Definicja produktu: Przygotowanie produkcji Produkt jest to wyrób lub usługa będąca materialnym, energetycznym lub informacyjnym rezultatem funkcjonowania systemu produkcyjnego. Zagadnienia wstępne Przygotowanie produkcji wiąże się z: Produktem przygotowanie konstrukcyjne, Procesami przygotowanie technologiczne, Przedsiębiorstwem przygotowanie organizacyjne. Możliwości skrócenia czasu przygotowania produkcji Skrócenie czasu przygotowania produkcji można uzyskać skracając czas trwania poszczególnych etapów. Można to uzyskać zastępując tradycyjne projektowanie sekwencyjne (sequential engineering), projektowaniem współbieżnym - równoległym (concurrent engeneering) współcześnie występuje także forma projektowania rozproszonego, które jest możliwe dzięki rozwojowi komunikacji elektronicznej L. Wicki 1
Możliwości zastosowania współbieżnego procesu projektowania Projektowane sekwencyjne podział na zadania funkcjonalne rozpoczęcie kolejnego zadania następuje po zakończeniu poprzedniego występują trudności we współpracy między komórkami mogą być konieczne korekty planów ze względu na niemożliwość przygotowania produktu zgodnie z założeniami etapu poprzedniego nastawienie na koszt przygotowania dłuższy czas realizacji Projektowanie współbieżne nastawienie na bieżącą współpracę w przygotowaniu produktu (wewnątrz i na zewnątrz firmy) równoległe wykonywanie niektórych procesów likwidacja niezgodności na bieżąco nastawienie na czas przygotowania krótszy czas realizacji Marketing Przygotowanie produkcji Wytwarzanie Marketing Proces wprowadzania produktu Klient Przygotowanie konstrukcyjne wyrobu Rozpoznanie potrzeb Przygotowanie technologiczne do produkcji Przygotowanie organizacyjne do produkcji Wytwarzanie produktu Produkt Dystrybucja Klient Koszt Koszt spowodowany i koszt poniesiony Koszt spowodowany (wytworzenia) New Product Development marketing Badania i rozwój Koncepcja Wybór rozwiązania 80% Koszt poniesiony Techniki Rapid prototyping I Virtual Reality (VR) Badania statystyczne Opracowanie projektu Prototyp Próby prototypu 15% Margines swobody zmian kosztów Przygotowanie organizacyjne i technologiczne Przygotowanie produkcji Produkcja i eksploatacja Czas Wytwarzanie L. Wicki 2
Strategie rynkowe produktuzp_zaocz wzrostu rozwoju rynku dywersyfikacja koncentryczna dywersyfikacja horyzontalna konsolidacji ograniczanie redukcja pozbycie się Różnorodność a efektywność różnorodność produktów podział na grupy metoda BCG analiza Pareto (analiza ABC) przyjęcie różnych strategii wobec poszczególnych grup produktów uproszczenie struktury zarządzania i łatwiejsza ocena wyników skupienie się na działalności podstawowej. Produkt Przygotowanie produkcji Produkt jest efektem twórczego lub odtwórczego myślenia człowieka, a praca nad nim jest działaniem ciągłym. PRODUKT L. Wicki 3
Przygotowanie konstrukcyjne produktu Opracowanie koncepcji produktu, Wybór rozwiązania, Opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej, Wytworzenie prototypu Potrzeby i wymagania a funkcje produktu Potrzeby związane są z klientem, a funkcje z produktem Funkcje produktu Funkcje podstawowe, takie, które są niezbędne, aby produkt w ogóle wytwarzać (uzasadniają istnienie produktu) Funkcje podrzędne, takie, które są spełniane przez produkt, ale nie są niezbędne do jego działania i wytwarzania Funkcje zbędne, takie, które istnieją, ale których klient nie oczekuje Funkcje produktu - żarówka Podstawowa oświetla pomieszczenie, Podrzędna pozwala na sygnalizację Zbędna wydziela ciepło L. Wicki 4
Analiza wartości Spełnienie każdej funkcji kosztuje. Analiza wartości to narzędzie pozwalające na dokonanie oceny kosztów spełniania określonych funkcji produktu. Analiza wartości FUNKCJA koszt wartość Analiza wartości 1. Sprecyzowanie potrzeb i wymagań klienta co do produktu 2. Analiza funkcji produktu 3. Opracowanie rozwiązań np. metodą burzy mózgów, skojarzeniową, odwracania problemu, 4. Wybór rozwiązania najkorzystniejszego przy pomocy technik wartościowania 5. Opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej, ewentualnie wykonanie i badanie prototypu Warunki ograniczające w procesie projektowania Warunki ograniczające mogą dotyczyć: wskaźników technicznych wyrobów (zużycie energii, rozmiary), technologii wytwarzania. L. Wicki 5
Niezawodność Niezawodność to zdolność do ciągłego wykonywania wyznaczonych funkcji PROJEKTOWANIE A NIEZAWODNOŚĆ: korzystaj ze sprawdzonych rozwiązań korzystaj z prostych rozwiązań korzystaj z komponentów o wysokiej niezawodności korzystaj z części rezerwowych korzystaj z systemów odpornych na uszkodzenia NIEZAWODNOŚĆ typy uszkodzeń Uszkodzenie całkowite Uszkodzenie częściowe Uszkodzenie stopniowe Uszkodzenie nagłe korzystaj ze sprawdzonych metod wykonywania L. Wicki 6
FMECA Macierz krytyczności Failure Mode, Effects, and Criticality Analysis (FMECA), zawiera rozkład prawdopodobieństwa uszkodzenia z uwzględnieniem ważności uszkodzenia i jego konsekwencji. Wyniki analizy pozwalają na określenie tych uszkodzeń, które charakteryzują się dużym prawdopodobieństwem i poważnymi konsekwencjami co pozwala intensyfikować działania zapobiegawcze tam gdzie będą one najefektywniejsze zabezpieczą przed największymi stratami lub pozwolą na osiągania największych korzyści (przychodów) Podstawowym i typowym celem podczas wykorzystywania metody FMECA w projektowaniu jest eliminowanie możliwości wystąpienia uszkodzeń o dużej ważności i dużym prawdopodobieństwie wystąpienia i ograniczanie w jak największym stopniu uszkodzeń poważnych i wysoce prawdopodobnych. Gdy analiza punktów krytycznych jest wykonywana w każdym z etapów projektowania, opisane w macierzy usterki przesuwają się w lewo i w dół. Działania analityczne pozwalają na ustalenie rankingu ważności nazywanego Risk Priority Number (RPN). Wartość RPN to wynik mnożenia wykrywalności usterki przed wydaniem produktu (D) x krytyczności zdarzenia (S) x częstości występowania (O). Każdy z tych parametrów ocenia się w skali od 1 do 10. Najwyższy RPN wynosi więc RPN = 10x10x10 = 1000. Oznacza to, że dana usterka nie jest wykrywalna w czasie kontroli, ma poważne skutki (krytyczność) i jej wystąpienie jest prawie pewne. Jeżeli częstość występowania jest niska to wynosi ona 1 i RPN zmniejszy się do 100. Tak więc analiza krytyczności pozwala na skupienie uwagi na największych ryzykach. I. Zakres A. Zdarzenie częste duże prawdopodobieństwo wystąpienia danego rodzaju uszkodzenia elementu (większe niż 0.2 łącznego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu w rozważanym przedziale czasu). II. Zakres B. Zdarzenie umiarkowanie prawdopodobne średnie prawdopodobieństwo wystąpienia danego rodzaju uszkodzenia elementu (większe ni 0.1 ale mniejsze ni 0.2 łącznego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu w rozważanym przedziale czasu). III. Zakres C. Zdarzenie sporadyczne małe prawdopodobieństwo wystąpienia danego rodzaju uszkodzenia elementu (większe ni 0.01 ale mniejsze niż 0.1 łącznego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu w rozważanym przedziale czasu). IV. Zakres D. Zdarzenie rzadkie bardzo małe prawdopodobieństwo wystąpienia danego rodzaju uszkodzenia (większe ni 0.001 ale mniejsze niż 0.01 łącznego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu w rozważanym przedziale czasu). V. Zakres E. Zdarzenie bardzo rzadkie wyjątkowo małe prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzenia elementu danego rodzaju (mniejsze ni 0.001 łącznego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu w rozważanym przedziale czasu). I. Katastroficzna uszkodzenie, które może spowodować śmierć lub całkowita utratę obiektu. II. Krytyczna uszkodzenie, które może spowodować ciężkie obrażenia lub znaczna utratę obiektu, co spowoduje niepowodzenie misji. III. Marginalna uszkodzenie, które może spowodować mniejsze zranienia, mniejsza szkodę materialna lub mniejsze zniszczenie wyposażenia systemu, co spowoduje utratę gotowości lub niepowodzenie misji. IV. Mało znacząca uszkodzenie nie powodujące obrażeń, utraty własności lub zniszczenia, ale mogące spowodować nieplanowana obsługę lub remont L. Wicki 7
NIEZAWODNOŚĆ Analiza symptomów, skutków oraz wagi skutków uszkodzeń FMECA TRZY ELEMENTY ANALIZY Wykrywalność uszkodzenia (D) Skutek uszkodzenia (S) Częstość występowania uszkodzeń (P) Niezawodność Produkty niskiej jakości są w większym stopniu narażone na uszkodzenia, których prawdopodobieństwo wystąpienia rośnie z biegiem czasu. Miary niezawodności: prawdopodobieństwo działania produktu w danym czasie skumulowany rozkład uszkodzeń gęstość prawdopodobieństwa uszkodzenia prawdopodobieństwo uszkodzenia w chwili t intensywność uszkodzeń stosunek jednostek działających do uszkodzonych w chwili t Niezawodność Liczba uszkodzeń jako funkcja czasu (eksploatacji) obiektu Z pomocą w badaniu niezawodności przychodzi statystyka matematyczna W pierwszej kolejności trzeba określić jaki rozkład i o jakich parametrach najlepiej opisuje strukturę powstawania uszkodzeń w czasie. Najczęściej stosowanymi rozkładami dla takiego opisu są: rozkład wykładniczy rozkład Weibulla rozkład normalny L. Wicki 8
Okresy eksploatacji Prawdopodobieństwo usterki Wyróżnia się trzy różne okresy: okres chorób wieku dziecięcego (okres dojrzewania do użytkowania) przedział czasu, w którym ujawniają się wady procesu wytwarzania i montażu; okres ten odpowiada malejącej intensywności uszkodzeń; okres normalnej eksploatacji przedział czasu, w którym występowanie uszkodzeń wynika z losowego charakteru zmian obciążeń i obciążalności; okres ten odpowiada stałej intensywności uszkodzeń; okres uszkodzeń starzeniowych (kumulacyjnych) przedział czasu, w którym ujawniają się uszkodzenia naturalne, wynikające z rzeczywistego zużycia się elementów i destrukcyjnego oddziaływania czynników zewnętrznych i roboczych; okres ten odpowiada rosnącej intensywności uszkodzeń. Rozkład Weibulla Rozkłady rzeczywiste c< 1 efekt rozruchowy, c = 1 okres normalnej eksploatacji, C = 5 okres starzenia się i awaryjności Na pierwszym wykresie widoczne jest bardzo szybkie zmniejszanie się funkcji niezawodności we wstępnym okresie eksploatacji. Parametr c rozkładu Weibulla został tu oszacowany na (k) c=0,5358 a więc wartość mniejszą od 1, co odpowiada efektowi rozruchowemu. Na drugim wykresie (k) c=1,2146 czyli jest mniej więcej równe 1, mamy więc tu przypadek awaryjności losowej, niezależnej od czasu. Na ostatnim wykresie (k) c=5,1220, to przypadek urządzenia zużywającego się. L. Wicki 9
Niezawodność produktu Niezawodność strukturalna (podzielona na elementy składowe) Projektowanie współcześnie zorientowane jest na Technologiczność konstrukcji, Ochronęśrodowiska. szeregowa równoległa A R1 R2 B A R1 B R AB =R 1 R 2.R N R2 R AB =1-(1-R 1 )(1-R 2 ) (1-R N ) Technologiczność konstrukcji To taki sposób konstruowania produktu, aby wytwarzanie poszczególnych części produktu, jak i jego montaż były w warunkach danego systemu produkcyjnego najprostsze i najtańsze Technologiczność konstrukcji Dobór techniki wytwarzania materiałów wyjściowych Dostosowanie konstrukcji produktu do wielkości produkcji Uproszczenia technologii wytwarzania Uproszczenie technologii montażu L. Wicki 10
Ochrona środowiska Bariery i zagrożenia związane z nadmierną produkcją Wynika z stopniowego wyczerpywania się zasobów naturalnych: Oszczędność surowców, Odzysk surowców wtórnych, Ograniczenia w emisji zanieczyszczeń Zwiększający się zakres odpowiedzialności producenta (produkcja + eksploatacja + recykling) Zasoby Przyrodnicze Społeczne Ludzkie Indywidualne Ograniczenia Materiały Energia Wrażliwość środowiska Chłonność rynku Transport Przyzwolenie na przejęcie funkcji człowieka przez urządzenia Zagrożenia Brak zasobów materiałowych Brak źródeł Energii Niekorzystne zmiany w środowisku Napięcia gospodarcze Zatory komunikacyjne Uprzedmiotowienie człowieka Produkty nadużyteczne Zakres odpowiedzialności wytwórcy za produkt zpiu zaocz. Organizacja wytwarzania Serwis i obsługa Utylizacja Koszty wytwarzania Techniki wytwarzania Koszty eksploatacji Niezawodność Spełnianie funkcji produktu Dalsze użytkowanie części i zespołów Ponowne użycie materiałów Procesy produkcyjne Produkcja Eksploatacja Recykling Zakres odpowiedzialności Zakres odpowiedzialności producenta producenta L. Wicki 11
Procesy produkcyjne i wytwórcze Proces to kolejna zmiana stanu w cyklu następujących po sobie działań Proces produkcyjny proces w wyniku którego powstają produkty i usługi zaspokajające potrzeby ludzkie Proces badań i rozwoju Proces produkcyjny Proces produkcyjny Proces wytwórczy Proces dystrybucji, obsługi klienta i recyklingu Proces wytwórczy Podstawowe fazy procesu produkcyjnego Podstawowy Proces wytwórczy Pomocniczy Obsługi wytwarzania magazynowanie materiałów i półwyrobów zakupionych z zewnątrz, przygotowanie materiałów i półwyrobów do obróbki, obróbka części: mechaniczna, chemiczna, itd., montaż podzespołów: mechanicznych, elektrycznych, elektronicznych, montaż finalny, badania i pomiary wyrobów, pakowanie i konserwacja, magazynowanie wyrobów gotowych. L. Wicki 12
Procesy wytwórcze Procesy technologiczne to część procesu wytwarzania bezpośrednio związana ze zmianą kształtu, wymiarów, jakości powierzchni, własności fizykochemicznych różnych części, lub związana z montażem części. Proces technologiczny wykonywany jest na stanowiskach roboczych. Podział procesów wytwórczych Według przebiegu w czasie: Ciągłe Dyskretne Podział procesów wytwórczych Według dominującej technologii (procesy obróbki): Przygotowanie półwyrobu Obróbka kształtująca Obróbka wykańczająca Obróbka cieplna Obróbka fizykochemiczna Procesy montażu Podział procesów wytwórczych Według charakteru podstawowego procesu technologicznego: wydobywcze przeróbkowe (przetwórcze) obróbkowe biotechnologiczne i naturalne montażowe i demontażowe L. Wicki 13
Podział procesów wytwórczych Według zastosowanych środków pracy: Ręczne Maszynowo-ręczne Maszynowe Zautomatyzowane aparaturowe Podział procesów wytwórczych Według kryterium organizacji : W ujęciu technologicznym W ujęciu przedmiotowym W ujęciu technologii grupowej (GT) Rola operatora - człowieka Przy niskim poziomie automatyzacji: Obsługa urządzeń technologicznych, Przy automatyzacji produkcji: Nadzór nad pracą urządzeń Procesy kształtowania ubytkowego, zgrubne, wykańczające, obróbki plastycznej, obróbki cieplnej, odlewanie, łączenie. L. Wicki 14
Wykonanie półwyrobu Obróbka zgrubna: Toczenie, Frezowanie, Struganie, Szlifowanie, Cięcie Obróbka kształtująca i wykańczająca: Toczenie, Frezowanie, Struganie, Szlifowanie, Cięcie Wiercenie erozja Procesy obróbki plastycznej Procesy obróbki plastycznej polegają na kształtowaniu metalu przez wywarcie siły umożliwiającej przekroczenie granic plastyczności materiału, lecz nie powodującej przekroczenia jego wytrzymałości doraźnej. Walcowanie Kucie Swobodne Matrycowe Tłoczenie Obróbka plastyczna Wycinanie, cięcie, Wytłaczanie. Procesy odlewnicze Odlewanie w formach piaskowych, Inne metody odlewania: Odlewanie w kokilach, Odlewanie pod ciśnieniem, Odlewanie odśrodkowe. L. Wicki 15
Procesy obróbki ubytkowej (mechanicznej) Obróbka skrawaniem: Toczenie, Frezowanie, Wiercenie, Struganie i dłutowanie Przecinanie. Obróbka ścierna: Szlifowanie ściernicami Obróbka luźnym ścierniwem. Obróbka erozyjna: Elektroerozyjna, Elektrochemiczna Strumieniowo-erozyjna Przetwórstwo tworzyw sztucznych Prasowanie na gorąco, Kształtowanie wtryskowe, Odlewanie po ciśnieniem, Tłoczenie płyt. Procesy obróbki cieplnej Hartowanie, Odpuszczanie Ulepszanie cieplne Wyżarzanie: Zupełne od 920 do 750 stopni Celsjusza chłodzenie z piecem, Normalizujące (od 920 do 750 st. chłodzenie na powietrzu), Zmiękczające (ok. 720 stopni), Rekrystalizujące (550-650 stopni C), Odprężające (400-500 stopni C). Łączenie nierozłączne Spawane, Zgrzewane, Lutowane, Klejone, Nitowe, Skurczowe. Łączenie rozłączne: Kształtowe Klinowe, Wpustowe Sworzniowe, Gwintowe, Sprężyste, Rurowe. Procesy łączenia L. Wicki 16
Profilaktyka remontowa Monitorowanie Nadzorowanie, Diagnozowanie 121 Operacje pozatechnologiczne Kontrola, Procesy naturalne, Transportowe, Konserwacja, Magazynowanie. Cykl produkcyjny wyrobu Cykl produkcyjny Cykl produkcyjny wyrobu to czas od rozpoczęcia podstawowego procesu produkcyjnego (wytwórczego) do momentu jego zakończenia i przekazania gotowego wyrobu do dyspozycji odbiorcy. L. Wicki 17
Składowe cyklu produkcyjnego Cykl produkcyjny składa się z: I. Czasu trwania operacji procesu produkcyjnego a w tym: a) operacje technologiczne (procesy pracy i procesy naturalne) wraz z czasem czynności przygotowawczo-zakończeniowych b) składowanie c) transport d) kontrole II. Czasu przerw w procesie produkcyjnym w postaci: a) przerw organizacyjno-technicznych b) przerw międzyzmianowych c) czasu wolnego od pracy d) przerw nieplanowanych. Zadanie produkcyjne Wytworzenie wyrobu lub grupy jednorodnych wyrobów prostych lub złożonych (partii, serii). Formy ruchu (przekazywania) wyrobów ze stanowiska na stanowisko Formy ruchu Szeregowy (kolejny), Szeregowo-równoległy (kombinowany), Równoległy. L. Wicki 18
Szeregowy układ przebiegu detali Szeregowy ruch partii od operacji do operacji polega na tym, że obrobione detale przekazywane są do następnej operacji po wykonaniu operacji poprzedniej na wszystkich sztukach partii. Szeregowo-równoległy przebieg wykonania partii detali Szeregowo-równoległy ruch partii detali od operacji do operacji polega na ty, że obrobione detale przekazywane są do następnej operacji wcześniej niż zakończona jest operacja na wszystkich sztukach partii. Detale przekazywane są tak aby zapewnić maksymalną ciągłość obróbki na poszczególnych stanowiskach. Równoległy przebieg wykonania partii detali Poszczególne detale przechodzą na następną operację natychmiast po wykonaniu operacji poprzedniej, co stwarza sytuację, w której jedna partia jest w jednoczesnej, równoległej obróbce w kilku operacjach na różnych stanowiskach roboczych. Skracanie okresu roboczego cyklu produkcyjnego Koncentracja operacji technologicznych, Stosowanie wielostrumieniowości, Zwiększenie stopnia ciągłości przebiegu produkcji przez podwyższenie poziomu specjalizacji, Obniżanie pracochłonności i automatyzacja czynności obsługowych i manipulacyjnych, L. Wicki 19
Struktura produkcyjna Struktura produkcyjna Układ komórek produkcyjnych oraz zespół związków kooperacyjnych zachodzących między nimi, właściwy dla danego systemu produkcyjnego. Elementy struktury produkcyjnej Najmniejsze ogniwo produkcyjne stanowisko robocze komórka produkcyjna stopnia zerowego. Rodzaje struktury produkcyjnej Grupy stanowisk jednorodnych (podobieństwo technologiczne), np. gniazda tokarek, szlifierek, Grupy stanowisk różnorodnych gniazda obróbki określonych podzespołów, np. wałków, (podobieństwo przedmiotowe) Grupy stanowisk różnorodnych linie montażu, itp. L. Wicki 20
Gniazdo produkcyjne Grupa jednorodnych lub różnorodnych stanowisk roboczych, związane z wytwarzaniem różnego typu wyrobów. Linia produkcyjna Grupa różnorodnych stanowisk roboczych związana z wytwarzaniem jednego lub kilku typów wyrobów. Liniowe ustawienie stanowisk zapewnić ma zgodność technologiczną obróbki, czy montażu. Kierunki zmian w procesach wytwórczych Linia produkcyjna Obrabiarka specjalna Elastyczna linia produkcyjnaelastyczne moduły produkcyjne Centrum obróbkowe Obrabiarka NC Obrabiarka uniwersalna Typ organizacji produkcji Typ organizacji produkcji związany jest z wielkością produkcji i stopniem specjalizacji stanowisk roboczych. L. Wicki 21
Mierniki określające typ produkcji Współczynnik detalooperacji przypadających na stanowisko robocze, Współczynnik obciążenia stanowiska roboczego określoną detalooperacją Zakresy współczynników (k) liczby detalooperacji K = 1 typ produkcji masowej, k = 2-10 typ produkcji wielkoseryjnej, K = 11-20 typ produkcji średnioseryjnej, K = 21-30 typ produkcji małoseryjnej, K > 30 typ produkcji jednostkowej. Cecha Wielkość partii Porównanie podstawowych typów produkcji Powtarzalność wykonania Specjalizacja stanowisk Wymagane kwalifikacje pracowników Rygory przygotowania dokumentacji konstrukcyjnej Rygory przygotowania dokumentacji technologicznej Wskaźnik oprzyrządowania specjalnego* Wyposażenie stanowisk Rozmieszczenie stanowisk i wydziałów Stopień wykorzystania materiałów Rozliczanie kosztów własnych jednostkowa jednostkowa rzadko występuje Brak Duże Małe brak lub małe 0,2 1,00, średnio 0,6 uniwersalne wg specjalizacji technologicznej 20 50% wg wyrobów Produkcja seryjna średnia lub duża występuje co pewien czas, np. co miesiąc, kwartał Średnia Średnie Duże Duże 1,25 2,00 4,00 uniwersalne z pobieraniem narzędzi specjalnych z magazynu Pośrednie 50 70% dla poszczególnych partii lub dla okresów np. miesięcznych przy wykonywaniu danej partii masowa bardzo duża Pełna Duża Małe bardzo duże bardzo duże >6 narzędzia specjalne przydzielone na stałe wg specjalizacji przedmiotowej 60 80% wg okresów kalendarzowych Formy organizacji produkcji Forma organizacji produkcji określa sposób przepływu materiału między poszczególnymi stanowiskami roboczymi L. Wicki 22
Formy organizacji produkcji Gniazdowa i liniowa (istota skoncentrowanie na rozmieszczeniu stanowisk) Potokowa i niepotokowa (skoncentrowanie na przepływie materiału. Stacjonarna prosta Stacjonarna złożona Formy współpracy z klientem Produkcja na magazyn MTS (make to Stock) Montaż na zamówienie ATO (assemble to order) Produkcja na zamówienie MTO (make to order) Projektowanie na zamówienie ETO (Engineering to order) L. Wicki 23