7/5 Archives of Foundry, Year 2002, Volume 2, 5 Archiwum Odlewnictwa, Rok 2002, Rocznik 2, Nr 5 PAN Katowice PL ISSN 1642-5308 CHARAKTERYSTYKA MECHANIZACJI TRANSPORTU WEWNĘTRZNEGO ODLEWNI M. GREGORASZCZUK 1 Wydział Odlewnictwa, Akademia Górniczo-Hutnicza ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków STRESZCZENIE Przedstawiono charakterystykę transportu wewnętrznego uwzględniającą główne jej dane ilustrowane przykładami dotyczącymi odlewni. Uzasadniono szczególną i ważną rolę transportu wewnętrznego odlewni oraz istotną funkcję adaptacji wykresów przepływu (Sankey a) w ocenie i optymalizacji rozwiązań transportu wewnętrznego, zwłaszcza w przypadkach złożonych sieci transportu - co odnosi się także odlewni. Podano przykłady wykresów przepływu dotyczące odlewni. Podkreślono problemy określeń ilości nośników i czasu ich pracy oraz kosztów transportu, jako istotnych czynników rozwiązań zmechanizowanego transportu wewnętrznego. Key words: materials handling, foundry, mechanization 1. WPROWADZENIE Mechanizacja transportu wewnętrznego jest ważnym problemem wielu zakładów przemysłowych, w znacznym stopniu decydującym o organizacji produkcji oraz jej kosztach. Optymalizacja dróg transportowych oraz doboru urządzeń transportowych - to czynniki umożliwiające obniżenie kosztów wytwarzania. W przypadku produkcji odlewów, różnorodność a także równoczesność realizacji procesów wytwarzania przyczyniają się do specyficznej charakterystyki a także szczególnej roli transportu wewnętrznego i jego mechanizacji. W ogólności, transport wewnętrzny odgrywa wyjściową, a w wielu przypadkach znaczącą rolę w mechanizacji produkcji. W zależności od rodzaju i charakteru 1 prof. zw. dr hab. inż.
57 produkcji, udział kosztów transportu może stanowić poważną pozycję w ogólnych kosztach wytwarzania. Ponadto rozwiązania mechanizacji transportu wewnętrznego odgrywają istotną rolę w prawidłowym przebiegu operacji i organizacji produkcji. Specyfika procesu wytwarzania odlewów wymaga przemieszczania dużej ilości i różnorodności materiałów, osprzętu, a w końcowej fazie odlewów - stąd mechanizacja transportu posiada szczególnie istotne, jednak nie zawsze doceniane znaczenie. Koszty produkcji odlewów i jej właściwa realizacja w znacznym stopniu zależą od dobrze rozwiązanej i zorganizowanej oraz sprawnie i efektywnie działającej mechanizacji transportu wewnętrznego. 2. GŁÓWNE CZYNNIKI CHARAKTERYSTYKI K l a s y f i k a c j ę transportu wewnętrznego, obejmującego transport składowo-magazynowy, produkcyjny i pomocniczy, w ogólności ilustruje rysunek 1. Rys.1. Klasyfikacja mechanizacji transportu wewnętrznego Fig. 1. Classification of materials handling mechanisation Mechanizacja transportu wewnętrznego, powinna zapewniać niezawodne i energooszczędne przemieszczenie surowców, materiałów produkcyjnych i pomocniczych, paliw, osprzętu itp. wewnątrz przedsiębiorstwa, od momentu ich przejęcia ze środków transportu zewnętrznego, poprzez składowiska, magazyny, wydziały przygotowawcze, produkcyjne czy pomocnicze, dalej magazyny wyrobów gotowych - do chwili załadowania wyrobów, ewentualnie także odpadów, na środki transportu zewnętrznego. N o ś n i k i b l i s k i e czyli urządzenia i środki transportu wewnętrznego, zaliczne do maszyn ciężkich, charakteryzują się ograniczonym zasięgiem i w zależności od rodzaju ruchu obejmują trzy grupy urządzeń: dźwignice, wózki i pojazdy oraz przenośniki. Podstawowe ich parametry, jak udźwigi, prędkości robocze, przełożenia,
58 moce napędu oraz wymiary główne (średnice, rozpiętości, wysięgi, szerokości przenośników) są znormalizowane i stopniowane; w przypadku przenośników - zgodnie z postępem geometrycznym (szereg K. Renarda). P r z e j a z d y będące przemieszczaniem ładunków wraz z ich przekazywaniem pomiędzy miejscami pobierania i odbioru, wiążą się z systemem organizacji transportu. Rozróżnia się przejazdy: wahadłowe, obwodowe i obwodowowahadłowe. Wahadłowe (rys.2) to przekazywanie nosiwa w jednym kierunku, stąd w drodze powrotnej nośnika przejazd zachodzi zwykle bez obciążenia. Obwodowe (rys.3) polegają na łączeniu miejsc, stanowisk czy oddziałów współpracujących i przekazujących sobie wzajemnie nosiwo. Mieszane są połączeniem obu omówionych. Rys. 2. Przykłady przejazdów wahadłowych w odlewniach Fig. 2. Examples of shuttle transport in foundry
59 Rys.3. Przejazdy obwodowe w procesie wytwarzania i wykończania odlewów Fig.3. Example of circular transport in foundry S t o p i e ń w y k o r z y s t a n i a nośnika, podobnie jak w przypadku innych maszyn, określa wykorzystanie urządzenia, czyli jest także podstawą do określenia strat, jakie wynikają z niepełnej jego eksploatacji, co wpływa na czasokres zwrotu kosztów inwestycji. Wartości stopnia wykorzystania nośników mają w praktyce szeroki zakres, przy czym zależą także od struktury przejazdów; np. dla wahadłowych wynoszą [1, 2] maksymalnie 0.5, dla obwodowych do 0.9. N i e z a w o d n o ś ć nośnika jest jego zdolnością do właściwej realizacji zadań transportowych w określonym czasie, przy wykorzystaniu możliwych do osiągnięcia prędkości roboczych oraz nośności czy wydajności. Wskaźniki niezawodności oraz niezawodność systemów transportowych omówiono na przykładzie dźwignic w obszernym opracowaniu [4], dotyczącym tej grupy nośników. O c e n a m e c h a n i z a c j i o r a z o r g a n i z a c j i transportu wewnętrznego jest charakteryzowana zespołem wskaźników [5]. Umożliwiają one dobrą ocenę poprawności transportu wewnętrznego w odniesieniu do zadań produkcyjnych. Potrzeba określenia wartości tych wskaźników wynika z istotnej roli transportu i jest szczególnie aktualna przy analizie możliwości jego modernizacji. 3. ROLA I SPECYFIKA MECHANIZACJI TRANSPORTU WEWNĘTRZNEGO W ODLEWNIACH W niektórych gałęziach przemysłu, transport odgrywa zasadniczą rolę przykładowo: górnictwo, leśnictwo czy przemysł budowlany, zaś w innych rola ta jest stosunkowo niewielka np. przemysł precyzyjno-optyczny czy elektroniczny. W odlewnictwie rola transportu jest szczególnie ważna, a rozwiązania jego mechanizacji stwarzają istotne problemy. Specyfika procesu produkcji odlewów wymaga poniższego omówienia cech transportu w odlewniach.
60 Rolę mechanizacji transportu w odlewnictwie charakteryzuje między innymi wskaźnik [2, 3] określający, iż dla wyprodukowania 1 Mg odlewów, w zależności od rodzaju i rozwiązania odlewni oraz jej organizacji pracy, należy przemieścić od kilku do kilkudziesięciu Mg różnych materiałów, (jak piaski, masy formierskie i ich dodatki, materiały wsadowe, paliwa, topniki, formy, rdzenie, skrzynki i inne oprzyrządowanie, ciekły metal czy odlewy). Istotną rolę odgrywa zatem nie tylko wyżej podkreślony właściwy dobór środków transportowych (stosowanych w różnych gałęziach przemysłu, ale także specjalnych dostosowanych do wymogów transportu w odlewniach), optymalizacja przebiegu dróg transportowych i związana z tym lokalizacja stanowisk i oddziałów. W y k r e s y p r z e p ł y w ó w (wykresy Sankey a), adaptowane do przepływów nosiw w halach produkcyjnych zakładów przemysłowych, powinny stano - wić niezbędną podstawę analiz i oceny rozwiązań transportu wewnętrznego. Odnosi się to zwłaszcza do planowania i optymalizacji dróg transportowych przy złożonej sieci transportu jaka ma miejsce w odlewniach (rys.6). Wykresy przepływu materiałów obrazują kierunki transportu i długości dróg oraz ilości materiałów (określone szerokością drogi przepływu). Umożliwiają one właściwą i rzeczywistą ocenę rozwiązania a na tej podstawie jego optymalizację. Rys.4. Przepływ nosiw w odlewni Fig.4. Materials flow in foundry
61 Rysunki 4 i 5 przedstawiają przykładową interpretację ilości i kierunków przepływów. Rysunek 5 wskazuje ponadto, że takie rozwiązanie nie powinno być akceptowane, jako że największa ilość najcięższego nosiwa (złom obiegowy) transportowana jest na najdłuższej drodze, a przebieg dróg związany z organizacją transportu i ich długością nie mogą być uznane za uzasadnione; takie rozwiązania, niestety zdarzające się w praktyce, nie usprawniają funkcji transportowych, a przyczyniają się do wzrostu kosztów transportu. Rys.5. Przykładowe rozwiązanie transportu składników wsadu do żeliwiaka [2] Fig.5. Exemplary design of cupola burden materials handling Rysunek 6 przedstawia schematyczną interpretację ilości, rodzaju i struktury przemieszczania surowców, paliw, materiałów, narzędzi i oprzyrządowania niezbędnych do produkcji 100 ton odlewów żeliwnych. S p e c y f i k ę m e c h a n i z a c j i t r a n s p o r t u w odlewniach, wynikającą ze swoistych wymogów procesu produkcji odlewów, charakteryzują następujące cechy: - duże zróżnicowanie transportowanych materiałów zarówno pod względem stanu skupienia, ciężaru i gabarytów, - stosunkowo krótkie drogi transportu międzywydziałowego, przy znacznej ilości miejsc załadunkowych i wyładunkowych, - bardzo duża ilość i różnorodność środków transportowych biorących udział w znacznej liczbie odmiennych procesów technologicznych, zachodzących w różnych oddziałach odlewni, często równocześnie. Powyższe cechy są także przesłankami dla rozwiązań mechanizacji transportu w odlewniach, jak również uzasadniają konieczność stosowania wyjątkowo dużej ilości i różnorodności środków transportowych instalowanych w poszczególnych oddziałach
62 odlewni (topienia, przygotowania i sporządzania mas formierskich, rdzeniarni, formierni, oczyszczalni i wykańczalni odlewów). Rys.6. Schematyczne ujęcie ilościowego i jakościowego przepływu nosiw w odlewni żeliwa Fig.6. Quantitative and qualitative materials flow in cast iron foundry 4. OKREŚLENIE ILOŚCI NOŚNIKÓW I CZASU ICH PRACY ORAZ KOSZTY TRANSPORTU Z uwagi na ograniczone ramy niniejszego opracowania oraz na wcześniejsze [1] i aktualne opracowanie autora [2], dane dotyczące określania środków transportowych oraz czasu pracy a także kosztów transportu (kosztu ruchu nośników, amortyzacji, utrzymania ruchu, energii i robocizny) nie będą tu omawiane. Niezbędne jest natomiast podkreślenie udziału kosztów transportu w ogólnych kosztach wytwarzania odlewów. W zależności od rodzaju odlewni i jej rozwiązania a także od organizacji pracy, oraz ogólnego rozwoju i poziomu techniki koszty transportu mogą pozostawać w szerokim zakresie wartości, osiągając nawet 70% ogólnych kosztów produkcji, natomiast od 15% do 80% kosztów robocizny. Należy jednak podkreślić, że poprawnie rozwiązany zmechanizowany transport wewnętrzny odlewni, zwłaszcza przy optymalizacji dróg transportowych i właściwym doborze nośników umożliwia ograniczenie udziału kosztów transportu w ogólnych kosztach
63 produkcji w granicach 20 do 30%. Potwierdzeniem są odlewnie w krajach wysokouprzemysłowionych. Wybrane zagadnienia mechanizacji transportu wewnętrznego odlewni przedstawił autor w opracowaniu własnym [2]. 5. ZAKOŃCZENIE Z przedstawionej charakterystyki mechanizacji transportu wewnętrznego odlewni wynika jego specyficzna a przy tym ważna rola. Rozwiązania transportu wewnętrznego uwzględniające optymalizację przepływów nosiw oraz doboru operatywnych, niezawodnych i niskoenergochłonnych środków transportu są podstawą obniżenia kosztów tego transportu. Należy podkreślić, że w licznych odlewniach koszty te są bardzo wysokie i sięgają kilkudziesięciu procent. Modernizacja transportu wewnętrznego, a najkorzystniej jego optymalizacja w fazie projektowania zakładu umożliwi poprawną organizację procesów wytwarzania, znaczne zmniejszenie kosztów transportu, a tym samym obniżenie kosztów produkcji. LITERATURA [1] Brach, E. Chojnacki, A. Wójcikowski: Urządzenia do transportu bliskiego. PWN, Warszawa (1954). [2] M. Gregoraszczuk: Mechanizacja transportu wewnętrznego odlewni. UWND AGH, Kraków (1999). [3] M. Gregoraszczuk: Maszynoznawstwo odlewnicze. UWND AGH, Kraków (2002). [4] A. Piątkiewicz, R. Sobolski: Dźwignice tom I. WNT, Warszawa (1977). [5] A. Piątkiewicz, R. Sobolski: Dźwignice tom II. WNT, Warszawa (1978). CHARACTERISTIC OF MATERIALS HANDLING MECHANISATION IN FOUNDRIES SUMMARY The general characteristic of materials handling with examples connected casting manufacturing has been presented. The author has emphasised the important and special role of handling in foundries. Some examples of Sankey s chart adopted to materials flow in foundry have been given. The significance of this chart in evaluation and optimisation of handling system in foundries especially in the case of complex transportation net has been stressed. The problem of evaluation of quantity and operation time of handling equipment in foundry handling system has been presented. Recenzował Prof. Stanisław Jura