianiem w naszym kraju produkcji części zamiennych oraz całych podzespołów. Rosnące wymagania jakościowe oraz spora konkurencja na tym rynku wymuszają stosowanie nowoczesnych i skutecznych metod zarządzania w przedsiębiorstwach tej branży. Kluczowe znaczenie, szczególnie przy wprowadzaniu nowych produktów (nowych referencji) na rynek motoryzacyjny ma efektywne zarządzanie projektami produkcyjnymi, stanowiące jeden z obszarów naukowo-badawczych, którym obejmuje się inżynieria produkcji. Istotnym parametrem mającym wpływ na efektywność procesu zarządzania projektem produkcyjnym w branży motoryzacyjnej jest czas wprowadzenia nowego produktu do sprzedaży. Czas ten decyduje, bowiem o kosztach oraz terminowości, czyli czynnikach, które obok innowacyjności są kluczowymi i niezbędnymi do osiągnięcia sukcesu całego procesu produkcyjnego [5]. Zakładając, iż początkowe etapy wprowadzania nowego produktu (nowej referencji) na rynek obejmujące rozpoznanie potrzeby, projektowanie i konstruowanie zrealizowano poprawnie, to celem kolejnych działań powinno być opracowanie projektu produkcyjnego oraz procesu jego zarządzania. W artykule omówiono podstawy zarządzania projektami produkcyjnymi, jako niezbędne działania dla zapewnienia sukcesu całego procesu produkcyjnego, a także scharakteryzowano zasady wprowadzania na rynek nowego produktu z branży motoryzacyjnej. 125

126 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł PODSTAWY ZARZĄDZANIA PROJEKTAMI PRODUKCYJNYMI Ogólnie można przyjąć, że projektem określa się przedsięwzięcie, które podejmowane jest w celu zrealizowania określonego zamierzenia. Każdy projekt, a w szczególności projekt produkcyjny posiada charakteryzujące go cechy (rys. 10.1) oraz jednoznacznie określony początek i koniec, co powoduje iż stanowi on strukturalną całość [8]. Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [8] Rys Cechy projektu Koniec projektu oznacza osiągnięcie zamierzonego celu, a wszystkie poprzedzające działania służą jego realizacji. Aby móc realizować projekt potrzebne jest określenie koniecznych działań, które mogą być powiązane ze sobą na zasadzie następowania po sobie, albo mogą być dokonywane równolegle. Trudność i złożoność projektu zależy od ilości działań i wzajemnych między nimi powiązań. Jako, że realizacja projektu zawarta jest w odpowiednim czasie, to pomocnym narzędziem, które pozwala koordynować ten czas oraz poszczególne działania jest harmonogram projektu [8]. Oprócz zasobów czasowych w projekcie należy uwzględnić również zasoby ludzkie i materialne oraz dostępny budżet. Przy opracowywaniu projektów produkcyjnych należy także przyjąć, iż nazwyczaj nie są one powtarzalne i realizowane zbyt często oraz że konieczne jest uwęględnienie ryzyka związanego z ich realizacją [7]. Bardzo istotne znaczenie dla prawidłowej realizacji projektu ma jednoznaczne zdefiniowanie jego celu. Cel ten powinien być SMART, czyli [3]: specyfic (konkretny), measurable (mierzalny), acceptable (akceptowalny), realistic (realistyczny), timed (terminowy). Projekty można sklasyfikować według dwóch kryteriów: cech projektów oraz typów projektów. Klasyfikacja według cech projektów jest stosowana w wielu organizacjach. Na rys przedstawiono podstawowe cechy charakteryzujące projekt [10]. Jedną z głównych cech, która musi zostać uwzględniona w projekcie jest ryzyko, które określa się w trzech poziomach: wysokie, średnie lub niskie. Również wartość ekonomiczną projektu szacuje się trzypoziomowo, jako wysoką, średnią lub niską. Czas realizacji wyznacza się przedziałowo (np. do 2 miesięcy, od 2 do 8 miesięcy, itd.), 126

127 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych natomiast jego złożoność ustala się według skali (duża, średnia lub mała). Rodzaj wykorzystywanej technologii określa się według kategorii określającej czy dana technologia jest sprawdzona, czy była używana wcześniej w wąskim zakresie, czy jest znana organizacji w podstawowym zakresie lub nieużywana wcześniej, itp. Liczbę departamentów uczestniczących w projekcie wskazuje się ilościowo, tzn. jeden, kilka, kilkanaście, lub też wszystkie. Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [10] Rys Podstawowe cechy projektu W oparciu o omówione cechy można określić cztery typy projektów oznaczone kolejnymi dużymi literami alfabetu (A, B, C i D). Typ A określa projekty, które mają dużą ekonomiczną wartość i należą do bardzo złożonych. Są projektami najtrudniejszymi, z jakimi ma do czynienia organizacja. Do ich realizacji potrzebna jest najnowsza technologia. Zakończenie takiego projektu sukcesem jest możliwe tylko, gdy organizacja wykorzystuje wszystkie dostępne narzędzia i metody. Typ B określa projekty, które posiadają zazwyczaj krótki czas realizacji, jednak są kluczowe dla organizacji. Często wymagają użycia wszystkich dostępnych narzędzi i metod zarządzania projektami istniejącymi w organizacji. Typ C to projekty, które posiadają krótki czas realizacji i które wymagają zastosowania najczęściej sprawdzonych już technologii. Nie wymagają one wykorzystania zasobów zewnętrznych. Typ D określa projekty ledwie mieszczące się w definicji projektu. Zakres prac, objętych takim projektem, może zawierać się w krótkim dokumencie, gdzie wyznaczone są najważniejsze zadania. Drugim kryterium stosowanym do klasyfikacji projektów jest ich typ. Ten rodzaj klasyfikacji wiąże się z tym, że w jednej organizacji często pojawiają się projekty tego samego typu, które można ze sobą zgrupować: np. instalowanie oprogramowania, zatru- 127

128 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. dnienie i rekrutacja, tworzenie systemów aplikacji itp. [10]. W procesie produkcyjnym obejmującym wdrożenie nowego produktu w branży motoryzacyjnej, bardzo istotne znaczenie, oprócz określenia celów i typu projektu ma także proces jego zarządzania [9]. Można przyjąć, że zarządzanie projektem produkcyjnym jest procesem, którego głównym zadaniem jest efektywne osiągnięcie celów tego projektu przy minimalizacji wpływu istniejących ograniczeń i ryzyka. W analizowanym przedsiębiorstwie bardzo istotne znaczenie w procesie zarządzania ma także budowanie motywacji zespołu oraz organizacja właściwej komunikacji pomiędzy jego uczestnikami. Z zarządzaniem projektami produkcyjnymi ścisłe związany jest także proces optymalizacji użycia zasobów. Rozróżniamy cztery rodzaje zasobów zarządzania (rys. 10.3). Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [10] Rys Rodzaje zasobów zarządzania Zasoby ludzkie to zatrudnieni w danej organizacji pracownicy razem z ich intelektualnym potencjałem (umiejętności, wiedza, cechy osobowe, zdolności oraz motywacja w udziale osiągania celów organizacji). Zasoby finansowe, czyli kapitał finansowy zdobywany i wykorzystywany przez organizację w celu realizowania swych celów. Zasoby rzeczowe są to materiały, surowce, maszyny, urządzenia, narzędzia, pomieszczenia biurowe i produkcyjne. Zasoby informacyjne to informacje, które są potrzebne pracownikom, aby mogli realizować swoje zdania oraz kierownikom w celu skutecznego podejmowania przez nich decyzji. Oprócz zasobów bardzo istotne znaczenie w zarządzaniu projektami ma także określenie głównych funkcji, w ramach których menadżerowie realizują cele organizacji (rys. 10.4) [1]. Rys Funkcje zarządzania 128

129 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [1] Planowanie jest to funkcja, która określa cele organizacji, ustala strategię ich realizacji, jak również opracowuje zwartą hierarchię planów tak, aby koordynować i integrować wszystkie działania. Organizowanie ma związek z wyznaczaniem zadań do wykonania i ustaleniem odpowiedzialnych za nie osób. Wyznacza również jak grupować wspomniane wcześniej zadania, kto ma podejmować decyzje oraz kto komu służbowo podlega. Motywowanie jest funkcją, która obejmuje dobór działań powiązanych z celowym i świadomym oddziaływaniem na ludzi za pomocą tworzenia środków i możliwości wdrażania, tworzenia i realizacji ich systemów oczekiwań, wartości i celów motywujących. Kontrolowanie obejmuje głównie monitorowanie procesu funkcjonowania organizacji, ale jest także związane z porównywaniem faktycznych czynników z ustalonymi wcześniej celami oraz wprowadzaniem akcji korygujących w przypadku, gdy wystąpią istotne od nich odchylenia. W oparciu o znane zasoby oraz funkcje zarządzania można przyjąć, że zarządzanie jest zbiorem działań (w obrębie planowania, organizowania, motywowania i kontrolowania), które są skierowane na określone zasoby (ludzkie, finansowe, rzeczowe i informacyjne) [6]. Zarządzanie projektem jest zatem procesem, który obejmuje cztery podstawowe etapy, których wzajemne powiązania przedstawiono na rys [8]. Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [8] Rys Etapy zarządzania projektem Identyfikacja projektu jest etapem, w którym określa się potrzeby i możliwości ich zaspokojenia. Kończąc etap identyfikacji projektu trzeba mieć pewność, że potrzeba została w właściwy sposób zdefiniowana i gruntownie przeanalizowana oraz znać sposób jej zaspokojenia. 129

130 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Planowanie w zarządzaniu projektem przedstawia szczegółowe przygotowanie realizacji projektu. W szczególności obejmuje ono opracowanie harmonogramu (określającego czas trwania projektu), projektu technicznego i budżetu. Ten etap jest ważny również z punktu widzenia tworzenia zespołu zarządzającego projektem i określenia niezbędnych zasobów. Realizacja obejmuje wdrożenie zaplanowanych zadań. W czasie realizacji ważną rolę pełni ciągły monitoring, który jest potrzebny do porównywania uzyskiwanych wyników z wcześniejszymi założeniami oraz informacji o ewentualnych zagrożeniach. Dzięki temu szybko można wprowadzać działania korygujące lub zapobiegawcze. Ocena projektu jest finalnym etapem projektu. Uzyskane wyniki porównuje się z zaplanowanymi rezultatami i oczekiwaniami. W momencie, gdy wystąpi zgodność, projekt może zostać zakończony. Jednak w przypadku, gdy wystąpi niezgodność należy dokonać szczegółowej analizy wystąpienia przyczyn niezgodności. Jeżeli przyczyny niezgodności można w prosty sposób wyeliminować, to powinno się wprowadzić działania korygujące, w innym przypadku należy rozszerzyć projekt lub rozpocząć nowy [8]. Powyższe etapy określają cykl życia projektu. Dzięki zastosowaniu takiego modelu można wyznaczyć początek i koniec projektu (w aspekcie zadaniowym) oraz określić przedział czasu potrzebny na jego realizację uwzględniając kolejność i stopień zaangażowania potrzebnego potencjału zasobów [4]. Zaletą takiego zarządzania projektami jest także możliwość określenia rodzaju i zakresu działań, które powinny być wykonywane na określonym etapie jego realizacji oraz zdefiniowania wykonawców, odpowiedzialnych osób i źródeł finansowania projektu WDRAŻANIE NOWEGO PRODUKTU W PRZEDSIĘBIORSTWIE BRANŻY MOTORYZACYJNEJ Poddana analizie firma jest przedsiębiorstwem globalnym działającym w branży motoryzacyjnej. Na całym świecie zatrudnia prawie 29 tysięcy pracowników, posiada ponad 90 zakładów produkcyjnych oraz 15 centr naukowo badawczych. Dzięki kombinacji najnowocześniejszej technologii, wiedzy o produkcji oraz poświęceniu dla obsługi klienta w każdym roku przedsiębiorstwo umacnia swoją pozycję lidera na światowym rynku motoryzacyjnym. Pierwszym segmentem rynku, na którym przedsiębiorstwo oferuje swoje produkty jest rynek producentów samochodów i ich markowych serwisów. Głównymi klientami są takie koncerny samochodowe jak General Motors, Ford Motor Co., Volkswagen, czy grupa PSA (Peugeot, Citroen). Drugim segmentem rynku jest tak zwany aftermarket, czyli rynek części zamiennych. Na Śląsku pierwszy zakład produkcyjny przedsiębiorstwa powstał w 2001 roku, a w roku 2014 rozpoczęto produkcję na szeroką skalę na wspomniany wcześniej rynek części zamiennych w osobno zbudowanej fabryce. Według analityków z amerykańskiego oddziału doradczej firmy PwC, przez kolejne kilka lat światowa produkcja samochodów ma rosnąć średnio o około 4,3% rocznie (wskaźnik CAGR skumulowany roczny wskaźnik wzrostu), a największe ożywienie 130

131 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych spodziewane jest na rynku azjatyckim oraz europejskim. Również na rynku Polskim obserwuje się w ostatnich latach znaczny wzrost liczby rejestrowanych samochodów osobowych (rys. 10.6). Od roku 2002 do roku 2013 wzrost zarejestrowanych samochodów wyniósł prawie 80%. Dobre prognozy dla rozwoju światowej motoryzacji stwarzają bardzo korzystne perspektywy rozwojowe dla prezentowanego przedsiębiorstwa. Wpływa to na podejmowane działania w przedsiębiorstwie, których celem jest umacnianie jego pozycji jako lidera w branży. Szczególną uwagę zwraca się na terminowe dostarczanie produktów wysokiej jakości dla klienta. Rys Liczba zarejestrowanych samochodów osobowych w Polsce Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [11] Klientów przedsiębiorstwa można podzielić na dwie grupy, a mianowicie koncerny samochodowe oraz odbiorców detalicznych. W przypadku koncernów, wysoka jakość i terminowość dostaw skutkuje przedłużaniem kontraktów, co zapewnia produkcję i zatrudnienie na kolejne lata. Dbałość o pełny sortyment produktów wysokiej jakości dla klientów detalicznych wpływa na ich zadowolenie i przy kolejnych zakupach, sprzyja wyborowi produktów sprawdzonej firmy. Przy tak różnych grupach odbiorców bardzo istotne znaczenie w procesie produkcyjnym ma czas wprowadzania na rynek nowego produktu (nowej referencji). W prezentowanym przedsiębiorstwie proces ten trwa obecnie średnio około 16 miesięcy. W przypadku wprowadzania nowego produktu na rynek, konieczność przeprowadzania szeregu testów względem istniejącego na rynku produktu oraz potencjalnych jego zamienników powoduje że proces przygotowania do realizacji takiego projektu jest czasochłonny i kosztowny. W wielu przypadkach przygotowanie procesu produkcyjnego oraz przeprowadzenie testów sprawdzających wymaga wysokich nakładów inwestycyjnych związanych z zakupem specjalistycznych narzędzi oraz nowych maszyn. Dla większości produktów występuje także konieczność sprowadzania materiałów i komponentów z odległych lokalizacji (np. Chiny) co dodatkowo wydłuża czas trwania całego projektu. Należy także podkreślić, iż do momentu ostatecznego potwierdzenia przez dział jakości i wprowadzenia do produkcji seryjnej produkt taki funkcjonuje jako prototyp. 131

132 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. W prezentowanym przedsiębiorstwie wprowadzenie nowego produktu na rynek obejmuje sześć etapów (rys. 10.7). Rys Etapy procesu wdrażania nowego produktu w przedsiębiorstwie Źródło: Opracowanie własne Na etapie nominacji następuje wybór produktu, który ma być produkowany. Etap ten obejmuje badania rynku pod względem potrzeb, wstępne oszacowanie wolumenów produkcyjnych oraz poziomu skomplikowania technicznego produktu. Kwotowanie obejmuje wyznaczenie szacowanej ceny produktu, kosztów inwestycyjnych, jakie trzeba ponieść (jeżeli istnieje potrzeba zakupu nowych narzędzi produkcyjnych czy też modyfikacja albo zakup maszyn w przedsiębiorstwie) oraz kosztów inwestycyjnych u dostawców komponentów potrzebnych do produkcji. Pozyskiwanie funduszy jest kalkulacją zwrotu inwestycyjnego pomiędzy długością życia produktu, jego ceną i wolumenem produkcyjnym, a kosztami inwestycyjnymi, jakie trzeba ponieść. W momencie, gdy zgoda na uzyskanie funduszy zostaje udzielona rozpoczyna się tworzenie projektu technicznego produktu obejmującej rysunki, instrukcje itp. Gdy projekt techniczny jest przygotowany i sprawdzony, zostaje w systemowy sposób przesłany do produkcji. W pierwszej fazie produkcja wiąże się z zapoznaniem się szczegółowo z projektem technicznym, w wyniku czego rozpoczyna się proces zamawiania narzędzi, komponentów oraz przygotowania do produkcji. Po kontroli i weryfikacji założeń gdy wszystkie maszyny, narzędzia i materiały znajdują się na linii produkcyjnej, rozpoczyna się produkcja serii próbnej. Uzyskane produkty poddawane są wnikliwej kontroli i po pozytywnym przejściu wymaganych testów i zatwierdzeniu przez dział jakości może rozpocząć się zasadniczy proces produkcji. Gotowe produkty umieszczane są w magazynie, gdzie kończy się cały projektu wdrażania nowego produktu. Dla czasu wdrażania do produkcji nowego produktu wynoszącego 16 miesięcy łą- 132

133 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych czny czas etapów nominacji i kwotowania trwał średnio około 2 miesięcy, pozyskiwanie funduszy 1,5 miesiąca, tworzenie projektu technicznego 2 miesiące, a pozostały czas poświęcany był na przygotowania do produkcji. Można, więc przyjąć, że na bardzo konkurencyjnym rynku motoryzacyjnym czas wdrażania do produkcji nowego produktu w analizowanym przedsiębiorstwie jest długi i nie gwarantuje sukcesu ekonomicznego realizowanych przedsięwzięć. Dlatego też postanowiono dokonać niezbędnych modyfikacji i zmian mających na celu skrócenie tego czasu. Przyjęto, iż konieczne jest opracowanie projektu wdrażania nowego produktu, którego podstawowe założenia będą uniwersalne i można je będzie wykorzystać przy wdrażaniu wszystkich nowych produktów w tym przedsiębiorstwie. Jednocześnie założono, że zadaniem nowego projektu jest ograniczenie czasu wprowadzania nowego produktu na rynek do maksymalnie trzech miesięcy. Tak istotne skrócenie czasu wprowadzania nowego produktu na rynek nie jest procesem łatwym i wiąże się z koniecznością podejmowania wielu działań organizacyjnych i logistycznych obejmujących większość działów przedsiębiorstwa zaangażowanych także w realizację innych projektów. Podjęcie decyzji o bezwzględnym skrócenia czasu wdrażania nowego produktu na rynek do trzech miesięcy pociągnęło za sobą konieczność dokonano szeregu zmian organizacyjnych w realizowanym projekcie. Główna zmiana polegała na wyłonieniu leadera projektu, który odpowiedzialny był za cały proces wdrażania nowego produktu do produkcji. Jego praca polegała na organizacji spotkań typu workshop dla wszystkich działów zaangażowanych w proces. Spotkania te połączone z ćwiczeniami powiązanych ze sobą działań skróciło czas do niecałych sześciu miesięcy. W kolejnym etapem ustalono mapy procesu i harmonogramu działań wraz z przypisanymi odpowiedzialnymi osobami. Następnie z każdym z kierowników zaangażowanych działów przeprowadzono analizę zapotrzebowania na dodatkowe zasoby ludzkie i materiałowe. Obecnie podejmowane są dalsze działania obejmujące, dla pierwszych realizowanych projektów uruchomionych zgodnie z nowym projektem, ścisłe monitorowanie i wdrażanie akcji korygujących. Uzyskane wyniki są obiecujące nie mniej kolejne skrócenie czasu wdrażania nowego produktu będzie wymagało dalszych prac oraz starań ze strony managera lidera projektu i wszystkich osób zaangażowanych w ten proces. PODSUMOWANIE Dynamicznie rozwijający się rynek branży motoryzacyjnej stwarza bardzo korzystne warunki dla rozwoju przedsiębiorstw. Należy jednak pamiętać, że aby osiągnąć sukces w tej branży konieczne jest spełnienie wielu wymagań spośród których najważniejszym jest posiadanie wysokiej jakości produktu oraz zainteresowanych nim klientów. Najważniejszym ogniwem w tym łańcuchu jest klient, o którego zadowolenie zabiega wiele przedsiębiorstw branży motoryzacyjnej, począwszy od koncernów produkujących nowe samochody, przechodząc przez autoryzowane serwisy, kończąc na drobnych warsztatach samochodowych. W celu spełnienia rosnących wymagań klientów przedsiębiorstwa muszą między innymi stosować efektywne techniki zarządzania projektami 133

134 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. szczególnie w zakresie wprowadzania nowych produktów na rynek. Proces ten jest skomplikowany i wymaga zaangażowania oraz współdziałania wielu działów w przedsiębiorstwie. Jednym z istotnych czynników charakteryzujących ten proces jest czas wprowadzenia nowego produktu na rynek. W wielu przypadkach czas ten może decydować o sukcesie całego procesu produkcyjnego danego produktu. Przedstawione w artykule przedsiębiorstwo branży motoryzacyjnej jest tego klasycznym przykładem. Prezentowany materiał należy uznać jako wstęp do pełniejszej analizy procesu zarządzania projektami obejmującymi wprowadzenie nowego produktu branży motoryzacyjnej na rynek. LITERRATURA 1 J. Bieda, G. Gruszczyńska-Malec. Zarządzanie podstawy teoretyczne. Katowice: Wydawnictwo Śląskiej Wyższej Szkoły Zarządzania, Główny Urząd Statystyczny. Społeczeństwo informacyjne w Polsce. Wyniki badań z lat Pobrana z: [Dostęp: ]. 3 B. Jałocha. Podstawy zarządzania projektami materiały szkoleniowe. Kraków: Wydawnictwo GT Mentor, H. Kerzner. Advanced Project Management. Wiley; 2nd edition, USA Komitet Inżynierii Produkcji Polska Akademia Nauk. Istota inżynierii produkcji. Warszawa, S.R. Robbins, D.A. De Cenzo. Podstawy zarządzania. Warszawa: PWE, S. Spałek. Krytyczne czynniki sukcesu w zarządzaniu projektami. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, P. Szczęsny. Zarządzanie Projektami. Warszawa: Wydawnictwo Agencja Wydawniczo-Reklamowa MT, M. Trocki, E. Sońta-Drączkowska. Strategiczne zarządzanie projektami. Warszawa: Wydawnictwo Bizzare, R.K. Wysocki, R. McGary. Efektywne zarządzanie projektami. Gliwice: Helion,

135 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych ZASADY WDRAŻANIA NOWEJ REFERENCJI NA PRZYKŁADZIE GLOBALNEGO PRZEDSIĘBIORSTWA BRANŻY MOTORYZACYJNEJ Streszczenie: Wprowadzanie na konkurencyjny rynek nowego produktu jest procesem pracoi czasochłonnym oraz wymagającym zaangażowania dużych zasobów finansowych. Nie zawsze jednak zaangażowane środki są gwarantem odniesienia sukcesu rynkowego. Proces ten bowiem niesie ze sobą sporo zagrożeń i niebezpieczeństw co powoduje, iż obaczony on jest sporym ryzykiem. W szczególności dotyczy to branży motoryzacyjnej (automotive), w której oprócz dużej konkurencji bardzo szybko na rynku pojawiają się nowe produkty finalne w postaci kolejnych modeli samochodów. Wymusza to konieczność szybkiego i efektywnego reagowania na potrzeby tego rynku. W takich warunkach zarządzanie projektami produkcyjnymi wymaga szczególnej staranności i szybkości oraz efektywności ekonomicznej. W opracowaniu przedstawiono podstawy zarządzania projektami produkcyjnymi oraz omówiono ogólne zasady wprowadzania na rynek nowego produktu z branży motoryzacyjnej. Słowa kluczowe: nowa referencja, zarządzanie projektami, motoryzacja THE IMPLEMENTING RULES OF THE NEW REFERENCE ON THE EXAMPLE OF THE GLOBAL AUTOMOTIVE INDUSTRY COMPANIES Abstract: Launching new product on a competitive market is very laborious and time-consuming process which needs a large of financial resources. Not always allocated resources are a guarantee of success. This process has a lot of threats and dangers, so it is usually risky especially to automotive industry where with high competitive an another variable is introduction new kinds of finish goods (car types) on the market. The requirement for this situation is necessary to have fast and effective reaction to the needs from market. In such conditions projects management needs special attention, speed and economic efficiency. This elaboration shows basic of manufacturing project management and presents general rules of launching new product on the market in the automotive industry. Key words: new reference, project management, automotive Mgr inż. Adam KONSEK Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze Dr hab. inż. Jarosław BRODNY, prof. Pol. Śl. Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze Jaroslaw.Brodny@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

136 Elżbieta MILEWSK A Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 11 ZASTOSOWANIE ALGORYTMÓW SZEREGOWANIA ZADAŃ DO PLANOWANIA PRACY SPECJALISTÓW 11.1 WPROWADZENIE Skuteczność zastosowania systemów informatycznych wspomagających zarządzanie w podmiotach gospodarczych jest zarówno pochodną umiejscowienia zakresu funkcjonalności systemu w strukturze organizacyjnej przedsiębiorstwa, jak i stopnia złożoności oraz kompleksowości wykorzystywanego narzędzia. W tradycyjnej metodologii projektowania systemów informatycznych wspomagających realizację procesów biznesowych przedsiębiorstw dużą rolę odgrywa etap analizy informacyjnej i funkcjonalnej, obejmujący trzy podstawowe obszary: zidentyfikowanie zapotrzebowania informacyjnego w systemie zarządzania organizacją, umiejscowienie stanowisk decyzyjnych w strukturze organizacji, oraz ustalenie sposobu wykorzystania informacji przez pojedynczego użytkownika w celu realizacji powierzonych zadań służbowych. Oczywistym jest, że jeśli przekazywana informacja nie spełnia oczekiwań związanych z aktualnością, rzetelnością, porównywalnością i dyspozycyjnością, a jest niezbędna dla prawidłowego podejmowania decyzji, to niemożliwe staje się prawidłowe wykonywanie zadań lub przewidywanie zdarzeń związanych z funkcjonowaniem organizacji. Planowanie zadań konserwacyjno remontowych w podmiotach gospodarczych posiadających rozproszoną infrastrukturę techniczną jest dużym wyzwaniem logistycznym nie tylko z uwagi na znaczenie specjalizacji w wykonywaniu prac, rozpoznanie tras dojazdu do miejsca wykonywania czynności służbowych, ale przede wszystkim ze względu na czas oczekiwania na przywrócenie sprawności urządzeń technicznych lub maszyn. Harmonogram zadań opierany jest na perspektywie wykorzystania zarówno czasu pracy specjalisty jak i przejazdu pomiędzy oddziałami stanowiącymi miejsce wykonywania zadań konserwacyjno- remontowych. Nadmienić należy, że budowa plany zadań jest zajęciem cyklicznym, powtarzającym się kilku krotnie w perspektywie tygodnia. Intensywność zaangażowania dyspozytora w proces podejmowania decyzji planistycznych zależy od funkcjonalności i stopnia wykorzystania narzędzi wspomagających, które nie zawsze są rozwiązaniem spełniającym postawione im wymagania [1], [2], [14]. Z uwagi na powyższe pożądane jest stworzenie narzędzia informatycznego, automatyzującego budowę planu. Podstawą funkcjonalności niniejszego systemu mogą być algory- 136

137 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych tmy szeregowania zadań. Poniżej przedstawiony został model matematyczny problemu, zakładający ograniczoną dostępność zasobów oraz warunkową realizację prac. Schemat poszukiwania rozwiązań charakteryzują etapy działań zgodnie z przedstawianą poniżej problematyką PROCES PROJEKTOWANIA IMPLEMENTACJI Bez względu na stopień szczegółowości odwzorowania struktury rzeczywistego zjawiska, budowa modelu matematycznego powinna charakteryzować się określoną etapowością działań. W procesie tworzenia architektury systemu informatycznego, wspomagającego planowanie pracy brygady specjalistów, wyodrębniono cztery etapy działań, które opisano w poniższych rozdziałach (rys. 11.1). Analiza specyfikacji posiadanych zasobów oraz identyfikacja warunków realizacji zadań Modelowanie kompleksów operacji Definiowanie pojęć podstawowych Wyznaczenie ograniczeń czasowych, logistycznych i przestrzennych Tworzenie harmonogramu pracy specjalistów Dyskretyzacja przestrzeni stanów Eliminacja stanów nieperspektywicznych Hierarchizacja układu kryteriów optymalizacji Źródło: Opracowanie własne Budowa interfejsu aplikacji Rys Etapy tworzenia architektury systemu wspomagającego planowanie pracy specjalistów 11.3 ANALIZA SPECYFIKI POSIADANYCH ZASOBÓW I IDENTYFIKACJA WARUNKÓW REALIZACJI ZADAŃ Istotnym czynnikiem wpływającym na jakość tworzonego rozwiązania jest poprawna identyfikacja własności i właściwości przedmiotu badań oraz wskazanie struktur zapisu obserwacji, które przy zadanych regułach będą gwarantowały uzyskanie ilościowych i jakościowych parametrów wielokryterialnej funkcji celu. W nawiązaniu do powyższego przeprowadzona została analiza sposobu przydzielania zadań specjalistom, ustalania kolejności ich realizacji, naliczania strat produkcyjnych spowodowanych niesprawnością parku maszynowego oraz rozliczania kosztów nadgodzin czasu pracy osób wykonujących zadania remontowo konserwacyjne w wybranym podmiocie gospodarczym posiadającym rozproszoną infrastrukturę techniczną. Wykorzystując wywiad ekspercki, obserwację oraz analizę dokumentacji wewnętrznej firmy sformułowany został opis badanego zjawiska, który przedstawiono poniżej. Posłużył on wyznaczeniu zmien- 137

138 DANE DANE Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. nych modelu oraz określeniu reguł poszukiwania rozwiązań. Realizacja zadań konserwacyjno remontowych w podmiotach gospodarczych, dysponujących rozległą infrastrukturą techniczną, charakteryzuje się przestrzennym rozproszeniem miejsc wykonania, obejmując operację transportu oraz operację technologiczną. Znane są zarówno czasy przejazdu pomiędzy miejscami realizacji prac, jak i czasy wykonania poszczególnych zadań. Zakłada się, że pracownik wykonuje zadanie indywidualnie. Na tym etapie rozważań, analizowane zagadnienie sprowadza się do problemu komiwojażera. W rozpatrywanym przykładzie mamy jednak do czynienia z planowaniem pracy brygady, składającej się z wielu specjalistów o różnorodnych kwalifikacjach. Kwalifikacja stanowi uprawnienie na wykonywania określonego rodzaju pracy. Każde z zadań posiada termin najwcześniejszego rozpoczęcia prac, wynikający m.in. z konieczności oczekiwania na części zamienne, oraz terminu najpóźniejszego zakończenia, którego niedotrzymanie wiąże się z określoną stratą jednostki organizacyjnej, nadzorującej miejsce wykonania remontu lub konserwacji. W przypadku równoczesnego wystąpienia kilka opóźnień w jednostce, wielkość straty wyznaczana jest poprzez największe opóźnienie. Zadania opisywane są również poprzez priorytet, zadania awaryjne posiadają pierwszeństwo w realizacji. Przyjmuje się niezależność wykonania poszczególnych zadań. Specjaliści rozpoczynają i kończą zmianę roboczą w punkcie dyspozytorskim. Posiadają indywidualnie definiowany czas trwania zmiany oraz moment jej rozpoczęcia. Ponadnormatywny czas pracy specjalisty wyceniany jest odrębną stawką godzinową. Każdy pracownik wykonuje wszystkie powierzone mu zadania, które bezwzględnie wynikają z opracowanego przez dyspozytora harmonogramu. Struktura organizacji przedsięwzięcia BRYGADA SPECJALISTÓW SPECJALISTA 1 SPECJALISTA 2... ZADANIE 1 MARSZRUTA SPECJALISTÓW ZADANIA KONSERWACYJNO- REMONTOWE ZADANIE 2 ZADANIE 3... ZADANIE N SPECJALISTA M WARUNKI REALIZACJI ZADAŃ Baza danych POJĘCIA PODSTAWOWE OGRANICZENIA CZASOWE, LOGISTYCZNE I PRZESTRZENNE Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [10] Rys Budowa modelu strukturalnego 138

139 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Wiedza o posiadanych zasobach, przydzielanych zadaniach oraz kryteriach ograniczających realizację prac remontowo konserwacyjnych tworzy niewątpliwie podstawę harmonogramowania pracy brygady specjalistów. Biorąc pod uwagę powyższy opis analizowanego zjawiska wyodrębniono dwie grupy informacji wykorzystywanej w budowie modelu (rys. 11.2): pojęcia podstawie, które identyfikują: zasoby posiadane przez przedsiębiorstwo, miejsca realizacji prac oraz rodzaje zadań remontowo konserwacyjnych; ograniczenia czasowe, logistyczne i przestrzenne, które opisują sposób przydzielania i wykonania zadań poprzez zdefiniowanie uprawnień i kwalifikacji specjalistów, określenie czasu dostępu do zasobów, wskazanie priorytetów oraz kosztów realizacji MODELOWANIE KOMPLEKSÓW OPERACJI Działania związane z modelowaniem matematycznym obejmują zarówno definiowanie zapisu pojęć podstawowych jak i ograniczeń czasowych, logistycznych i przestrzennych Definiowanie pojęć podstawowych Z uwagi na powyższe dla kolejnych zmiennych przyjmuje się następujące oznaczenie: zbiór zadań konserwacyjno-remontowych: gdzie: kod -tego zadania, liczba zadań; zbiór wydziałów produkcyjnych: gdzie: kod -tego wydziału liczba wydziałów (jednostek organizacyjnych); normatywny czas realizacji zadań: gdzie: czas wykonania zadania ; grupa specjalistów: gdzie: kod -tego specjalisty, liczba specjalistów w brygadzie; czas transportu między wydziałami: (11.1) (11.2) (11.3) (11.4) gdzie: czas transportu od do ; alokacja zadań na wydziały: (11.5) (11.6) 139

140 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. gdzie: zadanie jest zlokalizowane na wydziale powierzone zostało do realizacji specjali cie Wyznaczanie ograniczeń czasowych, logistycznych i przestrzennych Uprawnienia specjalistów do wykonywania zadań zapisane zostały jako macierz: (11.7) Elementami macierzy są: jest uprawniony do wykonania zadania Kwalifikacje specjalistów oznaczono poprzez: gdzie: współczynnik okre lający kwalifikacje specjalisty natomiast priorytety wykonania zadań okre lono jako: gdzie: priorytet realizacji zadania przyjmujący warto ć: zadanie jest awaryjne (11.8) (11.9) Najwcze niejszy termin rozpoczęcia realizacji zadania zapisano poprzez wektor: (11.10) gdzie: moment najwcze niejszego rozpoczęcia realizacji zadania. I analogicznie najpóźniejszy termin zakończenia realizacji zadania poprzez: (11.11) gdzie: moment najpóźniejszego zakończenia realizacji zadania. Ponadto opisano przedziały czasu pracy poszczególnych specjalistów okre lając: najwcześniejszy moment rozpoczęcia pracy przez specjalistę jako: (11.12) gdzie: termin najwcze niejszego rozpoczęcia pracy przez specjalistę, najpóźniejszy moment zakończenia pracy przez specjalistę jako: (11.13) gdzie: moment najpóźniejszego zakończenia pracy przez specjalistę, oraz moment rozpoczęcia pracy w godzinach nadliczbowych jako: C (11.14) gdzie: moment rozpoczęcia pracy w nadgodzinach przez specjalistę oraz. Indywidualny przedział czasu pracy specjalisty zdefiniowano jako zależność: gdzie: czas wykonania zadania przez specjalistę, oraz dla przyjmuje się że specjalista wykonuje zadanie w czasie krótszym od normatywnego. (11.15) 140

141 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Jednostkowe koszty pracy specjalistów w nadgodzinach opisano natomiast formułą: (11.16) gdzie: jednostkowy czas pracy specjalisty w godzinach nadliczbowych, natomiast jednostkowe straty zapisano w sposób następujący: W (11.17) gdzie: jednostkowa strata wydziału TWORZENIE HARMONOGRAMU PRACY SPECJALISTÓW Trzecim etapem procesu tworzenia architektury systemu informatycznego wspomagającego planowanie pracy specjalistów jest budowa harmonogramu zadań brygady. W uwagi na złożony charakter analizowanego zagadnienia, w poniższym opisie zastosowane zostaną pewne uproszczenia prowadzące do dyskretyzacji przestrzeni stanów. Problem sprowadzony zostanie do wygenerowania stanów procesu decyzyjnego, eliminacji stanów nieperspektywicznych oraz wyznaczenia rozwiązania optymalnego (rys. 11.3). Weryfikacja oraz konfiguracja algorytmu tworzenia harmonogramu pracy specjalistów realizowana będzie z poziomu kodu źródłowego aplikacji. Źródło: Opracowanie własne Rys Schemat działania aplikacji Dyskretyzacja przestrzeni stanów Idea algorytmu obliczeń oparta została na wieloetapowym procesie decyzyjnym. Etapem procesu nazwano przydzielenie pojedynczego zadania wybranemu specjaliście oznaczając działanie przez, gdzie:. Ilość etapów jest ograniczona. Przez oznaczono stan przyjmowany w ramach etapu, gdzie:, i przyjęto poniższą definicję stanu procesu decyzyjnego. Stanem nazwano macierz o postaci: gdzie: ; (11.18) m zadanie zostało przydzielone specjali cie oraz (11.19) gdzie: moment zakończenia realizacji zadania. 141

142 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Pozostałe współrzędne przyjmują warto ci zerowe tzn : (11.20) Interpretując powyższy zapis, pierwsza kolumna macierzy (11.18) wskazuje numer specjalisty, któremu przydzielono zadanie, natomiast druga kolumna określa moment zakończenia czasu realizacji zadania. W obliczeniach założono, że momenty:,,,, liczone są od chwili oraz, że każdy stan jest rozwiązaniem dopuszczalnym. W obliczeniach uwzględniono również następujące warunki: brak możliwości przejścia od stanu do stanu zapisaną w postaci: (11.21) przydzielenie wykonania zadania uprawnionemu specjaliście, który posiada numer nie niższy niż maksymalny numer specjalisty w stanie poprzednim (niniejszy zapis pozwala uniknąć generowania stanów identycznych): ma (11.22) uniemożliwienie wykonania zadań o priorytecie w godzinach nadliczbowych pracownika : (11.23) posiadającego wyższy prio- dotrzymanie terminu zakończenia realizacji zadania rytet: ( (11.24) oraz utrzymanie kosztów nadgodzin w ograniczonym limicie środków finansowych: e (11.25) oznacza koszty generowane w stanie przez specjalistów realizujących zadania w czasie nadgodzin, które zdefiniowano następująco: (11.26) gdzie: moment zakończenia realizacji ostatniego zadania przez specjalistę w stanie, uwzględniający czas powrotu specjalisty do dyspozytorni ( zapisywany jako zależno ć: Elementy zbioru zdefiniowano natomiast następująco: (11.27) ( (11.28) Momentem zakończenia realizacji wszystkich zadań zleconych specjalistom na zmianie nazwano zależność: (11.29) 142

143 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Możliwość przejścia od stanu do stanu (11.21) wyznaczono na podstawie sumarycznego, normatywnego czasu pracy, opisywanego zależnością: ( (11.30) Ogólnej procedurze generowania stanów przypisano, zatem postać: ma Elementy macierzy ; są: ( ; (11.31) (11.32) W związku z powyższym zbiór rozwiązań tworzą stany, które gwarantują dotrzymanie zadeklarowanych przedziałów czasu pracy specjalistów oraz zapewniają nieprzekraczalność kosztu realizacji zadań awaryjnych realizowanych w ramach nadgodzin czasu pracy specjalistów ponad wyznaczony limit środków finansowych e jednostek organizacyjnych odpowiedzialnych za ich wykonanie. Nadmienić należy, że zadania awaryjne posiadają wyższy priorytet wykonania Eliminacja stanów nieperspektywicznych W celu zmniejszenia liczby stanów w poszczególnych etapach obliczeń, wprowadzona zostaje reguła dominacji, umożliwiająca usuwanie stanów alternatywnych [6], [9]. Wykorzystuje ona pojecie straty finansowej, będącej konsekwencją wstrzymania procesu produkcyjnego z powodu niesprawności maszyn lub urządzeń technicznych bezwzględnie wymagających wykonania prac konserwacyjno remontowych. Stratą określono wartość wyznaczaną w następujący sposób: gdzie: elementy zbioru zdefiniowano jako: ma ( (11.33) ( (11.34) Strata podmiotu gospodarczego jest sumą strat ponoszonych przez każdą z jednostek organizacyjnych przedsiębiorstwa. Wyliczana jest na podstawie czasu oczekiwania na wznowienie produkcji wydziału. Oznacza, że w obliczeniach poszukiwane jest zadanie posiadające największe opóźnienie w realizacji, wykonywane w trybie awaryjnym i występujące w planowanej zmianie roboczej. Stany i nazwano alternatywnymi jeśli spełniają następujący warunek: ma m ma m gdzie: symbol alternatywno ci (11.35) 143

144 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Alternatywność cechuje rozwiązania, dla których jeden specjalista realizuje te same zadania w różnej kolejności, kończąc pracę w jednym punkcie. Stan dominuje nad stanem jeżeli prawdziwa jest zależność: gdzie: symbol dominacji stanów (11.36) Zgodnie z powyższym, dominacja stanów alternatywnych określana jest na podstawie wartości, rozumianej jako strata, oraz momentu zakończenia realizacji wszystkich zadań przez specjalistów. Jeżeli formuła (11.36) wpisuje się w nierówność ostrą to stan określa się jako nieperspektywiczny i pomija w dalszych obliczeniach. Jeżeli natomiast dla równania (11.36) spełniona jest równość to dominującym stanem będzie wygenerowany wcześniej Hierarchizacja układu kryteriów optymalizacji Doświadczenie autora wskazuje, że dla przedsiębiorców najistotniejszym kryterium wyboru rozwiązania jest minimalizacja strat finansowych ponoszonych w związku ze wstrzymaniem przebiegu procesów produkcyjnych. Jeżeli dla dwóch dopuszczalnych rozwiązań straty są jednakowe to pomocnym kryterium staje się minimalizacja kosztów pracy specjalistów realizujących zadania w ramach nadgodzin. Jeżeli i te wartości stanów są jednakowe to, jako kryterium wyboru należało by przyjąć największy sumaryczny, normatywny czas pracy specjalistów. Niniejsze kryterium umożliwia wskazanie rozwiązania, dla którego, przyjmując jednakowe przedziały czasu pracy specjalistów, czas związany z przemieszczaniem się specjalisty pomiędzy miejscami realizacji zadań konserwacyjno remontowych był krótszy. W przypadku, gdy i ten warunek równorzędnie spełniają obydwa stany, to w dalszym ciągu poszukiwań można posłużyć się kryterium minimalizacji czasu trwania wykonalności wszystkich zadań. Oznacza to poszukiwanie rozwiązania posiadającego większy współczynnik zrównoleglenia przebiegu prac konserwacyjno remontowych. Powyższe kryteria należy rozpatrywać w ujęciu hierarchicznym zgodnie ze schematem przedstawionym na rys W budowie rozwiązania przyjęto następujący układ kryteriów optymalizacji: 1 ma ( min 2 min 3 ma 4 ma min (11.37) 144

145 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Pomiń stan > Porównaj z STRATA FINANSOWA FIRMY = < Pomiń stan Pomiń stan > Porównaj z < Pomiń stan KOSZT NADGODZIN = Pomiń stan < Porównaj z SUMARYCZNY NORMATYWNY CZAS PRACY = > Pomiń stan Pomiń stan Źródło: Opracowanie własne Rys Hierarchiczny układ kryteriów optymalizacji 11.6 BUDOWA INTERFEJSU APLIKACJI > Porównaj z MOMENT ZAKOŃCZENIA REALIZACJI ZADAŃ Pomiń stan Jednym z podstawowych warunków osiągnięcia zadowalających rezultatów wspomagania procesu planowania pracy specjalistów jest efektywne przekształcenie abstrakcyjnego modelu w program komputerowy. Budowa interfejsu aplikacji jest często najbardziej czasochłonnym etapem prac, nierzadko decydującym o opłacalności całego przedsięwzięcia. Generowanie aplikacji opiera się na modelu oprogramowania z automatycznym instalowaniem komponentów rozumianych, jako niezależnie wytworzone, nabywane i instalowane moduły binarne, które współdziałając ze sobą tworzą funkcjonalny system [1], [3], [4], [11], [12], [13]. Weryfikacja produktu końcowego wymienionych faz jest immanentnym elementem każdego kroku. Rys przedstawia prototyp implementacji systemu informatycznego wspomagającego decyzje dyspozytora. = < 145

146 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Źródło: Opracowanie własne PODSUMOWANIE Rys Prototyp implementacji systemu wspomagającego planowanie pracy specjalistów Zgodnie z obserwacją autora realizacja procesu projektowania systemu wspomagającego planowanie pracy specjalistów wymaga od analityka i projektanta obszernej wiedzy eksperckiej zarówno w zakresie metodyki projektowania jak i przedmiotu modelowania. Dla pozyskania w pełni wartościowego narzędzia poza umiejętnością posługiwania się formalnym językiem zapisu, konieczna jest, bowiem wiedza ekspercka, stanowiąca znaczący czynnik działań twórczych. Oczekiwane efekty skuteczności pracy dyspozytora wspierane zakresem funkcjonalności projektowanej implementacji wymusiły poszukiwanie struktur, które przy zadanych regułach gwarantowały uzyskanie ilościowych i jakościowych parametrów wielokryterialnej funkcji celu. Ograniczenie liczby generowanych rozwiązań uzyskano poprzez wprowadzenie dodatkowych ograniczeń modelu oraz poprzez wykorzystanie heurystyk eliminacji stanów nieperspektywicznych [7], [8], [9]. LITERATURA 1 L. Bass, P. Clements, R. Kazman. Software Architecture in Practice. Addison-Wesley Longman, Reading, MA P. Beynon-Davies. Inżynieria systemów informacyjnych. Warszawa: WNT, G. Booch. I. Jacobson, J. Rumbaugh. The Unified Modeling Language User Guide, Addison-Wesley Longman, Reading, MA

147 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 4 W. Chmielarz. Systemy informacyjne wspomagające zarządzanie. Aspekt modelowy w budowie systemów. Warszawa: Dom Wydawniczy Elipsa, R. Damnicki, A. Kasprzyk, M. Kozłowski. Analiza i projektowanie obiektowe. Gliwice: Helion, M. Flasiński. Wstęp do analitycznych metod projektowania systemów informatycznych. Warszawa: WNT, A. Janiak. Wybrane problemy i algorytmy szeregowania zadań i rozdziału zasobów. Warszawa: Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, J. Józefczyk. Wybrane problemy podejmowania decyzji w kompleksach operacji, Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, F. Marecki. Modele matematyczne i algorytmy alokacji operacji i zasobów na linii montażowej. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, E. Milewska. Projektowanie systemu informatycznego wspomagającego pracę specjalisty - studium przypadku. Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji, t.2. R. Knosala (red.). Opole: Oficyna Wydaw. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją,, s H.A. Simon. Podejmowanie decyzji kierowniczych. Nowe nurty. Warszawa: PWE, K. Subieta. Słownik często spotykanych terminów dotyczących obiektowości. Warszawa: IPI PAN, C. Szyperski. Component Software. Addison-Wesley Longman, E. Turban. Decision Support and Export Systems. Management Support Systems. New York: Macmillan Publishing Company,

148 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. ZASTOSOWANIE ALGORYTMÓW SZEREGOWANIA ZADAŃ DO PLANOWANIA PRACY SPECJALISTÓW Streszczenie: W artykule przedstawiono etapy budowy systemu informatycznego wspomagającego zarządzanie pracą specjalistów, umożliwiając zautomatyzowanie procesu decyzyjnego dyspozytora. Autor opracował elementy modelu matematycznego i zdefiniował kryteria optymalizacji harmonogramowania pracy wykwalifikowanych pracowników. Przedstawił również prototyp implementacji systemu. Słowa kluczowe: harmonogram pracy, algorytmy szeregowania zadań, optymalizacja USE OF SCHEDULING ALGORITHMS FOR SCHEDULING THE WORK OF SPECIALISTS Abstract: This paper presents the stages of building management system supporting the work of specialists, allowing to automate the decision-making process dispatcher. The author developed a mathematical model elements and scheduling optimization criteria defined skilled labor. She also presented a prototype system implementation. Key words: work schedule, scheduling algorithms, optimization Dr inż. Elżbieta MILEWSKA Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26-28, Zabrze Elzbieta.Milewska@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

149 Jerzy MIZGA ŁA, Alojzy ST AWI NOGA SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 12 ADAPTACJA ŻURAWIA PRZENOŚNEGO DO INNYCH ZASTOSOWAŃ W ŚWIETLE OBOWIĄZUJĄCYCH NORM STUDIUM PRZYPADKU 12.1 WPROWADZENIE Dnia 17 maja 2006 r. opublikowana została dyrektywa maszynowa 2006/42/WE [1] (Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej Nr L 157/24 z dnia 9 czerwca 2006 r.), której przepisy weszły w życie z dniem r. Jest to już trzecia redakcja tej dyrektywy, z których pierwszą opublikowano w 1989 roku. Zawiera wymagania, które muszą zostać spełnione przez maszyny, a ich niespełnienie wiąże się z pociągnięciem do odpowiedzialności za produkt wadliwy wprowadzony na wspólny rynek UE. Dyrektywa zawiera ogólne wymagania dotyczące bezpieczeństwa wprowadzanych do obrotu maszyn, określając tzw. zasadnicze wymagania w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa. W oparciu o te wymagania zostały opracowane europejskie normy zharmonizowane (EN), które określają ogólne i szczegółowe wymagania dla poszczególnych grup maszyn. Wśród urządzeń, wchodzących w skład grupy urządzeń transportu bliskiego (UTB) ich pełny wykaz znajduje się w [5] dwie liczne, aczkolwiek odrębne grupy stanowią żurawie przenośne i podesty ruchome przejezdne. Każdej z tych grup poświęcona jest oddzielna norma zharmonizowana: żurawiom przenośnym EN 12999:2009 [4] (dalej zwana normą żurawiową ), a podestom EN 280:2003 [3] (w dalszej części norma podestowa ). Interesujące jest z punktu widzenia zarówno konstrukcji, spełniającej odpowiednie wymagania, jak i prowadzenia późniejszych badań dopuszczających do eksploatacji oraz dla samej eksploatacji, jak producenci spełniają w jednym urządzeniu wymagania obu wymienionych norm KOSZ ROBOCZY NA ŻURAWIU PRZENOŚNYM Rozwój konstrukcji współczesnych UTB wiąże się z uniwersalizacją produkowanych urządzeń. Maszyna w wersji podstawowej, przystosowana jedynie do wykonywania swoich funkcji podstawowych (żuraw przemieszcza ładunki, podwieszone za Pomocą odpowiednich zawiesi na haku) nie jest już najczęściej zamawiana przez klientów. 149

150 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Dzięki zastosowaniu dodatkowego, specjalnie produkowanego wyposażenia roboczego, wykorzystując hydrauliczny napęd, zapewniany przez podwozie, na którym jest zamontowana, jest w stanie wykonać funkcje, rezerwowane do tej pory wyłącznie dla innych, specjalistycznych maszyn i urządzeń. Jedną z możliwości takiego rozszerzenia różnych zastosowań żurawia przenośnego jest przystosowanie go do instalacji kosza i wykonywania transportu ludzi. Norma PN-EN 12999:2009 definiuje żuraw przenośny (przeładunkowy) jako: dźwignicę zamontowaną na samochodzie ciężarowym pomiędzy kabiną kierowcy a skrzynią lub z tyłu pojazdu, służącą do załadunku towaru na samochód oraz jego rozładunku [4]. Tymczasem norma PN-EN 280:2003 określa podest ruchomy przejezdny jako maszynę przejezdną przeznaczoną do przemieszczania osób na stanowiska robocze, na których wykonują prace z platformy roboczej, przy założeniu, że osoby te wchodzą i schodzą z platformy w jej jednym określonym położeniu dostępu; składa się co najmniej z platformy roboczej z elementami sterowniczymi, wysięgnika i podwozia; może występować w wersji przegubowej lub nożycowej [3]. Już pobieżna lektura powyższych definicji wskazuje na możliwą sprzeczność: jak pogodzić transport ładunków z bezpiecznym przemieszczaniem ludzi w koszu? Jest to możliwe, ale koniecznym jest spełnienie wymagań stawianych przez normy zharmonizowane, w których to znajdują się szczegółowe kryteria dla podnoszenia ładunków i przemieszczania ludzi. Zostanie to omówione na przykładzie żurawia przenośnego włoskiej firmy EFFER S.p.A., przystosowanego przez producenta do zabudowy kosza roboczego, jako dodatkowego sprzętu roboczego OPIS URZĄDZENIA WRAZ Z WYPOSAŻENIEM Żuraw EFFER 175/5S jest maszyną o momencie podnoszenia 14,7 Tm, zamontowaną za kabiną na podwoziu samochodu IVECO 190, o dopuszczalnej masie całkowitej 18 ton. Skrzynia ładunkowa wyposażona jest w mechanizm wywrotu i podwyższane burty, co umożliwia transport lekkich ładunków o dużej objętości (rys. 12.1). Źródło: Opracowanie własne Rys Żuraw EFFER 175/5S z koszem roboczym. Kosz roboczy przed podwoziem 150

151 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Główne sterowanie pracą żurawia odbywa się z nadajnika radiowego (rys. 12.2), zaś sterowanie pomocnicze za pomocą dźwigni znajdujących się z lewej strony żurawia. Źródło: Opracowanie własne Rys Odbiornik sterowania radiowego Ze względu na stateczność żurawia obie normy (żurawiowa i podestowa) ograniczają możliwy kąt jego obrotu za pomocą blokad mechanicznych. Wynosi on w zakresie pokazanym na rys 12.3a i rys. 12.3b. a) b) Rys Mechaniczna blokada kąta obrotu za pomocą sworznia zamontowanego w podstawie a) widok blokady mechanicznej b) piktogram na podstawie Źródło: Opracowanie własne Podpory żurawia, zarówno zasadnicze (stanowiące element konstrukcji żurawia, jak i dodatkowe, zabudowane w trakcie montażu z tyłu ramy podwozia wyposażono w czujniki sygnalizujące stan pełnego rozsunięcia i podparcia (rys, 12.4a i 12.4b). Zgodnie z normą żurawiową maszyna wyposażona jest w czujnik kąta położenia ramienia zewnętrznego, dzięki któremu ogranicznik obciążenia rozróżnia, który z możliwych jego ruchów, podnoszenia czy opuszczania, jest w danym momencie bezpieczny [2] (rys. 12.5). 151

152 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. a) b) Rys Podpory żurawia z czujnikami a) podpora przednia b) podpora tylna Źródło: Opracowanie własne Źródło: Opracowanie własne Rys Czujnik kąta na ramieniu zewnętrznym Żuraw posiada również (zgodnie z normą) czujnik złożenia żurawia do położenia transportowego, wraz z sygnalizacją wizualną i dźwiękową, w kabinie kierowcy (rys. 12.6a i 12.8b) Kosz przewidziany do współpracy z żurawiem jest produktem firmy FERRARI 2 Intl. Wykonany jest ze stopów aluminium (lekka i wytrzymała konstrukcja) i daje możliwość pracy w nim dwóch osób oraz 40 kg wyposażenia roboczego. Ma możliwość samopoziomowania oraz blokowania w stałym położeniu dzięki zastosowaniu dodatkowego siłownika hydraulicznego z zaworem odcinającym. Wyposażony jest również w specjalne korytko do mocowania w nim sterownika firmy SCANRECO, której sterowanie radiowe wykorzystano w żurawiu. Umieszczony w nim sterownik odblokowuje wyłącznik krańcowy znajdujący się w dolnej części korytka, co pozwala radiowo sterować żurawiem z kosza (rys 12.7a i 12.7b). 152

153 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych a) b) Rys Wyłącznik krańcowy sygnalizacji prawidłowego złożenia do położenia transportowego a) położenie na żurawiu b) sygnalizator w kabinie kierowcy Źródło: Opracowanie własne a) b) Rys Kosz firmy FERRARI 2 z siłownikiem umożliwiającym zablokowanie go w stałym położeniu a) widok kosza b) Korytko do posadowienia sterownika radiowego Źródło: Opracowanie własne Sterowanie żurawiem z zamontowanym koszem w inny sposób, niż za pomocą sterownika radiowego jest kategorycznie zabronione i teoretycznie niemożliwe. Oznacza to, że operator musi znajdować się w koszu. Wyłącznik awaryjny (rys. 12.7b) jest obligatoryjnym wyposażeniem zarówno żurawi, jak i podestów. Sygnalizacja, że sterownik radiowy znajduje się w koszu jest realizowane za Pomocą przewodu elektrycznego, którego końcówka od strony żurawia jest zaślepiona, gdy maszyna pracuje, jako żuraw. Montaż kosza wymaga wymiany sworznia (inny dla podwieszenia haka, inny dla kosza, choć tej samej średnicy), którego końcówka z blokadą jest widoczna na rys

154 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Źródło: Opracowanie własne Rys Sposób połączenia przewodu elektrycznego kosza z ogranicznikiem obciążenia żurawia Sworzeń, przeznaczony dla kosza, po wsunięciu do otworu w wysięgniku teleskopowym, załącza wyłącznik krańcowy na ostatniej sekcji tego wysięgnika. Przewód elektryczny łączy wyłącznik awaryjny w koszu z ogranicznikiem obciążenia. Jednoczesne załączenie wyłącznika krańcowego i podłączenie przewodu elektrycznego sygnalizuje, że ogranicznik obciążenia może zostać przełączony w tryb pracy podestu. Ogólny widok pulpitu ogranicznika pokazany jest na rys Źródło: Opracowanie własne Rys Pulpit sterowania ogranicznika żurawia EFFER 154

155 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych W lewym górnym rogu widoczny jest sygnalizator rozsuwu podparcia podpór oraz stacyjka kluczyka, przełączająca reżim pracy żuraw kosz. Sygnalizator świeceniem czerwonych diod wskazuje, które z podpór zasadniczych lub dodatkowych nie są właściwie rozsunięte (czyli na pełną długość) i podparte. Po właściwym podparciu żurawia diody gasną. Na środku widać duży przycisk awaryjnego zatrzymania żurawia, a obok niego przełącznik załączenia ogranicznika i przycisk resetowania błędnych wskazań z podświetleniem czerwoną lampką. Po zakończeniu procesu stabilizacji żurawia na podporach należy go nacisnąć maszyna jest gotowa do pracy, a czerwona lampka gaśnie. Pod wyłącznikiem awaryjnym umieszczony jest piktogram żurawia z diodami sygnalizującymi (w przypadku przeciążenia), który z siłowników jest przeciążony oraz trzy diody sygnalizujące normalny stan pracy (dioda zielona), stan 90% obciążenia (żółta) oraz stan 100% obciążenia czerwona. Po osiągnięciu 90% obciążenia włącza się przerywany sygnał dźwiękowy, po osiągnięciu 100% sygnał ciągły. Jednocześnie wyłączona zostaje możliwość wykonywania ruchów niebezpiecznym do czasu wyprowadzenia żurawia ze strefy przeciążenia. Pod pulpitem ogranicznika znajduje się dźwignia przełączająca ruchy robocze podpór żurawia oraz dźwignie pomocniczego sterowania ręcznego. Opisane wyżej elementy sterowania ogranicznikiem są w pełni zgodne z wymaganiami normy żurawiowej. Producent wydał na żuraw deklarację zgodności tak, jak wymaga tego Dyrektywa Maszynowa UE. Kosz, produkt niezależnego producenta osprzętu do maszyn roboczych, firmy FERRARI 2 Intl. zgodnie z wymaganiami normy podestowej spełnia wszystkie jej wymagania, w szczególności możliwość samopoziomowania, bądź zablokowania w stałym położeniu, oraz wyłącznik awaryjny do zatrzymania maszyny, na której jest zamontowany (rys. 12.7). Dzięki temu jego producent również mógł wydać odrębną deklarację zgodności zgodnie z Dyrektywą Maszynową. Podpory dodatkowe, przymocowane trwale do podwozia z tyłu pod skrzynią ładunkową są również produktem niezależnej wytwórni, włoskiej firmy Next Hydraulics S.r.l. Dobrane są w ten sposób, by zgodnie z wymaganiami normy żurawiowej zalewniać maszynie pełną stateczność w obliczonym dla niej zakresie kąta pracy. Wyposażone są w czujniki, które dają odpowiedni sygnał ogranicznikowi obciążenia żurawia (rys. 12.4b). Ich producent wystawił więc swoją deklarację zgodności. Producent podwozia, firma IVECO, swoje samochody, w tym podwozie służące do montażu żurawia, również musiała wyposażyć w deklarację zgodności. Podobnie postąpił dostawca sterowania radiowego, szwedzka firma SCANRECO Industrieelektronik A.B. W rezultacie urządzenie (opisywane w niniejszym artykule), w swojej dokumentacji technicznej zawiera 5 cząstkowych deklaracji zgodności na każdy z elementów składowych zestawu, ponieważ wymaga tego Dyrektywa Maszynowa. Pomimo wyposażenia w te deklaracje maszyna nie mogłaby być dopuszczona do eksploatacji na wspólnym europejskim rynku, gdyby nie ostatnia, najważniejsza deklaracja: niezależnej firmy, posiadającej akredytację do prowadzenia niezależnych badań 155

156 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. wyrobów technicznych takich, jak UTB, która stwierdza, że wszystkie elementy składowe opisywanego żurawia, zabudowane na tym samym konkretnym podwoziu jednocześnie, spełniają wymagania zawarte w Dyrektywie Maszynowej. Wydanie takiej deklaracji przez niezależną, ale akredytowaną jednostkę certyfikującą, posiadającą honorowany w całej Unii Europejskiej indywidualny numer identyfikujący, wymaga przeprowadzenia tak zwanych badań typu. Deklaracja wydana po ich przeprowadzeniu stwierdza, że konkretna maszyna (jeśli badanie jej dotyczy), lub seria maszyn w identycznej kompletacji spełnia wymagania odpowiednich norm zharmonizowanych i wyrób mający po tym badaniu prawo bycia oznaczonym znakiem CE może być sprzedawany na wspólnym Europejskim Rynku. Badany żuraw wymaganie te spełnia. Jego parametry muszą jednak zostać sprawdzone przed rejestracją w polskim UDT przez uprawnionego inspektora [6], [7], [8] WYMAGANIA NORMY PN-EN 280:2003 ( PODESTOWEJ ) Norma PN-EN 280, nazwana podestową, stawia przed maszyną konkretne wymagania, związane z bezpieczeństwem transportu ludzi w koszu. Należą do nich m.in.: obniżenie prędkości ruchów roboczych kosza w kierunku poziomym do 0,8 m/sek., a w kierunku pionowym do 0,5 m/sek.; sygnalizacja potwierdzająca, że podpory zostały prawidłowo wysunięte i podparte; automatyczne samopoziomowanie kosza do podnoszenia pracowników; zapewnienie awaryjnego systemu ewakuacyjnego na wypadek awarii podwozia. Spośród tych wymagań żuraw, spełniający wymagania swojej normy PN-EN 12999, wymaga dokonania kilku dość istotnych zmian konstrukcyjnych, które jednak z technicznego punktu widzenia nie są zbyt trudne do wykonania. Ograniczenie prędkości ruchów roboczych odbywa się poprzez włączenie dławienia strumienia oleju hydraulicznego, docierającego do rozdzielacza. Odpowiada za to elektrozawór, załączany w momencie, kiedy jednocześnie spełnione są następujące warunki: kluczyk w pulpicie ogranicznika obciążenia przełączony jest w pozycję kosz ; kosz jest zamontowany za pomocą przypisanego do niego sworznia, który załącza odpowiedni wyłącznik krańcowy; kabel elektryczny kosza, umożliwiający prawidłowe działanie wyłącznika awaryjnego jest podłączony do wtyczki na wysięgniku; podpory żurawia są prawidłowo rozsunięte i podparte; pulpit sterowania radiowego jest prawidłowo umieszczony w korytku kosza. Włączenie trybu pracy w reżimie kosza skutkuje zwiększeniem głośności pracy pompy, co świadczy o zwiększeniu oporów tłoczenia. Ponieważ jednak maszyna wyposażona jest w chłodnicę oleju, nie istnieje praktycznie groźba jego przegrzania w trakcie długotrwałej pracy. Sygnalizacja właściwego rozsuwu i podparcia podpór jest realizowana przez funkcję związaną z normą żurawiową, więc nie wymaga to dodatkowych zmian konstrukcyjnych (w rozpatrywanym przypadku). 156

157 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Jednak wymaganie dotyczące zapewnienie awaryjnego systemu ewakuacyjnego opuszczania kosza z ludźmi na wypadek awarii podwozia wymagało od konstruktora wykonania określonych zmian w konstrukcji żurawia DOSTOSOWANIE ŻURAWIA DO WYMAGAŃ NORMY EN 280 Podstawowy problem, związany z implementacją wymagań normy EN 280 do żurawi przenośnych jest kwestia awaryjnego składania maszyny z ludźmi w koszu w przypadku awarii podwozia. Żuraw można złożyć awaryjnie w sposób mniej lub bardziej inwazyjny z punktu widzenia prędkości wykonywanych w tym procesie ruchów roboczych. Gdy w koszu są ludzie na dodatek z radiowym sterownikiem żurawia sytuacja jest trudniejsza i stawiająca większe wymagania przed ekipą ratunkową. W rozpatrywanym przypadku konstruktor przewidział zainstalowanie w układzie hydraulicznym ręcznej pompy, połączonej z rozdzielaczem głównym żurawia. Pompa została umieszczona pod rozdzielaczem w sposób umożliwiający jej uruchomienie za pomocą dźwigni (pręta) o odpowiedniej wytrzymałości. Zbiornik oleju wyposażony został w dodatkowe wyjście z zaworem odcinającym, z którego olej spływa do pompy awaryjnej (rys a i 12.10b). a) b) Rys Sterowanie awaryjne żurawiem z koszem a) położenie pompy awaryjnej b) położenie zaworu odcinającego pompę awaryjną (zawór z pokrętłem) Źródło: Opracowanie własne W przypadku wystąpienia awarii układu zasilania żurawia (czyli w praktyce uszkodzenia silnika samochodu bądź przystawki odbioru mocy lub pompy głównej) układ awaryjny działa po wykonaniu następujących czynności: należy otworzyć zawór odcinający w zbiorniku oleju (rys b); sterownie żurawiem należy przełączyć na odbiorniku sterowania radiowego na sterowanie ręczne (rys. 12.2); należy wcisnąć przycisk na elektrozaworze awaryjnego wyłącznika (tzw. by passa) i przekręcić go o 90 stopni w prawo (rys ); zasilanie części elektrycznej żurawia powinno być zapewnione. 157

158 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Po wykonaniu tych czynności można wykonać dowolny ruch roboczy jednocześnie przesterowując odpowiednią dźwignię rozdzielacza i pompując olej za pomocą ręcznej pompy awaryjnej. Rys Przycisk elektrozaworu wyłącznika awaryjnego (zaznaczony kółkiem) Źródło: Opracowanie własne PODSUMOWANIE Z przedstawionych wyżej rozważań wynika, że jednoczesne spełnienie wymagań przywołanych dwóch norm zharmonizowanych: żurawiowej i podestowej w jednej maszynie żurawiu przenośnym nie jest niemożliwe, ale wymaga dokonania w nim zmian konstrukcyjnych. Spełnienie wymagań normy żurawiowej upraszcza dostosowanie maszyny do dodatkowych wymagań drugiej normy. Dzięki temu modernizacja żurawia do wykonywania dodatkowej funkcji podestu jest prostsza w realizacji. Mimo wszystko dostosowanie żurawia przenośnego do pracy z koszem wymaga od konstruktora zastosowania dodatkowych rozwiązań, a od personelu zajmującego się eksploatacją i konserwacją zdobycia i utrwalenia dodatkowych umiejętności. Dokonywanie takich zmian jest jednak kosztowne. Z tego względu adaptację urządzenia do nowych potrzeb należy poprzedzić analizą techniczno-ekonomiczną opłacalności przedsięwzięcia. PODZIĘKOWANIA Artykuł jest wynikiem pracy statutowej o symbolu BK-223/ROZ-3/ pt. Znaczenie inżynierii produkcji w rozwoju innowacyjnych produktów i usług, realizowanej w Instytucie Inżynierii Produkcji na Wydziale Organizacji i Zarządzania Politechniki Śląskiej. 158

159 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych LITERATURA 1 Dyrektywa 2006/42/WE (Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej Nr L 157/24 z dnia 9 czerwca 2006 r.). 2 J. Mizgała, A. Stawinoga. Zabezpieczenia układów hydraulicznych w pojazdach specjalnych. Systemy wspomagania w zarządzaniu środowiskiem. II Międzynarodowa konferencja naukowa, Zubrec, Słowacja, 1-3 września Zbiór referatów. Gliwice: Politechnika Śląska. s Norma PN EN 280:2003 Podesty ruchome przejezdne. Obliczenia projektowe. Kryteria stateczności. Budowa. Bezpieczeństwo. Badania i próby. 4 Norma PN EN 12999:2009 Żurawie przeładunkowe. 5 A. Piątkiewicz, R. Sobolski. Dźwignice t.1. Warszawa: WNT, Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia r. w sprawie warunków technicznych dozoru technicznego w zakresie eksploatacji niektórych urządzeń transportu bliskiego (Dz. U. Nr 193, poz. 1890). 7 Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia r w sprawie rodzajów urządzeń technicznych podlegających dozorowi technicznemu (Dz. U nr 0 poz.1468). 8 Ustawa z dnia r. o dozorze technicznym (Dz. U. Nr 122, poz. 1321) z późniejszymi zmianami. 159

160 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. ADAPTACJA ŻURAWIA PRZENOŚNEGO DO INNYCH ZASTOSOWAŃ W ŚWIETLE OBOWIĄZUJĄCYCH NORM STUDIUM PRZYPADKU Streszczenie: W artykule omówiono zagadnienie zastosowania żurawi przenośnych, stosowanych głównie do przemieszczania ładunków do innych potrzeb, zwłaszcza związanych z transportem ludzi. Obowiązujące w Unii Europejskiej prawo (w szczególności Dyrektywy Nowego Podejścia), nakłada na urządzenia techniczne wymóg spełnienia przez nie odpowiednich warunków w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa. Do obrotu może być wprowadzona tylko taka maszyna, która nie stwarza zagrożeń lub poziom ryzyka przy jej wykorzystaniu jest znany i akceptowalny. Definiują go normy europejskie, zwane w tym przypadku normami zharmonizowanymi. Jeśli dane urządzenie może mieć różne zastosowania, musi spełniać wymagania różnych norm zharmonizowanych. Wymusza to często konieczność dokonywania w nich zmian konstrukcyjnych. Słowa kluczowe: norma maszynowa, normy zharmonizowane, bezpieczeństwo, żuraw przenośny ADAPTATION OF TRUCK CRANE TO OTHER APPLICATIONS IN THE LIGHT OF APPLICABLE STANDARDS - CASE STUDY Abstract: The article discusses the issue of the mobile cranes, used primarily for moving cargoes to other needs, especially related to transport people. The applicable law in the European Union (in particular the New Approach Directives), imposes a requirement on technical equipment to meet the relevant conditions for the protection of health and safety. Marketing authorization may be granted only to a machine which does not pose a threat or when risk levels during its use are known and acceptable. The levels are defined by European standards which, in this case, are called harmonized standards. If a device can have various applications, it must meet the requirements of various harmonized standards. This often forces the need to make structural changes to them. Key words: machinery standard, harmonized standards, safety, truck crane Dr inż. Jerzy MIZGAŁA Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze J.Mizgala@polsl.pl Dr inż. Alojzy STAWINOGA Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze A.Stawinoga@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

161 Katarzyna MLECZKO SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 13 CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA PROCES PROJEKTOWO-KONSTRUKCYJNY INNOWACYJNYCH NARZĘDZI MEDYCZNYCH 13.1 WPROWADZENIE Realizacja usług zdrowotnych jest nieodzownie powiązana z wykorzystaniem szerokiego spektrum aparaturowo-narzędziowego. Poza sferą stricte diagnostyczną, proces leczenia w przypadku wielu specjalizacji lekarskich opiera się na działaniach fizycznego oddziaływania na organizm pacjenta. Oddziaływanie to wsparte jest aparaturą medyczną zautomatyzowaną oraz ręcznymi narzędziami (np. narzędziami chirurgicznymi). Najbardziej widoczne jest to w przypadku takich specjalizacji jak chirurgia, okulistyka, stomatologia, ale także w pracowniach diagnostyki obrazowej itp. Gotowy produkt w postaci konkretnego urządzenia, narzędzia jest zazwyczaj efektem prac zespołów badawczych grupujących w swoich szeregach specjalistów z różnych dziedzin nauki, takich jak: inżynieria materiałowa, elektronika, mechatronika, materiałoznawstwo, inżynieria biomedyczna itd. Niekoniecznie zespoły te są zorganizowane na stałe, ale powołuje się je w ramach konkretnego pomysłu czy projektu, a najczęściej są to zespoły wirtualne, czyli pracownicy korzystający z zasobów wiedzy innych specjalistów bez ich osobistego udziału. Z dotychczas przeprowadzonych przez Autorkę badań własnych, realizowanych w latach wynika, że udział użytkownika końcowego, czyli zazwyczaj lekarza specjalisty jest mocno ograniczony w procesie projektowania narzędzi medycznych a na późniejszych etapach cyklu życia tych produktów rzadko pojawia się sprzężenie zwrotne. Wywiady z lekarzami o specjalności chirurgii urazowoortopedycznej wykazały, że istnieje przesłanka do tego, aby takie sprzężenie od użytkownika końcowego do producenta/projektanta, obejmujące wykaz uwag związanych z długotrwałym stosowaniem poszczególnych produktów miało miejsce. Kluczowe kwestie, z jakimi zmagają się użytkownicy, a na które ich zdaniem nie zawsze mają wpływ to przede wszystkim: ergonomia produktów, ich funkcjonalność, trwałość, nieza- 1 Badania realizowane w ramach projektu badawczego rozwojowego pt. Oparte na wiedzy doskonalenie warunków pracy w organizacjach opieki zdrowotnej, , projekt finansowany przez NCBiR, projektu badawczego promotorskiego pt. Doskonalenie procesów transferu zasobów wiedzy w organizacji szpitalnej, , finansowanego przez NCN oraz prac statutowych realizowanych w Instytucie Inżynierii Produkcji Wydziału Organizacji i Zarządzania Politechniki Śląskiej 161

162 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. wodność. Pojawia się, zatem problem badawczy sformułowany w formie pytania: jakimi przesłankami kierują się projektanci w procesie kształtowania cech użytkowych narzędzi medycznych? 13.2 PROCES PROJEKTOWANIA INNOWACYJNYCH NARZĘDZI MEDYCZNYCH Jedna z definicji projektowania mówi, że jest to koncepcyjne przygotowanie działań. Wytworem tej działalności jest projekt w postaci wzoru zamierzonego przedmiotu, który umożliwia jego realizację [3]. W literaturze często pojęcia projektowanie i konstruowanie stosowane są zamiennie. Dietrych rozróżnia je jako: projektowanie działania zmierzające do obmyślenia sposobu zaspokajania potrzeby oraz konstruowanie związane z uszczegółowieniem postaci projektowanego obiektu [1]. Procesy te wzajemnie się uzupełniają, dlatego w dalszej części niniejszej pracy stosowane będzie pojęcie proces projektowo-konstrukcyjny (p-k). W procesie projektowo-konstrukcyjnym wyrobu wyróżnić można kilka charakterystycznych faz. Są nimi (rys. 13.1): rozpoznanie potrzeb, opracowanie koncepcji, opracowanie modelu nadanie cech użytkowych, testowanie, analiza ekonomiczna. Rys Fazy procesu projektowo-konstrukcyjnego narzędzi medycznych Źródło: Opracowanie własne Proces tworzenia produktu, jakim jest narzędzie medyczne, nie może obejść się bez rozpoznania potrzeb użytkowników końcowych, czyli lekarzy specjalistów. Należy zwrócić uwagę na fakt, że sprzęt medyczny wykorzystywany jest przez grupę docelowych odbiorców zatem powinien spełniać ich oczekiwania w zakresie funkcjonalności, bezpieczeństwa, obsługi itp. Z badań własnych wynika, że ich udział w procesie projektowania ogranicza się do ogólnego opisu wymagań, celu i sposobu wykorzystania 162

163 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych narzędzi. Nie uwzględnia natomiast, albo tylko w niektórych przypadkach, sprzężenia zwrotnego w zakresie przydatności i spełnienia przyjętych cech użytkowych. Pomimo wzrastającego podejścia uwzględniającego udział użytkownika w projektowaniu, nie wypracowano jednoznacznych, praktycznych wskazówek i porad, w jaki sposób ten proces powinien przebiegać [5]. Rozpoznanie potrzeb potencjalnych użytkowników i dogłębna analiza postawionych wymagań jest punktem wyjścia do opracowania koncepcji uwzględniającej przede wszystkim cechy użytkowe gotowego produktu. Aby utworzyć wykaz realnych do osiągnięcia parametrów, jakimi będzie charakteryzował się wyrób należy dokonać krytycznej analizy rynku w obrębie dostępnych materiałów i półproduktów oraz dostępnych procesów technologicznych, które będą podstawą nowego, innowacyjnego narzędzia medycznego. Nieodzownym jest również zastosowanie wymogów zapisanych w formie aktów prawnych i norm dotyczących wyrobów medycznych. Kluczowe aspekty, które należy uwzględnić w tym etapie projektowania to: funkcjonalność, jakość, konstrukcja w tym sposób obsługi (ręczny, automatyczny, półautomatyczny, możliwość montażu i demontażu, sposoby czyszczenia i sterylizacji), gabaryty, przestrzeń pracy, podmiot oddziaływania itd. Etap ten wiąże się z pozyskiwaniem wiedzy z różnych dziedzin naukowych, niekoniecznie pokrewnych projektantowi. Brak doświadczenia dotyczącego np. zachowania się tkanki miękkiej oraz kostnej ciała ludzkiego w czasie zabiegów operacyjnych może być przyczyną nieodpowiedniego doboru cech użytkowych. Jest to między innymi powód, dla którego projektowanie zorientowane na użytkownika nabiera coraz większego znaczenia w kontekście wyrobów specjalnego przeznaczenia. Kolejnym krokiem w procesie projektowania narzędzi jest opracowanie ich modelu na podstawie koncepcji. Model może przybrać formę graficzną i/lub opisową. W dobie komputerowych systemów projektowania (CAD) modele najczęściej realizowane są za pomocą dostępnego oprogramowania i przedstawiane w postaci rysunków 3D. Pierwotną wersją geometrycznych modeli komputerowych są koncepcyjne rysunki poglądowe tworzone odręcznie. W zależności od impulsu procesu projektowego (por. pkt 3) model może powstać w wyniku działań typu reverse engineering. Faza modelowania pozwala na przeprowadzenie działań testowych i ocenę projektowanego wyrobu w świetle takich kryteriów jak wytrzymałość, funkcjonalność, ergonomia czy bezpieczeństwo. Coraz częściej stosuje się do tego celu wirtualne prototypowanie, czyli metody, które pozwalają na walidację projektu zanim przybierze on formę fizycznego prototypu. Stosowane są tutaj przede wszystkim systemy typu CAD, CAE, CFD a także modelowanie geometryczne z uwzględnieniem możliwości modelowania cech antropometrycznych (tzw. Human Body Modeling) oraz metody MES (metoda elementów skończonych) czy MBS (Multi Body System). Działania projektowo-konstrukcyjne nie mogą być oderwane od rzeczywistości ekonomicznej. Zatem obejmują one również analizę kosztów związanych z poszczególnymi fazami cyklu życia produktu. Wyniki badań empirycznych, realizowanych w formie wywiadów swobodnych z projektantami i producentami prostych narzędzi chirurgicznych wykazały, że uczestni- 163

164 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. ctwo użytkownika końcowego na etapie projektowo-konstrukcyjnym najbardziej widoczne jest w przypadku fazy rozpoznania potrzeby i ewentualnych działań testowych. Trudno mówić tu jednak o procesie testowania w warunkach rzeczywistych, ponieważ okoliczności funkcjonowania organizacji szpitalnych, w których narzędzia są wykorzystywane uniemożliwiają tego typu działania. Wiąże się to zarówno z kwestią formalnoorganizacyjną (np. procedury przetargowe, procedury sterylizacji, postępowanie etyczne) jak i z samym przedmiotem/podmiotem oddziaływań. Pacjent nie zawsze może być obiektem weryfikacji poprawności projektowanego wyrobu PRZESŁANKI PROCESU PROJEKTOWEGO W OBRĘBIE NARZĘDZI MEDYCZNYCH Punktem wyjścia do podjęcia działań projektowych w zakresie innowacyjnych narzędzi medycznych/chirurgicznych są: prace odtwórcze w zakresie: o o narzędzi funkcjonujących na rynku, narzędzi wycofanych z produkcji, modyfikacja narzędzi z inicjatywy użytkowników, modyfikacja narzędzi w wyniku postępu w obrębie nauk medycznych, wynikiem których jest opracowanie nowych standardów i metod leczenia, np. technik chirurgicznych, nowa idea, pomysł producenta. Wywiady z producentami narzędzi medycznych wykazały, że jedną z przyczyn, dla których podejmuje się działania związane z wprowadzeniem produktów medycznych na rynek polski są prace odtwórcze narzędzi już na rynku medycznym funkcjonujące. Chodzi tutaj o narzędzia, które sprawdziły się pod względem przyjętych przez lekarzy specjalistów założeń. Głównymi kryteriami oceny były: jakość, niezawodność, komfort użytkowania. Cena była natomiast czynnikiem, który motywował producentów do wytworzenia produktów o takich samych parametrach jak oryginalne narzędzia przy obniżeniu kosztów (produkcji, materiałów). Podobnie ma się kwestia odtwarzania narzędzi, które z różnych przyczyn zostały wycofane z produkcji u oryginalnego producenta. Uznanie i przyzwyczajenie chirurgów czy innych specjalistów powoduje, że poszukują oni na rynku rozwiązań mogących zastąpić produkty, których nie można już kupić. Inną przesłanką do podjęcia czynności związanych z wprowadzeniem produktów na rynek medyczny jest inicjatywa zainteresowanych użytkowników końcowych. Lekarze specjaliści dostrzegają wady produktów, którymi dysponują i próbują im przeciwdziałać poprzez wyrażenie swoich wątpliwości i opinii. Jest to przejaw zaangażowania użytkownika w proces kształtowania użytecznego narzędzia pracy. Jest on, bowiem motorem w procesie doskonalenia produktów medycznych. Lekarz zwraca się do producenta narzędzi i przekazuje mu swoje uwagi dotyczące produktu. Rzadko kiedy (w warunkach polskich) jest to pierwotny producent wyrobu, ponieważ większość 164

165 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych sprzętu medycznego pochodzi z produkcji zagranicznej. Stąd też nie można mówić o sprzężeniu zwrotnym w cyklu życia produktu, jakim są narzędzia medyczne. Oprócz wad narzędzi, lekarze przekazują projektantom firm swoje sugestie w zakresie ich udoskonalenia, co jest wynikiem doświadczenia związanego z wykonywaniem zabiegów operacyjnych czy badań z wykorzystaniem przedmiotowych instrumentów. Użytkownicy wskazują na obszary problemowe przy stosowaniu narzędzi oraz proponują rozwiązania tych zagadnień. Kompetencje jakimi dysponuje tych dwóch uczestników (projektant-użytkownik) cyklu życia produktu (od projektowania do eksploatacji) różnią się jednak na tyle, że mogą powodować rozbieżności w rozumieniu wymagań. Brak jest narzędzi wspomagających wymianę wiedzy pomiędzy tak różnymi grupami specjalistów. Postęp w obrębie nauk medycznych, badania kliniczne, testy powodują, że wprowadzane są nowe sposoby leczenia i opieki nad pacjentem. Przykładem może tu być możliwość stosowania implantów czy mało inwazyjne sposoby operowania. Postęp ten jest bezsprzecznie powiązany ze zmianami zachodzącymi w obrębie dziedzin nie związanych z medycyną. Zachodzi tutaj silna relacja, tj. innowacje w zakresie wprowadzenia materiałów produkcyjnych, ich właściwości i możliwości obróbki powodują że medycyna może nowoczesne sposoby leczenia wdrażać w życie. Pojawia się tutaj dwukierunkowy związek przyczynowo-skutkowy. Wyniki badań klinicznych warunkują wykorzystanie nowoczesnych materiałów i technologii, natomiast opracowanie nowych cech, właściwości fizyko-chemicznych warunkuje opracowanie nowych metod leczenia. Ta zależność jest ściśle powiązana z ostatnią przedstawioną przesłanką napędzającą produkcję innowacyjnych narzędzi medycznych. Różnica występuje po stronie pomysłodawcy procesu. Podstawą podjęcia decyzji o możliwości opracowania innowacyjnych narzędzi medycznych są: sukcesywne pojawianie się na rynku nowych materiałów, o właściwościach fizykochemicznych umożliwiających ich zastosowanie w kontakcie z ciałem ludzkim oraz umożliwiających zachowanie procesów higienicznych, opracowanie nowoczesnych metod produkcyjnych, pozwalających na tworzenie niestandardowych kształtów z zachowaniem własności mechanicznych narzędzi przy jednoczesnej zmianie materiału, z którego są wykonane. Partycypacyjny charakter projektowania, bez względu na czynniki decydujące o jego procesie zapewniłby maksimum korzyści z użytkowania przy zachowaniu optymatnych nakładów związanych z procesem projektowo-konstrukcyjnym. Tab przedstawia zestawienie przesłanek projektowania innowacyjnych narzędzi medycznych z korzystnymi i nie korzystnymi czynnikami przy uwzględnieniu procesu projektowania zorientowanego na użytkownika. Projektowanie zorientowane na użytkownika to termin, który kojarzy się z kreowaniem systemów komputerowych. Jednakże zasady, jakimi kieruje się ta filozofia są uniwersalne i mogą być wykorzystanie na etapach projektowania innych produktów. Zgodnie z założeniami projektowanie to polega na uwzględnieniu potrzeb, wymagań i ograniczeń końcowego użytkownika na każdym etapie procesu [2], [4]. 165

166 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Tab Zestawienie przesłanek procesu projektowania innowacyjnych narzędzi medycznych z czynnikami mającymi na niego wpływ Przesłanka procesu projektowokonstrukcyjnego Praca odtwórcza w zakresie: narzędzi funkcjonujących na rynku narzędzi wycofanych z produkcji modyfikacja narzędzi z inicjatywy użytkowników, modyfikacja narzędzi w wyniku postępu w obrębie nauk medycznych nowa idea/pomysł producenta Źródło:Oopracowanie własne korzystne znane są wady produktu, znane są zalety produktu, wiedza o konstrukcji, jakości, materiałach ugruntowana opinia na rynku znane są wady i zalety produktu skrócona faza walidacji produktu wyniki analiz medycznych, opis metod leczenia i opieki nad pacjentem swoboda działań inżynierskich Czynniki nie korzystne prawne konsekwencje, ugruntowana opinia na rynku konieczność bazowania na istniejącym produkcie, ograniczenie swobody projektanta brak narzędzi wspomagających wymianę wiedzy pomiędzy projektantem a użytkownikiem końcowym brak doświadczenia medycznego, konieczność współpracy z użytkownikiem końcowym konieczność fazy testowania prototypu Rys przedstawia zakres merytorycznej partycypacji użytkownika końcowego w poszczególnych fazach procesu projektowo-konstrukcyjnego innowacyjnych narzędzi medycznych. Na każdym etapie procesu projektowo-konstrukcyjnego użytkownik końcowy może przyczynić się do opracowania kompleksowego produktu. Szczególnie widoczne jest to w fazie opracowania koncepcji, gdzie na dobór cech użytkowych mają wpływ: dostępne pole operacyjne oraz anatomia człowieka, obowiązujące techniki operacyjne i metody leczenia, wady i zalety dotychczas stosowanych produktów, cechy narzędzi, które spełniają swoje funkcje i mogą być uważane, jako wzorcowe, analiza problemów jakościowych w aktualnie wykorzystywanych instrumentach. Istotny wpływ na ostateczną formę projektu ma dla projektanta możliwość odwzorowania sposobów wykonywania czynności leczniczych (zabiegów operacyjnych) z użyciem narzędzia, co pozwala na walidację ergonomiczną produktu. Poprzez uczestnictwo i ocenę projektu w poszczególnych fazach procesu wszelkie niejasności, wątpliwości związane z cechami użytkowymi narzędzi mogą być wyjaśnione, uszczegółowione, poddane modyfikacjom. Podstawą takich działań jest doświadcze- 166

167 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych nie zawodowe wynikające z wykonywania czynności, dla których uruchomiono proces kreowania innowacyjnych narzędzi pracy. Szczególnego znaczenia nabiera wiedza lekarza specjalisty, który jest w stanie wyrazić opinie przede wszystkim związaną z komfortem użytkowania narzędzi, uwzględniając np. czas trwania zabiegów, warunki panujące w miejscu pracy, uciążliwości wynikające z gabarytów itp. Dodatkowo, kontakt lekarzy z innymi narzędziami pozwala na porównawczy charakter opisu cech w odniesieniu do tych, które sprawdzają się lepiej lub służą do innych celów, jednak są impulsem nowych pomysłów. Szczegółowa znajomość anatomii pozwala ocenić narzędzie pod względem jego budowy i możliwości zastosowania w ograniczonym polu operacyjnym. Chirurg czy inny specjalista potrafią ocenić czy dany przyrząd jest wystarczający do tego, aby spełniał funkcję celu przy jednoczesnym zachowaniu zasad bezpieczeństwa w obrębie narządów usytuowanych w bezpośrednim sąsiedztwie obszaru poddawanego działaniom z wykorzystaniem narzędzi medycznych. Rys Merytoryczny zakres uczestnictwa użytkownika końcowego w procesie projektowo-konstrukcyjnym narzędzi medycznych Źródło: Opracowanie własne Aktualnie realizowane działania skupiają się tylko na rozpoznaniu potrzeb użytkowników bez ingerencji w proces eksploatacji narzędzi. Kwestie problemowe o charakterze ilościowym docierają do producenta jedynie poprzez serwis gwarancyjny i pogwarancyjny. Informacje te zwykle nie niosą za sobą informacji i wiedzy o charakterze jakościowym, które stanowiłyby podstawę ponownej analizy cech konstrukcyjnych oraz modyfikacji gotowego produktu. Warto zaznaczyć tutaj, że narzędzia medyczne często kategoryzowane są jako sprzęt drobny, którego nie poddaje się czynnościom naprawczym a raczej wymienia na nowy. Jedynie sprzęt większego typu, jak np. zestawy do realizacji konkretnego zabiegu, aparatura podlegają działaniom obsługowym i serwisowym. Biorąc pod uwagę fakt, że na rynku funkcjonuje kilku kluczowych producentów sprzętu medycznego a ich siedziby rozproszone są w obrębie kilku kontynentów oraz to, że użytkowników narzędzi jest bardzo dużo, zebranie opinii nt. produktów jest mocno utrudnione. 167

168 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Podstawą projektowania zorientowanego na użytkownika jest ścisła kooperacja w poszczególnych fazach procesu. Barierą we współpracy dwóch różnych uczestników kształtowania nowego produktu medycznego jest komunikacja. Po jednej stronie stoi projektant (lub grupa specjalistów inżynierów) po drugiej potencjalny użytkowniklekarz specjalista oraz personel pomocniczy wspomagający procesy leczenia i opieki nad pacjentem. Kompetencje oraz język branżowy jakim posługują się członkowie zespołu projektowo-konstrukcyjnego są na tyle rozbieżne, że mogą wpływać na niepełne zrozumienie drugiej strony. Brak jednoznacznych kryteriów i wytycznych współpracy, brak odpowiednich narzędzi do klarownego sformułowania wiedzy wynikającej z doświadczenia potęguje problemy. Pojawia się niechęć do działania, którym jest wspólny cel i osiągnięcie kompromisu. Dodatkowym czynnikiem wpływającym niekorzystnie na formę współdziałania jest rozproszenie terytorialne i konieczność uogólniania potrzeb ze względu na zbyt dużą grupę docelowych uczestników. Słusznym wydaje się konieczność opracowania narzędzi wspomagających sposób wyrażania, kodyfikacji wiedzy specjalistycznej dla potrzeb jednoznacznej interpretacji poglądów każdej ze stron. Punktem wyjścia jest próba opracowania standardów czytelnych dla poszczególnych uczestników procesu p-k. Jest to przesłanka do podjęcia dalszych prac badawczych w tym zakresie. PODSUMOWANIE Niniejsza praca miała na celu potwierdzenie konieczności prowadzenia dalszych badań naukowych w obrębie krzyżowania się i wykorzystania wiedzy specjalistów na różnych etapach cyklu życia produktów medycznych. Rozważania te w pośredni sposób przyczyniły się do wnioskowania o realizację projektu badawczego w formie pracy statutowej realizowanej w Instytucie Inżynierii Produkcji nt. Wykorzystanie wiedzy w kształtowaniu cech użytkowych innowacyjnych produktów w obszarze ochrony zdrowia. LITERATURA 1 J. Dietrych. System i konstrukcja. Warszawa: WNT, J. Duarte, A. Guerra. User-Centered Healthcare Design. Procedia Computer Science, no. 14, 2012, s W. Gasparski (red.). Projektoznawstwo. Elementy wiedzy o projektowaniu. Warszawa: WNT, C.M. Johnson, T.R. Johnson, Zhang J. A user-centered framework for redesigning health care interfaces. Journal of Biomedical Informatics, no. 38, 2005, s J. L. Martin, D.J. Clark, S.P. Morgan, J.A. Crowe, Murphy E. A user-centred approach to requirements elicitation in medical device development. A case study from an industry perspective. Applied Ergonomics, no. 43, 2012, s

169 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA PROCES PROJEKTOWO-KONSTRUKCYJNY INNOWACYJNYCH NARZĘDZI MEDYCZNYCH Streszczenie: Opracowanie przedstawia opis procesu projektowo-konstrukcyjnego innowacyjnych narzędzi medycznych uwzględniający przesłanki rozpoczęcia działań w ramach tego procesu, czynniki na niego wpływające oraz zakres uczestnictwa użytkownika końcowego w procesie. Autorka podjęła się próby potwierdzenia konieczności opracowania narzędzi wspomagających komunikację pomiędzy uczestnikami zorientowanego na użytkownika procesu projektowania. Słowa kluczowe: projektowanie, narzędzia medyczne, projektowanie zorientowane na użytkownika FACTORS AFFECTING THE PROCESS OF DESIGN AND CONSTRUCTION OF INNOVATIVE MEDICAL TOOLS Abstract: This paper contains a description of design and construction process of innovative medical tools. The description take into account the reasons initiate an action under this process, the factors that influence on process and the range of end-user participation in the process. The author undertook to try to confirm the need to develop of tools to support communication between the participants of user-oriented design process. Key words: designing, medical tools, user-centered designing Dr inż. Katarzyna MLECZKO Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze Katarzyna.Mleczko@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

170 Waldemar PAS ZKOWSKI Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 14 WYKORZYSTANIE METOD BADAŃ AUDIOMETRYCZNYCH W IDENTYFIKACJI DOKUCZLIWOŚCI HAŁASOWEJ MIESZKAŃCÓW 14.1 WPROWADZENIE Technologia tworzenia map akustycznych pozwala na przeprowadzenie oceny zagrożenia hałasem populacji mieszkańców miast. Zgodnie z przyjętą metodyką postępowania w tworzeniu map akustycznych realizowane są pomiary akustyczne w środowisku. Wartości uzyskanych pomiarów w punktach referencyjnych środowiska służą przede wszystkim kalibracji mapy i weryfikacji symulowanych wartości poziomu dźwięku [1]. Zgodnie z obowiązującymi przepisami stosowany obowiązek oceny zagrożenia hałasem mieszkańców odnosi się do wyrażenia stanu zagrożenia za pomocą wartości ilościowych. Podejmowane próby badań w obszarze subiektywnej oceny narażenia na hałas mieszkańców sprowadzają się najczęściej do stosowania metod ankietowych. Wadą podstawową metod ankietowych w ocenie subiektywnej mieszkańców na hałas są przede wszystkim występujące zmienne warunki akustyczne i praktycznie brak powtarzalności jednakowego działania emisji źródeł w każdym badaniu ankietowym. Dodatkowy problem metodyczny stanowi kwestia zróżnicowania doboru pytań i skali odpowiedzi. W postrzeganiu jakości sygnałów akustycznych istotne znaczenie ma dokuczliwość hałasu. Jest ona rozumiana, jako stopień uciążliwości hałasu społeczności, ustalony na podstawie badań w terenie [7]. Z definicji tej wynika wprost, że ocena dokuczliwości hałasowej będzie zmienna dla każdego miejsca. Z przeprowadzonych badań nad interpretacją dokuczliwości hałasowej wynika, że głośność stanowi główny jej czynnik [2]. Subiektywne odczuwanie hałasu uzależnione jest od kombinacji wartości poszczególnych parametrów charakteryzujących sygnał akustyczny. Jednostką dokuczliwości jest noys, co oznacza, że wartość 1 [noys] oznacza dokuczliwość dźwięku o częstotliwościach w zakresie [Hz] i natężeniu 40 [db]. Zmiana natężenia dźwięku oraz zmiana częstotliwości przy zachowaniu tego samego natężenia powoduje zmianę dokuczliwości. Dokuczliwość hałasową rozpatrywać można w kategorii akustycznych i poza akustycznych czynników. W szczególności, dokuczliwość hałasowa może być badana poprzez następujące parametry sygnału akustycznego: 170

171 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych zmienność w czasie oddziaływania źródeł dźwięku, rodzaj źródła (ciągły, impulsowy), poziom dźwięku i częstotliwość zawartość składowych niesłyszalnych. Wyniki badań poza akustycznych czynników mających wpływ na percepcję wielozmysłową dźwięków wskazują na znaczenie udziału bodźców wzrokowych w odbiorze sygnałów akustycznych [3]. Podejmowany problem polega na opracowaniu zobiektywizowanych miar informacyjnych zagrożenia hałasem mieszkańców. W prezentowanym artykule opisane zostaną możliwości zastosowania metod audiometrycznych dla potrzeb identyfikacji dokuczliwości hałasowej mieszkańców. Zakłada się, że podczas badań audiometrycznych mieszkańcom symulowane będą w szczególności sygnały akustyczne dokuczliwych źródeł, na które są oni narażeni. Otrzymane wyniki badań wykorzystane zostaną w opracowaniu zobiektywizowanego modelu zagrożenia hałasem dla potrzeb wyznaczenia oceny jakości akustycznej w środowisku PRZEGLĄD WYBRANYCH METOD AUDIOMETRYCZNYCH Podstawowym celem stosowania metod audiometrycznych jest diagnostyka słuchu i na podstawie otrzymanych wyników wnioskowanie o stanie układu słuchowego. Stosowane metody audiometryczne służą na ogół ocenie stanu poprawności słyszenia. W przypadku stwierdzenia ubytku słuchu stosuje się na ogół dopasowanie protez słuchu korygujących wadę. Wykorzystuje się w tym celu metody subiektywne i obiektywne diagnostyki uszkodzeń słuchu, niezależnie od przyczyn powodujących źródło uszkodzenia. Z uwagi na typ ubytku słuchu wyznaczyć można relacje z percepcją dźwięku w zależności od poziomu dźwięku. W ramach stosowanych metod subiektywnych wyróżnić można: audiometrię tonalną (progową) polegającą na określeniu progu słyszenia, najmniejszego natężenia sygnału przy którym podawany jest ton słyszalny, audiometrię nadprogową polegającą na wykryciu zaburzeń w obrębie pola słuchowego, w obszarze zawartym pomiędzy progiem słyszenia i progiem bólu. Badanie za pomocą audiometrii tonalnej pozwala na wykrycie ubytku słuchu dopiero w momencie nieodwracalnego uszkodzenia ślimaka, czas pomiędzy narażeniem na hałas a obserwowanymi przesunięciami progów słyszenia jest długi. Tego typu badanie uzależnione jest od dobrej współpracy pomiędzy dokonującym pomiar i osoby badanej w warunkach kabiny bezechowej [9]. Inną metodą badań uszkodzeń słuchu jest pomiar emisji otoakustycznych jako metody obiektywnej diagnostyki uszkodzeń słuchu. Wykazuje się ona dużą czułością w wykrywaniu niewielkich zmian wynikających z zaburzeń funkcjonowania komórek słuchowych zewnętrznych. Metoda ta pozwala na wczesne wykrycie uszkodzenia komórek w krótkim czasie po narażeniu. Zaletą tej metody jest brak przystosowanego do badań specjalnego pomieszczenia i nie ma konieczności współpracy z osobą badaną. 171

172 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Emisje otoakustyczne wywołane są powszechnie wykorzystywane w klinice, m.in. z uwagi na zastosowanie w przypadku osób o prawidłowym słyszeniu. Wyniki dotychczasowych badań zastosowania metod emisji otoakustycznych wywołanych wskazują na większą czułość w stosunku do audiometrii tonalnej w wykrywaniu subklinicznych uszkodzeń słuchu spowodowanych przez oddziaływanie hałasu. Badania emisji otoakustycznych wywołanych mają znaczenie prognostyczne w obszarze przewidywania ryzyka rozwoju uszkodzenia słuchu [4]. W ramach stosowanych metod diagnostyki słuchu i dopasowania protez słuchu wyróżnić można: metody klasyczne oparte na wynikach audiometrii tonalnej, metody oparte o wyniki skalowania głośności. Oszacowanie dokuczliwości hałasu w badaniu słuchu osób o prawidłowym progu słyszenia przeprowadzone może być z wykorzystaniem eksperymentu polegającego na tym, że słuchacz bezpośrednio przy pomocy liczby ocenia wrażenie głośności wywołane przez dany bodziec. Mogą być w tym przypadku zastosowane dwie metody (ang. magnitude estimation): z referencyjnym bodźcem, w którym przyjmuje się bodziec bazowy i każdy następny bodziec ma być oceniony w odniesieniu do referencyjnego. Badaniu podlega wielkość wrażenia bodźca w stosunku do wrażenia referencyjnego, bez referencyjnego bodźca z wykorzystaniem dowolnych liczb OPIS WYBRANYCH METOD SKALOWANIA GŁOŚNOŚCI Metody skalowania głośności należą do grupy metod pomiarowych pozwalających ocenić wielkości wrażenia wywołanego danym bodźcem [10]. Bazują one na prawie Stevensa, zgodnie z którym wielkość cechy wrażenia rośnie proporcjonalnie do natężenia bodźca podniesionego do pewnej potęgi zależnej od rodzaju wrażenia i charakteru bodźca. Jedną z zalet stosowania tej grupy metod to wyznaczenie w prosty sposób progu słyszenia oraz komfortowego poziomu głośności (MCL) i niewygody (LDL). To pozwala określić zakres dynamiki słuchu. W zależności od potrzeb stosowania metod skalowania wykorzystuje się odpowiednie skale: skala nominalna polegająca na przyporządkowaniu przez badanego odbieranych bodźców do określonych grup, bez wyrażania zależności ilościowej (najmniej dokładna skala), skala porządkowa polegająca na uporządkowaniu przez badanego odbieranych bodźców ze względu na określony parametr, skala interwałowa pozwalająca badanemu określić porządek jak i odległość pomiędzy kolejnymi odbieranymi bodźcami słuchowymi, bez podania punktu odniesienia, skala stosunkowa pozwalająca na identyfikację zerowego punktu odniesienia i wyrażenie zależności pomiędzy wartościami przypisanymi ocenianym bodźcom za pomocą ilorazów tych wartości lub alternatywnie za pomocą skali decybelowej. Stosowanie tej skali pozwala na pozyskanie najwięcej informacji o ocenianych obiektach i zależnościach między nimi. 172

173 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Stosowane metody skalowania głośności: metoda WHS polega na ocenie wrażenia głośności szumowych sygnałów testowych z pasm częstotliwości o szerokości tercji w zakresie od 500 Hz do 6300 Hz i amplitudzie w zakresie od 20 db do 90 db (SPL). Badany ma za zadanie określić wrażenie głośności za pomocą liczb z przedziału od 0-55, przy czym skala ta jest podzielona na 7 zakresów odpowiadających ocenom kryterialnym. metoda LGOB (ang. Loudness Growth in ½ Octave Bands) opiera się na podobnych założeniach jak skalowanie głośności metodą WHS. W tej metodzie sygnały testowe mają postać szumu białego wąskopasmowego w pasmach o szerokości pół oktawy i częstotliwościach środkowych: 500 Hz, 1000Hz, 2000Hz i 4000Hz. Amplituda sygnału testowego zmienia się w zakresie od 20 do 120 db z krokiem co 5 db. Pojedynczy sygnał testowy składa się z trzech półsekundowych próbek szumu oddzielonych półsekundową ciszą. Tester LGOB powinien być skalibrowany do określonego typu słuchawek. Urządzenia stosowane w tej metodzie wyposażone powinny być w specjalny interfejs, który pozwala badanej osobie określić głośność słyszalnego sygnału testowego. Badany ocenia wrażenie głośności za pomocą 7 punktowej skali kategorialnej. Metody skalowania głośności pozwalają na analizę całego zakresu słyszenia z możliwością stosunkowo dokładnego wyznaczenia dynamiki uszkodzenia słuchu. Są one szczególnie przydatne w diagnozowaniu ubytków typu odbiorczego. Z punktu widzenia praktycznego badania w metodach tych wykorzystuje się symulowane sygnały testowe KONCEPCJA ZASTOSOWANIA METODY SKALOWANIA GŁOŚNOŚCI W OCENIE DOKUCZLIWOŚCI HAŁASOWEJ Wybrana metoda skalowania głośności wykorzystana zostanie w ocenie dokuczliwości hałasowej mieszkańców narażonych na oddziaływanie hałasu drogowego. W tym celu zakłada się przeprowadzenie pomiarów poziomu dźwięku, bądź natężenia dźwięku w środowisku miejskim zagrożonym hałasem drogowym w referencyjnych punktach odbiorczych, dla różnych pór doby. Pozyskane informacje w postaci rejestracji wartości pomiarowych parametrów akustycznych i przebiegów sygnałów akustycznych pochodzących od źródeł hałasu i źródeł pochodzenia naturalnego odtwarzane będą podczas prowadzonych badań audiometrycznych. Ze względu na możliwości praktycznego zastosowania oraz zalety metod skalowania głośności dla potrzeb proponowanych badań zastosowana zostanie metoda LGOB. Zakłada się w tym celu przeprowadzenie badań audiometrycznych osób w dwóch etapach (rys. 14.1): ocena prawidłowości progu słyszalności w przypadku oceny negatywnej dobór aparatu słuchowego i na tym badanie jest zakończone, ocena percepcji symulowanych dźwięków niepożądanych i pożądanych o różnej tonalności dla osób otrzymujących pozytywną ocenę z pierwszego etapu. W ramach przeprowadzenia oceny percepcji dźwięków zakłada się symulacje dźwięków zarejestrowanych przeprowadzonymi pomiarami akustycznymi w środowis- 173

174 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. ku, w miejscach zamieszkania osób badanych. Będą to dźwięki pochodzące ze źródeł hałasu drogowego oraz dźwięki pochodzenia naturalnego. Zakłada się,że badania docelowo przeprowadzone zostaną dla pięciu grup wiekowych: (< 30), (31-40), (41-50), (51-60), (> 60). Przyjmuje się, że najmniejsza liczebność osób w danej grupie wiekowej wynosić będzie n = 50 osób. Pomiary poziomu dźwięu (natężenia) w środowisku miejskim Ocena prawidłowości progu słyszalności NIE Wynik badania Dobór aparatu słuchowego TAK Zapis parametrów akustycznych źródeł dżwięku Badanie dokuczliwości hałasowej metodą LGOB Subiektywna ocena głośności na bodźce akustyczne Zapis wyników badania Rys Wykorzystanie metody LGOB w badaniu dokuczliwości hałasowej Źródło: Opracowanie własne Istotne dla prowadzonych badań będzie zapewnienie jednakowych warunków akustycznych podczas badania audiometrycznego dotyczących zarówno pomieszczenia (tj. kabina bezechowa, izolacyjność akustyczna drzwi) oraz powtarzalności badania przy wykorzystaniu wybranej metody (np. parametry odtwarzanych sygnałów akustycznych, czas immisji). Zakłada się, że badania przebiegać będą w dwóch fazach: badania wstępne realizowane wśród mieszkańców Gliwic w pobliżu węzłów komunikacyjnych 50 osób dla grupy wiekowej (> 60), badania docelowe realizowane w różnych miastach na terenach o różnym przeznaczeniu na terenie Polski powyżej 100 tyś. mieszkańców ok osób. Przebieg badania audiometrycznego za pomocą metody LGOB zgodnie z przyjęta metodyką postępowania przebiegać będzie w dwóch etapach: pierwszy dla każdego pasma wyznaczony powinien zostać zakres poziomów natężenia dźwięku, które tolerowane są przez osobę badaną. Wówczas, dla każdego pasma odtwarzany jest sygnał o poziomie 60 db (SPL) i poziom zmniejsza się o 5 db do momentu stwierdzenia niesłyszalności sygnału testowego. Za dolną granicę przyjmuje się poziom o 5 db wyższy. W analogiczny sposób wyznaczana jest górna granica poziomu głośności. Symulowane są sygnały od poziomu 65 db (SPL) z krokiem 5dB. Za górną granicę przyjmuje się wartość o 5dB niższą od poziomu dźwięku, który został oceniony jako za głośny (UCL), 174

175 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych drugi polega na symulowaniu losowo sygnałów testowych o poziomach z zakresu etapu pierwszego. Przyjmuje się, że każdy sygnał powinien być zaprezentowany w czasie testu przynajmniej trzy razy lub jest prezentowany tyle razy, aby uzyskać stabilną ocenę dla danego poziomu. Wyniki testu zaprezentować można za pomocą krzywych ekspansji dla każdego pasma częstotliwości oraz za pomocą prezentacji wyników testu LGOB w postaci wykresu krzywych jednakowego słyszenia. Subiektywna ocena głośności podawanych sygnałów akustycznych podczas prowadzonych badań będzie każdorazowo udokumentowana. W tym celu zakłada się przygotowanie formularza dla każdej osoby poddanej badaniu metodą LGOB, na którym zaznaczane będą wrażenia głośności za pomocą siedmiopunktowej skali kategorialnej, tj.: 0 Nic nie słyszę 1 Bardzo cicho 2 Cicho 3 Dobrze 4 Głośno 5 Bardzo głośno 6 Za głośno 14.5 OCENA JAKOŚCI AKUSTYCZNEJ ŚRODOWISKA MIEJSKIEGO Z WYKORZYSTANIEM BADAŃ AUDIOMETRYCZNYCH Zakłada się, że wyniki badań audiometrycznych o charakterze subiektywnym wykorzystane zostaną do opracowania zobiektywizowanego modelu zagrożenia hałasem mieszkańców, który uwzględniać będzie jakościową ocenę wrażeń postrzegania dźwięków w środowisku miejskim. Tereny zurbanizowane charakteryzują się podobieństwem cech m.in. ze względu na przeznaczenie, sposób zagospodarowania, występującą zabudowę, współczynniki pochłaniania dźwięku, źródła hałasu. Miary podobieństwa cech o charakterze nieakustycznym i akustycznym w powiązaniu ze zobiektywizowanym modelem zagrożenia hałasem mieszkańców przyporządkować można terenom o takim samym przeznaczeniu. Pozwoli to na wyznaczenie oceny jakości akustycznej w środowisku z klasyfikacją terenów zurbanizowanych, ze względu na przeznaczenie i sposób zagospodarowania. Oszacowanie dokuczliwości hałasowej mieszkańców z wykorzystaniem metody skalowania głośności stanowić będzie istotnie o jakościowych cechach dźwięków w zamieszkałym środowisku. Podejmowane próby w z zakresie skwantyfikowania środowiska [5], [8] dla potrzeb efektywnego planowania przestrzennego wskazują na wykorzystanie wskaźników oceny w obszarach: przyrodniczym i ochrony środowiska, funkcjonalnym, osadniczo-infrastrukturalne, społeczno-ekonomicznym. Zmienne opisujące jakość środowiska tworzą tzw. ład ekologiczny. Uwzględniają one zróżnicowanie zagospodarowania terenu pod względem udziału powierzchni zabudowanej i niezabudowanej, wskaźnik presji motoryzacyjnej, zmienne opisujące udziały 175

176 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. terenów zieleni osiedlowej, zieleni urządzonej i nieurządzonej. Problem zanieczyszczenia hałasem środowiska zakwalifikowany został w tym ujęciu do obszaru przyrodniczego i ochrony środowiska. Jednakże specyfika występowania źródeł hałasu oraz efekty akustyczne towarzyszące emisji i immisji źródeł wymagają rozpatrywania zagrożenia hałasem znacznie szerzej, z uwzględnieniem obszarów: przyrodniczego i ochrony środowiska, funkcjonalnego, osadniczo-infrastrukturalnego. Uwzględniając powyższe, dla potrzeb wyznaczenia jakości akustycznej środowiska, wykorzystane mogą być następujące wskaźniki (miary) przedstawione w tab Podejmowane badania w zakresie identyfikacji cech diagnostycznych środowiska zagrożonego hałasem wraz z zastosowaną propozycją mierników [6] nie rozwiązują w zupełności problemu oceny jakości akustycznej środowiska zurbanizowanego i wymagają rozwinięcia w w/w obszarach (tab. 14.1). Zmienne czynników przyporządkowane do uogólnionych obszarów (tab. 14.1) wyrazić można w sposób ilościowy. Obszar Przyrodniczy i ochrony środowiska Funkcjonalny Osadniczoinfrastrukturalny Źródło: Opracowanie własne Rodzaj czynnika Hałas Tab Rodzaje wskaźników Strukturalno-funkcjonalne Przeciętny poziom hałasu Wskaźniki Topologiczne Udział ludności w zasięgu krytycznej izolinii hałasu Jakość życia Udział terenów zielonych Dostępność terenów zielonych Ochrona środowiska Funkcje terenu Struktura osadnicza Struktura sieci infrastruktury Zaludnienie Udział terenów obszarowej ochrony przyrody Udział terenów o danej funkcji Różnorodność funkcji użytkowania Potencjalna konfliktogenność Udział terenów zabudowy mieszkaniowej Gęstość i dostępność infrastruktury Gęstość zaludnienia Gęstość zaludnienia terenów osadniczych x x x x Rozproszenie zabudowy mieszkaniowej x x Zróżnicowanie zaludnienia terenów osadniczych Ze względu na podejmowany temat artykułu przedstawione zostanie ujęcie zagrożenia hałasem jako wskaźnika o charakterze strukturalno-funkcjonalnym i topologicznym, [8] tj.: przeciętny poziom hałasu : H s n hi i 1 db (14.1) s 176

177 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych gdzie: h h hn H 1 s 2... s1 s2 sn (14.2) poziom hałasu reprezentatywny dla powierzchni udział ludności w zasięgu krytycznej izolinii hałasu : l( db) H l 100 % l (14.3) gdzie: ( ilo c mieszkańców zamieszkałych w izolinii krytycznej l (55 db w porze nocnej lub 60 db w porze dziennej), całkowita liczba ludno ci Rozszerzając zagadnienie zagrożenia hałasem do ochrony klimatu akustycznego zastosowane mogą być wskaźniki odnoszące się do udziału zabudowy na obszarach zagrożonych hałasem i obszarów narażonych na hałas do powierzchni gminy: x ( ha) HAL % (14.4) gdzie: x udział zabudowy na obszarach zagrożonych hałasem y ogół zabudowy gdzie: z obszary narażone na hałas s powierzchnia gminy. y ( ha) z ( ha) HAL % (14.5) s ( ha) Pozostałe wyrażenia wskaźników (tab. 14.1) mają stosunkowo prostą postać formuły i stanowić będą wytyczne do budowy zobiektywizowanego modelu zagrożenia hałasem. Pozyskanie i ocena wyników badań audiometrycznych symulowanych dźwięków środowiskowych pozwoli doprecyzować oraz zweryfikować zmienne modelu zagrożenia hałasem. PODSUMOWANIE Identyfikacja i ocena dokuczliwości hałasowej z wykorzystaniem metody audiometrycznej skalowania głośności pozwoli wyznaczyć uogólnione wrażenia postrzegania dźwięków w środowisku mieszkańców. Proponowane podejście badania jakości akustycznej środowiska sprowadza się do wyznaczenia obiektywnej oceny postrzegania dźwięków i uwzględnia immisję hałasu. Otrzymane wyniki badania dokuczliwości hałasowej wykorzystane zostaną w budowie modelu jakości akustycznej środowiska, który uwzględniać powinien zmienne cechy diagnostyczne środowiska o charakterze akustycznym i nieakustycznym. Budowa modelu jakości akustycznej podlegać będzie badaniu ze względu na znaczenie istotności prezentowanych wskaźników oceny i monitorowania zagospodarowania przestrzennego terenów zurbanizowanych. 177

178 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. PODZIĘKOWANIA Artykuł jest wynikiem realizacji części badań statutowych w ramach pracy BK- 223/ROZ3/, w obrębie zadania: Rola inżynierii produkcji w badaniach nad rozwojem innowacyjnych przedsiębiorstw i usług. LITERATURA 1 M. Dąbrowski. Collaborative web-based system for knowledge transfer to distributed groups of users within strategic noise mapping domain. International Journal of Distributed Systems and Technologies. vol 4, issue 4, 2013, s T. Kaczmarek, A. Preis. Annoyance of Time-Varying Road-Traffic Noise. Archives of acoustics, no.35 (3), 2010, s A. Kowalczyk. Wpływ zmian struktury krajobrazu na jego atrakcyjność turystyczną. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Warszawskiego, P. Kutyło, M. Śliwińska-Kowalska. Emisje otoakustyczne w monitorowaniu uszkodzeń słuchu spowodowanych hałasem. Otolaryngologia, no. 13 (2), 2014, s A. Loska. Review of opportunities and needs of building the smartmaintenance concept within technical infrastructure system of municipal engineering. R. Knosala (red.). Innowacje w Zarządzaniu i Inżynierii Produkcji. Opole: Oficyna Wydawnicza Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją,, t. 2, s W. Paszkowski. Identyfikacja cech diagnostycznych w ocenie środowiska zurbanizowanego zagrożonego hałasem. Mechanik,. 7 Polski Portal Ekologiczny. Definicja terminu: dokuczliwość hałasu. Pobrano z: /dokuczliwosc-halasu. [Dostęp: ]. 8 Propozycje wskaźników do oceny i monitorowania zagospodarowania przestrzennego w gminach ze szczególnym uwzględnieniem zagadnienia ładu przestrzennego. Raport z prac wykonanych w etapie I i II. Warszawa: Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN, 2012, s. 69, Report of an International Expert Symposium on the usefuness of OAEs Testing in Occupational Haalth Surveillance. Manchester, UK, 8-9th, February P. Suchomski, B. Kostek, A. Czyżewski. Hearing aid fitting method based on fuzzy logic processing. Archives of Acoustics, nr. 33 (4), 2008, s

179 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych WYKORZYSTANIE METOD BADAŃ AUDIOMETRYCZNYCH W IDENTYFIKACJI DOKUCZLIWOŚCI HAŁASOWEJ MIESZKAŃCÓW Streszczenie: W artykule zaproponowano wykorzystanie metody skalowania głośności do identyfikacji i oceny dokuczliwości hałasowej mieszkańców narażonych na oddziaływanie hałasu drogowego. Opisano sposób przeprowadzenia badań audiometrycznych przy wykorzystaniu symulowanych sygnałów akustycznych źródeł dźwięku. Przedstawiono możliwości opisu zmiennych środowiska miejskiego o charakterze akustycznym i nieakustycznym za pomocą wskaźników. Wskazano na potrzebę budowy modelu jakości akustycznej środowiska z wykorzystaniem wskaźników środowiskowych i wyników badań audiometrycznych. Słowa kluczowe: dokuczliwość hałasowa, jakość akustyczna środowiska, badania audiometryczne USING OF RESEARCH AUDIOMETRY METHODS IN IDENTIFICATION OF NOISE ANNOYANCE INHABITANTS Abstract: In the article there was proposed the use of method of loudness scaling to identify and evaluate the level of annoyance of people exposed to traffic noise. There was described the way of doing audiometric measurements with the use of simulated acoustic signal sources. There were also presented possibilities of description of urban environment variables, both of acoustic and nonacoustic nature, with the use of appropriate indicators. There was indicated the need of creation of a model of evaluation of acoustic quality of the environment with the use of environmental indicators and outcome of the audiometric measurement. Key words: noise annoyance, quality of acoustic environment, audiometry research Dr inż. Waldemar PASZKOWSKI Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze Waldemar.Paszkowski@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

180 Marek PROFASKA, Krzy sztof BARA N Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 15 BADANIA WPŁYWU RODZAJU URABIANYCH SKAŁ W KOPALNI WĘGLA KAMIENNEGO NA POZIOM REJESTROWANYCH DRGAŃ, JAKO CZYNNIKA NIEBEZPIECZNEGO MATERIALNEGO ŚRODOWISKA PRACY 15.1 WPROWADZENIE W kopalniach węgla kamiennego, gdzie eksploatacja jest realizowana metodą głębinową istnieje szereg czynników szkodliwych materialnego środowiska pracy, mające wpływ na zdrowie pracowników. Jest to przede wszystkim wynik wykorzystania maszyn i urządzeń, gdzie mimo stosowania szeregu działań w wielu obszarach nie da się ich całkowicie zminimalizować. Czynniki szkodliwe to te, których oddziaływanie na organizm człowieka, mogą doprowadzić do powstania choroby zawodowej lub innego schorzenia, związanego z wykonywaną pracą. Najbardziej rozpowszechnione czynniki szkodliwe we współczesnym przemyśle szczególnie tym ciężkim górniczym, to czynniki fizyczne takie jak na przykład drgania i hałas, chemiczne a także występujące pyły. Specyfika pracy w kopalni jest taka, że na pracowników zatrudnionych pod ziemią ma wpływ wiele czynników szkodliwych i uciążliwych. W publikacji skupiono się na jednym z czynników szkodliwych materialnego środowiska pracy drganiach mechanicznych. Przykładem dużej maszyny wykorzystywanej na dole kopalni jest kombajn chodnikowy, który jest źródłem kilku czynników szkodliwych materialnego środowiska pracy. Jednym z nich są drgania mechaniczne występujące na stanowisku obsługi kombajnu chodnikowego. Obiekt badań to kombajn chodnikowy, produkowany przez krajową firmę Remag-R2000, dla którego zostało wykonane badanie drgań mechanicznych, na stanowisku obsługi tego kombajnu. Z uwagi na specyfikę wyrobiska (wyrobisko chodnikowe), skupiono się na pomiarach w trakcie urabiania skał, gdyż w takich warunkach są najbardziej widoczne są mierzone wartości maksymalne RMS. Dla porównania, pomiary drgań mechanicznych, wykonywane były także przy urabianiu fragmentów czoła przodka dla skał o mniejszej twardości oraz przy pracy jałowej jak i w czasie ładowania urobku DRGANIA MECHANICZNE NA STANOWISKU PRACY [2], [3], [6], [13] Drgania mechaniczne to procesy, w których wielkości fizyczne, które są dla nich 180

181 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych charakterystyczne, zmieniają się w czasie. To także ruch cząsteczek ośrodka sprężystego względem położenia równowagi. Natomiast w środowisku pracy, gdzie najważniejszy jest aspekt ochrony i bezpieczeństwa człowieka, rozpatrujemy praktycznie tylko drgania, które rozpowszechniają się w ośrodkach stałych. Analizując drgania dowolnego obiektu mechanicznego, w pierwszej kolejności szukamy przyczyn ich powstawania. Przyczyny mogą być dwojakiego rodzaju zewnętrzne i wewnętrzne. Wewnętrzne źródła drgań wynikają z roli, jaką spełnia maszyna, urządzenie, a konkretnie z konstrukcyjnego sposobu przetwarzania energii na pracę użyteczną. Natomiast zewnętrzne przyczyny drgań polegają na wymuszeniu mechanicznym i akustycznym, działającym z zewnątrz na obiekt, maszynę. Drgania maszyn i urządzeń, w aspekcie ich generowanego poziomu, są związane ze stanem technicznym. Często jest to zależność związana z tym, iż im większe zużycie techniczne, tym poziom emitowanych sygnałów wibroakustycznych (drgania, a także hałas) są większe. Z uwagi na sposób transmisji drgań do organizmu człowieka rozróżniamy: drgania miejscowe przekazywane przez kończyny górne, drgania ogólne przenoszone do organizmu przez nogi, miednicę, plecy, boki, Drgania o charakterze ogólnym natomiast, są przekazywane na organizm człowieka przez drgające siedziska maszyn, pojazdów. Takim przykładem jest właśnie stanowisko obsługi kombajnu chodnikowego. Drgania, które spotykane są w środowisku pracy, to złożenie wielu, generowanych jednocześnie drgań, o różnych częstotliwościach i intensywności. Intensywność drgań określana jest poprzez pomiar przyspieszenia lub pomiar przemieszczenia prędkości PARAMETRY CHARAKTERYZUJĄCE DRGANIA MECHANICZNE [1], [5], [13] Podstawowymi parametrami charakteryzującymi drgania mechaniczne są amplituda oraz częstotliwość. Amplituda drgań jest opisywana za pomocą jednej z wielkości: prędkość, wychylenie, przemieszczenie, przyspieszenie. W badaniach, drgania charakteryzuje się poprzez pomiar: a) Przemieszczenia drgań określa położenie ciała drgającego względem układu odniesienia, którego początek jest w miejscu, w którym znajdowałoby się ciało, gdyby nie było drgań. b) Wartość szczytowa wielkości mierzonej najwyższa bezwzględna wartość wielkości zmierzonej, charakteryzującej drganie w określonym przedziale czasu. c) Wartość skuteczna wielkości mierzonej. d) Wartość średnia wielkości zmierzonej (15.1) (15.2) 181

182 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Oceniając wpływ drgań pochodzenia mechanicznego na organizm człowieka na zajmowanym stanowisku pracy najczęściej wykorzystywaną wielkością jest przyspieszenie drgań [m/s 2 ], [mm/s 2 ]. Jest to wielkość, do której odnoszą się praktycznie wszystkie obowiązujące przepisy i normy, które ustalają zarówno metody pomiaru tych drgań, a także wartości kryterialne tych parametrów. Przebieg sygnału drganiowego w czasie, ma różny charakter, podczas gdy ruch drganiowy odbywa się z jedną częstotliwością drgania o przebiegu sinusoidalnym mamy tylko jedną składową drgań. Jednak najczęściej sygnał drganiowy składa się z wielu składowych o różnych częstotliwościach równocześnie przebiegających. Z kilku parametrów, które charakteryzują przyspieszenie drgań występujących na stanowisku pracy, bardzo często wykorzystywana jest wartość skuteczna przyspieszenia drgań, uwzględniająca czasowy ich przebieg oraz wielkość ich amplitudy. Analizując przebieg drgań złożonych, stosowany jest ich opis w funkcji częstotliwości, czyli rozkład drgań złożonych na poszczególne drgania składowe o poszczególnych częstotliwościach jest to tzw. analiza widmowa. Prowadzi ona do określenia widma drgań, które definiowane jest, jako zbiór wartości zmiennych, odpowiadających poszczególnym częstotliwościom. Reakcja naszego organizmu na działanie drgań mechanicznych zależy także od częstotliwości, a więc od wspomnianego widma drgań na danym stanowisku pracy (wspomniane drgania złożone). Ta zróżnicowana reakcja organizmu człowieka na drgania jest uwzględniana poprzez tzw. charakterystyki korekcyjne. Poprzez ich zastosowanie uzyskujemy skorygowane wartości przyspieszenia drgań, [m/s 2 ]. Źródło: [13] Rys Składowe układu odniesienia dla drgań o ogólnym oddziaływaniu W trakcie prowadzenia pomiarów przyspieszenia drgań, korekcja częstotliwościowa jest realizowana przez zestaw filtrów o odpowiednich charakterystykach, przepuszczających w całości te składowe drgań, na które organizm człowieka jest najbardziej wrażliwy, a tłumiących te składowe, których częstotliwości są mniej szkodliwe. Dopiero wartości skorygowane przyspieszeń drgań mechanicznych zmierzone na stanowiskach pracy, z zastosowaniem filtrów korekcyjnych, są podstawą do wyznaczenia wielkości narażenia, które posłużą do oceny pracownika/ów na drgania. Drgania mierzy się w trzech kierunkach tworzących prostokątny układ odniesienia. Jeśli układ ten jest związany z geometrią ciała człowieka lub jego dłoni, wtedy mówimy o ruchomym układzie 182

183 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych odniesienia. W przypadku, gdy układ odniesienia związany jest z geometrią stanowiska pracy lub uchwytu narzędzia, wtedy mówimy o nieruchomym układzie odniesienia. Składowe układów odniesienia dla drgań o oddziaływaniu ogólnym i miejscowym przedstawiono na rys WARTOŚCI DOPUSZCZALNE I OCENA NARAŻENIA NA DRGANIA MECHANICZNE [8], [9], [11], [13] Drgający przedmiot, maszyna, z którymi ma kontakt organizm człowieka, może wywołać drgania narządów wewnętrznych lub być odczuwany za pośrednictwem receptorów czucia, zlokalizowanych na skórze i mięśniach. Pobudzane są wszystkie receptory skóry i innych tkanek, dzięki temu do ośrodkowego układu nerwowego są przenoszone określone informacje, powodujące odruchowe reakcje całego organizmu. Wielkość mierzona na stanowisku pracy, to skorygowane przyspieszenie drgań. Dla drgań ogólnych i miejscowych wykonuje się pomiary w trzech prostopadłych kierunkach x, y, z i łącznie z czasem ich działania, jest to podstawa do wyznaczenia wielkości, które służą do oceny narażenia na drgania. Dotyczy to wielkości: dzienna ekspozycja w odniesieniu do zmiany roboczej, czyli, 8 godzin, ekspozycja krótkotrwała trwającej do 30 minut. Dzienna ekspozycja pozwala na określenie narażenia pracownika na drgania z kilku źródeł w ciągu dnia pracy, np. uwzględnia zmiany narzędzi i metod pracy. Wyznacza się dawki drgań, dla wszystkich czynności roboczych wykonywanych przez pracownika z uwzględnieniem czasu trwania poszczególnych czynności. Zależność dawki drgań i czasu trwania nie jest liniowa, a co więcej badania wykazały, że zwiększenie amplitudy drgań, wywołuje znacznie większe negatywne skutki w organizmie niż wzrost wartości przyspieszenia drgań. Ekspozycja krótkotrwała identyfikuje nam sytuacje, w których na pracownika działają drgania o bardzo dużych amplitudach, lecz o krótkim czasie działania do 30 minut. Jest to o tyle istotne, że mogłoby dojść do zafałszowania wyników badań, przy przeliczeniu takiej emisji na wartość równoważną z 8-mio godzinnym czasem pracy, a musimy pamiętać, że nawet bardzo krótko działające drgania o bardzo dużej amplitudzie, mogą być powodem niebezpiecznych skutków w organizmie pracownika. Ocena narażenia pracownika na drgania mechaniczne, polega na porównaniu wartości wyznaczonych wielkości charakteryzujących drgania, z obowiązującymi i określonymi w przepisach ich wartościami dopuszczalnymi. Wartości dopuszczalne ekspozycji na drgania mechaniczne przedstawia tab Tab Wartości dopuszczalne ekspozycji na drgania mechaniczne Rodzaj drgań Wartości dopuszczalne dziennej ekspozycji na drgania mechaniczne Wartości dopuszczalne ekspozycji krótkotrwałej na drgania mechaniczne Drgania miejscowe = 2,8 m/s 2 30min = 11,2 m/s 2 Drgania ogólne = 0,8 m/s 2 30min = 3,2 m/s 2 Źródło: [11] 183

184 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Obowiązujące przepisy wprowadzają dodatkowe kryterium oceny dziennej ekspozycji na drgania określające tak zwany próg działania. Po przekroczeniu wartości podanych w przepisach, pracodawca jest zobowiązany podjąć działania, pozwalające zmniejszyć ryzyko zawodowe, ze względu właśnie na drgania mechaniczne. Progi działania w dziennej ekspozycji na drgania mechaniczne przedstawia tab Tab Dzienna ekspozycja na drgania mechaniczne progi działania Rodzaj drgań Wartości progów działania dla drgań mechanicznych Drgania miejscowe = 2,5 m/s 2 Drgania ogólne = 0,5 m/s 2 Źródło: [11] Przepisy uwzględniają także wiek pracowników mowa o pracownikach młodocianych oraz kobiet w ciąży, gdzie w tych wypadkach wartości ekspozycji są z oczywistych względów niższe, niemniej jednak z uwagi na niezatrudnianie takich osób w przodkach chodnikowych przy zapyleniu celowo pominięto te wartości. Po przekroczeniu wartości działania narażenia, konieczne jest wprowadzenie środków technicznych i organizacyjnych mających za zadanie ograniczyć do minimum narażenia na wibracje mechaniczne i wynikające z tego zagrożenia OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU BADAŃ Obiektem badań był kombajn chodnikowy R2000. Pomiary drgań mechanicznych wykonywane były w warunkach standardowej eksploatacji podczas drążenia wyrobiska chodnikowego, a stanowisko obsługi znajduje się na maszynie. Metoda eksploatacji przewiduje urabianie skał charakteryzujących się jednostkową wytrzymałością na ściskanie do 110 [MPa]. Na rys przedstawiono kombajn R2000 na powierzchni przed demontażem pozwalającym na transport na dół kopalni. Źródło: [7] Rys Kombajn chodnikowy R CHARAKTERYSTYKA WYROBISKA, W KTÓRYM WYKONANO POMIARY DRGAŃ NA STANOWISKU KOMBAJNISTY [10] W trakcie wykonywania pomiarów, kombajn chodnikowy zlokalizowany był w chodniku, drążonym w pokładzie o miąższości 1,8 do 2,1 metra. Bezpośredni strop 184

185 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych pokładu obejmował łupki piaszczyste, natomiast spąg pokładu tworzyły łupki ilaste. W tab przedstawiono parametry geomechaniczne drążonego wyrobiska. Na rys przestawiono natomiast przekrój drążonego wyrobiska. Tab Parametry geomechaniczne wyrobiska, w którym prowadzono pomiary Warstwa Skały stropowe Rodzaj skały Łupki piaszczyste Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Ciężar objętościowy [g/cm3] Rozmakalność r 49,7 2,63 1,0 Węgiel p.406 5,25 10,9 1,25 1,28 - Skały spągowe Łupki ilaste 36,7 2,60 0,8 Źródło: [10] Źródło: [10] Rys Przekrój drążonego wyrobiska W wyrobisku zastosowano obudowę: czteroelementową ŁPC V32/12, odstęp odrzwi obudowy wynosi 0,8m, a posadowienie obudowy wykonano na stalowych stopach podporowych o powierzchni minimum 400 cm 2 i grubości 10 mm. Opinka obudowy została wykonana z siatki zgrzewanej zaczepowej, zakładanej na całym obrysie obudowy, a wykładkę wykonano ze skały płonej. Wykorzystano również rozpory stalowe, wieloelementowe; złącza typu SD, SDJ, SDO, KX, KZ. Przewietrzanie wyrobiska realizowane było wentylacją odrebną tłoczącą lutniociągiem z lutnią elastyczną. Eksploatację wyrobiska prowadzono w systemie czterozmianowym. Drążony chodnik jest wyposażony w typowe dla przodka chodnikowego urządzenia i instalacje: wentylator lutniowy typu WL-Sigma 900/1, kombajn chodnikowy R2000, podajnik taśmowy PDT Sigma 800, przenośnik taśmowy PTG 50/100, odpylacz mokry UO-630 wraz z lutnią wirową WIR, lutniociąg Ø1000 mm, kolejka szynowa podwieszana z napędem spalinowym, infrastruktura telefoniczna oraz elektryczna. 185

186 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Wyrobisko wyposażone jest także w infrastrukturę dostarczającą media (rurociągi): przeciwpożarowy przeznaczony do zwalczania pożarów oraz zagrożeń pyłowych; sprężonego powietrza; klimatyzacji dwie sztuki do zasilania urządzeń chłodniczych; odwadniający do odprowadzania wody z przodka oraz celów technologicznych. Liczba osób zatrudnionych w strefie przodkowej wynosiła Pomiary drań na stanowisku pracy kombajnisty Zestaw pomiarowy składał się z miernika Svan 948 [12], trójosiowego czujnika drgań firmy Dytran [4] umieszczonego w podstawie magnetycznej, zainstalowanego przy stanowisku pracy obsługi kombajnu R2000. Drgania przenoszone są z miejsca zamontowania czujnika bezpośrednio na siedzisko operatora. Pomiary drgań, zostały wykonane w trakcie normalnej pracy kombajnu, wykonano szereg pomiarów, w różnych fazach urabiania czoła przodka WYNIKI BADAŃ I ICH WSTĘPNA ANALIZA Wyniki pomiarów, w formie wykresów, uzyskanych przy pomocy miernika SVAN 948, następnie przesłanych do programu SvanPC, podzielone są na trzy etapy: pomiary wykonane w trakcie urabiania najtwardszych, przystropowych partii czoła przodka, łupków piaszczystych (rys. 15.4), pomiary wykonane podczas urabiania warstwy węgla (rys. 15.5), pomiary uzyskane podczas urabiania warstwy poniżej pokładu węgla, łupków ilastych (rys. 15.6). Rys Charakterystyka przyspieszeń drgań podczas urabiania stropowej, najtwardszej warstwy skał Legenda: Ch1 oś pozioma - wzdłuż maszyny (kolor czarny), Ch2 oś pionowa (kolor jasnoszary), Ch3 oś poprzeczna (kolor ciemnoszary). Źródło: Opracowanie własne 186

187 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Rys Charakterystyka przyspieszeń drgań podczas urabiana warstwy węgla Legenda: Ch1 oś pozioma - wzdłuż maszyny (kolor czarny), Ch2 oś pionowa (kolor jasnoszary), Ch3 oś poprzeczna (kolor ciemnoszary). Źródło: Opracowanie własne Rys Charakterystyka drgań podczas urabiania warstwy łupków ilastych, w dolnej części przekroju wyrobiska Legenda: Ch1 oś pozioma - wzdłuż maszyny (kolor czarny), Ch2 oś pionowa (kolor jasnoszary), Ch3 oś poprzeczna (kolor ciemnoszary). Źródło: Opracowanie własne Dla pełniejszego spojrzenia na wyniki badań, podano wartości pomiarów w formie wykresu, także w trakcie ładowania organem kombajnu urobionej skały/węgla, a także wartości pomiarów maszyny kompletnie załączonej, czyli organ urabiający, podawarka, ładowarka, przenośnik taśmowy odbierający rys oraz rys Najbardziej istotne w przypadku narażenia na drgania są dwa parametry: przyspieszenie oraz częstotliwość tych drgań, z uwagi na szkodliwe ich oddziaływanie na organizm pracownika. Pomiary, wykonane w trakcie urabiania najtwardszych skał dla analizowanego przypadku, przystropowych partii czoła przodka, gdzie występuje łupek 187

188 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. piaszczysty wskazują, że wartość maksymalna drgań RMS przekracza wartość 3,3 m/s 2 w osi pionowej, 2,5 m/s 2 w osi poziomej oraz prawie 2,5 m/s 2 w osi poprzecznej. Pomiary wykonane w trakcie urabiania środkowej warstwy przekroju przodka, gdzie występuje węgiel, wartość maksymalna przyspieszeń drgań RMS przekracza wartość 0,7 m/s 2 w osi poprzecznej, 0,6 m/s 2 w osi poziomej oraz prawie 0,7 m/s 2 w osi pionowej. Pomiary wykonane w trakcie urabiania dolnej warstwy przekroju przodka, gdzie występuję łupek ilasty wartość maksymalna przyspieszeń drgań RMS wartość wynosi prawie 2,0 m/s 2 w osi pionowej i poziomej oraz prawie 1,5 m/s 2 w osi poprzecznej. Rys Charakterystyka drgań podczas pracy kombajnu bez urabiania, przy włączonym organie urabiającym, podajniku, podawarce, przenośniku odbierającym Legenda: Ch1 oś pozioma - wzdłuż maszyny (kolor czarny), Ch2 oś pionowa (kolor jasnoszary), Ch3 oś poprzeczna (kolor ciemnoszary). Źródło: Opracowanie własne Rys Charakterystyka drgań podczas pracy kombajnu polegającej na ładowaniu urobionej skały/węgla Legenda: Ch1 oś pozioma - wzdłuż maszyny (kolor czarny), Ch2 oś pionowa (kolor jasnoszary), Ch3 oś poprzeczna (kolor ciemnoszary). Źródło: Opracowanie własne 188

189 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Z powyższej charakterystyki (rys. 15.7) wynika, że w trakcie biegu jałowego maszyny, przy włączonym organie urabiającym, podajniku, podawarce, przenośniku odbierającym (taśmowy PDT Sigma), drgania w każdej płaszczyźnie zmieniają się w małym zakresie, ich przyspieszenie RMS wynosi maksymalnie 0,15 m/s 2 w osi poprzecznej, w płaszczyźnie poziomej można założyć, że są to drgania własne, które wytwarza pracująca maszyna, a ich przyczyną są wirujące elementy i podzespoły, głównie organ roboczy, maszyna w tym czasie nie poruszała się. W czasie ładowania luźnego urobku kamienno-węglowego wartości przyspieszeń rosną, ale już tutaj można zauważyć, że drgania w płaszczyźnie poziomej obrotu głowicy urabiającej są największe z tego można także wyciągnąć wniosek, że luzy w układzie obrotu poziomego głowicy urabiającej są większe niż w układzie jej podnoszenia. Poziom amplitudy drgań, których miarą jest przyspieszenie RMS nadal jest mały, maksymalnie ok. 0,4 m/s 2 tak dla osi pionowej jak i poprzecznej. Nie stanowi to zagrożenia zarówno dla pracownika obsługującego maszynę, jak i dla elementów całego ustroju konstrukcyjnego. PODSUMOWANIE Wyniki badań wyraźnie wskazują, że największa amplituda drgań występuje w trakcie urabiania najtwardszych warstw skały czyli łupków piaszczystych. Uzyskane pomiary przyspieszeń RMS przekraczają wartość 3,3 m/s 2. Dla węgla i łupków ilastych wartości te wynoszą odpowiednio 0,7 m/s 2 i 2,0 m/s 2. Nie można założyć, że są to wartości maksymalne dla każdego przypadku, gdyż ich poziom w dużej mierze zależy zarówno od stanu technicznego kombajnu jak i od umiejętności i doświadczenia kombajnisty. Stan techniczny badanego kombajnu był bardzo dobry (eksploatowany był od siedmiu miesięcy), jego podzespoły nie były jeszcze zużyte, a konserwacje i naprawy przeprowadzane były na bieżąco. Na uzyskane wartości poziomów drgań w aspekcie eksploatowanych skał, ma wpływ konstrukcja i masa kombajnu wynosząca około 60 ton, co w porównaniu z kombajnami poprzedniej generacji np. AM-50 (masa o połowę mniejsza), powoduje, że generowane przez cały układ drgania są zdecydowanie mniejsze i uzasadniają użycie maszyn tej wielkości i konstrukcji. Przy stosowaniu mniejszych maszyn, poziom drgań przy urabianiu tak twardych skał byłby zdecydowanie większy, w skrajnych przypadkach urabianie byłoby bardzo utrudnione, czy wręcz niemożliwe. Eksploatacja maszyn w takich warunkach powodowałaby ich przyspieszone zużycie i równocześnie generowałaby zdecydowanie większe przestoje ze względu na wynikłe uszkodzenia. Oczywiście nadrzędną wartością zawsze pozostaje zdrowie pracowników, stąd z uwagi na uwarunkowania geologiczne i tzw. koncentrację wydobycia stosowanie tej wielkości maszyn górniczych, nawet biorąc pod uwagę także ich większy koszt, ma swoje uzasadnienie. Cykl pracy przy drążeniu wyrobiska chodnikowego jest taki, że obsługa nie jest ciągle narażona na działanie drgań, trzeba tu zaznaczyć, że w przypadku obsługi maszyn tego typu mamy do czynienia z drganiami mechanicznymi o działaniu ogólnym, czyli drgania propagują do organizmu człowieka głównie przez nogi od podłogi pomostu oraz od siedziska. Należy również zwrócić uwagę na fakt zmian 189

190 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. miąższości i geometrii poszczególnych warstw w czasie drążenia chodnika, a co z tym jest związane i dawki drgań pochłonięty przez ciało operatora kombajnu (również w aspekcie standardowo wykonywanych badań na stanowisku pracy nie uwzględniających takich przypadków). LITERATURA 1 W. Bogusz. Drgania Mechaniczne cz. I i II, Skrypty uczelniane. Kraków: AGH Z. Engel, W.M. Zawieska. Hałas i drgania w procesach pracy źródła, ocena, zagrożenia. Warszawa: CIOP BiP, C. Cempel. Wibroakustyka stosowana. Warszawa: PWN Dytran Instruments, Inc. Piezoelectric and DC mems sensors for measurement and monitoring. Accelerometers, Pobrano z: meters-c84.aspx. [Dostęp: ]. 5 L. Grzegorczyk, M. Walaszek. Drgania i ich oddziaływanie na organizm ludzki. Warszawa: PZWL, L. Grzegorczyk. Wpływ wibracji przemysłowej na człowieka. Warszawa: IOMB, Kombajn chodnikowy R Instrukcja obsługi. Katowice Materiały szkoleniowe, Pobrano z: [Dostęp: ]. 9 PN-EN A1, Drgania mechaniczne. Pomiar i obliczanie zawodowej ekspozycji na drgania o ogólnym działaniu na organizm człowieka dla potrzeb ochrony zdrowia. Wytyczne praktyczne. Warszawa: PKN, Projekt techniczny. Karta drążonego wyrobiska chodnikowego,. 11 Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dn. 6 czerwca 2014 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. 12 SVAN 948 czterokanałowy miernik/analizator poziomu drgań i hałasu. Instrukcja obsługi, Warszawa, A. Uzarczyk. Czynniki szkodliwe i uciążliwe w środowisku pracy. Gdańsk: ODDK,

191 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych BADANIA WPŁYWU RODZAJU URABIANYCH SKAŁ W KOPALNI WĘGLA KAMIENNEGO NA POZIOM REJESTROWANYCH DRGAŃ, JAKO CZYNNIKA NIEBEZPIECZNEGO MATERIALNEGO ŚRODOWISKA PRACY Streszczenie: W czasie eksploatacji górniczej w kopalniach węgla kamiennego polegającej na drążeniu chodników za pomocą kombajnu chodnikowego występuje wiele czynników niebezpiecznych materialnego środowiska pracy. Jednym z nich są drgania, które są przenoszone na cały ustrój konstrukcyjny, równocześnie także na człowieka znajdującego się na stanowisku pracy obsługi. W publikacji przedstawiono badania wpływu rodzaju skały na poziom rejestrowanych przyspieszeń drgań RMS na stanowisku pracy wykonane w wyrobisku chodnikowym o przekroju składającym się z trzech różnych warstw skał. Słowa kluczowe: kombajn chodnikowy, drgania mechaniczne, stanowisko pracy INVESTIGATIONS INTO THE INFLUENCE EXERTED BY THE TYPE OF ROCK MINED IN A HARD COAL MINE ON THE LEVEL OF RECORDED VIBRATIONS AS A DANGEROUS WORK ENVIRONMENT FACTOR Abstract:?In the process of exploitation in hard coal mines, which involves drift mining by means of a road header, there are many dangerous work environment factors. These factors include vibrations, which are transferred onto the whole construction system and a person staying at the workstation. The publication presents investigations into the influence exerted by the type of rock on the level of recorded RMS vibrations acceleration at a workstation, which were conducted in a drift having a cross-section composed of three different layers. Key word: road header, mechanical vibration, work Dr inż. Marek PROFASKA Inż. Krzysztof BARAN Politechnika Śląska Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. Wydział Górnictwa i Geologii Aleja Jana Pawła II 4 Instytut Mechanizacji Górnictwa Jastrzębie-Zdrój ul. Akademicka 2, Gliwice Marek.Profaska@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

192 Jacek SITKO Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 16 ANALIZA MOŻLIWOŚCI PRZEROBU PRODUKTÓW UBOCZNYCH WYROBÓW HUTNICZYCH 16.1 WPROWADZENIE W związku z wyczerpywaniem się krajowych zasobów siarczkowych rud cynku rośnie zainteresowanie przerobem hutniczych tlenków cynku otrzymywanych z surowców wtórnych m. in. z pyłów stalowniczych EAFD. Hutnicze tlenki cynku stanowiące produkt przerobu w piecach przewałowych, pyłów stalowniczych charakteryzują się podwyższoną zawartością zanieczyszczeń szkodliwych dla elektrolizy cynku, w tym chloru, fluoru i ołowiu. Uprzydatnienie hutniczych tlenków cynku do hydrometalurgicznego przerobu jest aktualnym problemem technologicznym. Przerób hydrometalurgiczny stawia wysokie wymagania odnośnie składu chemicznego surowców cynkowych w szczególności w odniesieniu do zawartości halogenków: Cl < 0,005; F0,001 0,002% [2]. Tak małe zawartości halogenków osiąga się w wyniku prażenia w szczególności prażenia sulfatyzującego. Wykonane dotychczas prace badawcze i praktyka przemysłowa zagranicznych zakładów elektrolizy cynku wykazały, że zadowalające rezultaty osiąga się przy oczyszczaniu tlenków cynku sposobem płukania roztworem węglanu sodu z kolejnym prażeniem w piecu fluidyzacyjnym wraz z koncentratem blendowym. Główną przeszkodą utrudniającą wdrożenie takiej technologii jest wysoka zawartość ołowiu (3-9%Pb) w hutniczych tlenkach cynku, to też usunięcie tego zanieczyszczenia jest kluczem od pomyślnego rozwiązania problemu przygotowania surowców do produkcji cynku elektrolitycznego. Przypomnieć należy, że zawartość ołowiu w koncentratach cynkowych (tlenkowych i siarczkowych) kierowanych do prażenia w piecach fluidyzacyjnych powinna być jak najmniejsza. Ołów utrudnia przebieg operacji prażenia powodując powstawanie spieków i narostów piecowych oraz reagując ze składnikami koncentratów cynku tworząc krzemiany, które komplikują przebieg operacji prażenia, ługowania oraz sedymentacji i filtracji gęstw cynkowych. Przedsiębiorstwo BOL-REC Sp. z o.o. przerabia w piecach przewałowych (rys. 16.1), wtórne surowce cynkowe takie jak metalurgiczne pyły i szlamy zawierające składniki toksyczne (ołów, chlor, fluor i in.) produkując tlenki cynku służące do otrzymywania cynku najwyższych gatunków. Różnorodność i zmieniający się skład chemiczny surowców kierowanych do pieców przewałowych stwarzają wysokie wymagania w zakresie doboru parametrów prowadzenia procesu przewałowego, w szczególności w aspek- 192

193 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych cie otrzymywania wysokojakościowych produktów hutniczych tlenków cynku oraz w zakresie ochrony środowiska. Przedsiębiorstwo wyposażone jest w sześć pieców obrotowych o długości 40 m i średnicy 3 m, ma zdolność przerobową pyłów stalowniczych ok t/r. Przewidywana modernizacja technologii zmierza głównie w kierunku poprawienia jakości produktu hutniczego tlenku cynku oraz utylizacji żużli. Ze względu na dużą masę otrzymywanych żużli, stanowiącą ok. 65% w odniesieniu do masy suchej cynkonośnego wsadu do pieca przewałowego, żużel należy traktować nie jako odpad, lecz jako produkt uboczny. Źródło: Opracowanie własne Rys Piec przewałowy Warunki prowadzenia procesu przewałowego powinny być ustalone tak, aby otrzymywane żużle zawierały jak najmniej zanieczyszczeń (głównie takich jak Zn i Pb), które utrudniają zagospodarowanie żużli ANALIZA MOŻLIWOŚCI ZAGOSPODAROWANIA ŻUŻLI Celem opracowania jest analiza możliwości zagospodarowania żużli z przerobu pyłów stalowniczych w piecach przewałowych BOL-REC (tab. 16.1). Artykuł obejmuje analizę problemu utylizacji żużli metalurgicznych, charakterystykę chemiczną mineralogiczną pyłów stalowniczych EAFD oraz badania w zakresie utylizacji żużli, które zawierają m.in.: analizę możliwości zastosowania żużli, jako składnika nadawy do spiekania wsadu. badania możliwości zastosowania żużli, jako składnika klinkieru przy produkcji cementu. Możliwości wykorzystania żużli: odzysk żelaza z żużli, zastosowanie żużli do produkcji materiałów drogowych, zastosowanie żużli do produkcji materiałów wiążących. 193

194 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. W pierwszym etapie przerobu żużli stalowniczych odzyskuje się zawarte w nich żelazo, które może występować w formie wolnej, jako krople metalu zatrzymane w stygnącym żużlu, bądź jako powstałe w procesie stalowniczym związki chemiczne. Technologia obejmuje dwie zasadnicze operacje: kruszenie żużla i separację magnetyczną. Kruszenie żużla jest prowadzone kilkustopniowo, przy użyciu kruszarek różnego typu i jest operacją wysoko energochłonną i powodującą szybkie zużycie urządzeń [1]. Frakcja niemagnetyczna jest segregowana na przesiewaczach na różne frakcje ziarnowe w zależności od wymagań odbiorców i stosowana w budownictwie drogowym, mieszkaniowym i innym. Możliwość utylizacji żużli związana jest z właściwościami związków chemicznych wchodzących w ich skład, dzięki którym po zmieszaniu z wodą powstają hydraty o dużej wytrzymałości mechanicznej. Związki takie po zmieszaniu z piaskiem lub innym wypełniaczem oraz z wodą tworzą masę lejną, która po pewnym czasie twardnieje i przybiera kształt formy. Dla żużli wielkopiecowych opracowano technologię polegającą na mieszaniu z określonymi ilościami klinkieru, cementu portlandzkiego i gipsu. Otrzymuje się tzw. cement hutniczy, który po stwardnieniu jest odporny na wysokie temperatury i działanie wody. Cementy te stosuje się najczęściej do budowy dużych konstrukcji betonowych. Tab Podstawowe dane produkcyjne procesu przewałowego przy przerobie pyłów stalowniczych w BOL-REC (za 2014 r.) Nazwa cechy Wydajność pieca (przewałowego) Wielkość produkcji hutniczego tlenku cynku Skład chemiczny hutniczego tlenku cynku, % Zużycie koksiku Zużycie gazu Udział mączki wapiennej (CaCO 3) we wsadzie do pieca przewałowego Masa żużla */ Wartość ok. 110 t/24 godz. masy (suchej) wsadu cynkonośnego Zn 57,0-63,0 K 2O 4,8-5,8 Na 2 O 3,0-4,2 ok. 43 t/24 godz. Pb 4,5-5,8 Cl 5,5-7,5 F 0,15-0,25 Fe 2,5 S 0,95 30% masy wsadu cynkonośnego 10 m 3 /t masy wsadu cynkonośnego 12% Cd 0,2-0,3 SiO 2 0, % w stosunku do masy suchej wsadu cynkonośnego Uzysk cynku 90% Uzysk ołowiu 89,6% Uzysk kadmu 95% */ Żużel z przerobu pyłów stalowniczych wykorzystywany jest do rekultywacji terenów górniczych oraz do produkcji kruszyw dla budownictwa drogowego Źródło: Opracowanie własne Jednym z głównych składników żużli hutniczych obok tlenków i krzemianów metali jest szkliwo. Na podstawie badań przeprowadzonych na próbkach żużli pochodzących z hutnictwa stali oraz cynku i ołowiu pobranych ze składowisk na terenie Górnego Śląska ustalono przebieg kolejnych etapów procesu dewitryfikacji szkliwa; od jego 194

195 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych zwartej postaci o gładkiej powierzchni do szkliwa przeobrażonego, silnie spękanego o brązowo-czerwonym zabarwieniu. Badając żużle zdeponowane na składowiskach stwierdzono, że szkliwo jest składnikiem najbardziej podatnym na procesy wietrzenia. Na podstawie analizy żużli w mikroobszarach ustalono skład chemiczny szkliwa, który jest zmienny i zależy od rodzaju żużla. Dominują w nich: Si, Al., Fe oraz Ca i Mg. Szkliwo w żużlach stalowniczych zawiera ponadto Mn, P i S, natomiast szkliwo w żużlach po hutnictwie cynku i ołowiu zawiera wiele składników: As, Cd, Cu, Mn, Ni, Pb, Tl, Zn, a także alkalia oraz siarkę. Największa jest masa żużli. Obecnie, w świecie masa żużla w hutnictwie wynosi około 300 kg na tonę surówki, a w poszczególnych hutach waha się od około 180 kg/t do ponad 400 kg/t. W Polsce jeszcze do 1980r. udział ten wynosił około 700 kg/t, a obecnie waha się między 300 a 400 kg/t surówki. Żużel wielkopiecowy jest stopem (w kolejności zmniejszającej się) CaO, SiO2, MgO i Al2O3 proporcja tych ostatnich dwu składników zmienia się w poszczególnych hutach, zawartość MgO może być większa lub mniejsza od zawartości Al2O3. Te cztery składniki stanowią około 95% masy żużla CHARAKTERYSTYKA I MOŻLIWOŚCI UTYLIZACJI PRZERABIANYCH PÓŁPRODUKTÓW EAFD Pyły stalownicze określane skrótem EAFD z angielskiego Electric Arc Furnace Dust pochodzą z odpylania gazów w procesie przetopu złomu stalowego w piecach elektrycznych. W ostatnich latach masa tych pyłów ciągle zwiększa się z powodu wzrostu masy złomu blach stalowych ocynkowanych we wsadzie do pieców elektrycznych. Ocenia się, że masa EAFD kształtuje się na poziomie kg pyłu na tonę wyprodukowanej stali [2]. Utylizacja pyłów stalowniczych jest aktualnym problemem gospodarczym (ekonomicznym i ekologicznym) o wymiarze światowym co wynika z rozwoju produkcji blach ocynkowanych. Szybki wzrost produkcji i zużycia tego typu blach powoduje zwiększenie masy cynku i ołowiu wprowadzanej ze złomem stalowym do przerobu w piecach elektrycznych. Z tych samych powodów wzrasta w pyłach stalowniczych zawartość halogenków, które są składnikami topników oraz związków chemicznych wchodzących w skład powłok antykorozyjnych (nanoszonych na powierzchnie blach ocynkowanych). W tab podano wielkości wyprodukowanej stali surowej w Europie w 2012 r. Znając wielkość produkcji stali oraz stosowane technologie przerobu ocynkowanego złomu stalowniczego można oszacować masy generowanych pyłów stalowniczych [4], [9]. Autorzy artykułu A. Suliga i W. Derda, podając charakterystykę pyłów stalowniczych omawiają proces powstawania ich oraz skład chemiczny, cząstki pyłu mogą powstawać w wyniku wielu mechanizmów m.in.: odparowania metali w łuku elektrycznym i strumieniu gorących gazów; wyrzucania kropel pod wpływem wdmuchiwanego tlenu; wyrzucania kropel pod wpływem pękających pęcherzyków gazów; unoszenia dodatków o niskiej gęstości i małych wymiarach, np. takich jak węgiel i wapno. 195

196 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Tab Wielkość produkcji stali surowej w Europie w 2012r. Lp. Kraje UE Wielkość produkcji [tys. ton] Lp. Kraje europejskie z poza UE Wielkość produkcji [tys. ton] 1 Austria Bośnia-Hercegowina Belgia Chorwacja 30 3 Bułgaria Macedonia Czechy Norwegia Finlandia Serbia Francja Turcja Niemcy RAZEM kraje poza UE Grecja Węgry Włochy Luksemburg Holandia Polska Rumunia Słowacja Słowenia Hiszpania Szwecja Wielka Brytania Inne kraje UE RAZEM Unia Europejska RAZEM Europa Źródło: [6] Pyły stalownicze EAFD są mieszaniną wieloskładnikową i wielofazową pierwiastków, o różnym składzie chemicznym i uziarnieniu (tab. 16.3). Na podstawie literatury oraz badań własnych, typowy skład chemiczny pyłów pod względem zawartości metali można przedstawić jako mieszaninę: związków żelaza (ok %) i cynku (15-25%) wraz ze związkami mineralogicznymi i ołowiu. Żelazo w pyłach może występować w postaci magnetytu (Fe3O4), hematytu (Fe2O3) oraz tworząc z cynkiem franklinit (ZnO Fe2O3). W skład pyłów wchodzą ponadto: PbO, MnO, CaO, MgO, Cr2O3, Al2O3, SiO2, NaCl, KCl, CaF2 [2]. Chen T., Dutrizac J., Owens D. przedstawiają następującą mineralogiczną charakterrystykę pyłów stalowniczych EAFD o zawartości ok. 22% Zn: Chlor w EAFD występuje jako NaCl, KCl, PbCl2, ZnCl2, CaCl2 i jako domieszka CaO/Ca(OH)2 lub MgO i małe ilości rozpuszczalnego w wodzie ZnCl2. Fluor występuje jako: CaF2, MgF2, Ca(F,Cl). 196

197 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Cynk występuje głównie, jako ZnO, ZnFe2O4 oraz jako krzemian lub związek typu spinel, inne pierwiastki jako: CaO, Fe2O3, C, FeO, Ca3Fe2O6 różne krzemiany Ca-Fe- Zn zawierające: Zn, Fe, Mn, Mg, Cr, Al. i Ca; małe ilości PbCl2, NaCl, KCl, Ca-Fe-Mn- Zn szkło krzemowe, CaCO3, CaSO4, Fe, Al., Zn i stopy Zn. Ołów występuje głównie jako PbCl2. Chrom jako FeCr2O4. Siarka występuje w cząstkach węgla oraz w Ca/Ca(OH)2 oraz jako FeS. Tab Zawartość pierwiastków w pyłach z elektrycznych pieców stalowniczych pochodzących z różnych elektrostalowni Pierwiastek Źródło: [4] Zawartość w poszczególnych próbkach, % C 2,5 0,8 1,4 1,1 3 1,8-1,26 - Na 1,7 1, ,79-1,03 Mg 0,69 1, , Al 2,1 0,72 1,8 2, ,6 Si 1,4 2,4 2,3 2,4 2,1 1,9 1,2 3,37 3,1 S 0,31 0,14 0,68 0,42 0,55 0,2-0,63 - K 1,5 0,51 1,8 1,4 1,2 1, ,95 Ca 1,3 3 2,5 2,8 1,2 1,3 3,71 3,5 2,9 Mn 1,9 2,8-1,3 0,31-1,33 2,73 1,83 Fe 24,9 41,4 24,4 34,9 27,2 30,3 18,6 36,44 26 Cu 0,24 0, ,24 Zn 26,1 10,8 35,9 26,7 36,4 25,1 33,48 28,3 33 Cl 6,6 2,3 6,5 1,9 8 5,6-1,44 0,01 Sn 0,04 0, ,02 Pb 2,2 0, ,78 2,6 3,05 Kret J. i Mojžisek J. rozpatrywali mechanizm tworzenia się pyłów w elektrycznych piecach łukowych dochodząc do nw. wniosków: Procesy dyfuzji i reakcje przebiegające na granicy faz powodują utlenienie ciekłego metalu podczas transportu tlenu do granicy żużel-metal i tworzą tlenki żelaza w następującej kolejności: Fe2O3, Fe3O4, FeO. Równoczesne tworzenie się CO w kąpieli powoduje jej wrzenie. Wyniki analiz chemicznych wykazały, że wszystkie lotne pyły spinelowo-ferrytowe zawierają Zn, Mn i Fe. Inne pierwiastki stopowe (Cu, Ni, Mo, Sn, Co, As, W) nie utleniają się i pozostają w ciekłym metalu. Przy roztapianiu złomu z pokryciami galwanicznymi w piecu łukowym, metaliczny cynk łatwo się ulatnia z powodu swej niskiej temperatury wrzenia (907 o C). Stopy cynku FeZn3, FeZn7, tworzące się podczas roztapiania złomu, stają się częścią składową ciekłego metalu. W ciekłej stali mangan i cynk utleniają się na tlenki (MnO, ZnO), o ile są w kontakcie z FeO lub tlenem, następnie wypływają na granicę podziału żużel-metal. Przy styczności z Fe2O3 lub Fe3O4, w wysokich temperaturach ZnO tworzy łatwo roztwór 197

198 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. stały ZnFe2O4, który nie miesza się z FeO. Odwrotnie, MnO łatwo miesza się z tlenkami żelaza Fe2O3, Fe3O4 i FeO oraz łatwo tworzy z nimi roztwory stałe MnFe2O4, (Mn, Fe) Fe2O4 lub (Mn, Fe) O. Przeprowadzone badania wykazały, że duża ilość cząstek pyłu z pieców łukowych jest z punktu widzenia składu mineralogicznego roztworem stałym pomiędzy franklinitem (ZnFe2O4) i magnetytem (Fe3O4). Niektóre cząstki mają skład zbliżony do franklinitu, inne natomiast do magnetytu. Roztwór stały magnetyto-franklinitowy może zawierać małe ilości Al. Niektóre cząstki zawierają również jako bsyt (MnFe2O4). Takie ziarna są roztworem stałym franklinitu-magnetytu-jakobsytu i zwykle zawierają małe ilości Mg. Problemem o podstawowym znaczeniu przy przerobie pyłów stalowniczych jest możliwość wydzielenia czystego ZnO z względnie trwałych ferrytów cynkowych, w postaci których występuje cynk w pyłach z łukowych pieców Elektrycznych. W pyłach występują także zanieczyszczenia związkami chloru i fluoru, których źródłem są pozostałości powłok chlorokauczukowych we wsadzie oraz domieszki tworzyw sztucznych pochodzących np. z grupy PCV lub kauczuków syntetycznych. Roczna światowa wielkość produkcji pyłów stalowniczych EAFD szacowana jest na 6 milionów ton, a roczna produkcja takich pyłów w Ameryce Północnej 1 milion ton. Typowy skład chemiczny pyłów EAFD jest następujący, %: Al. 0,3; As 0,02; Ca 3,4; Cr 0,2; Cu 0,4; Fe 24,9; K 1,6; Mg 1,3; Mn 2,8; Na 2,0; Ni 0,03; P 0,1; Pb 7,8; Si 0,9; Ti 0,05; Zn 23,3. Przy przerobie pyłów stalowniczych w Ameryce Północnej i w Europie dominuje proces przewałowy (tab. 16.4) [5]. Tab Typowy skład chemiczny wtórnych surowców przerabianych w BEFESA Źródło: [3] Nazwa pierwiastka Pyły EAFD Szlamy Fe-Zn [%] [%] Zn Pb 0,1-3 0,1-1 FeO ,0-30 CaO 3,5-15 0,2-9 SiO2 1,0-8 0,2-28 MgO 1,7-9 0,1-2 Cl 0,1-4 0,1-6 F 0,1-1,5 0,1-2 S 0,2-1 0,1-10 (CaO+MgO):(SiO2) 2,0-19 0,2-12 Największy w Europie producent tlenku cynku Befesa Zinc S.L.U z pięcioma hutami tlenku cynku w Europie (w tym w Niemczech, Francji, Hiszpanii i Szwecji) przerabia rocznie ponad ton pyłów EAFD i innych cynkonośnych odpadów przemysłowych, produkując t/r hutniczych tlenków cynku zawierających ponad 110 tys. t/r cynku [3]. Zakłady cynkowe Befesa osiągają dobre rezultaty produkcyjne i ekologiczne o czym świadczy skład chemiczny produktów z pieców przewałowych (tab. 16.5). 198

199 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Tab Skład chemiczny hutniczych tlenków cynku i żużli z pieców przewałowych Nazwa pierwiastka Źródło: [3] Surowy tlenek cynku Płukany tlenek cynku (produkt handlowy) Żużel z pieców przewałowych [%] [%] [%] Zn <5 Pb 2,3-5, ,06 FeO 2,1-5,4 3,0-6,0 45,0 CaO 1,2-4,0 1,8-4,5 <26,0 SiO2 0,2-1,5 0,4-2,0 <10,0 MgO 0,2-0,5 0,3-0,6 <6,0 Cl 0,1-6,4 0,05-0,2 <0,1 F 0,1-0,5 <0,1-0,25 0,3 S 0,2-1,0 0,1-0,5 1,5 Na2O 0,3-31 0,1-0,3 0,6 K2O 0,05-3,9 0,04-0,1 0,1 PODSUMOWANIE Przerób i utylizacja półproduktów hutniczych bazujących m.in. na cynku, jest aktualnym problemem gospodarczym (ekonomicznym i ekologicznym) o wymiarze światowym co wynika z rozwoju produkcji wyrobów ocynkowanych. Wzrost produkcji i zużycia wyrobów ocynkowanych, powoduje zwiększenie masy cynku i ołowiu wprowadzanej ze złomem stalowym do przerobu w piecach elektrycznych. Z tych samych powodów wzrasta w pyłach stalowniczych zawartość halogenków, które są składnikami topników oraz związków chemicznych wchodzących w skład powłok antykorozyjnych (nanoszonych na powierzchnie elementów ocynkowanych). Ocenia się, że masa pyłów stalowniczych EAFD kształtuje się na poziomie kg pyłu na tonę wyprodukowanej stali. Pyły stalownicze są mieszaniną wieloskładnikową i wielofazową pierwiastków o różnym składzie chemicznym i uziarnieniu. Duża odporność chemiczna związków występujących w pyłach, tłumaczy liczne problemy i niepowodzenia prac prowadzonych w szeregu ośrodków badawczych. Dlatego każda praca realizowana w tym zakresie stanowi cenny wkład w rozwój technologii, ekologii oraz ekonomii. LITERATURA 1 W. Biały. Wybrane zagadnienia z wytrzymałości materiałów. Warszawa: WNT, T.T. Chen, J.E.Dutrizac, D.R. Owens. Mineralogical characterization of EAF dusts from plain carbon steel and stainless steel operations, Proceeding of the 3. International Symposium on Recycling in Metallurgical Industry, Calgary, Canada, August, 1998, pp M. Gamroth, K. Mager. SDHL waelz technology: state of the art for recycling of zinccontaining residues, Proceedings LEAD-ZINC 2010, TMS, Vacouver, Kanada, pp

200 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 4 J. Kret, J. Mojžisek. Mineralogiczne wiązania cynku w wielkopiecowych i stalowniczych pyłach i szlamach. Hutnik-Wiadomości Hutnicze, nr 7, 2007, s M. Nasmyth, G. Cooper. Feed Materials and Process Options, Proceedings LEAD- ZINC 2010, TMS, Vancouver, Kanada. 6 P. Ostrowska, K. Mierzwa. Odzysk cynku z wybranych odpadów hutniczych, Hutnik- Wiadomości Hutnicze, nr 7, 2007, s A. Suliga, W. Derda. Dobór wartości ph roztworów w hydrometalurgicznym procesie przerobu wysokocynkowych pyłów pochodzących z łukowych pieców Elektrycznych. Hutnik-Wiadomości Hutnicze, nr 12, 2012, s A. Suliga, W. Derda. Wybrane aspekty odzysku metali z pyłów pochodzących z Łukowych pieców elektrycznych w procesie pirometalurgicznym. Hutnik- Wiadomości Hutnicze, nr 5, 2011, s Światowa produkcja stali w 2012 roku, Stahl und Eisen, t.133, nr 2, 2013, s. 70. ANALIZA MOŻLIWOŚCI PRZEROBU PRODUKTÓW UBOCZNYCH WYROBÓW HUTNICZYCH Streszczenie: Artykuł zawiera wybrane elementy procesu technologicznego oraz informacje dotyczące składu chemicznego oraz wpływu na technologię, ekologię oraz możliwość generowania produktów ubocznych w postaci m.in. pyłów oraz żużli a także analizę zakresu przerobu, pozwalającą wykorzystać żużle w przemyśle i gospodarce. Słowa kluczowe: utylizacja, produkt, pył, technologia ANALYSIS POSSIBILITY THE PROCESSING OF BY-PRODUCTS IN SMELTING PRODUCTION Abstract: The article contains chosen elements of technological process and information concerning the chemical composition and influence on the technology, ecology and possibility of generating by-products in the form among others dusts and cinders as well analysis of scope the processing, allowing to use slags in the industry and economy. Key words: recycling, product, dust, technology Dr inż. Jacek SITKO Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 42, Zabrze JSitko@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

201 Marek SZA FRA NIEC SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 17 ANALIZA SYSTEMU INFORMACYJNO- DECYZYJNEGO ZARZĄDZANIA ŚRODOWISKIEM W UNII EUROPEJSKIEJ 17.1 WPROWADZENIE Przedmiotem badań nauki o zarządzaniu środowiskiem jest gospodarowanie elementami i walorami środowiska z uwzględnieniem czasu i przestrzeni. Procesy te wymagają podejmowania decyzji w zakresie odpowiedniej alokacji ograniczonych zasobów w celu zaspokajania nieograniczonych potrzeb. Decyzje te podejmują menedżerowie zakładów przemysłowych (np. w zakresie inwestycji proekologicznych, wdrażania ekoinnowacji), organy administracji państwowej (np. w zakresie tworzenia i wdrażania narzędzi zarządzania środowiskiem, metod sterowania) oraz osoby fizyczne (np. w zakresie ekologicznych preferencji wyboru towarów). Trafność tych decyzji oraz poziom ryzyka uzależniony jest przede wszystkim posiadaniem informacji odpowiedniej jakości. Istnienie ścisłych zależności pomiędzy procesami podejmowania decyzji, a systemami informacyjnymi czy gospodarowaniem wiedzą doprowadziły do wyodrębnienia się pojęcia tzw. systemów informacyjno-decyzyjnych. W przypadku zaś wykorzystania w tym orzasze narzędzi informatycznych mówimy o systemach wspomagania decyzji. Zarządzanie środowiskiem rozumiane jako nauka i działalność praktyczna, zajmująca się projektowaniem, wdrażaniem, kontrolowaniem i koordynowaniem procesów gospodarowania środowiskiem [9] wymaga przetwarzania znacznych ilości informacji o charakterze interdyscyplinarnym. Sytuacja ta doprowadziła do ustanowienia w ramach krajów członkowskich Unii Europejskiej systemu informacji o środowisku. Adresatami tego systemu są nie tylko przemysł czy przedstawiciele administracji państwowej, ale również i społeczeństwa. Przesłankami do podejmowania działań pro-środowiskowych są przede wszystkim: dbałość o życie i jakość życia ludzi. Z tego względu szczególną uwagę nadaje się próbom maksymalizacji poziomu bezpieczeństwa, minimalizowaniu ryzyka ekologicznego poprzez monitorowanie trendów oraz ochronę elementów środowiska powietrza, wód, ziemi i gruntów rolnych. Współczesne systemy zarządzania oparte są na odpowiednim gospodarowaniu informacją i wiedzą w celu identyfikacji możliwości ciągłego doskonalenia w czasie, a więc decydowania o podejmowaniu działań doskonalących i niezbędnych inwestycjach. W niniejszym artykule opisano założenia podejmowania decyzji w zarządzaniu środowiskiem oraz systemu informacyjno-decyzyjnego 201

202 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. zarządzania środowiskiem w Unii Europejskiej. Zbadano jego główne elementy i strukturę ISTOTA PODEJMOWANIA DECYZJI W ZARZĄDZANIU ŚRODOWISKIEM Problemy decyzyjne różnią się stopniem złożoności (od prostych, jednoznacznych do charakteryzujących się złożoną siecią relacji), stopniem dynamizmu (od stałych po turbulentne) oraz stopniem niepewności (od zdarzeń pewnych po niemożliwe do przewidzenia). Mogą wystąpić problemy strukturalne (o znanych procedurach rozwiązania) oraz niestrukturalne (niepoddające się algorytmizacji). Zarządzanie środowiskiem wiąże się zwykle z podejmowaniem decyzji złożonych, niestrukturalnych o wysokim poziomie niepewności. Ocena zmian samego wpływu na środowisko wiąże się z koniecznością zmierzenia się z koniecznością uwzględnienia trudnych do scharakteryzowania parametrów zjawisk środowiskowych, takich jak [5], [6]: dynamika (systemy środowiska Ewoluują w czasie), przestrzenny charakter (dwu- lub trójwymiarowy), złożoność (wynikającą z podlegania różnym prawom nauki fizykochemicznym i biologicznym), losowość (procesy środowiskowe mają zwykle charakter stochastyczny, o niepewnych parametrach), cykliczność, niejednorodność i skala (środowisko, w którym przebiegają procesy środowiskowe są niejednorodne i trudne do scharakteryzowania za pomocą mierzalnych wskaźników), luka informacyjna. W przypadku zarządzania środowiskowego szczególnego znaczenia nabierają bariery racjonalności podejmowania decyzji, a należą do nich z jednej strony ograniczoność zasobów (finansowych, ludzkich itp.), biurokratyzacja, z drugiej mają związek z uwarunkowaniami zewnętrznymi, takimi jak: wpływ na poziom konkurencyjności (np. wpływ na poziom kosztów produkcji), czy możliwość braku społecznej akceptacji. Źródło: [9] Rys Ogólny model systemu zarządzania środowiskiem Należy przy tym rozróżnić pojęcia wspomagania decyzji od podejmowania decyzji. Wspomaganie decyzji pomaga podjąć decyzję najbardziej optymalną pod względem wybranych kryteriów [10], natomiast podejmowanie decyzji ma szersze znaczenie. Do głównych celów zarządzania środowiskiem zaliczyć należy: ochronę życia i zdrowia ludzi, zachowanie odpowiedniej jakości i ilości surowców naturalnych, 202

203 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych ograniczenie emisji zanieczyszczeń, minimalizacja ryzyka ekologicznego. Cele te są osiągane poprzez ustanawianie narzędzi i sterowanie obiektem zarządzania, do którego należą: społeczeństwo, podmioty gospodarcze i środowisko. Ogólny model zarządzania środowiskiem przedstawia rys Decydujące znaczenie w przypadku zarządzania środowiskiem ma monitorowanie stanu środowiska, kreowanie postaw proekologicznych społeczeństwa oraz intensyfikacja ekoinnowacyności przedsiębiorstw. Do głównych instytucji sfery zarządzającej w zarządzaniu środowiskiem, odpowiedzialnych za sterowanie i dobór odpowiednich narzędzi zaliczamy [9] (rys. 17.2): organy prawodawcze państwa sejm, senat, prezydent, rada ministrów, centralne i terenowe organy administracji rządowej premier, ministrowie, samorządy terytorialne gminne, powiatowe, wojewódzkie, jednostki gospodarcze produkcyjne i usługowe jednostki kontroli Najwyższa Izba Kontroli, Państwowa Inspekcja Sanitarna, Inspekcja Ochrony Środowiska, niezależne organizacje proekologiczne. Źródło: [9] Rys Organizacja systemu zarządzającego środowiskiem w Polsce Ze względu na występujące zależności pomiędzy działalnością człowieka, a stanem środowiska w skład obiektu zarządzania obok systemu gospodarka zaliczamy również system społeczeństwo. Podejmowanie decyzji w zarządzaniu środowiskiem dotyczy 203

204 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. również sterowania mechanizmami mającymi pośredni wpływ na stan środowiska, a należą do nich m.in. [9], s : koncentracja produkcji, struktura produkcji, postęp techniczno-technologiczny, wartości kulturowe i normy etyczne, idee społeczno-polityczne, poziom świadomości i wiedzy. W jednostkach terytorialnych w ramach zarządzania środowiskiem podejmowane są decyzje związane m.in. z ustalaniem: strategii zrównoważonego rozwoju województwa, powiatu, gminy, planu zagospodarowania przestrzennego, studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego, miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego, programu ochrony środowiska (wojewódzki, powiatowy, gminny), planu gospodarki odpadami (krajowy, wojewódzki, powiatowy, gminny), programu edukacji ekologicznej, programu gospodarki leśnej, planu działań na rzecz wykorzystania odnawialnych źródeł energii, programu ochrony przed hałasem, planu reagowania kryzysowego GOSPODAROWANIE INFORMACJĄ W ZARZĄDZANIU ŚRODOWISKIEM W UNII EUROPEJSKIEJ Kluczową rolę w procesie podejmowania decyzji odgrywa odpowiednia jakościowo informacja. W literaturze krajowej znajdujemy co najmniej trzy kategorie informacji pojawiające się w kontekście zarządzania środowiskiem, a należą do nich: informacja o środowisku [2], [7], informacja ekologiczna [9], informacja dla zarządzania środowiskiem [13]. System gospodarowania informacją o środowisku stanowi prawnie usankcjonowane źródło wiedzy o środowisku w skali międzynarodowej i jest najbardziej rozwiniętym narzędziem w tym zakresie. Nieco szerszym pojęciem jest informacja ekologiczna, która obok informacji o środowisku obejmuje również informację dotyczącą środowiska, która zapewnia funkcjonowanie systemu zarządzania środowiskiem i opisuje jego skutki [9]. Najszerszym pojęciem jest informacja dla zarządzania stanowiąca informację, które może mieć znaczenie w procesach podejmowania decyzji. Pojęcie informacji o środowisku zostało zdefiniowane w Konwencji z Aarhus z 1998 roku o dostępie do informacji, udziale społeczeństwa w podejmowaniu decyzji oraz dostępie do sprawiedliwości w sprawach dotyczących środowiska. 2 Konwencja ta 2 W treści Konwencji używa się sformułowania informacja dotycząca środowiska, która w prawie polskim i regulacjach unijnych (Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2003/4/WE) przyjęła później zwrot informacja o środowisku i w takiej formie jest używana w działalności administracyjnej. 204

205 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych została ratyfikowana w kraju ustawą w 2001 roku (Dz.U. nr 89, poz. 970) i opublikowana w 2003 (Dz. U. nr 78, poz. 706). Zgodnie z treścią Konwencji informacja ta dotyczy [2], [7]: stanu elementów środowiska takich jak powietrze i atmosfera, woda, gleba, grunty, krajobraz i obiekty przyrodnicze, różnorodność biologiczna oraz jej składniki, w tym genetycznie zmodyfikowane organizmy oraz wzajemnego oddziałływania pomiędzy tymi elementami, czynników takich jak substancje, energia, hałas i promieniowanie, a także działań i środków, włączając w to środki administracyjne, porozumienia dotyczące ochrony środowiska, wytyczne polityki, ustawodawstwo, plany i programy, które wpływają lub mogą wpłynąć na środowisko lub mają na celu jego ochronę oraz analizy kosztów i korzyści, stanu zdrowia i bezpieczeństwa ludzi, łącznie ze skażeniem łańcucha pokarmowego, warunków życia ludzkiego, miejsc o znaczeniu kulturowym oraz obiektów budowlanych, w zakresie, w jakim wpływa lub może wpływać na nie stan elementów środowiska lub za pośrednictwem tych elementów. Prawo ochrony środowiska stanowi, że głównym źródłem informacji o środowisku w Polsce jest państwowy system monitoringu [15]. W ramach tego systemu dokonuje się pomiarów, ocen i prognoz stanu środowiska oraz gromadzi, przetwarza i upowszechnia informacje o środowisku. Ponadto ma on umożliwić odpowiednie informowanie organów administracji i społeczeństwa o: jakości elementów przyrodniczych, dotrzymywaniu standardów jakości środowiska i ewentualnych przekroczeń ustalonych poziomów, występujących zmianach jakości elementów przyrodniczych i przyczynach tych zmian, w tym związkach pomiędzy wielkościami rejestrowanych emisji a stanem elementów przyrodniczych. W szczególności systemem monitoringu objęte są takie parametry jak: jakość powietrza, jakość wód śródlądowych, podziemnych, przybrzeżnych, morza terytorialnego, jakości gleby i ziemi, poziom hałasu, promieniowanie jonizujące i pole elektromagnetyczne, stan zasobów naturalnych, rodzaje i ilości substancji i energii wprowadzanych do powietrza, wód, gleby i ziemi, wytwarzanie i gospodarowanie odpadami. Ustawa stanowi o cyklicznej formie pomiarów oraz o konieczności rejestracji wielkości parametrów oraz ich przestrzennego rozmieszczenia. Z istnieniem tego systemu związanych jest szereg dalszych wymagań, w tym konieczności raportowania przez określone podmioty wielkości emisji oraz istnienia systemu raportowania i udostępniania informacji o środowisku. Dane uzyskane z systemu są publikowane 205

206 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. w kraju przez Główny Urząd Statystyczny. Istniejący krajowy system jest elementem systemu informacji o środowisku Unii Europejskiej - SEIS (ang. Shared Environmental Information System) [6]. Na poziomie europejskim gromadzeniem, przetwarzaniem i upowszechnianiem informacji o środowisku zajmują się: Komisja Europejska oraz Europejska Agencja Środowiska. Taka struktura organizacji systemu ma za zadanie integrację działań poszczególnych krajów członkowskich oraz ułatwienie współpracy w osiąganiu wyznaczonych celów, takich jak np. ograniczanie emisji gazów cieplarnianych. Gospodarowanie informacją w skali Europejskiej ułatwić ma uwzględnienie zasad dyrektywy INSPIRE podkreślającej konieczność integracji i ujednolicenia infrastruktury i formy prezentacji informacji przestrzennej [3]. Niewątpliwie w przypadku zarządzania środowiskiem możemy mówić, że w kontekście podejmowania decyzji w celu realizacji podstawowych celów zarządzanie środowiskiem wymaga przetwarzania informacji, która: opisuje stan środowiska w tym strukturę elementów środowiska (hydrosfery, atmosfery, litosfery na różnych poziomach życia od poziomu biosfery, poprzez biocenozę, gatunek, populację, organizm, aż po poziom molekuł oraz na poszczególnych poziomach organizacji przyrody od poziomu biogeograficznego, poprzez krajobrazowy, ekosystemowy, gatunkowy po poziom genetyczny), stanu zasobów naturalnych, opisuje strukturę źródeł zanieczyszczeń np. wielkości, rozmieszczenia, dyfuzji, opisuje skutki zidentyfikowanych zanieczyszczeń w tym wpływu na elementy środowiska oraz stanu zdrowia i bezpieczeństwa ludzi, dotyczy gospodarowania przestrzenią, powierzchnią, dotyczy symulacji zjawisk, scenariuszy w tym stanu zdrowia, bezpieczeństwa ludzi, świadomości ekologicznej, dotyczy parametrów osiągania celów długo-, średnio- i krótkookresowych, dotyczy funkcjonowania narzędzi zarządzania środowiskiem w tym polityki ekologicznej, ocenia stan środowiska analiza poziomu ryzyka środowiskowego, dotyczy rachunku zysków i strat, dotyczy oceny oddziaływania na środowisko działań mających na niego wpływ. Podejmowanie decyzji może być wspomagane systemowo, przy czym należy pamiętać, że jakość tego systemu determinują następujące jego parametry [5]: dostępność informacji niezbędnych dla podjęcia decyzji przez użytkownika, aktualność zapewnienie, aby informacja była aktualna, rzetelność zgodność informacji z opisywaną rzeczywistością, niezawodność poszczególnych elementów systemu powiązanych szeregowo (wówczas niezawodność ogólna jest iloczynem niezawodności poszczególnych elementów) lub równolegle, elastyczność zdolność systemu do reagowania na zmiany wewnętrzne i zewnętrzne, 206

207 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych wydajność ilość informacji, jaka może być przesłana i przetworzona w systemie, ekonomiczność kosztochłonność projektowania i utrzymywania systemu, czas reakcji czas oczekiwania na wymaganą informację, szczegółowość poziom agregacji informacji, stabilność odporność na zakłócenia, priorytetowość możliwość hierarchizacji zadań, poufność możliwość posiadania różnych uprawnień przez poszczególnych użytkowników, bezpieczeństwo odporność na uszkodzenia i utratę informacji, łatwość obsługi poziom przyjazności dla użytkownika PRZYKŁADY NARZĘDZI INFORMATYCZNYCH WSPOMAGAJĄCYCH PODEJMOWANIE DECYZJI W ZARZĄDZANIU ŚRODOWISKIEM W celu ułatwienia gospodarowania wymaganym, tak szerokim spektrum informacji, wykorzystuje się technikę komputerową, co związane jest z tworzeniem systemów wspomagania decyzji - czyli systemów wykorzystujących narzędzia informatyczne w procesie decyzyjnym, w tym również w gromadzeniu i udostępnianiu danych, informacji i wiedzy. System ten może mieć różny zakres funkcjonalności - może automatycznie podejmować decyzje bądź jedynie dostarczać dane, informacje czy wiedzę decydentom w celu ułatwienia im pracy. W przypadku zarządzania środowiskiem możemy mówić, o co najmniej trzech kategoriach podejmowania decyzji: decyzjach podejmowanych w ramach systemu społeczeństwo (np. kierowanie się preferencjami ekologicznymi), systemu gospodarka (np. wybór ekologicznych kierunków doskonalenia, opracowywanie i wdrażanie ekoinnowacji), systemu zarządzającego (np. dobór, tworzenie, modyfikacja narzędzi zarządzania). We wszystkich tych przypadkach możemy mówić o możliwości wspomagania decyzji narzędziami informatycznymi. W ramach przedsiębiorstw i zarządzania środowiskowego istnieją narzędzia informatyczne ułatwiające identyfikację aspektów środowiskowych i wspomagające opracowywanie ekoinnowacji technicznych. Istnieją również narzędzia, które mogą ułatwić współpracę przedsiębiorstw w ramach zielonych łańcuchów dostaw, a ich funkcjonalność obejmuje m.in. takie aspekty jak [13], [14]: analiza śladów węglowych, wodnych, tworzyw sztucznych, identyfikacja i analiza aspektów środowiskowych, ocena cyklu życia wyrobów, benchmarking dostawców, szacowanie wpływu na środowisko procesów i produktów, minimalizowanie marnotrawstwa, obliczanie i analiza opłat środowiskowych, zarządzanie zrównoważonym łańcuchem dostaw. Integralną częścią tego systemu stanowią hurtownie danych oparte o prawne wymagania dostępu do informacji o środowisku. Instytucjami zajmującymi się gospodaro- 207

208 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. waniem tymi informacjami jest m.in. Główny Urząd Statystyczny - GUS w kraju oraz Europejski Urząd Statystyczny (EUROSTAT - ang. European Statistical Office) na poziomie Unii Europejskiej. Za pozyskiwanie informacji odpowiedzialna jest zaś Europejska Sieć Informacji i Obserwacji Środowiska (EIONET ang. European Environmental Information and Observation Network) działająca w ramach Europejskiej Agencji Środowiska. Zrzesza ona obecnie 33 kraje członkowskie (28 państw członkowskich Unii Europejskiej oraz Islandię, Lichtenstein, Norwegię, Szwajcarię i Turcję) oraz 6 państw współpracujących (Albanię, Bośnię i Hercegowinę, Byłą Jugosłowiańską Republikę Macedonii, Czarnogórę, Serbię oraz Kosowo) [8]. EIONET zajmuje się również analizą i publikacją informacji dotyczących wpływów na środowisko poszczególnych krajów m.in. w obszarach: jakości oraz emisji do atmosfery przykłady oferowanych informacji przedstawiają rys Dostępne analizy pomagają m.in. weryfikować i ocenić poziom osiągania ustalonych celów i zobowiązań krajów członkowskich w celu podjęcia decyzji o konieczności wprowadzenia ewentualnych działań korygujących, jakości wód morskich, powierzchniowych i podziemnych, struktury użytkowania powierzchni ziemi i jej jakości. Przedstawiciele sieci EIONET nie ograniczają się jedyne do przekazywania danych surowych, zajmują się również publikowaniem bardziej przetworzonych informacji i wiedzy. Generowane są analizy trendów. Przykład takiej analizy w zakresie trendów wybranych kategorii zanieczyszczeń powietrza przedstawia rys Źródło: [4] Rys Trendy emisji głównych kategorii zanieczyszczeń powietrza 28 krajów członkowskich Unii Europejskiej w latach Dodatkowo publikowane są informacje uwzględniające dane strukturalne. Rys przedstawia przykładową analizę struktury źródeł emisji głównych zanieczyszczeń atmosfery. Informacje te mogą być przydatne przy ustalaniu bardziej ukierunkowanych planów doskonalenia. 208

209 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Źródło: [4] Rys Struktura emisji głównych zanieczyszczeń powietrza w 28 krajach członkowskich Unii Europejskiej w roku 2013 Weryfikacji podlegają również zobowiązania poszczególnych krajów do ograniczania negatywnego wpływu na środowisko, emisji konkretnych zanieczyszczeń. Na rys zaprezentowano weryfikację takich celów dla realizacji zobowiązań Protokołu z Göteborga. Wartości uzyskane z cyklicznego monitoringu poddaje się obróbce statystycznej. Na rys zaprezentowano przykład takiej obróbki dla wielkości zanotowanych stężeń pyłu zawieszonego w poszczególnych krajach członkowskich. Źródło: [1] Rys Wartości zmierzonych stężeń pyłu zawieszonego PM2,5 w krajach członkowskich Unii Europejskiej w roku 2012 Pozioma linia oznacza docelowy limit ustalony w obrębie UE. Czarne punkty oznaczają krajowe średnie stężeń, prostokątami oznaczono przedziały centyla, kreskami pionowymi granice zmierzonych wartości maksymalnych i minimalnych. 209

210 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Rys Wielkości ograniczanych parametrów przez poszczególne kraje członkowskie w ramach realizacji Protokołu z Göteborga stan na rok 2013 Źródło: [4] Analogicznie do statystyk europejskich dokonuje się podobnych analiz na poziomach niższych krajowym (przykładem jest polski Ekoportal) czy regionalnym (przykładem jest śląski ORSIP - Otwarty Regionalny System Informacji Przestrzennych). Przykładem opisanego w tym systemie obszaru zarządzania środowiskiem jest zagospo- 210

211 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych darowanie powierzchni ziemi, w tym terenów zdegradowanych i poprzemysłowych [11]. Ponadto realizacja wymagań europejskiej dyrektywy INSPIRE (ang. INfrastucture for SPatial InfoRmation In Europe) gwarantuje jednolitość danych w poszczególnych systemach. Na szczeblu europejskim standardem w tym zakresie jest system CORINE LAND COVER, natomiast lokalnie dane takie są gromadzone w systemie OPI-TPP w platformie ORSIP. Rys przedstawia przykładowy podgląd mapy w systemie. Źródło: [11] Rys Przykładowy podgląd mapy w systemie OPI-TPP PODSUMOWANIE Zarządzanie środowiskiem związane jest z podejmowaniem decyzji dotyczących alokacji ograniczonych zasobów w celu zaspokajania nieograniczonych potrzeb. Decyzje te w szczególności dotyczą trzech obszarów: wyboru inwestycji proekologicznych, wdrażania ekoinnowacji w przedsiębiorstwach, decyzji podejmowanych przez ludzi w życiu codziennym oraz tworzenia, modyfikacji i wdrażania przez organy administracji państwowej narzędzi sterujących obiektem zarządzania, tj. systemami gospodarka, społeczeństwo, środowisko. Z racji złożoności zjawisk środowiskowych wspomaganie tych procesów wiąże się z koniecznością przetwarzania szerokiego zakresu i interdyscyplinarnej wiedzy. Dynamiczny rozwój techniki komputerowej umożliwia jej wykorzystanie w celu realizacji tak postawionych celów. Dodatkowo konieczność upublicznienia tego systemu doprowadziło do utworzenia otwartego europejskiego systemu informacji o środowisku. Najbardziej powszechnymi narzędziami informatycznymi wspomagającymi procesy informacyjno-decyzyjne w zarządzaniu środowiskiem są hurtownie danych oraz systemy informacji przestrzennej. W Unii Europejskiej istnieje rozwinięta sieć informacji o środowisku i jest ona w szerokim zakresie publicznie dostępna. Oferowane informacje nie zawierają jedynie surowych danych, ale niejednokrotnie są efektem przetwarzania i agregacji wyznaczając trendy lub pokazując skalę obserwowanych i mierzonych zjawisk. W stanie surowym dane te mogą być wtórnie przetwarzane przez narzędzia data mining w celu identyfikacji określonych prawidłowości. 211

212 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. LITERATURA 1 Air quality in Europe 2014 report. European Environment Agency, Dania Dyrektywa 2003/4/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 28 stycznia 2003 r. w sprawie publicznego dostępu do informacji dotyczących środowiska. 3 Dyrektywa 2007/2/WE ustanawiająca infrastrukturę informacji przestrzennej we Wspólnocie Europejskiej (INSPIRE). 4 European Union emission inventory report under the UNECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (LRTAP), EEA Technical Report, European Environment Agency, Dania. 5 J. Kisielnicki, J. Turyna. Decyzyjne systemy zarządzania. Warszawa: Difin, Komunikat Komisji do Rady, Parlamentu Europejskiego, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów w sprawie wprowadzenia wspólnego systemu informacji o środowisku (SEIS), Komisja Wspólnot Europejskich, Bruksela Konwencja o dostępie do informacji, udziale społeczeństwa w podejmowaniu decyzji oraz dostępie do sprawiedliwości w sprawach dotyczących środowiska, sporządzona w Aarhus dnia 25 czerwca 1998 r (Dz. U., 2003, nr 78, poz. 706). 8 Materiały zamieszczone na stronie internetowej Europejskiej Agencji Środowiska Pobrano z: [Dostęp: ]. 9 B. Poskrobko. Zarządzanie środowiskiem. Warszawa: PWE, T. Sullivan. Evaluating Environmental Decision Support Tools. Brookhaven National Laboratory, Tereny Poprzemysłowe i Zdegradowane. Ogólnodostępna Platforma Informacji. Pobrano z: [Dostęp: ]. 12 M. Szafraniec. Problematyka rozwoju systemów informacyjnych w kontekście zarządzania terenami przekształconymi antropogenicznie. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, seria: Organizacja i Zarządzanie, z. 62, M. Szafraniec. Problematyka wspomagania decyzji w zarządzaniu zielonym łańcuchem dostaw. Logistyka, nr 6, M. Szafraniec. Wspomaganie procesu transferu wiedzy w opracowywaniu ekoinnowacji technicznych. R. Knosala (red). Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji, t.2. Opole: Oficyna Wydawnicza PTZP,. 15 Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska (Dz. U nr 62 poz. 627). 212

213 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych ANALIZA SYSTEMU INFORMACYJNO-DECYZYJNEGO ZARZĄDZANIA ŚRODOWISKIEM W UNII EUROPEJSKIEJ Streszczenie: W artykule opisano istotę procesów podejmowania decyzji w zarządzaniu środowiskiem. Opisano system informacji o środowisku funkcjonujący w Unii Europejskiej, jako głównego źródła informacji i wiedzy wspierającego podejmowanie decyzji w zarządzaniu środowiskiem. Podano przykłady kategorii informacji, które mogą stać się podstawą do podejmowania działań doskonalących w tym obszarze. Słowa kluczowe: zarządzanie środowiskiem, systemy informacyjno-decyzyjne, system informacji o środowisku ANALYSIS OF THE EU ENVIRONMENTAL MANAGEMENT DECISION-MAKING INFORMATION SYSTEM Abstract: In this article the main issues of environmental management decision-making processes was presented. The main functions of the environmental information system in the European Union as the main source of information and knowledge to support decision-making in environmental management was discussed. There were presented examples of information categories that may be used for undertaking decisions of activity to improve performance in this area. Key words: environmental management, decision-making information system, environmental information system Dr inż. Marek SZAFRANIEC Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze Marek.Szafraniec@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

214 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. 18 WYKORZYSTANIE ARKUSZA KALKULACYJNEGO W PROCESIE PRZYGOTOWYWANIA ORAZ REALIZACJI PROJEKTU NA PRZYKŁADZIE PRZEDSIĘBIORSTWA Z BRANŻY PRZEMYSŁU ELEKTROMASZYNOWEGO STUDIUM PRZYPADKU Bartosz S ZCZĘŚNIA K, Anna ROMANOWSKA 18.1 WPROWADZENIE W obecnych czasach trudno wyobrazić sobie możliwość funkcjonowania przedsiębiorstwa bez wykorzystywania wielu programów komputerowych wspomagających różne obszary jego działalności. Już w 2004 roku istniało na rynku kilkaset gotowych, zróżnicowanych pod względem zaawansowania technologicznego oraz zakresu możliwości, pakietów oprogramowania wspomagających zarządzanie [5] a liczba ta niewątpliwie rośnie. Oprócz kupowanych na rynku, kompletnych rozwiązań informatycznych, do wspomagania procesów informacyjnych w organizacjach wykorzystywane są bardzo często narzędzia wchodzące w skład pakietów biurowych, wśród których na szczególną uwagę zasługują arkusze kalkulacyjne. Wiele pozycji literaturowych omawia szeroko ich budowę oraz sposób wykorzystania poszczególnych mechanizmów czy funkcji. W wielu pozycjach literaturowych można również spotkać propozycję zastosowania tej grupy narzędzi do rozwiązywania konkretnych problemów w przedsiębiorstwie. Proponowane są koncepcje użycia arkuszy w obszarach controllingu, rachunkowości, czy analiz finansowych [1], [4], [7], [19], [20], w zakresie wspomagani zarządzania jakością [1], [6], [12], [15], [16] czy sprzedaży oraz marketingu [1], [3], [19], [20]. Pewną grupę rozwiązań stanowią rozwiązania wspomagające przetwarzanie informacji oparte na prostym relacyjnym modelu danych [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]. Inna, niż we wspomnianych rozwiązaniach, koncepcja implementacji relacyjnej bazy danych w środowisku arkuszy kalkulacyjnych została przedstawiona w publikacji [0]. Początki arkuszy kalkulacyjnych sięgają lat 70-tych. Koncepcja interaktywnego graficznego kalkulatora zrodziła się w głowie Daniela Bricklina, studenta Harvard Business School, w roku 1978 [8]. Pierwszy obrazujący koncepcję, napisany przez niego w języku Integer BASIC, prototyp był bardzo prosty. Pozwalał na operowanie na pięciu 214

215 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych kolumnach i dwudziestu wierszach. Wtedy do rozwoju pomysłu przyłączył się ab solwent Massachusetts Institute of Technology Robert Frankston. W roku 1979 [18], założona przez nich firma SoftwareArts wypuściła na rynek, napisany dla komputera Apple II, program VisiCalc. Zaproponowana nazwa była skrótem od słów Visible Calculator. Porównując go, ze współczesnymi rozwiązaniami, program ten w dalszym ciągu był bardzo prosty. Do dyspozycji użytkownika było 254 wierszy oraz 63 kolumny, nie było systemu pomocy ani możliwości rysowania wykresów [18]. Pomimo to, uważa się, ze pojawienie się narzędzia tego typu zrewolucjonizowało rynek komputerów osobistych, które, postrzegane do tej pory jako droga ciekawostka dla entuzjastów i hobbystów, stały się nagle użytecznym narzędziem mogącym znaleźć zastosowanie w prawie każdej firmie. VisiCalc bardzo często był, głównym powodem, dla którego podejmowano decyzję o zakupie komputera osobistego. O niewątpliwym sukcesie koncepcji może świadczyć fakt, że w ciągu całego cyklu życie program ten został sprzedany w liczbie około miliona kopii. Lata 80-te były okresem bardzo dynamicznego rozwoju arkuszy kalkulacyjnych. Na rynku pojawiło się kilkadziesiąt różnych aplikacji tego typu. Na trwałe do historii udało się zapisać jedynie kilku z nich. Do grupy tej z pewnością zaliczyć można aplikacje Lotus firmy Lotus, Quatro Pro firmy Borland oraz Multiplan firmy Microsoft. Wraz z pojawieniem się komputerów klasy IBM PC VisiCalc stracił na znaczeniu. W roku 1995 [2], wykorzystując wcześniejsze doświadczenia związane z rozwijaniem aplikacji Multiplan, Microsoft wprowadził na rynek pierwszą wersję arkusza kalkulacyjnego Microsoft Excel Dostępne początkowo jedynie na komputerach Macintosh narzędzie, po dwóch latach zostało przeniesione na platformę Windows[2]. Po wielu latach intensywnego rozwoju, jest współcześnie niewątpliwie najbardziej popularnym desktopowym arkuszem kalkulacyjnym. Do popularnych obecnie narzędzi należą także: program Calc z pakietu OpenOffice oraz program Calc z pakietu Libre- Office. Z coraz większym zainteresowaniem spotykają się także arkusze dostępne w trybie online. Ponad 35 lat rozwoju sprawiło, że arkusze kalkulacyjne z prostych narzędzi, stały się bardzo potężnymi aplikacjami wyposażonymi w wiele bardziej lub mniej przydatnych elementów. Pomimo poczynionego postępu, współcześni użytkownicy najczęściej wykorzystują dość ograniczony zbiór dostępnych mechanizmów i funkcji. Przeprowadzone badania miały na celu określenie, w jaki sposób arkusze kalkulacyjne są wykorzystywane do wspomagania opracowywania oferty projektowej oraz samej realizacji projektu w rzeczywistej firmie z branży przemysłu elektromaszynowego. Zidentyfikowane w badanym przedsiębiorstwie narzędzia wraz ze sposobem ich wykorzystania oraz zastosowanymi w nich elementami arkusza kalkulacyjnego zostały opisane w dalszej części artykułu NARZĘDZIA WYKORZYSTYWANE W PROCESIE TWORZENIA OFERTY ORAZ PODCZAS REALIZACJI PROJEKTU Formularz OKZ Jednym z wykorzystywanych w badanym przedsiębiorstwie narzędzi jest formularz OKZ wykorzystywany w procesie tworzenia Ofertowej Karty Zapytań. Karta ta jest 215

216 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. dokumentem wewnętrznym wystawianym przez osobę prowadzącą projekt w celu zgromadzenia danych od potencjalnych wykonawców projektu i od pracowników działu zakupów a także opinii działu konstrukcyjnego, technologicznego oraz kontroli jakości niezbędnych do przeprowadzenia wstępnej wyceny kosztów produkcyjnych oraz określenia pracochłonności projektowej. Proces tworzenia Ofertowej Karty Zapytań jest realizowany w ramach bazy Obsługa Projektu w programie Lotus Notes. Kolejni pracownicy wykonując poszczególne etapy procesu wypełniają odpowiednie formularze bazy danych. Przez cały czas dysponują oni również dostępem do odpowiedniego, wygenerowanego dla danego projektu pliku arkusza kalkulacyjnego, w którym wprowadzają lub z którego odczytują niezbędne dla prawidłowego przeprowadzenia procesu informacje. Wspomniany plik arkusza kalkulacyjnego MS Excel w swojej podstawowej, użytkowej części składa się z trzech arkuszy. Pierwszym z nich jest arkusz zawierający menu główne. Arkusz ten, przedstawiony na rys. 18.1, zawiera podstawowe informacje dotyczące Ofertowej Karty Zapytań oraz pozwala na przejście do arkusza Spis zespołów lub Specyfikacja materiałowa, w zależności od tego, które dane mają być aktualnie modyfikowane lub odczytywane. Źródło: Opracowanie własne Rys Menu główne formularza OKZ Kolejnym arkuszem jest arkusz Spis zespołów. Arkusz ten służy do określenia całkowitej masy oraz pracochłonności związanej z poszczególnymi elementami składającymi się na całość budowanego obiektu. W związku z ilością wprowadzanych parametrów jest on arkuszem bardzo obszernym i obejmuje kolumny od A do CN. Fragment tego arkusza został przedstawiony na rys Arkusz ten, po stworzeniu dla projektu Ofertowej Karty Zapytań, w pierwszej kolejności trafia do pracowników działu konstrukcyjno-projektowego, którzy na podstawie dokumentów od klienta wprowadzają do arkusza kolejne, składające się na całość projektu, zespoły, Dla każdego zespołu wprowadzany jest numer, nazw, masa, wybierany z rozwijanej listy rodzaj materiału, wybór oraz uwagi. Wartości te wprowadzane są w kolumnach od A do G.. W kolejnym kroku, częściowo wypełniony arkusz trafia do technologów, którzy dla wprowadzonych zespołów muszą wypełnić komórki dotyczące 216

217 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych materiałów produkcyjnych, spawalniczych, pracochłonności zespołów produkcyjnych oraz pracochłonności pracowników działów projektowych przygotowujących dokumentację techniczną. Wartości te wprowadzane są w kolumnach od H do CN. Obszar wypełniany przez technologów jest podzielony na kilka sekcji oznaczonych jak WT1, WD, WT3, WT2, TK3, TK2, TK1 i odnoszących się odpowiednio do materiałów do produkcji, materiałów spawalniczych, narzędzi specjalnych, pracochłonności pracowników oraz pracochłonności projektantów obiektów głównych i projektantów instalacji dodatkowych. Na podstawie wprowadzonych wartości oraz wstępnie zdefiniowanych parametrów przechowywanych w dodatkowym arkuszu o nazwie dane wyliczane są kolejne istotne z punktu widzenia przygotowywania oferty wielkości takie jak na przykład liczba litrów farby potrzebnych do konserwacji, liczba dni potrzebnych na przygotowanie dokumentacji technologicznej czy wyliczenie kosztów godzin związanych z dokumentacją technologiczną. Zgromadzone w arkuszu dane są wykorzystywane w procesie opiniowania projektu oraz w stosowanych w przedsiębiorstwie modelach kalkulacyjnych. Źródło: Opracowanie własne Rys Arkusz Spis zespołów formularza OKZ Trzecim arkuszem formularza OKZ jest arkusz Specyfikacja materiałowa. Arkusz ten służy do wyceny materiałów koniecznych do zrealizowania projektu. Jego fragment został przedstawiony na rys.18.3 i rys Rys Arkusz Specyfikacja materiałowa formularza OKZ część 1 Źródło: Opracowanie własne 217

218 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Rys Arkusz Specyfikacja materiałowa formularza OKZ część 2 Źródło: Opracowanie własne Specyfikacja materiałowa jest początkowo wypełniana równolegle do Spisu zespołów w dziale konstrukcyjno-projektowym. W kolejnym kroku jest ona przekazywana do działu zakupów. Pracownicy tego działu wykorzystując katalogi aktualnych cen uzupełniają dane związane z cenami oraz walutami, po czym formularz jest przekazywany do działu technologicznego. W dziale technologicznym specyfikacja może zostać uzupełniona o kolejne niezbędne do realizacji projektu materiały. W takiej sytuacji zostaje ona ponownie przekazana do uzupełnienia do działu zakupów. Na podstawie wprowadzonych wartości w arkuszu wyliczane są także dodatkowe wielkości takie jak na przykład: długość całkowita, masa brutto. Wielkości te są wykorzystywane dla ustalenia ostatecznej wartości poszczególnych pozycji materiałowych. Podczas obliczania wartości wykorzystywane są aktualne kursy walut. Kursy te są automatycznie pobierane ze strony Narodowego Banku Polskiego i są przechowywane w arkuszu pomocniczym o nazwie Kursy walut. Autorami narzędzia, są specjalnie przydzieleni do tego zadania pracownicy działu technologicznego oraz działu informatycznego. Zaprezentowany formularz OKZ został stworzony przy wykorzystaniu takich elementów arkusza kalkulacyjnego MS Excel jak: rejestrowane makra programu MS Excel, kod Visual Basic for Applications modyfikowany ręcznie, umieszczane w arkuszach formanty, pobieranie danych z źródeł zewnętrznych, blokowanie okien, ochrona arkusza, standardowe formatowanie komórek, standardowe formuły wykorzystujące podstawowe operatory arytmetyczne oraz funkcje SUMA.JEŻELI(), ZAOKR.W.GÓRĘ(), JEŻELI(), ORAZ(), WYSZUKAJ() Raport produkcji Innym narzędziem wykorzystywanym w analizowanej firmie do wspomagania realizacji projektu jest skoroszyt pozwalający na tworzenie raportów dotyczących zaawansowania prac związanych z wybranym realizowanym projektem. Skoroszyt ten został w całości stworzony za pomocą kodu VBA. Pozwala on na wygenerowanie raportów na podstawie danych przechowywanych w zewnętrznym narzędziu, w którym rejestrowane są dane związane z bieżącą realizacją projektu, które niestety nie pozwala na generowanie raportów w wymaganej postaci. Przykładowy fragment tego narzędzia został 218

219 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych przedstawiony na rys Rys Przykładowy fragment narzędzia do tworzenia raportu produkcji Źródło: Opracowanie własne Kalkulacja pracochłonności Kolejnym wykorzystywanym w badanej firmie narzędziem jest skoroszyt o nazwie Kalkulacja pracochłonności. Został on opracowany do wspomagania prowadzenia projektu zarówno w fazie jego przygotowywania jak i realizacji. Pozwala na wyliczanie pracochłonności działów projektujących zespoły produkcyjne oraz pracowników produkcji. Narzędzie składa się z dwóch arkuszy OPIS i DANE. W arkuszu OPIS, w części pierwszej, znajdują się informacje o kalkulacji takie jak numer kalkulacji oraz jej rewizja, informacje o projekcie takie jak: numer projektu, nazwa inwestora, typ budowanego obiektu i prowadzący projekt oraz imiona, nazwiska i działy osób będących autorami dokumentu podstawowego, który ulega późniejszej rewizji. Ta część arkusza została przedstawiona na rys Źródło: Opracowanie własne Rys Fragment arkusza OPIS część 1 W drugiej części arkusza zawarte są informacje dotyczące poszczególnych rewizji takie jak numer rewizji, opis wprowadzonych w ramach danej rewizji zmian, imię, nazwisko i dział osoby opracowującej rewizję oraz ewentualne uwagi. Przykładowy fragment tej części arkusza został przedstawiony na rys

220 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Źródło: Opracowanie własne Rys Fragment arkusza OPIS część 2 W arkuszu DANE, oprócz powtórzonych danych dotyczących numeru projektu oraz numeru kalkulacji i jej rewizji, znajdują się dane związane z poszczególnymi zespołami. W każdym wierszy przechowywane są dane dotyczące konkretnego zespołu. Obejmują one numer, masę i nazwę zespołu, numer działu oraz nazwisko i numer komputera kierownika projektantów, numer rewizji i status zespołu. Podawany w wierszu numer rewizji oznacza ostatnią rewizję, podczas której dla danego zespołu wprowadzane były zmiany. Status jest atrybutem, która standardowo przyjmuje wartość 1, co oznacza, że dany zespół jest uwzględniany w bieżącej wersji rewizji. W przypadku usunięcia danego zespołu, nie usuwa się fizycznie z arkusza, tylko zmienia się jego status na wartość 0. Oprócz wymienionych atrybutów, dla każdego zespołu, w kolumnach o nagłówku Cykl wprowadzana jest liczba dni potrzebnych na realizację zadania a w kolumnach oznaczonych, jako Godz wprowadzana jest jego pracochłonność liczona w godzinach,. Wartości te wprowadzane są w rozbiciu na działy projektowo-konstrukcyjne, dział technologiczny oraz poszczególne działy produkcyjne. Ponadto dla niektórych zespołów wypełniane są również wartości atrybutów Poprzednik oraz Zwłoka. Pierwszy z nich pozwala na zaznaczenie numerów zespołów, które muszą zostać zrealizowane przed rozpoczęciem realizacji bieżącego zespołu. Drugi określa liczbę dni, które muszą dzielić moment rozpoczęcia prac związanych z bieżącym zespołem od momentu zakończenia prac zespołów poprzedzających. Przykładowy fragment arkusza DANE przedstawiony został na rys Cały skoroszyt kalkulacja pracochłonności w pierwszej kolejności jest uzupełńniany przez projektanta prowadzącego projekt. Wypełnia on komórki A1:U11w arkuszu OPIS, oraz kolumny A:I w arkuszu DANE. W kolejnym kroku wypełniony częściowo skoroszyt trafia do technologów, którzy w arkuszu DANE wypełniają kolumny J:S. W taki sposób powstaje plik podstawowy, który w trakcie realizacji projektu ulega wielokrotnym modyfikacjom. Każda modyfikacja stanowi kolejną rewizję, o której informacje zapisywane są w arkuszu OPIS. Autorami przedstawionego skoroszytu są pracownicy działów projektowego i technologicznego, czyli działów, w których jest on wykorzystywany. Narzędzie to zostało stworzone przy wykorzystaniu takich elementów arkusza kalkulacyjnego jak: 220

221 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych formuły standardowe oparte na prostych operatorach arytmetycznych oraz wykorzystujące funkcje SUMA() i SUMA.JEŻELI(), filtrowanie danych, standardowe formatowanie komórek, blokowanie okienek, manualnie stworzony kod w języku Visual Basic for Applications. Źródło: Opracowanie własne Rys Przykładowy fragment arkusza DANE Zestawienia przedmiarów do zapytań ofertowych Przykładem bardzo prostego zastosowania arkuszy kalkulacyjnych są różnego rodzaju zestawienia przedmiarów dotyczących zapytań ofertowych, uzupełniane przez projektantów na podstawie specyfikacji otrzymanej od klienta. Fragment przykładowego zestawienia przedmiarów rurociągów został przedstawiony na rys Zestawienia te stanowią załącznik do zapytań wysyłanych do firm zewnętrznych, które na ich podstawie tworzy ofertę na wykonanie elementów z zapytania. Źródło: Opracowanie własne Rys Fragment przykładowego zestawienia przedmiarów Są one bardzo prostymi arkuszami zbudowanymi w formie tabeli wykorzystaniem podstawowych elementów arkusza kalkulacyjnego takich jak: 221

222 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. standardowe formatowanie komórek, ustawianie obszaru wydruku, wstawianie stopki oraz nagłówka dokumentu, bardzo proste formuły wykorzystujące podstawowe operatory arytmetyczne oraz funkcję SUMA() Rejestr ofert i zapytań ofertowych Ostatnim przykładem bardzo prostego wykorzystania arkusza kalkulacyjnego jest rejestr ofert oraz zapytań ofertowych. Są w nim rejestrowane zapytań ofertowych wystawiane dla firm zewnętrznych w sytuacji, gdy dany element projektu nie jest wytwarzany przez analizowane przedsiębiorstwo oraz związane z nimi oferty firm zewnętrznych. Przykładowy układ tego rejestru został przedstawiony na tab Dla każdego zapytania ofertowego do rejestru wprowadzane są: numer dokumentacji, numer rewizji, datę wprowadzenia/aktualizacji zapytania, nazwę dokumentu, ewentualny spis załączników, spis otrzymanych ofert dot. zapytań, a także uwagi do całości. Arkusz ten w całości tworzony jest przez projektantów, którzy na podstawie specyfikacji technicznej otrzymanej od klienta tworzą zapytania ofertowe i wpisują je do zestawienia. W sytuacji zmiany założeń technicznych przez klienta końcowego, tworzona jest rewizja odpowiednich zapytań. Podczas tworzenia rewizji nadpisywany jest wiersz zawierający wcześniejszą wersję danego zapytania ofertowego. Po otrzymaniu ofert od firm zewnętrznych, ich rejestr jest tworzony w kolumnie Oferty. Z informacji przechowywanych w takim arkuszu korzystają zarówno komórki projektowe jak również kierownik projektu, dział zakupów oraz biura handlowe. Arkusz ten jest najprostszym z wszystkich zidentyfikowanych narzędzi. Informacja jest w nim przechowywana dokładnie w takiej postaci, w jakiej została wprowadzona. Tab Przykładowy fragment rejestru ofert i zapytań ofertowych Lp. Nr dok. Rew. Data Nazwa dokumentu Załączniki Oferty Uwagi 1 BXXXXX- XXXX XXA Założenia dla zaworów bezp. Brak zał. Firma F, nr oferty z dn. Firma G, nr oferty z dn. Bz tylko ważność oferty! 2 BXXXXX- XXXX XXA Wykaz siłowników AUMA Zał. 1 - Wymagania odnośnie AKPiA i elektryki Firma L, nr oferty z dn.... Rewizja - ilości i parametrów 3 BXXXXX- XXX XXA Zał. dla montażu Zał. 1 - Wymagania BHP i przeprowadzania montażu na terenie ZAK brak ofert Rewizja monażu i zakresu Zał. 2 Rys. poglądowe kotła Źródło: Opracowanie własne 222

223 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Do jego stworzenia wykorzystane zostały podstawowe elementy arkusza kalkulacyjnego takie jak: standardowe formatowanie komórek, blokowanie okienek, dodawanie komentarzy do komórek PODSUMOWANIE Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że arkusz kalkulacyjny MS Excel jest programem szeroko wykorzystywanym do wspomagania przetwarzania informacji w ramach procesów związanych z przygotowaniem oraz realizowaniem projektów w analizowanym przedsiębiorstwie. Spośród wielu dostępnych w programie elementów w badanym obszarze wykorzystywane są: rejestrowane makra programu MS Excel, kod Visual Basic for Applications modyfikowany ręcznie, umieszczane w arkuszach formanty, pobieranie danych ze źródeł zewnętrznych, blokowanie okienek, filtrowanie danych ochrona arkusza, standardowe formatowanie komórek, ustawianie obszaru wydruku, wstawianie stopki oraz nagłówka dokumentu, standardowe formuły wykorzystujące podstawowe operatory arytmetyczne oraz funkcje SUMA(), SUMA.JEŻELI(), ZAOKR.W.GÓRĘ(), JEŻELI(), ORAZ(), WYSZUKAJ(). W badanym zakresie można zidentyfikować trzy grupy narzędzi. Pierwszą grupę stanowią narzędzia najbardziej zaawansowane. Do grupy tej można zaliczyć formularz OKZ oraz Raport produkcji. Mają one precyzyjnie określony zakres funkcjonalności a sposób ich zachowania jest w głównej mierze zdeterminowany przez stworzone procedury kodu VBA. Ich działanie jest powiązane z działaniem innych elementów infrastruktury informatycznej przedsiębiorstwa. Narzędzia te są tworzone i modyfikowane przez osoby zewnętrzne dla procesów, które wspomagają. Osoby te nie muszą wykorzystywać ich w codziennej pracy. Autorzy tych rozwiązań powinni posiadać szeroką wiedzę nie tylko z zakresu samych arkuszy kalkulacyjnych, ale również innych stosowanych w przedsiębiorstwie rozwiązań informatycznych. Po przeciwnej stronie skali znajduje się grupa narzędzi służących głównie do rejestrowania określonych danych. W narzędziach z tej grupy oprócz samego rejestrowania wykonywane są czasami bardzo proste operacje przetwarzania danych bazujące na podstawowych działaniach matematycznych. Narzędzia tego typu wykorzystują bardzo proste elementy arkusza kalkulacyjnego i są tworzone bezpośrednio przez osoby. Do ich tworzenia oraz wykorzystywania wystarczająca jest najbardziej podstawowa znajomość arkuszy kalkulacyjnych. Do tej grupy narzędzi w badanym obszarze należą Zestawienia przedmiarów do zapy- 223

224 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. tań ofertowych oraz Rejestr ofert i zapytań ofertowych. Ostatnią grupą stanowią narzędzia o średnim stopniu złożoności. Oprócz gromadzenia danych pozwalają one na ich przetwarzanie w stopniu bardziej zaawansowanym niż miało to miejsce w poprzedniej grupie narzędzi. Wykorzystują szerszy zakres elementów arkusza kalkulacyjnego, obejmujący większą gamę funkcji oraz możliwość wykorzystania kodu VBA dla zapewnienia określonej funkcjonalności. Są one tworzone przez osoby biorące udział we wspomaganym procesie. Autorzy tego typu narzędzi musza posiadać jednak znajomość szerszej grupy elementów arkusza kalkulacyjnego. W badanym obszarze przykładem narzędzia należącego do tej grupy jest Kalkulacja pracochłonności. Można przypuszczać, że ten rodzaj narzędzi może być szczególnie przydatny do doskonalenia procesów przetwarzania informacji w przedsiębiorstwie. LITERATURA 1 C. Carlberg. Microsoft Excel 2007 PL. Analizy biznesowe. Rozwiązania w biznesie. Wydanie III. Gliwice: Helion, Excel Version History. Pobrano z: /excel_version_history. [Dostęp: ]. 3 S. Flanczewski. Excel w biurze i nie tylko. Gliwice: Helion, M. Jackson, M. Staunton. Zaawansowane modele finansowe z wykorzystaniem Excela i VBA. Gliwice: Helion, Z. Klonowski. Systemy informatyczne zarządzania przedsiębiorstwem, modele rozwoju i właściwości funkcjonalne. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, G. Knight. Excel. Analiza danych biznesowych. Gliwice: Helion, J. Niezgodziński. Analiza wrażliwości modelu finansowego inwestycji z wykorzystaniem programu Excel. Controlling i Rachunkowość Zarządcza, n.1, s D.J. Power. A Brief History of Spreadsheets, Pobrano z: sources.com/history/sshistory.html. [Dostęp: ]. 9 B. Szczęśniak. Arkusz kalkulacyjny w doskonaleniu procesu układania planu zajęć w szkole specjalnej. R. Knosala (red.). Komputerowo zintegrowane zarządzanie, t.2. Opole: Oficyna Wydawnicza Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją, B. Szczęśniak. Concept of supportive spreadsheet application in the survey of production departments satisfaction with services of maintenance departments. Scientific Journals Maritime University of Szczecin, 32(104) z. 1., B. Szczęśniak. Koncepcja zastosowania arkusza kalkulacyjnego do wspomagania tworzenia dokumentów w procesie produkcji taśm blachy. W. Biały, K. Midor (red.). Systemy wspomagania w inżynierii produkcji. Innowacyjność, jakość, zarządzanie. Gliwice: P.A. Nova S.A.,

225 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 12 B. Szczęśniak. Koncepcja zastosowania arkusza kalkulacyjnego do wspomagania prowadzenia kart kontrolnych Shewarta. J. Sitko, B. Szczęśniak (red.). Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji. Jakość i Bezpieczeństwo. Gliwice: P.A. Nova S.A., 2014, s B. Szczęśniak. Zastosowanie arkusza kalkulacyjnego do wspomagania metody ABC, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Organizacja i Zarządzanie z.50, B. Szczęśniak, A. Bujanowska. Koncepcja zastosowania arkusza kalkulacyjnego do wspomagania procesu przeglądów urządzeń w wybranym szpitalu, Studia i Materiały Polskiego Stowarzyszenia Zarządzania Wiedzą, t. 45, Bydgoszcz: PSZW B. Szczęśniak, A. Bujanowska. Koncepcja zastosowania arkusza kalkulacyjnego do wspomagania realizacji procesu diagnostyki oraz napraw w wybranym szpitalu, W. Biały, J. Kaźmierczak (red.). Systemy wspomagania w inżynierii produkcji. Gliwice: P.A. Nova S.A., B. Szczęśniak, M. Molenda. Spreadsheet application supporting the x-r control chart, Conference Proceedings 22th Conference Modern Mathematical Methods in Engineering (3mi), June 3-5, 2013 Horní Lomná, Czech Republic. 17 J. Tyszkiewicz. Spreadsheet As a Relational Database Engine, Proceedings of the 2010 ACM SIGMOD International Conference on Management of data, Indianapolis, IN, USA June 06-11, M. Wichary. Historia arkuszy kalkulacyjnych Ćwierć wieku za kratkami, Chip, no.10, S. Wilczewski, M. Wrzód. Excel 2007 w firmie. Controlling, finanse i nie tylko. Gliwice: Helion, W.L. Winston. Microsoft Excel Data Analysis and Business Modeling. Third Edition. Washington: Microsoft Press,

226 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. WYKORZYSTANIE ARKUSZA KALKULACYJNEGO W PROCESIE PRZYGOTOWYWANIA ORAZ REALIZACJI PROJEKTU NA PRZYKŁADZIE PRZEDSIĘBIORSTWA Z BRANŻY PRZEMYSŁU ELEKTROMASZYNOWEGO STUDIUM PRZYPADKU Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki badań mających na celu określenie sposobu wykorzystania arkuszy kalkulacyjnych do wspomagania procesów związanych z gromadzeniem i przetwarzaniem informacji w zakresie przygotowywania ofert projektowych oraz realizacji projektów w przedsiębiorstwie z branży przemysłu elektromaszynowego. W badanym obszarze zidentyfikowano zarówno rozbudowane, doskonalone przez kolejne lata, narzędzia współpracujące z innymi elementami infrastruktury informatycznej firmy, jak i proste arkusze tworzone w celu realizacji pojedynczych zadań. Zarówno pierwszy, jak i drugi rodzaj narzędzi został opisany w niniejszym opracowaniu. Dla poszczególnych narzędzi omówiono cele oraz sposoby ich wykorzystania. Przy każdy z nich zidentyfikowano elementy arkuszy kalkulacyjnych, które zostały wykorzystane do ich stworzenia. Słowa kluczowe: arkusz kalkulacyjny, komputerowe wspomaganie procesów, procesy informacyjne, zarządzanie projektem SPREADSHEET APPLICATION IN THE PROCESS OF A PROJECT PREPARATION AND IMPLEMENTATION AGAINST AN EXAMPLE OF AN ENTERPRISE OPERATING IN THE ELECTRICAL MACHINERY PRODUCTION INDUSTRY CASE STUDY Abstract: The article addresses results of studies aimed at determination of the manner to apply spreadsheets to support processes connected with information acquisition and processing for the sake of preparation of project proposals and project implementation in an enterprise representing the electrical machinery production industry. In the area studied, one could identify well-developed tools continuously improved throughout years and cooperating with other elements of the company s IT infrastructure as well as simple worksheets created in order to process individual tasks. Both the former and the latter have been described in this paper. With regard to individual tools, specific objectives and ways to use them have been discussed, and for each of them, spreadsheet elements used to develop the former have been identified. Key words: spreadsheet, computer-aided processes, information processes, project Dr inż. Bartosz SZCZĘŚNIAK Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania Instytut Inżynierii Produkcji ul. Roosevelta 26, Zabrze Bartosz.Szczesniak@polsl.pl Anna ROMANOWSKA Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania ul. Roosevelta 26, Zabrze Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

227 Bogusz WIŚ NICKI, Leszek CHYBOWSKI, Bart osz PIETRZYK SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 19 SYSTEMY INFORMATYCZNE WSPOMAGAJĄCE PRACĘ PORTOWYCH TERMINALI KONTENEROWYCH 19.1 WPROWADZENIE Współczesny, konkurencyjny rynek usług transportowych wywiera ogromną presję na przedsiębiorstwa. Jednym ze sposobów podniesienia atrakcyjności rynkowej firm jest ciągłe doskonalenie oraz optymalizacja procesów. Stałe obniżanie kosztów, przyśpieszanie procesów, wymaga zmian w zakresie organizacji pracy. Rozwój technologii informatycznych oraz wdrażanie rozwiązań z zakresu automatyzacji usług ciągle zwiększa wydajność portowych terminali kontenerowych. System operacyjny terminalu (ang. Terminal Operating System TOS) staje się obecnie podstawowym narzędziem optymalizacji procesów przeładunkowych. Portowe terminale kontenerowe są miejscem spotkań wielu nie tylko współpracujących, ale także konkurujących podmiotów. TOS musi spełniać wymagania oraz odpowiadać na potrzeby pracowników terminalu oraz jego klientów. Każdy moduł musi być dostosowany z uwzględnieniem mocnych i słabych stron każdego z użytkowników. Operatorzy sprzętu przeładunkowego potrzebują prostoty. Planerzy, tj. osoby odpowiedzialne za odpowiednie zaplanowanie i koordynację procesów przeładunkowo-składowych, oczekują intuicyjności oraz kompleksowej widoczności w schemacie graficznym. Kierowcy ciężarówek potrzebują elastyczności w możliwości wprowadzania danych. Zintegrowanie wszystkich potrzeb w sferze organizacyjnej oraz operacyjnej jest właśnie głównym zadaniem stawianym TOS. Możliwości wykorzystywanego oprogramowania oraz jego funkcjonalność wynikają z charakteru konkretnego terminalu. Aby wdrożyć odpowiednie rozwiązania niezbędne jest przeprowadzenie badań oraz symulacji procesu obsługi w wielu płaszczyznach operacyjnych. Wyniki takich badań są w stanie wskazać konieczne zmiany w zarządzaniu pracą terminala mające na w celu optymalizację procesów transportowych [4]. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie wybranych aspektów optymalizacji pracy przy użyciu systemu operacyjnego terminalu. W pracy omówiono najważniejsze fazy procesu planowania obsługi statków kontenerowych. Przedstawiono wspomagający ten proces system operacyjny. Zaprezentowano wyniki badań konkretnego procesu obsługi z użyciem narzędzia, jakim jest system TOS. 227

228 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł ISTOTA WSPÓŁCZESNEGO ZARZĄDZANIA PRACĄ TERMINALU KONTENEROWEGO Koncepcja zarządzania rozumiana jest jako zbiór ogólnych postulatów ukierunkowanych na zwiększenie efektywności całości, bądź jednej z części procesu produkcyjnego. Istota zarządzania pracą terminalu kontenerowego jest przede wszystkim zbilansowane, regularne oraz efektywne pod względem ekonomicznym oraz czasowym powiązanie wszystkich procesów realizowanych na terminalu [7]. Rozwój portów na całym świecie nabiera tempa, jest to najbardziej widoczne zwłaszcza w mniej rozwiniętych i rozwijających się krajach. W wielu z nich powstają mniejsze, przy udziale globalnych graczy zarządzających wielkimi portami. Wzrost profesjonalnego zarządzania terminalem w istotny sposób przyczyni się do udoskonalenia efektywności wykorzystania środków transportu i ciągłego wzrostu wydajności obsługi w portowych terminalach kontenerowych. W nowoczesnych terminalach kontenerowych wykorzystywane systemy operacyjne funkcjonują na podstawie automatyzacji usług, nowoczesnej technologii przy użyciu systemów informatycznych [1]. System operacyjny terminalu (TOS) jest podstawowym narzędziem ewidencji, planowania, kontroli oraz monitoringu dla nowoczesnych morskich terminali kontenerowych. TOS służy i jest obsługiwany przez planerów (zarówno statkowych jak i placowych oraz kolejowych), kierowników zmian a także spedytorów i armatorów. Dobór TOS ma głęboki pływ zarówno na strategiczne oraz taktyczne działania mające na celu zwiększenie efektywności pracy terminalu, a także polepszenie współpracy z klientami. Jest on także kluczowym elementem łańcucha dostaw, a przede wszystkim ma na celu kontrolę przepływu i przechowywania różnych rodzajów ładunków na terenie terminalu [8]. Celem TOS jest dostarczenie niezbędnego zestawu procedur komputerowych do zarządzania przepływem towarów, pracy maszyn oraz ludzi prowadzący do zwiększenia wydajności procesów. Podstawowe funkcje systemu TOS to: funkcja dokumentacyjna, funkcja informacyjna, funkcja planowania, funkcja identyfikacji i śledzenia funkcja analizy ekonomicznej Funkcja dokumentacyjna Jedną z głównych funkcji jakie oferuje TOS jest ujednolicenie dokumentacji terminalowej. Poprzez zgłaszanie kontenerów, bądź podejmowanie ich z terminalu, automatycznie generowane są wzory dokumentów deklaracji lub podjęć. Po wstępnej akceptacji przez system danych zgłoszeń deklaracje te są automatycznie przesyłane na krzynkę elektroniczną dyspozytora na miejscu. Dzięki automatyzacji całego procesu terminal ma więcej czasu, aby przygotować awizowany kontener oraz skrócić czas oczekiwania klienta na wydanie lub złożenie kontenera. 228

229 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych TOS jest także pomocny podczas tworzenia raportów z obsługi statków przez terminal. Dział rozliczeń otrzymuje wstępny raport z obsługi statków, w którym znajdują się czasy obsługi, wydajność pracy suwnic, ilości za/wyładowanych kontenerów, itp. Po sprawdzeniu i dokonaniu niezbędnych korekt, dokumenty gotowe są do wysłania. Znacznie skraca to czas pracy oraz pomaga uniknąć tzw. błędów ludzkich Funkcja informacyjna TOS umożliwia zalogowanie się poprzez przeglądarkę internetową do bazy danych terminalu. Spedytorzy mogą w ten sposób dowiedzieć się, o której interesujący ich kontener zostanie wyładowany ze statku, bądź czy już jest wyładowany. Pozwala on także na sprawdzenie czy kontener został już sprawdzony celnie oraz czy znajdują się na nim blokady lokalnego Urzędu Celnego. Widoczne są także wszelakie uszkodzenia, zgłaszane przez ekspedytora, podczas wyładunku. W ten sam sposób agenci lub armatorzy zgłaszają listy załadunkowe na swoje statki oraz awizują przybycie jednostki do portu. Dzięki bardzo rozbudowanej funkcji informacyjnej TOS, dział operacyjny jest w stanie bardzo sprawnie odszukać kontenery oraz dowiedzieć się każdej informacji na temat danej jednostki Funkcja planowania Kluczowym elementem działania TOS jest pomoc przy planowaniu operacyjnym. Terminalowy system operacyjny pozwala na zaplanowanie procesu przeładunku statków, pociągów, samochodów a także manipulacji wewnątrz terminalowej. Dzięki wielu intuicyjnym funkcjom pozwala on na szybki dobór kontenerów pod załadunek oraz pokazuje w sposób graficzny miejsce na placu pod wyładunek. Skraca proces planowania statków sprawia, że jest on bardziej zoptymalizowany i wydajny. Pozwala on także na modyfikacje sztauplanów otrzymanych od armatora lub agenta i wydruk nowych. Ma on także funkcję tworzenia plików BAPLIE. Są to formaty danych EDI (ang. Electronic Data Interchange) zawierające plan wyładunkowy kontenerów w ładowniach statku. Podczas operacji przeładunkowych ukazuje w sposób liczbowy oraz graficzny ile jednostek zostało za/wyładowanych, co pozwala na dokładne ustalenie końca procesu przeładunku [6], [10] Funkcja identyfikacji, komunikacji i śledzenia TOS świadczy także usługi z zakresu radiowej identyfikacji i śledzenia towaru RFID (ang. Radio Frequency Identification). Moduł ten wykonuje zautomatyzowane śledzenie towarów w łańcuchu dostaw, ułatwia komunikację oraz wysyła informacje na temat ich lokalizacji i obecnego stanu. Moduł TOS Yard Management System kontroluje wjazd i wyjazd pojazdów. Gwarantuje zwiększenie bezpieczeństwa placu, eliminacje błędów oraz sprawuje kontrolę, aby odpowiednie towary znajdowały się na wyznaczonych pojazdach. Oprogramowanie przesyła (aktualizuje) wszystkie instrukcje drogą radiową do planera ruchu oraz planera placu na bieżąco [9]. Dodatkową usługą, coraz częściej wdrażaną w nowoczesnych terminalach kontenerowych jest moduł głosowego wyboru. Jest on niezwykle efektywny w uproszczaniu 229

230 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. pracy operatorom urządzeń przeładunkowych dając możliwość interakcji z programem bez używania rąk oraz wzroku. Generuje to duże korzyści wydajności zwłaszcza w obszarze dokładności oraz produktywności. Najczęstszym obszarem działania modułu jest zgłaszanie zleceń, jednak jest również wykorzystywany w działaniach operacyjnych, takich jak: składowanie, podejmowanie, kontrola zasobami Funkcja analizy ekonomicznej Dodatkowym systemem TOS jest moduł sprzedaży. Głównym celem tego podzespołu jest rozszerzenie systemu CMS TOS w zakresie sprzedaży oraz kontrolowaniu kosztów. System planuje oraz zarządza przychodami i wydatkami, sprawdza zgodność systemu finansowo-księgowego z wcześniej zdefiniowanymi wymogami, sprawdza także zgodność systemu kadrowo-płacowym z istniejąca polityką pracy oraz przyjętym sposobem rozliczania [5] CHARAKTERYSTYKA PROCESU OBSŁUGI STATKU WSPOMAGANEGO TOS Charakterystykę złożonego procesu transportowego analizy charakterystyk poszczególnych elementów systemu transportowego. W przypadku obsługi statku na terminalu kontenerowym zaangażowani w proces są zarówno ludzie (sztauerzy, lukowi, ekspedytorzy), operatorzy sprzętu przeładunkowego, planerzy, infrastruktura a także sam sprzęt, tj. suwnice nabrzeżne STS (ang. ship to shore crane), samojezdne suwnice placowe RTG (ang. rubber tired gantry crane), naczepy, wozy kontenerowe). W czasie obsługi statku zaangażowane jest wiele działów obsługi terminalu począwszy od działu planowania, poprzez tzw. dział kierowania ruchem aż do pracowników fizycznych zaangażowanych w prace sztauerskie. Zintegrowanie wszystkich tych elementów z systemem operacyjnym jest niezwykle trudne do osiągnięcia i wymaga miesięcy wdrażania i udoskonalania programu, który dostosowuje się do charakteru i potrzeb terminalu kontenerowego, na którym funkcjonuje. Należy pamiętać, że każdy TOS budowany jest pod konkretny terminal, nie ma uniwersalnej wersji, ze względu na specyfikację różnych rozwiązań technologii przeładunkowych, składowych oraz poziom infrastruktury portowej. Analiza procesu przeładunku musi odnosić się do mierzalnych parametrów, dzięki którym jesteśmy w stanie ocenić efektywność planowania, zarządzania pracą ludzi oraz samą wydajność operatorów urządzeń przeładunkowych [10]. Parametry te obejmują: wydajność urządzeń przeładunkowych mierzona w kont/h portowe terminale działające z TOS podają minimalną wartość operacyjną, na którą dają gwarancję; w przypadku DB Port Szczecin wielkość ta wynosi 20 kont/h liczone na jedną suwnicę STS. ilość i rodzaj zdarzeń zakłócających procesy np. awarie, przerwy, warunki atmosferyczne, ewentualne wypadki, itp.). koszty generowane przez poszczególne procesy mierzone w zł/h, zł/zmianę, zł/statek w oparciu o kalkulację ilości ruchów kontenerów, czas postoju statku w porcie, uszkodzenia kontenerów podczas za/wyładunku, itp. 230

231 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych ilość i rodzaj stanów pracy urządzeń np. jazda po placu, ilość ruchów RTG, ruchy suwnicy po nabrzeżu. negatywny wpływ na środowisko naturalne mierzone w jednostkach emisji spalin lub hałasu. Biorąc pod uwagę ilość i rodzaj kontenerów zgłoszonych do przeładunku w imporcie i eksporcie, opracowywany jest kompleksowy plan obsługi statku. Używany do tego TOS oferuje szereg modułów funkcjonalnych, które przetwarzają dane wejściowe na informacje prezentowane w postaci planów graficznych oraz zestawień tabelarycznych, np. w postaci kolorowego sztauplanu statku (rys. 19.2). TOS samodzielnie wylicza całkowity czas potrzebny na obsługę statku doliczając czas wyładunku kontenerów specjalnych (pojęcie to obejmuje kontenery ponadnormatywne, kontenery z ładunkiem niebezpiecznym, kontenery z otwieranym dachem oraz kontenery 45-stopowe). Jest to bardzo pomocne przy rozliczaniu wizyty statku przez dział rozliczeń. Agentowi reprezentującemu armatora zgłaszany jest przewidywany czas pracy EWT (ang. Estimated Work Time) oraz przewidywany czas wypłynięcia ETD (ang. Estimated Time of Departure). W kolejnym etapie planowania z użyciem TOS planowany jest przydział zadań i harmonogram za/wyładunku kontenerów. Na małych jednostkach typu feeder zasadą jest pierwszeństwo wyładunku przed załadunkiem. Zawsze prace postępują z rufy w stronę dziobu, oraz od wody w stronę lądu. Zasady te związane są z utrzymaniem stateczności statku oraz zminimalizowaniem konieczności balastowania jednostki przy kei. Podczas realizacji planu za/wyładunku statku, każdy kolejny ruch suwnicy jest kontrolowany przez TOS, który poprzez system przesyłu danych wyświetla operatorowi suwnicy numer kontenera wraz z lokalizacją informacji) Przy pomocy TOS tworzona jest bowiem auto-sekwencja wyświetlana na komputerze RDT (rys. 19.1), opcja która bardzo skraca czas planowania wyładunku. System pozwala także wprowadzać bieżące poprawki, które rodzą się w czasie obsługi statku. Źródło: Opracowanie własne Rys Sztauplan statku kontenerowego przedstawiany w TOS 231

232 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. a) b) Rys Komputer przenośny zintegrowany z TOS a) urządzenie typu RDT b) urządzenie typu terminal ręczny Źródło: Opracowanie własne Każdy pojedynczy kontener sprawdzany jest przez ekspedytora bezpośrednio na nabrzeżu. Osoba ta bada wzrokowo stan danej jednostki ładunkowej i jest w stanie przy pomocy terminala ręcznego (rys. 19.2) wprowadzić do systemu każde uszkodzenie, które następnie widoczne dla innych użytkowników. Plombę założoną na kontenerze można sprawdzić przy pomocy czytnika kodów kreskowych, w który wyposażony jest terminal ręczny. Opcja ta możliwa jest tylko w niektórych przypadkach, zależnie od rodzaju plomby. W momencie akceptacji kontenera przez ekspedytora, automatycznie zmieniany jest jego status w programie na wewnątrz portu i wysyłana jest informacja do operatora suwnicy placowej RTG o zbliżającej się jednostce wraz ze wskazanym miejscem złożenia. Po złożeniu kontenera i akceptacji operatora RTG kontener oficjalnie zmienia status na złożony i jest możliwa praca urzędu celnego w sprawie zwolnienia celnie jednostki. Podczas planowania z użyciem TOS należy uwzględnić ograniczania tego programu. Standardowo TOS nie wylicza stateczności statku, więc złe zaplanowanie rozmieszczenia kontenerów na statku pod względem ich ilości oraz wagi skutkować może brakiem zgody kapitana na opuszczenie portu. Zasady, które należy uwzględniać przy załadunku statku odpowiednio korygując manualnie harmonogram generowany automatycznie przez TOS obejmują: ciężkie sztuki planujemy do ładowni na dolne warstwy, tak aby rozłożyć ciężar równo po obu burtach; kontenery z materiałami niebezpiecznymi zawsze ładować w wyznaczone miejsca uzgodnione z załadowcą; nie można zmieniać pozycji chłodzonych gdyż należy brać pod uwagę lokalizację miejsc podłączeń do prądu na statku; dokładnie sprawdzać rozmieszczenie kontenerów wysokich, tak by możliwe było zamknięcie pokryw ładowni. 232

233 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 19.4 BADANIE EFEKTYWNOŚCI OBSŁUGI STATKU Badanie dotyczyć będzie procesu obsługi statku w oparciu o na rzeczywiste pomiary dokonane podczas operacji załadunku statku kontenerowego armatora Unifeeder (największy armator kontenerowy zawijający do DB Port Szczecin) m/v Vera Rambow obsługiwanego na terminalu DB Port Szczecin (rys. 19.3). Statek ten jest jednostką typu feeder o pojemności 1425 TEU, charakteryzująca się tym, że to że na większości ładowni nie posiada luków za wyjątkiem ładowni dziobowej. Jest to niezwykle istotna informacja, która musi być uwzględniona podczas planowania operacji załadunku [10]. Źródło: [11] Rys Statek m/v Vera Rambow W czasie postoju statku przy nabrzeżu na terminalu DB Port Szczecin założono następującą ilość kontenerów do przeładunku: liczba kontenerów ogółem w imporcie: 172 szt., liczba kontenerów chłodzonych w imporcie: 27 szt., liczba kontenerów specjalnych w imporcie: 4 szt., liczba kontenerów ogółem w eksporcie: 134 szt., liczba kontenerów chłodzonych w eksporcie: 33 szt. Dla analizowanego statku m/v Vera Rambow, przy założeniu użycia jednej suwnicy nabrzeżnej STS, obliczony przez TOS używany na terminalu DB Port Szczecin (TOS firmy Autostore) czas obsługi statku to 17h, wliczając w to dodatkową 1h w związku z wyładunkiem 4 sztuk kontenerów nienormatywnych. Plan obsługi statku przyjęty przez TOS zakłada pracę jednej grupy roboczej, tzw. gangu, w skład której wchodzą: 1 operator STS, 2 operatorów RTG, 4 operatorów ciągników terminalowych, 2 sztauerów, 1 lukowy, 1 ekspedytor oraz operator wozu kontenerowego, który używany jest do pomocy przy kontenerach specjalnych Przewidywana liczba ruchów urządzeń przeładunkowych podana przez TOS: suwnica nabrzeżna STS: 308 (doliczone 2 ruchy na za/wyładunek osprzętu mocującego tj. kosza o znormalizowanej wielkości kontenera 20 do składowania zabezpieczeń tzw. twist-lock ów, czyli łączników skrętnych, którymi mocowane są kontenery, 233

234 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. suwnice placowe RTG: 302 (wartość ta nie uwzględnia ewentualnych przestawień w blokach składowych). Po realizacji powyżej zaplanowanego procesu obsługi statku wskazana jest analiza efektywności o charakterze kompleksowym lub szczegółowym. Na podstawie danych i raportów wygenerowanych z TOS odnoszących się do procesu obsługi m/v Vera Rambow, wybrano do dalszej analizy następujące parametry: liczba przeładowanych kontenerów, liczba oraz czas zdarzeń, dedykowana oraz rzeczywista liczba ruchów placowych urządzeń przeładujkowych. Pierwsza miara odnosi się stricte do wydajności pracy. Jest to główny parametr pracy terminalu, ukazujący prędkość przeładunku w relacji statek-plac i plac-statek. Potencjalni klienci (armatorzy), poprzez badanie wydajność kont/h, decydują o rozpoczęciu, bądź przeniesieniu zawinięć do innego portu. Rys.19.4 przedstawia graficznie liczbę przeładowanych kontenerów w funkcji czasu. Czerwoną linią zaznaczono normę pracy DB Port Szczecin, której średnia musi zostać zachowana w czasie obsługi statki. Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [11] Rys Wydajność pracy suwnicy [kont/h] Kolejną miarą optymalizacji jest liczba zdarzeń oraz ich czas, który powoduje przestoje oraz wydłuża czas obsługi statku w porcie [2], [3]. Portowe terminale kontenerowe posiadają stosowne zapisy w umowie na temat kontenerów specjalnych. Czas na za/wyładunek tego typu jednostek jest odliczany od średniego czasu pracy, z powodu wydłużonego czasu operacji. Wyładunek 4 sztuk kontenerów ponadnormatywnych ze statku m/v Vera Rambow trwał ok. 40 min, które zostały odliczone od czasu obsługi. Analiza zdarzeń dotyczy również przypadku przerw, awarii oraz innych zdarzeń powodujących zatrzymanie prac. Awarie sprzętu bądź systemu nie są częste, jednak się zdarzają. Są to sytuacje losowe, z tego względu niezwykle ważne jest odpowiednie serwisowanie sprzętu. W czasie obsługi m/v Vera Rambow nastąpiła awaria suwnicy STS, co spowodowało 15 min przerwy w pracy statku. Dodatkowo w trakcie przeładunku miały miejsce standardowe przerwy w trakcie zmiany roboczej, tj. przerwa śniadaniowa i przerwa na zmianę grupy sztauerów (rys. 19.5). 234

235 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Rys Wykres czasu zdarzeń powodujących przerwy w obsłudze statku [min] Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [11] Analizują przyczyny przerw można zauważyć, że długich przerw na zmianę sztauerów można by uniknąć wprowadzając stosowne procedury organizacyjne. Kolejne 10 minut przerwy technicznej można uniknąć poprzez odpowiednie serwisowanie i przygotowanie techniczne suwnicy STS. Zyskane dzięki tym zmianom 25 minut obsługi można przeliczyć na ok. 10 załadowanych kontenerów. Ostatnią przedstawioną miarą jest zależność planowanych oraz rzeczywistych Ruchów suwnicy RTG. Miara ta ukazuje nam poziom przygotowania kontenerów na placu. Wyszukiwanie trudno dostępnych kontenerów powoduje narastanie kosztów generowanych przez suwnicę RTG oraz oczekiwanie operatorów wozów kontenerowych na wydanie jednostki. Z rys.19.6 można wywnioskować, iż wydłużenie czasu operacji załadunkowych mogło być spowodowane zwiększoną liczbą ruchów RTG na placu. Źródło: Opracowanie własne PODSUMOWANIE Rys Wykres ilości ruchów RTG [kont/h] Przedstawione badanie efektywności obsługi statku ukazuje korzyści płynące z wdrażania TOS w portowych terminalach kontenerowych. Połączenie różnych działów terminalu przy pomocy jednego programu umożliwia ciągłą współpracę w czasie obsługi, a także planowania statku. Perspektywa ciągłego doskonalenia obsługi nie tylko zwiększa płynność finansową terminalu, ale wpływa również korzystnie na środowisko naturalne dzięki eliminowaniu zbędnych manipulacji i oszczędnościach w spalaniu i zużyciu energii elektrycznej. 235

236 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. Przeprowadzona analiza zawinięcia m/v Vera Rambow do DB Port Szczecin z użyciem TOS pozwala na sformułowanie szczegółowych wniosków: Średnia wydajność w czasie obsługi statku po odliczeniu wyładunku kontenerów specjalnych wyniosła 20,27 kont/h. Pomimo awarii suwnicy zachowana została norma wydajnościowa wynosząca 20 kont/h. Z wykresu można odczytać, że wyładunek przebiegał znacznie sprawniej od załadunku. Należy zwrócić uwagę na ten aspekt oraz poszukać możliwości naprawy tego stanu w kolejnych zawinięciach. Należy usprawnić zmianę grup sztauerskich, przerwy 15 min można zmniejszyć bądź całkowicie zlikwidować i dzięki czemu zwiększyć wydajność. Z wykresu ruchów RTG na placu, wynika że część kontenerów eksportowych wymagała dodatkowych ruchów suwnicy w celu ich odnalezienia. Program TOS po zaplanowaniu procesu załadunku generuje listę manipulacji niezbędnych do przygotowania wszystkich kontenerów pod załadunek. Jest to niestety nie zawsze możliwe z powodu pełnego wykorzystania pojemności danego bloku. Sytuację tą można zmienić budując więcej bloków z niższym składowaniem, np. do 3 warstw. Praca w strefach rozładunkowych znacznie przyczynia się do zwiększania wydajności. Kontenery są pogrupowane według najważniejszych kategorii, dzięki czemu minimalizowane są zbędne ruchy RTG oraz naczep po placu. Przy pomocy TOS planowanie oraz obsługa statku jest wydajniejsza. Osiąganie lepszych wyników w kluczowych miarach efektywności umacnia pozycję terminalu na rynku międzynarodowym. TOS nie tylko usprawnia proces obsługi statku, a także pracę całego terminalu. Tworzy wartość dodaną procesu obsługi środków transportu oraz manipulacji jednostkami ładunkowymi. Główne zalety wdrażania systemu operacyjnego terminalu to: wielopłaszczyznowe zintegrowanie wszystkich podmiotów działających na terenie terminalu, w tym: działu operacyjnego, urzędu celnego oraz klientów; intuicyjność modułów operacyjnych oraz współpraca z międzynarodową wymianą danych EDIFACT; optymalizacja procesu obsługi poprzez wsparcie pracy planerów oraz intuicyjne skracanie planowania poprzez automatyzację zaczytywania list wy/załadunkowych oraz możliwość drukowania sztauplanów statkowych; poprawa bezpieczeństwa za sprawą wysyłania komunikatów o uszkodzeniach, niezgodnościach w plombach oraz blokadach urzędu celnego; podniesienie wydajności pracy operatorów sprzętu przeładunkowego dzięki generowaniu auto-sekwencji i przejrzystym interfejsie komputerów RDT; większe wykorzystanie możliwości składowych wskutek wprowadzenia stref rozładunkowych. wydajniejsza kontrola kosztowa z powodu automatycznego uzyskiwania raportów z obsługi oraz pracy poszczególnych elementów obsługi; możliwość integracji z wcześniej wdrożonymi systemami planowania zasobów przedsiębiorstwa klasy ERP oraz modułami płacowymi. 236

237 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Terminal kontenerowy w DB Port Szczecin Sp. z o.o. jest najmłodszym terminalem w Polsce. Infrastruktura terminalu wciąż powstaje, tak samo poszczególne procedury eksploatacyjne. Terminale w Trójmieście (w związku z większymi przeładunkami) posiadają bardziej rozbudowane systemy operacyjne niezbędne do obsługi, np. w przypadku DCT Gdańsk S.A., wielkich statków oceanicznych. Wymagają one bowiem przetwarzania i zapisywania w archiwum wielkich ilości danych, a także obsługi setek tysięcy TEU rocznie. Portowy terminal kontenerowy w Szczecinie, poprzez wdrażanie nowych rozwiązań informatycznych, stać się może (dzięki lokalizacji w znacznej odległości od morza) bardzo znaczącym graczem współpracującym ze śródlądowym systemem transportowym Niemiec. Potrzebne są jednak inwestycje na rzece Odrze oraz ciągłe dążenie do zwiększania wydajności obsługi statków. LITERATURA 1 A.E. Branch. Elements of Shipping 8th Edition, Routledge, Abingdon, 2007, s L. Chybowski. Ważność elementów w strukturze złożonych systemów technicznychę. Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom: ITE-PIB, L. Chybowski, D. Idziaszczyk, B. Wiśnicki. A Comparative Components Importance analysis of A Complex Technical System with The Use of Different Importance Measures. Systems Supporting Production engineering. Review of Problems and Solutions (ed.) J. Kaźmierczak. Gliwice: P.A. Nova S.A., 2014, s M. Hopej, Z. Kral. Współczesne metody zarządzania w teorii i praktyce. Wrocław: Politechnika Wrocławska, M. Pluciński. Terminale kontenerowe- liderzy rozwoju nowoczesnej infostruktury w polskich portach morskich. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, nr 778 Problemy transportu i logistyki, Nr 22/2013, Szczecin Port Szczecin. Pobrano z: [Dostęp z dn: ]. 7 W. Szumowski. Metody i Techniki zarządzania. Uniwersytet Wrocław: Ekonomiczny we Wrocławiu, T. Ward. Terminal Operating System Selection, Port Technology International 58 Edition. Pobrano z: [Dostęp: ]. 9 Warehouse management systems. Pobrano z: [Dostęp: ]. 10 B. Wiśnicki, L. Chybowski, D. Krukowski. Analiza efektywności eksploatacyjnej taboru pasażerskiego. Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji. Inżynieria Systemów Technicznych (red.) E. Milewska, I. Żabińska. Gliwice: P.A. Nova S.A., VesselFinder Ltd. Statki. Pobrane z: [Dostęp: ]. 237

238 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. SYSTEMY INFORMATYCZNE WSPOMAGAJĄCE PRACĘ PORTOWYCH TERMINALI KONTENEROWYCH Streszczenie: Portowe terminale kontenerowe są zarządzane z użyciem kompleksowych rozwiązań informatycznych jakimi są systemy operacyjne terminalu TOS (ang. Terminal Operating System). Rozwój technologii informatycznych oraz zwiększająca się wydajność portowych terminali kontenerowych wymusza ciągłe doskonalenie funkcjonalności TOS. System TOS staje się obecnie podstawowym narzędziem optymalizacji procesów przeładunkowych. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie wybranych aspektów optymalizacji pracy terminalu przy użyciu TOS. W pracy scharakteryzowano najważniejsze procesy obsługi statków kontenerowych. Przedstawiono wspomagający ten proces system operacyjny. Zaprezentowano wyniki badań konkretnego procesu w postaci analizy wydajności, czasu obsługi oraz zdarzeń wpływających na wydłużenie w/w procesu. Wyniki badań oraz przedstawiona analiza pozwoliły na wyciągnięcie wniosków o charakterze ogólnym i szczegółowym. Słowa kluczowe: zarządzanie, terminal kontenerowy, narzędzia informatyczne, optymalizacja procesów transportowych INFORMATION SYSTEMS SUPPORTING PORT CONTAINER TERMINAL OPERATIONS Abstract: Seaport container terminals are managed with the use of contemporary information technology IT solutions such as terminal operating systems (TOS). The development of IT systems and continuous demand for efficiency of container terminals forces the continuous improvement of the TOS functionality. TOS systems are now becoming the primary tool for terminal processes optimization. The purpose of this paper is to present certain aspects of terminal optimization using TOS. Therefore, the key handling processes and the operating system assisting them are described. The paper gives the results of performance analysis of chosen processes, including: terminal throughput, events affecting the lengthening of the handling process, number of moves made by gantries. The analysis presented enabled to draw conclusions of a general and narrowing nature. Key words: management, container terminal, IT tools, transport processes optimisation Dr inż. Bogusz WIŚNICKI Dr inż. Leszek CHYBOWSKI Akademia Morska w Szczecinie Akademia Morska w Szczecinie Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu Wydział Mechaniczny Instytut Inżynierii Transportu Instytut Eksploatacji Siłowni Okrętowych ul. Henryka Pobożnego 11, Szczecin ul. Wały Chrobrego 1-2, Szczecin b.wisnicki@am.szczecin.pl l.chybowski@am.szczecin.pl Mgr inż. Bartosz PIETRZYK DB Port Szczecin Sp. z o.o. ul. Bytomska 14, Szczecin Data przesłania artykułu do Redakcji: Data akceptacji artykułu przez Redakcję:

239 Iwona ŻABIŃS KA SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych 20 ANALIZA PROCESU LOGISTYCZNEGO W OBSZARZE ZAOPATRZENIA DLA POTRZEB WDROŻENIA SYSTEMU INFORMATYCZNEGO WSPOMAGAJĄCEGO ZARZĄDZANIE PRODUKCJĄ 20.1 WPROWADZENIE Postęp w zakresie możliwości technologicznych, a także zmiany dotyczące nowych warunków konkurowania, zmuszają przedsiębiorców do podejmowania działań zmierzających do integracji procesów produkcyjnych z procesami pomocniczymi. W ramach pracy statutowej, realizowanej w Instytucie Inżynierii Produkcji Wydziału Organizacji i Zarządzania Politechniki Śląskiej, podjęto próbę analizy powiązań pomiędzy procesem produkcji a zaopatrzeniem i dystrybucją w celu realizacji dalszych prac nad udoskonaleniem możliwości funkcjonalnych systemów informatycznych wspomagających planowanie produkcji [11]. Niniejsza publikacja stanowi fragment badań w zakresie identyfikacji zbioru relacji zachodzących w obszarze zaopatrzenia oraz narzędzi informatycznych wspomagających zarządzanie analizowanego podsystemu łańcucha logistycznego ZAOPATRZENIE W ŁAŃCUCHU DOSTAW Procesy w łańcuchu dostaw Pojęcie łańcuch dostaw szeroko definiuje Witkowski [13], jako współdziałające w różnych obszarach funkcjonalnych firmy wydobywcze, produkcyjne, handlowe, usługowe oraz ich klienci, między którymi przepływają strumienie produktów, informacji i środków finansowych. Większość firm funkcjonuje w ramach łańcucha dostaw, tworząc sieć współpracujących ze sobą organizacji w celu wytworzenia i przemieszczania dóbr od dostawcy surowców do ostatecznego klienta. Łańcuch dostaw rozpatrywany jest w kategoriach struktury i procesu. W ujęciu strukturalnym rozumiany jest, jako grupa przedsiębiorstw działających w łańcuchu przepływu dóbr, natomiast w ujęciu procesowym obejmuje przepływ dóbr, informacji i pieniędzy od dostawcy do klienta w obszarach logistyki, zaopatrzenia i dystrybucji (rys. 20.1) [7]. Łańcuch dostaw może mieć charakter zewnętrzny lub wewnętrzny (rys. 20.2, 20.3). Zewnętrzny łańcuch tworzą niezależne, konkurujące ze sobą przedsiębiorstwa podejmujące wspólne działania na rzecz osiągnięcia określonego celu. Wewnętrzny łańcuch logistyczny tworzą jednostki funkcjonalne i/lub zespoły przedsiębiorstwa realizu- 239

240 Redakcja: BRODNY J., DZIEMBA Ł. jące wspólny cel [6]. Biorąc pod uwagę powiązania w ramach zewnętrznego łańcucha dostaw wynika, że jeden podmiot może być ogniwem kilku łańcuchów dostaw. Z uwagi na powyższe można również stwierdzić, że dla każdego podmiotu w ramach jednego łańcucha dostaw czym innym jest wejście i wyjście systemu, a więc logistyka zaopatrzenia i dystrybucji. Źródło: Opracowane na podstawie [2], [7] Rys Procesy w łańcuchu dostaw Z przedstawionych rysunków widać (rys. 20.2, rys. 20.3), że w ujęciu funkcjonalnym systemu logistycznego wyróżnia się logistykę zaopatrzenia, produkcji i dystrybucji. Logistyka zaopatrzenia dotyczy wszystkich czynności związanych z zamawianiem i dostarczaniem potrzebnych surowców, materiałów, półproduktów, części zamiennych do magazynów lub stanowisk pracy. Źródło: Opracowane na podstawie: [10] Rys Zewnętrzny łańcuch logistyczny Źródło: Opracowane na podstawie: [10] Rys Wewnętrzny łańcuch logistyczny 240

241 SYSTEMY WSPOMAGANIA W INŻYNIERII PRODUKCJI Inżynieria Systemów Technicznych Logistyka produkcji związana jest z przepływem surowców, materiałów, półproduktów, części zamiennych w wydziale produkcyjnym. Logistyka dystrybucji dotyczy działań związanych z dostarczaniem wyrobów lub usług do klienta [9] ORGANIZACJA PROCESU ZAOPATRZENIA Do niedawna przedsiębiorcy skupiali główną uwagę na doskonaleniu logistki wewnętrznej. Obecnie odchodzi się od takiego podejścia na rzecz lepszego, pogłębionego współdziałania z dostawcami. Przedsiębiorcy i badacze przedmiotu dostrzegają potrzebę zapewnienia koordynacji logistyki zaopatrzenia z logistyką dystrybucji zarówno w obszarze przestrzennym jak i czasowym [2], [17]. Logistyka zaopatrzenia dotyczy procesów związanych z przepływem dóbr materialnych w przedsiębiorstwie, w szczególności [1]: dostawy materiałów z zewnątrz, magazynowania, przygotowania do produkcji. Logistyczną koncepcję zaopatrzenia przedstawia rys Źródło: Opracowane na podstawie [14] Rys Schemat logistycznej koncepcji zaopatrzenia Według Bozartha i Handfielda zaopatrzenie to proces obejmujący wszystkie czynności związane z identyfikowaniem potrzeb, lokalizowaniem i wybieraniem dostawców, negocjowaniem warunków i obserwowaniu działalności kontrahenta w celu upewnienia się, że spełnia on wymogi dotyczące wydajności [4]. Według literatury przedmiotu podstawowym celem zaopatrzenia w ujęciu logistycznym jest [2]: minimalizacja kosztów w procesie zaopatrzenia, 241