T.5 Manipulace s materiálem a manipulační technika 5.1. Doprava materiálu je změna jeho místa a manipulace s materiálem je změna jeho polohy v daném místě. V souladu se zaužívanou praxí však budeme pod pojmem manipulace s materiálem (dále MM) rozumět i dopravu materiálu na krátké vzdálenosti (v rámci daného objektu či provozu - při nakládce, vykládce, překládce apod).
Manipulace s materiálem patří k důležitým logistickým činnostem. Význam manipulace s materiálem je dán tím, že je organickou součástí všech článků logistického řetězce. Objemy manipulačních výkonů absolutní i relativní jsou obrovské. Tak např. ve výrobním procesu připadá z celkové délky výrobního času 20 až 90% na operace a procesy MM. Podle druhu a charakteru výroby připadá na jednu technologickou operaci 2 až 6 operací MM. Při skladování dochází v průměru k 2 až 6 operacím manipulačního charakteru. Při průzkumech ve strojírenských podnicích s převážně tvářící technologií se zjistilo, že při výrobě určitých výrobků je potřebné na jednu technologickou operaci v průměru 20 až 45 operací manipulačního charakteru. V našich podnicích zhruba každý třetí dělník manipuluje s materiálem, takže se nepodílí na přímé výrobě. Z tohoto jednoduchého nástinu je možné poznat, že oblast MM je potenciální oblastí pro racionalizační opatření s vysokými efekty. Manipulace s materiálem je úzce spojena s obalovou problematikou. Až na jednotlivé případy se manipulace vykonává přímo s obalem a nepřímo s materiálem (výrobkem). Manipulace s výrobkem (přímá či nepřímá) se vykonává od jeho výroby až po spotřebu. Pojmy související s problematikou MM: - Manipulační zařízení a prostředky - slouží k účelnému přemisťování materiálů (surovin, výrobků, zboží apod.) ve výrobě, oběhu a skladování. - Manipulační systém - seskupení dvou nebo více zařízení a prostředků pro manipulaci s materiálem, vytvářejících celek pro určitou oblast manipulace, včetně organizace a řízení. - Manipulační jednotka - materiál (balený i nebalený, svazkovaný, ložený volně nebo na přepravním prostředku) tvořící samostatně nebo s přepravním prostředkem celek, který je uzpůsoben pro mechanizovanou manipulaci, přepravu či skladování a zachovává svůj tvar při oběhu, přičemž s jeho částmi nelze samostatně manipulovat. Cílem v oblasti manipulace s materiálem musí být vytvoření předpokladů pro snižování nákladů na MM.
1
Hlavní zásady organizace práce:
- přemisťovat materiál na co nejkratší vzdálenosti a bez zbytečného meziukládání, - dle možnosti MM provádět v horizontální úrovni, aby nedocházelo ke zbytečnému vertikálnímu pohybu, - tam, kde je to možné, využívat gravitační mechanizační zařízení (např. skluzy, gravitační regály), - zajišťovat rytmičnost, nepřetržitost a plynulost, - vylučovat zpětné cesty a křižování manipulačních cest, - optimalizovat plochu, množství a umístění skladových systémů, - používat standardizované mechanizační prostředky, aby proces MM se dal vykonávat na různých místech se stejnými mechanizačními prostředky. Problematiku manipulace s materiálem lze rozdělit na dvě dílčí oblasti. _ technologie pohybu materiálu, nebo-li organizace materiálových toků a - zařízení, které tento pohyb zabezpečují, resp. umožňují.
5.2 Technologie pohybu materiálu 5.2.1 Manipulované materiály Manipulované materiály se děli na: - tuhé, - kapalné - plynné. Jestliže z hlediska manipulace se budou plynné a tekuté materiály posuzovat jako pevné, což lze ve většině případů vzhledem k použitým přepravním a obalovým prostředkům (kontejnery, palety, sudy apod.) připustit, lze konstatovat, že ve veřejné železniční a silniční a v závodové silniční dopravě se přepravuje zhruba 95% tuhých látek. Tuhé látky se dále členi na: - hromadné substráty sypké nebo kusové (velké množství balených nebo nebalených kusů stejných rozměrů) a
2
- břemena nestejné velikosti (jednotlivé bedny, kontejnery, stroje, hutnický materiál apod.).
Nejdůležitějši vlastnosti sypkých materiálů z hlediska jejich manipulace jsou: - zrnitost - kusovitost, - vlhkost, - měrná a objemová sypná hmotnost - sypný úhel - ostatni charakteristické vlastnosti.
Z hlediska zrnitosti a kusovitosti se rozlišuji materiály - práškové až balvanovité.
Vlhkost materiálu je určena: - obsahem vody v materiálu Může značně ovlivňovat vlastnosti sypkého materiálu. Voda může být v materiálu jako povrchová, chemicky vázaná nebo volná hygroskopická. Měrná hmotnost: udává se zpravidla v t m-3. Je to hmotnost jednotkového objemu kompaktní látky. Pro danou látku má konstantní hodnotu. Objemová hmotnost: udává se ve stejných jednotkách, vztahuje se však k volně sypaným látkám. U jinak stejného materiálu se mění v závislosti na zrnitosti a rovněž např. střásáním materiálu při dopravě. Pro technologické výpočty je třeba brát její hodnotu jako orientační. Povrch volně nasypaného materiálu na vodorovné ploše vytváří přirozený svah, který se ustálí pod úhlem, který se nazývá sypný úhel. Sypný úhel je jednou z hodnot, která ovlivňuje kapacitu (výkonnost) pásových dopravníků. Ostatní vlastnosti, které je třeba brát v úvahu jsou tvrdost, abrazivnost, prašnost, citlivost materiálu na vnější prostředí, účinky materiálu na vnější prostředí především z hlediska bezpečnosti apod.
Tvorba manipulačních skupin Manipulační skupiny jsou výsledkem sdružení položek materiálu podle principu manipulovatelnosti (přepravovatelnosti, skladovatelnosti) v rámci logistického řetězce vždy stejným způsobem a shodným typem technických prostředků. Jejich vytvoření a používání je důležitým předpokladem pro racionalizaci práce v
3
oblasti manipulace s materiálem. Tvorba manipulačních skupin vychází z klasifikace materiálu. Zjednodušuje analytické, návrhové a projektové práce při navrhování manipulační, dopravní a skladovací techniky. Výsledkem jsou zařízení "šitá na míru" konkrétním materiálům. 5.2.2 Technologické stupně manipulace s materiálem Technologie pohybu materiálu je závislá na druhu použitých prostředků a zařízení. V závislosti na druhu použitých prostředků lze rozlišovat tři stupně provádění technologických procesů. Manipulace: - ruční, - mechanizované - automatizované. V praxi se však vyskytují nejrůznější kombinace těchto tří způsobů. Ruční manipulace nepředpokládají použití žádných mechanizačních zařízení. Mechanizace zabezpečuje, že část ruční práce je nahrazena prací mechanizmu. Lidská práce zde není vyloučena, je však doplněna mechanizačními prostředky, které ji usnadňují. V závislosti na stupni mechanizace se hovoří o malé, střední, velké či komplexní mechanizaci. Automatizace představuje provádění MM bez zásahu člověka. V takto chápaném smyslu se však automatizace v praxi vyskytuje jen zřídka, takže častěji se lze setkat spíše s automatizací částečnou. U částečné automatizace jsou pro plnění pracovních úloh použity aktivní, nedoprovázené pracovní prostředky, kterých řídící elementy jsou ve všech případech obsluhovány personálem. Při úplné automatizaci jsou všechny úlohy plněny nezávisle na personálu pomocí aktivních pracovních prostředků. Zásah personálu je potřebný jen v případě výskytu poruch. 5.2.3 Skutečnosti ovlivňující volbu zařízení pro manipulaci s materiálem Volba správné manipulační techniky záleží na řadě konkretních podmínek, ve kterých se MM uskutečňují. Hlavní vlivy, které tuto volbu ovlivňuji, jsou: - fyzikální vlastnosti manipulovaných materiálů (např. zvýšené požadavky na zabezpečení neporušenosti materiálu), - rozsah manipulačních operací, - množství manipulovaného materiálu (pro větší množství jsou výhodná specializovaná MZ, pro menší univerzální) - druh a technické vlastnosti použitých dopravních prostředků, - nároky na kvalifikaci a kvalifikační úroveň zaměstnanců, - investiční náročnost, - velikost provozních nákladů posuzované technologie, - požadavky na bezpečnost a hygienu práce
4
- speciální požadavky zákazníka apod.
Výsledná varianta celkové technologie manipulace s materiálem bude rozhodujícícm způsobem ovlivněna volbou konkrétních manipulačních prostředků a bude mít vliv na: - potřebu pracovních sil a produktivitu práce, - spotřebu pohonných hmot, resp. elektrické energie, potřebné na provoz mechanizačních zařízení, - výšku investičních nákladů na MM, - požadavky na údržbu a opravy manipulačních zařízení (časové i finanční), - namáhavost, bezpečnost a hygienu práce apod.
5.3. Zařízeni pro manipulaci s materiálem Mechanizační zařízení lze kategorizovat podle různých kritérii. Např.: - podle směru přemisťováni (ve směru vodorovném, svislém, vodorovném i svislém, speciálni), - podle manipulovaného materiálu (materiály sypké, kusové, sypké i kusové, kapalné a plynné), - podle způsobu působeni sil na manipulovaný materiál (gravitačni, s mechanickým přenosem sil, s dopravou materiálu v pomocném médiu) apod.
V dalším textu je použito třídění z hlediska časové návaznosti výsledku jejich činnosti. Takto vytvořené třídy mají stejný nebo podobný způsob výpočtu manipulační výkonnosti. Rozlišuji se tří hlavní třídy mechanizačních zařízení a dvě pomocné.
Rozlišuji se: - mechanizační zařízení na přetržitou manipulaci s cyklickým provozem (cyklicky pracující MZ), - na přetržitou manipulaci s periodickým oběžným provozem (periodicky pracující MZ) a - na plynulou nepřetržitou manipulaci s kontinuálním provozem (kontinuálně pracující MZ); pro úplnost se ještě rozlišují - speciální mechanizační zařízení a - zařízení doplňková
5
6
7
8
9
10
