MORAVSKÁ VYSOKÁ ŠKOLA OLOMOUC Ústav managementu a marketingu
Blanka Sadílková
Optimalizace kovového odpadu ve firmě Mubea IT Spring Wire, s.r.o. The optimalization of a scrap-metal in Mubea IT Spring Wire, s.r.o. company Bakalářská práce
Vedoucí práce: Ing. Anežka Machátová
Olomouc 2010
1
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně a použila jen uvedené informační zdroje.
Olomouc 30. dubna 2010
2
Děkuji Ing. Anežce Machátové za odborné vedení bakalářské práce, Ing. Štěpánovi Urbancovi, CSc., za umožnění zpracování bakalářské práce ve firmě Mubea IT Spring Wire, s.r.o. company a za odborné a praktické vedení Ing. Janu Hermansdorferovi. Dále chci poděkovat Renému Steinmüllerovi za poskytnutí informací a podkladů pro zpracování bakalářské práce.
3
OBSAH ÚVOD TEORETICKÁ ČÁST .................................................................................................... 7 1
KOVOVÉ MATERIÁLY.......................................................................................7
1.1
Definice a rozdělení kovových materiálů...............................................................7
1.2
Definice a základní rozdělení oceli....................................................................... 7
1.3
Materiály pro výrobu šroubových pružin ............................................................. 8
1.4
Tepelné zpracování ............................................................................................. 10
1.4.1 Kalení.................................................................................................................. 10 1.4.2 Popouštění........................................................................................................... 10 2
NÁKLADY.......................................................................................................... 11
2.1
Členění nákladů ................................................................................................... 12
2.1.1 Druhové členění nákladů .................................................................................... 12 2.2
Řízení nákladů ..................................................................................................... 13
3
ODPADY A ODPADOVÉ HOSPODÁŘSTVÍ .................................................. 14
3.1
Nakládání s odpady v rámci průmyslového závodu ........................................... 15
3.1.1 Shromažďování, sběr odpadů.............................................................................. 16 3.1.2 Třídění odpadů .................................................................................................... 16 3.1.3 Shromažďování odpadů, dočasné ....................................................................... 16 3.1.4 Předání a odvoz odpadů ...................................................................................... 17 3.1.5 Evidence odpadů, doklady o předání odpadů ..................................................... 17 3.2
Druhy odpadů z hlediska jejich rizika pro životné prostředí .............................. 17
3.3
Katalog odpadů ................................................................................................... 18
PRAKTICKÁ ČÁST .................................................................................................... 19 4
POPIS A HISTORIE FIRMY.............................................................................. 19
4.1
Koncern Muhr und Bender .................................................................................. 20
4.2
Vize, strategie a cíle společnosti.......................................................................... 21
4.3
Organizační a ekonomická struktura ................................................................... 24
4.3.1 Organigram ......................................................................................................... 24 4.4
Dodavatelsko-odběratelské vztahy ...................................................................... 25
4.5
Výsledné produkty, stabilizátory a šroubové pružiny ......................................... 28
4
4.6
Druhy odpadů vznikající v Mubea ITSW............................................................ 28
4.6.1 Popis a charakteristika nejdůležitějších odpadů .................................................. 28 4.7
Spektrum odpadů vzniklých na Mubea ITSW..................................................... 29
4.8
Popis procesu zpracování pružinového drátu........................................................30
5
POJETÍ..................................................................................................................32
5.1
Myšlenka............................................................................................................ ..33
5.2
Návrh.....................................................................................................................33
5.3
Plán zkoušek ........................................................................................................ 33
6
POPIS VÝROBNÍHO ZAŘÍZENÍ ...................................................................... 34
6.1
Konstrukce ITW-linky (zařízení pro zušlechťování)........................................... 35
6.2
Průběh výroby...................................................................................................... 36
7
PRINCIP FUNKCE SVAŘOVACÍHO ZAŘÍZENÍ............................................ 37
7.1
Popis funkce procesu svařování a dvojitého pěchování ...................................... 37
7.2
Automatické odstranění otřepu ............................................................................ 38
7.3
Žíhání (popouštění).............................................................................................. 39
8
INTEGRACE ODPOROVÉHO SVAŘOVACÍHO ZAŘÍZENÍ DO SERIOVÉHO VÝROBNÍHO PROCESU ITW-LINKY ............................................................ 39
8.1
Místo/Pozice svarů před zušlechťováním............................................................ 41
8.2
Výhody a nevýhody svařování ............................................................................ 42
9
ZÁVĚREČNÉ ZHODNOCENÍ/SHRNUTÍ ........................................................ 43
ANOTACE ................................................................................................................... 45 LITERATURA A PRAMENY..................................................................................... 46 SEZNAM OBRÁZKŮ.................................................................................................. 47 SEZNAM TABULEK .................................................................................................. 48 SEZNAM DIAGRAMU ............................................................................................... 49 SEZNAM PŘÍLOH....................................................................................................... 50 PŘÍLOHY ..................................................................................................................... 51
5
Úvod do bakalářské práce V podniku Mubea-HZP, s. r. o. Prostějov pracuji od 1. ledna 2004. Nyní pracuji v oddělení účtárny. Pro svoji bakalářskou práci jsem si vybrala firmu Mubea IT Spring Wire s.r.o., která zahájila svoji výrobu v listopadu 2006, jejímž produktem je zpracování surové oceli a příprava vstupního materiálu na výrobu šroubových pružin a stabilizátorů pro Mubea HZP, s.r.o. Firmy jsou v době ekonomické krize tlačeny ke snižování
ceny konečných produktů při zachování kvality. Z uvedené analýzy je
zřejmé, že šrot představuje ca 89% odpadů, které vznikají na závodě Mubea-ITSW. Každá tuna šrotu představuje pro podnik ztrátu ca 1000 Euro (v závislosti na cenách) a to už i po odečtení výnosu za jeho odkoupení. Jednou z cest je zvýšení využití materiálu během výroby, tj. snížením technologického šrotu během výroby. Cena oceli a výroba oceli dosahovaly v posledních letech rekordní úrovně. V samotném minulém roce dosáhlo navýšení přibližně 50 procent. V posledních 7-mi letech bylo zaznamenáno zdražení ve výši 400 procent. Důvodem explozivního zvyšování ceny oceli je především vysoká poptávka oceli v Asii a neustále se zvyšující požadavky na kvalitu materiálu. Dále pak růst výrobních nákladů má na zdražování rovněž výrazný vliv. Bakalářská práce se zabývá snížením výrobních nákladů odstraněním technologicky podmíněných ztrát, tj. snížením procesně podmíněného podílu odpadního šrotu v produkci. V současné době představuje podíl procesně podmíněného šrotu ca. 2% celkového objemu výroby procesu „induktivního zušlechťování“ pružinového drátu. Cílem této bakalářské práce má být snížení podílu procesně podmíněného šrotu v oblasti zušlechťování pružinového drátu z dlouhodobých 2% na minimum a současně i snížení přímých nákladů díky lepšímu využití materiálu. Vyjádřeno finančně to představuje snížení materiálových nákladů ze současných 750 Euro denně na minimum.
6
Teoretická část 1
Kovové materiály
1.1 Definice a rozdělení kovových materiálů Materiály jsou pevné látky, které člověk využívá ke své činnosti. Hlavní složkou u kovových materiálů je kovový prvek (Fe, Cu, Al, Au atd.), jedná se o slitiny více kovů, jejichž materiál vznikl společným roztavením a
následným ztuhnutím, slitím více
složek. Kovové materiály můžeme rozdělit podle několika hledisek, např. dělení podle postavení v periodické soustavě prvků - kovy alkalické, kovy alkalických zemin, kovy přechodné atd. „Toto dělení však nerespektuje tu skutečnost, že nejvíce technicky významných kovů patří právě do jedné skupiny kovů přechodných. Proto je častější dělení znázorněné schematicky na obr.1. „ 1
Obr.1
Rozdělení kovových materiálů
Strukturou kovových materiálů je uspořádání určitých stavebních jednotek v prostoru.
1.2 Definice a základní rozdělení oceli Oceli jsou ca 90% slitin Fe, ca 10% patří k litinám. Ocel je slitina železa, uhlíku a dalších legujících prvků, která obsahuje méně než 2,14 % uhlíku. Jsou rozděleny podle chemického složení, jednak podle struktury a mechanických a fyzikálních vlastností. V 1
Vojtěch D., Kovové materiály, 1.vyd. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Praha 2006, str.
10,11
7
praxi jsou jako ocele označovány slitiny, které obsahují převážně železo, a které je možno přetvářet v další sloučeniny. Při obsazích uhlíku vyšších než 2,14 % se hovoří o litinách. Zde je uhlík vyloučen jako grafit nebo cementit. Může se vyskytovat ve více fázích Austenit, Ferit, Perlit, Ledeburit, Cementit. Jsou za vysokých teplot tvárné, tj. do požadovaných tvarů se zpracovávají převážně tvářením. Dále je můžeme rozdělit podle chemického složení na: -
oceli nelegované
-
oceli legované
Oceli nelegované, zvané také uhlíkové oceli, jsou slitiny Fe-C, obsah legujících prvků je nižší než 2,11 %. Zpravidla nejsou tepelně zpracovány. Podle obsahu uhlíku tyto oceli dělíme na podeutektoidní, eutektoidní a nadeutektoidní. Podle Vojtěcha D. se podeutektoidní oceli
využívají jako konstrukční materiály,
zatímco nadeutektoidní spíše jako nástrojové materiály. Nelegované oceli představují většinu všech vyrobených ocelí a největší množství z nich připadá na podeutektoidní oceli s obsahem uhlíku do ca 0,3 hm.o%.2 Oceli legované jsou slitiny na bázi Fe-C s dodatečným obohacením o legující prvky (nejčastěji chromu-Cr, niklu-Ni, vanadu-V, titanu-Ti, manganu-Mn a dalších prvků). Legováním se dosahuje zlepšení mechanických (tvrdosti, pevnosti, houževnatosti) popř. jiných
fyzikální
či
chemických
(žáruvzdornost,
odolnost
vůči
žíravinám,
korozivzdornost) vlastností materiálu.
1.3 Materiály pro výrobu šroubových pružin a stabilizátorů Společnost Mubea ITSW zpracovává pružinovou ocel s různým chemickým složením. Předmětem výroby je příprava materiálu pro výrobu nápravových pružin a stabilizátorů, určených převážně do střední třídy osobních automobilů. Mubea ITSW se zabývá činnostmi:
Výroba drátu pro šroubové pružiny: Materiál - 54SiCr6 Popis procesu zpracování: • 2
vstupní kontrola válcovaného drátu Vojtěch D.: Kovové materiály, 1. vyd. Vysoká škola chenicko-technologircká v Praze, Praha 2006, str. 93
8
•
tažení/kalibrování na požadovaný konečný průměr
•
zušlechtění drátu, tj. kalení a popuštění na požadované mechanické vlastnosti
•
výstupní kontrola
Výroba nezušlechťovaných tyčových přířezů pro stabilizátory – plný průměr: Materiál Ck67, AFP (Materiál bez tepelného zpracování) •
vstupní kontrola válcovaného drátu
•
tažení/kalibrování drátu na požadovaný průměr
•
dělení fixních délek
•
Výstupní kontrola
Výroba zušlechťovaných tyčových přířezů pro stabilizátory – plný průměr: Materiál 55Cr3, 38Mn6 (Materiál pro tepelné zpracování) •
vstupní kontrola válcovaného drátu
•
tažení/kalibrování drátu na požadovaný průměr
•
zušlechtění, kalení a popouštění tj. kalení a popuštění na požadované mechanické vlastnosti
•
a dělení fixních délek pro výrobu stabilizátorů do osobních vozidel, materiál: 38Mn6; 55Cr3 (plný průměr)
•
Výstupní kontrola
Výroba trubkových přířezů pro stabilizátory Materiál 26MnB5 •
vstupní kontrola válcovaného drátu
•
tažení/kalibrování drátu na požadovaný průměr
•
zušlechtění, kalení a popouštění tj. kalení a popuštění na požadované mechanické vlastnosti
•
a dělení fixních délek pro výrobu stabilizátorů do osobních vozidel, materiál: 38Mn6; 55Cr3 (plný průměr)
•
Výstupní kontrola
9
1.4 Tepelné zpracování Pro dosažení vhodné struktury a zejména mechanických vlastností materiálu se nejčastěji využívá procesu tepelného zpracování materiálu - zušlechťování. Standardní proces zušlechťování materiálů pro šroubové pružiny a stabilizátory sestává z kalení a popuštění, jež zahrnuje 3 kroky, viz. obr.23.
1.4.1 Kalení
Proces kalení se skládá z austenitizace a rychlého ochlazení materiálu,
-
austenitizace (ohřev na tzv. kalící teplotu (T1) s výdrží)
-
rychlé ochlazení (zakalení) vysokou rychlostí ochlazování vzniká martenzitická struktura
-
martenzitická struktura má velmi vysokou pevnost a tvrdost, oproti tomu je velmi křehká a málo houževnatá
-
v materiálu zůstává zbytkové tepelné a strukturní pnutí
-
pokud by po kalení nenásledovalo další tepelné zpracování, můžou v materiálu vznikat mikrotrhliny
1.4.2 Popouštění
-
popouštění (ohřev na popouštěcí teplotu T2 nebo T3 v závislosti na požadovaných mechanických vlastnostech)
-
popuštěním dochází k poklesu pevnosti a tvrdosti, současně ke zvýšení potřebné houževnatosti materiálu.
-
Současně dochází k odstranění zbytkového vnitřního tepelného a strukturního pnutí
3
Vojtěch D.:Kovové materiály, 1.vyd. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Praha 2006, str. 100
10
Obr.2
2
Režim kalení a popouštění např.pro ocel s 0,4%C
Náklady - pojetí nákladů v nákladovém účetnictví „Náklady jsou vymezeny jako snížení ekonomického prospěchu, k němuž došlo
v účetním období, které se projevilo úbytkem nebo snížením užitečnosti aktiv nebo zvýšením závazků a které vedlo ke snížení vlastního kapitálu jiným způsobem, než jsou příděly z vlastního kapitálu vlastníkům. Pro jejich vyjádření, buď ve výkazech nebo příloze, jsou určující odhad jistoty jejich vzniku a spolehlivosti ocenění.“4
Náklad je v nákladovém účetnictví definován jako hodnotově vyjádřené účelné vynaložení ekonomických zdrojů, které účelově souvisí s uskutečňováním předmětu činnosti podniku. Toto vymezení nákladů zdůrazňuje potřebu zajistit hospodárnost vynaložených nákladů, nikoliv pouze potřebu jejich následného zobrazení v jejich skutečně vynaložené výši. Takto vymezené náklady mají dva podstatné rysy:5
- účelnost, která vyjadřuje obecnou podmínku, že vynaložení ekonomických zdrojů je racionální a přiměřené výsledku činnosti -
účelový
charakter,
který
vyjadřuje
skutečnost,
že
smyslem
vynaložení
ekonomických zdrojů je jejich zhodnocení, k němuž může dojít při vytvoření jakékoliv složky aktiv podniku, která přinesla či přinese větší ekonomický prospěch, než kolik 4
Mezinárodní standardy účetního výkaznictví(IFRSTM) 2005 včetně Mezinárodních účetních standardů(IASTM) a interpretací k 1.ledna 2005. Český překlad. London, AASB 2005 (Koncepční rámec), str.47 5 Král B. A kol. Manažerské účetnictví. Praha: Management Press 2006
11
činila výše zdrojů, jež na ni byly vynaloženy. Důležitou vlastností takto chápaného nákladu je jeho těsný vztah k výkonům (výrobkům, pracím, službám), který tvoří předmět činnosti podniku
2.1 Členění nákladů Náklady představují jednu ze základních ekonomických kategorií, která by měla být obsahově správně vnímána, využívána v různých aspektech podnikatelského procesu přeměny vstupních ekonomických zdrojů v požadované výkony pro zákaznické segmenty a důsledně analyzována pro účely racionálního řízení a rozhodování podnikatelského subjektu. Každé členění nákladů je ekonomicky žádoucí, jestliže poskytuje informace pro řešení rozhodovacího problému, který jiným členěním nákladů nelze s požadovanou vypovídací schopností řešit.
2.1.1 Druhové členění nákladů
Druhové členění nákladů je velmi důležité pro zajištění proporcí, stability a rovnováhy mezi potřebou zdrojů podniku a jejich zabezpečením od externích dodavatelů, zaměstnanců. Pro nákladové druhy jsou charakteristické tři základní vlastnosti:6
-
jsou z hlediska jejich účetního zobrazení prvotní, stávají se předmětem zobrazení hned při jejich vstupu do podniku
-
jsou externí, vznikají spotřebou materiálu, subdodávek, prací či služeb od jiných subjektů (dodavatelů, zaměstnanců)
-
z hlediska možnosti jejich podrobnějšího členění v podniku jsou jednoduché
a) náklady na materiál b) spotřeba energie c) spotřeba a použití externích prací a služeb 6
Fibírová, J., Šoljaková, L., Wagner, J. Nákladové a manažerské účetnictví. Praha: ASPI, a.s. 2007, str.100
12
d) mzdové a ostatní náklady e) odpisy nehmotných a hmotných dlouhodobých aktiv f) další finanční náklady
Nejdůležitějším úkolem pro optimalizaci pracovního kapitálu a dosažení efektivního řízení peněžních toků je řízení souladu okamžiku dodání příslušného zdroje a jeho spotřeby. „Při nedostatku jakéhokoliv základního druhu ekonomického zdroje není možné konkrétní proces uskutečnit, naopak při pohotovosti většího množství zdrojů nedochází k jejich efektivnímu využití“.7
2.2 Řízení nákladů Jedním ze strategických cílů podniku je snižování nákladů, a proto je sledování nákladů věnována zvýšená pozornost. Všechny náklady se účtují podle nákladových druhů a podle místa vzniku a odpovědnosti za jejich vynaložení se přiřazují jednotlivým nákladovým střediskům. Podle účelu lze náklady rozdělit na náklady přímé a režijní, které se dále člení na správní režii a výrobní režii. Výrobní režijní náklady lze podle jejich vztahu k objemu výroby rozdělit na variabilní a fixní.
-
přímé náklady zahrnují pouze přímý materiál, který se zpracovává při výrobním procesu
-
variabilní výrobní náklady zahrnují mzdové náklady výrobních dělníků včetně sociálního a zdravotního pojištění, náklady na energie, náklady na pomocný výrobní a provozní materiál a obaly, náklady na opravy a udržování strojů a zařízení, včetně náhradních dílů, náklady na skladování a nájemné přepravek a další provozní náklady
-
fixní výrobní náklady zahrnují odpisy hmotného majetku, mzdové náklady režijních dělníků a části administrativních pracovníků, jejichž činnost má vztah k výrobě, včetně pojistného a ostatní provozní náklady
7
Fibírová, J., Šoljaková, L., Wagner, J. Nákladové a manažerské účetnictví. Praha: ASPI, a.s. 2007, str.101
13
-
do správní režie jsou zahrnuty mzdy ostatních administrativních pracovníků včetně pojistného, finanční náklady – kurzové ztráty, úroky z úvěrů a bankovní poplatky, daně, pojistné a náklady spojené s odbytem výrobků
3
Odpady a odpadové hospodářství Nakládání s odpady je součástí každodenního života téměř každé podnikatelské
činnosti. Každý podnik by se měl především snažit o předcházení vzniku, popřípadě o snižování
množství
vznikajících
odpadů,
teprve
potom
zabezpečit
jejich
shromažďování, bezpečné skladování a předání oprávněné osobě k odvozu a likvidaci. Prostředkem k minimalizaci množství vznikajících odpadů může pak být volba vhodných technologií výroby, obalového hospodářství apod. Volbou vhodných technologií a procesů s minimálním množstvím vznikajících odpadů lze dosáhnout snížení dalších, s výrobou svázaných nákladů, potřebných na jeho shromažďování a likvidaci. O odpadech je třeba v první řadě uvažovat jako o druhotné surovině, jehož další efektivní využití by mělo být prvořadým cílem každého výrobního subjektu, který má co dočinění s řešením problematiky odpadů a u kterého již odpad vznikl. Mladým odvětvím zabývajícím se problematikou odpadů se stalo odpadové hospodářství, jehož hlavním a základním úkolem je předcházení a omezování samotného vzniku odpadů, zejména odpadů nebezpečných. Jakmile dojde k jejich vzniku, je třeba je především považovat za druhotné suroviny a pokud je není možné jiným vhodným způsobem využít, tak teprve v této fázi přistoupit k jejich odstraňování. Řešení této problematiky odpadového hospodářství odráží úroveň společnosti a schopnost se s touto problematikou kvalifikovaně vypořádat.
14
Tabulka 1 Str. 7
Pramen: Filip Jiří a kol. Odpadového hospodářství. 1. Vyd. Brno: Mendlova zemědělská a lesnická univerzita, 2002.
3.1 Nakládání s odpady v rámci průmyslového závodu Mezi činnosti v oblasti nakládání s odpady v průmyslovém závodě, které nelze v procesu dále využít patří jejich:
- shromažďování - třídění - skladování ve vhodných obalech popř. přepravkách na vhodném místě - předání osobě oprávněné k transportu a likvidaci odpadů - evidence předaných odpadů - ukládání dokladů o předání odpadů
15
3.1.1 Shromažďování, sběr odpadů
Shromažďováním se rozumí dočasné soustřeďování odpadů ve shromažďovacích prostředcích v místě vzniku. Následně dochází k dalšímu nakládání s nimi. Jako shromažďovací prostředky jsou používány především speciální nádoby, popelnice, kontejnery (velkoobjemové, separační apod.), jímky, nádrže a obaly. Tyto prostředky musí splňovat základní technické požadavky – zejména musí být odlišeny (tvarově, barevně nebo popisem), zajistit ochranu odpadů před povětrnostními vlivy, musí být odolné proti chemických vlivům shromažďovaných odpadů (nereagovat s odpadem) a být bezpečné při obsluze a vyprázdnění. Sběr odpadu je označení pro soustřeďování odpadů fyzickou nebo právnickou osobou za účelem jejich dalšího využívání či likvidace. Výše zmíněné informace jsou detailně rozvedeny ve vyhlášce MŽP č. 383/2001 Sb. o podrobnostech nakládání s odpady.8
3.1.2 Třídění odpadů
Jedná se o rozdělování odpadů podle kategorií a druhů uvedených v Katalogu odpadů (viz .příloha č. 1). Optimálním způsobem je třídění přímo u původce. Lze tak získat suroviny, které je možno následně využít při další výrobě, nebo oddělit odpad jednoho druhu, jenž může být dále podroben recyklaci. Třídění odpadů dává možnost dalšího, snadnějšího nakládání s roztříděným odpadem.
3.1.3 Skladování odpadů, dočasné
Skladování je přechodné umístění odpadů, které již byly soustředěny (shromážděny, sesbírány či vykoupeny) do zařízení k tomu určenému. V tomto zařízení jsou pak ponechány. Jako sklady mohou sloužit např. přístřešky, budovy, volné plochy, nádrže, které splňují technické požadavky uvedené ve vyhlášce MŽP. Sklady a skladovací prostředky musí být vzájemně oddělené a utěsněné, aby se zabránilo úniku odpadů do okolního prostředí, dále musí být zabezpečeny tak, aby nedošlo k ohrožení zdraví člověka nebo poškození životního prostředí, musí umožňovat snadnou a 8
Krenikova, 1999, str. 28-30
16
bezpečnou manipulaci s odpady. Sklady nebezpečných odpadů musí splňovat stejné technické požadavky jako sklady látek a výrobků stejných nebezpečných vlastností.9
3.1.4 Předání a odvoz odpadů
Odpady lze předat k odvozu, popř. likvidaci pouze oprávněné osobě (organizaci), která má státem udělený certifikát k přepravě a manipulaci s odpady. Při převzetí se vždy vyplňuje doklad o převzetí odpadů s veškerými informacemi o druhu odpadu, množství včetně datumu.
3.1.5 Evidence odpadů, doklady o předání odpadů
Podnik provádí záznamy o vniklých a předaných odpadech s informacemi o množství, druhu odpadu, termínech a organizaci, která odpad převzala. Doklady o předání je třeba řádně zakládat a dle zákona po předepsanou dobu archivovat.
3.2 Druhy odpadů z hlediska jejich rizika pro životní prostředí Dle rizika možného dopadu na životní prostředí se odpady dělí na dvě skupiny:
1/ Obyčejný odpad – kategorie O, látky a materiál, které nepředstavují pro životní prostředí riziko kontaminace půdy či spodních vod.
Příklady obyčejného odpadu:
9
•
komunální odpad
•
ocelový šrot
•
dřevo a dřevěné odřezky
Krenikova, 1999, str. 29
17
2/ Nebezpečný odpad - kategorie N, látky a materiál, které jsou nebezpečné z hlediska kontaminace půdy či spodních vod popř. další nebezpečí.
Příklady nebezpečného odpadu: •
olejové náplně ze strojů po skončení jejich životnosti
•
různé žíraviny, ředidla a odmašťovadla po jejich použití
•
čistící tkaniny a ochranné oděvy znečištěné nebezpečnými látkami
•
plastové nádoby znečištěné od chemikálií
3.3 Katalog odpadů „Katalog odpadů stanoví vyhláška Ministerstva životního prostředí č. 381/2001 Sb. Hlavním důvodem přípravy vyhlášky, kterou se stanoví Katalog odpadů, Seznam nebezpečných odpadů a seznamy odpadů a států pro účely vývozu, dovozu a tranzitu odpadů a postup při udělování souhlasu k vývozu, dovozu a tranzitu odpadů (Katalog odpadů), byla především nutnost transportovat do české legislativy právní úpravu Evropského společenství v oblasti jednotného seznamu odpadů (Katalog odpadů), jednotného seznamu nebezpečných odpadů (Seznam nebezpečných odpadů), postupu při zařazování odpadl do těchto seznamů a v oblasti pohybu odpadů přes hranice států. V oblasti pohybu odpadů přes hranice států se jedná i o transpozici závazků vyplývajících z nařízení Rady EU č. 259/93 v platném znění, z Basilejské úmluvy o kontrole pohybu nebezpečných odpadů přes hranice států a jejich zneškodňování (OSNUNEP) a aktů Rady OECD, přijatých na základě Konvence o organizaci pro ekonomickou spolupráci a rozvoj.”10
Slouží k tomu, aby jednotlivé druhy odpadů byly evidovány pod konkrétními a jednotnými kódy. Umožňuje snadné zatřídění odpadů a tím i identifikovatelnost a kontrolu jejich pohybu. Státy EU vypracovaly Katalog odpadů, který charakterizuje jednotlivé odpady a rozčleňuje je podle odvětví, oboru nebo technologického procesu, v němž odpad vzniká, a dále pak podle jejich druhů a vlastností.
10
Římanová, D., Zákon o odpadech včetně prováděcích předpisů s komentářem, Polygon, Praha 2002, str. 286
18
Praktická část 4
Popis a historie firmy Firma Mubea IT Spring Wire, s.r.o. (dále jen Mubea ITSW) je zahraniční společnost sídlící v průmyslové části na okraji města Prostějov. Firma Mubea ITSW je firmou působící v automobilovém průmyslu a připravující polotovary pro výrobu firmy MUBEA – HZP s.r.o. (dále jen Mubea HZP). Mubea HZP je zahraniční společnost sídlící v Prostějově, v areálu železáren, vzdálené ca 500 metrů od Mubea ITSW, což je ideální pro potřeby logistiky. Mubea HZP vyrábí stabilizátory a nápravové pružiny do osobních automobilů, které se vyváží do automobilek v mnoha státech světa. Co se historie týče, Firma Mubea HZP byla založena v roce 1997 jako JointVenture s firmou Hanácké železárny – pérovny, s cílem založit moderní podnik na výrobu pružin pro průmysl osobních automobilů, s lepší dostupností pro zákazníky v teritoriu střední a východní Evropy. V dalších dvou letech byla prováděna rekonstrukce a spolu s Mubea HZP se vytvořila společná produkce
- výroba
stabilizačních tyčí. Podíl firmy Mubea se zvýšil na 80%. Z toho důvodu vznikla v roce 2000 společnost Mubea HZP, dceřinná společnost koncernu Muhr und Bender a společnost byla certifikována (norma ISO-TS 16949). V rozmezí let 2001 – 2004 Mubea HZP odkoupila část komplexu železáren o rozloze 15 000 m2 a začala produkovat pružiny a první stabilizátory. V roce 2005 Mubea HZP koupila další pozemek (rozloha 130 000 m2 pro výstavbu nové firmy Mubea ITSW. Na pozemku vystavila halu o rozloze 9000 m2, výroba byla zahájena v listopadu v roce 2006, po roce 2007 byla rozšířena výroba o nové projekty a nyní v roce 2010 má společnost 91 zaměstnanců. Produktem Mubea ITSW je úprava surové oceli, tedy příprava materiálu pro Mubea HZP (drát, tyče a trubky).
Obr.3
Mubea IT Spring Wire s.r.o.
Obr.4
, firemní zdroje
19
MUBEA-HZP s.r.o.
4.1 Koncern Muhr und Bender Obě firmy MUBEA – HZP s.r.o. a Mubea ITSW patří do podnikatelské skupiny Muhr und Bender KG-Engineering for mobility, která je podnikem automobilového dodavatelského průmyslu známým po celém světě. Firma Mubea má sídla a pobočky v těchto zemích: Německo, Česko, Švýcarsko, Itálie, Francie, Španělsko, Velká Británie, USA, Mexiko, Brazílie, Čína, Japonsko, Jižní Korea, Indie.
Mubea Inc., Elsemere, Kentucky (USA)
Mubea Inc., Florence, Kentucky (USA)
IT Spring Wire LLC, Florence, Kentucky (USA)
Mubea Mexico
Mubea do Brasil Ltda., Taubaté (Brazil)
Mubea UK Ltd., Northampton (United Kingdom)
Mubea France S.A., Paris (France)
Mubea Engineering/Sistemi Molle S.A., Heiden (Switzerland)
FM Fabbrica Molle S.A., Bedano (Switzerland)
Muhr und Bender KG, Attendorn (Germany)
Mubea Tellerfedern und Spannelemente GmbH, Daaden (Germany)
Muhr und Bender KG, Weitefeld (Germany)
Muhr und Bender KG, Weißensee (Germany)
Mubea spol. s.r.o., Žebrák (Czech Republic)
Mubea HZP s.r.o., Prostějov (Czech Republic)
Mubea IT Spring Wire, s.r.o., Prostějov (Czech Reublic)
Mubea Italia SPA, Melfi (Italy)
Mubea Korea
Mubea/Chou, Nagoya (Japan)
Mubea Iberia S.A. (Spain) V těchto pobočkách, jako světový partner automobilového průmyslu, vyvíjí a
vyrábí firma Mubea talířové pružiny vysoké kvality, nápravové pružiny, stabilizátory, ventilové pružiny, upínací sponky, napínací systémy řemenů a jiné vysoce namáhané komponenty. Firma Mubea klade důraz na vysokou úroveň kvality a hospodárnosti díky svým výrobním inovacím a značnou hloubkou výrobního sortimentu. 20
Obr. 5
Nápravová pružina
Obr. 6
Stabilizační tyč
4.2 Vize, strategie a cíle společnosti
Mubea vytvořila nástroj „Best 10“, ve kterém jsou stanoveny jednotlivé strategické cíle a potřebné nástroje pro jejich dosažení v rámci výrobního procesu se zřetelem na rok 2010 a déle. „Best 10“ je nástroj ke zlepšení výkonů, který má za úkol posílit konkurence-schopnost ve všech oblastech jako produkce, zajištění kvality, výzkum a vývoj, nákup a prodej.
- 10 skupin výrobků u 10 výrobců automobilů - úspěšné obchodní procesy - snížení hmotnosti o 10% - 10% ročního růstu - 10% kvóta investicí - kvalita a životní prostředí 2010 - 10% kvóta vzdělání - mezi nejlepších 10% - 10% stabilních hodnot podniku – orientace na zákazníky, kontinuální zlepšování,
21
mentalita nulové chyby, inovační síla, ambiciózní cíle, mimořádný výkon, stabilní poměry majitelů, vysoká pružnost, loajalita, férové chování
1. Cíl: 10 skupin výrobků u 10 výrobců automobilů
Nástroj: Aktivní blízkost zákazníkům, aktivní akvizice
Cílem je, jako dodavatel být zastoupen minimálně u 10 nezávislých výrobců automobilů.
2. Cíl: Best Spring Technologies
Nástroj: Urychlení inovací
Cílem je zvýšení únosného zatížení, snížení hmotnosti konstrukčních dílů a snížení výrobních nákladů.
3. Cíl: Snížení hmotnosti o 10%
Nástroj: Další vývoj našich technologií odlehčených konstrukcí
Důležitou součástí vývoje je realizace odlehčených konstrukcí, proto chce Mubea u skupin produktů vyvinout průměrný potenciál odlehčených konstrukcí o 10% v porovnání s projektovým standardem v roce 2006.
4. Cíl: Roční růst 10%
Nástroj. Rozpoznání příležitostí a jejich využití ve všech oblastech podnikání
Cílem je zvýšení obratu skupiny produktů průměrně o 10% ročně.
22
5. Cíl: Investiční kvóta 10%
Nástroj: Ekonomické hospodaření a účelné investice
Cílem je šetrně hospodařit ve všech oblastech podnikání a účelně investovat
6. Snížení nákladů o 10%
Nástroj: Kreativní management a rozkrývání nových interních a nákupních potenciálů
Cílem je usilovat o průměrné snížení nákladů o 10%.
7. Cíl: Kvalita světové třídy
Nástroj: Kvóta reklamací < 10 ppm
Cílem je realizovat u všech výrobků kvótu reklamací < 10 ppm a neustále zlepšovat procesy a produkty.
8. Kvóta vzdělání a dalšího vzdělávání 10%
Nástroj: Nejlepší zaměstnanci na světě
Cílem je mít nejlepší zaměstnance, kteří jsou všestranně podporováni ve všech oborech podniku.
9. Mezi nejlepších 10%
Nástroj: Sledovat celosvětové standardy a dosahovat jich
Cílem je patřit mezi nejlepší podniky na světě.
23
10. 10 trvalých hodnot podnikání
Nástroj: Společné hodnoty, společné jednání
Cílem je orientace na zákazníka, neustálé zlepšování, mentalita, „nula chyb“, inovační síla, ctižádostivé cíle, mimořádný výkon, stabilní vlastnické poměry, vysoká flexibilita, loajalita, slušnost.
4.3 Organizační a ekonomická struktura Jak jsem se již zmínila, podnik je součástí koncernu a veškeré aktivity jsou podřízeny strategickým cílům koncernového vedení a zároveň také podléhají jeho dohledu a kontrole. Vzhledem k tomu, že v Prostějově jsou dvě společnosti Mubea HZP a Mubea
ITSW, řízení výroby probíhá samostatně, ale správa a administrativa je
společná pro obě společnosti.
4.3.1. Organigram
24
4.4 Dodavatelsko – odběratelské vztahy
Vstupní materiál pro výrobu je válcovaná pružinová ocel s odlišným chemickým složením, dodávaná nejen od tuzemských dodavatelů, ale i zahraničních společností viz.tab. 1. Dodávané jsou také zušlechtěné „kombi-délky“ (délka: ca 5-6m), které se objednávají u Trafilati Martin s.p.a – plný profil, Rothrist Rohr, Salzgitter Mannesmann - trubkové profily v nezušlechtěném stavu a to vše pro další zpracování. Jedná se především o „kombi-délky“ s větším průměrem (nad ∅ 25mm), které není možné na Mubea ITSW zpracovat. Materiál je dodáván na základě objednávek tak, aby zásoba vstupního materiálu neklesla pod hranici pojistné zásoby, která činí pět dnů.
Tyčoviny v %
Pružinový drát v %
Ø Pružinové oceli v mm
20
80
10-18
Saarstahl, Německo
100
-
16 - 24,5
Voest – Alpine,
100
-
20 - 23
100
-
25
Dodavatel
Moravia Steel a.s., Česká republika
Rakousko Mittal Steel, Německo
Tabulka.2
Přehled dodavatelů pružinové oceli pro výrobu (vlastní)
25
Hlavními odběrateli jsou pobočky v rámci koncernu Mubea HZP, Mubea Italia, Mubea Weissensee a mateřská společnost Mubea Attendorn. K jednotlivým zákazníkům jsou dodávány následující zhotovené polotovary viz.tab.3.
Zákazník Mubea – HZP, Česká republika Mubea Attendorn, Německo Mubea Weissensee, Německo Mubea Italia, Itálie Tabulka 3
Tyčovina s fixní délkou pro stabilizátory 84 % 8% 8% -
Drát 90 % 10 %
Přehled a procentuální rozdělení dodávaných polotovarů k zákazníkům (vlastní)
Ze společnosti Mubea HZP se některé vybrané typy stabilizátorů expedují do Mubea Weissensee pro provedení dalších operací (interní kooperace v rámci koncernu), jako např. kompletace upevňovacích komponentů, montáž na podvozkové poloosy – k zákazníkovi jsou tedy dodávány i hotové moduly pro finální montáž. Převážná většina vyrobených produktů je přímo expedována k zákazníkovi, aby byly minimalizovány logistické náklady na dopravu viz.obr.7.
Obr. 7
Schéma dodavatelsko-odběratelských vztahů v Mubea ITSW
26
4.5 Výsledné produkty, stabilizátory a šroubové pružiny Stabilizátory Stabilizátory do automobilů firmy Mubea snižují rozdíly zatížení kola mezi vnějšími a vnitřními koly v zatáčkách, zamezují klonění vozidla a postarají se tak o dobré jízdní vlastnosti a bezpečné chování v zatáčkách. Stabilizátory podvozku se vyrábí ve společnosti Mubea tvářením za studena jako plné stabilizátory z kulatiny nebo jako
trubkové
stabilizátory ze
svařovaných
trubek.
To
je
zárukou
dobré
reprodukovatelnosti a stabilizátory se vyznačují velmi dobrou přesností rozměrů. Kulatinu pro tváření za studena vyrábí firma Mubea „in house“ dle požadavků zákazníků v různých jakostech z polotovarů. Svařované trubky pro standardní trubkové stabilizátory jsou indukčně zušlechťovány ve vlastních výrobních zařízeních a tvarově optimalizovány speciálními technologiemi – jako nauhličení, vnitřní tryskání, zušlechťování kusů, částečné zredukování – a jsou vybaveny pro nejvyšší zatížení. Tváření za studena poskytuje výhody, které jsou přímo ku prospěchu výrobců automobilů, protože při vzrůstajících nárocích na jízdní vlastnosti a tuhost proti klonění musí zabudovat stabilizátory do stále menších prostorů a se stále složitějšími tvary.
Pružiny Nápravové pružiny firmy Mubea zlepšují ve spolupráci s tlumiči jízdní vlastnosti a bezpečnost jízdy moderních vozidel. Při tom klade automobilový průmysl nejvyšší nároky na kvalitu a současně hospodárnost. Proto se nápravové pružiny ve firmě Mubea tvarují na CNC-automatech ve studeném stavu. Tváření za studena dává téměř neomezenou svobodu při tvorbě designu pružiny. Portfolio designu u firmy Mubea sahá od jednoduchých válcových pružin přes oboustranně vtažené nápravové pružiny, až po nápravové pružiny s příčnou silou tvářené do S. Za studena se tvarují nejen tyto nápravové pružiny z drátu s konstantními průměry, ale také tzv. miniblokové pružiny v Mubea „inhouse“. Vysoce pevnostní dráty na nápravové pružiny se tahají z válcovaného drátu na konečný rozměr a indukčně se zušlechťují na koncové pevnosti větší než 2100 MPa. Používání vysoce pevnostních drátů zaručí optimální využívání materiálu a odpovídající pružiny. Tím se zredukovala v posledních letech hmotnost až o 40% a následně se snížily i náklady. Tyto dvě výhody zvýšily podíl na trhu společnosti Mubea-HZP s.r.o.
27
.
4.6 Druhy odpadů vznikající v Mubea ITSW: Obrus, kód odpadu 120101 Odpadní řezné emulze a roztoky neobsahující halogeny, kód odpadu 120109 Upotřebené vosky a tuky, kód odpadu 120102 Kaly z obrušování, kód odpadu 120118 Upotřebené vosky a tuky 120112 Nechlorované hydraulické minerální oleje, kód odpadu 130110 Kaly z odlučovačů oleje, kód odpadu 130502 Papírové a lepenkové obaly, kód odpadu 150101 Plasty, kód odpadu 150102, Obaly znečištěné nebezpečnými látkami, kód odpadu 150110 Absorbční činidla, kód odpadu 150202 Sklo, plast, dřevo obsahující nebezpečné látky, kód odpadu 170204 Železo, kód odpadu 170405 Směsný komunální odpad, kód odpadu 200301
4.6.1 Popis a charakteristika nejdůležitějších odpadů:
170405 Železo (Ocel)
Odpad vzniká při výrobě a je předán specializované firmě zabývající se sběrem a výkupem kovů.
130110 Nechlorované hydraulické minerální oleje
Odpad vzniká při výměně provozních náplní používaných mechanizačních prostředků (dopravní prostředky, převodovky čerpadel). Odpad je ze zákona o odpadech v režimu zpětného odběru. Odpad představuje potenciální nebezpečí pro vodní ekosystémy, znehodnocuje vodní zdroje. Z hlediska odstranění společnost využívá
28
režimu zpětného odběru. Potenciální rizika vzhledem k produkovanému množství a předpokladu dalšího rozvoje systému zpětných odběrů nejsou.
150202 Absorpční činidla, filtrační materiály (včetně olejových filtrací jinak blíže neurčených), čistící tkaniny a ochranné oděvy znečištěné nebezpečnými látkami
Odpad vzniká v rámci běžného provozu při výměně použitých bezpečnostních pomůcek a při běžné údržbě zařízení. Představuje rovněž riziko pro vodní ekosystémy a zdroje pitné vody. Odpad je běžně odstraňován spalováním, případně skládkováním.
200301 Směsný komunální odpad
Pro tento konkrétní odpad má společnost uzavřenou smlouvu s firmou zajišťující systém odvozu a nakládání s komunálním odpadem.
Veškeré odpady, které společnost Mubea ITSW produkuje, jsou předávány firmám oprávněným k převzetí příslušných druhů odpadů, tj. pouze certifikované společnosti.
4.7 Spektrum odpadů vniklých na Mubea ITSW
Spektrum odpadů Mubea ITSW za rok 2009 Popis odpadu
Kategorie
Železo (ocelový šrot) Upotřebené vosky a tuky Odpadní řezné emulze a roztoky neobsahující halogeny Kaly z obrušování Nechlorované hydraulické minerální oleje Kaly z odlučovačů oleje Papírové a lepenkové obaly Plasty Absorbční činidla Sklo, plast, dřevo obsahující nebezpečné látky Směsný komunální odpad
29
O N N N N N O O N N O
Kód odpadu
Množství /t/
170405
1177,78
120112
3,21
120109
97,00
120118
7,65
130110
4,48
130502
0,68
150101
7,92
150102
2,11
150202
6,37
170204
1,24
200301
14,85
0,3%
0,1%
0,6%
0,2%
0,6%
Kód odpadu
0,5% 0,1% 1,1%
7,3%
170405 120112 120109
0,2%
120118 130110 130502 150101 150102 89,0%
150202 170204 200301
Z analýzy spektra odpadů Mubea ITSW jednoznačně vyplývá, že největší podíl představuje železo (ocelový šrot), kód odpadu 170405. Kód odpadu 200301, jedná se téměř výlučně o technologicky podmíněný odpad jako, odřezky, začátky a konce svitků materiálu ze začátku a konce výroby apod.
4.8 Popis procesu zpracování pružinového materiálu Firma Muhr und Bender (Mubea) je vedoucí firmou ze skupiny dodavatelů automobilového průmyslu. Mubea obsazuje širokou paletu různých výrobků, které lze rozdělit do vícero
výrobkových skupin. Výrobkové skupiny jsou podvozkové,
motorové, převodovkové a karosářské výrobky. Objemově největší podíl na obratu mají skupiny výrobků: stabilizátorů, ventilových pružin, kroužkových/páskových pružin (upevňování hadic na příruby) , flexibilní válcované díly a šroubové nápravové pružiny. V obou výrobních závodech Weißensee (Německo) a Prostějov (Česká republika) se vyrábí stabilizátory a šroubové nápravové pružiny až do podoby zcela hotového výrobku. Vysokopevnostní drát, potřebný pro výrobu šroubových pružin je v závodech Mubea zpracováván z válcovaného drátu procesem tažení na výsledný rozměr a dále pak procesem zušlechťování na pevnosti v oblasti ca 2.050 MPa. Používání vysokopevnostních drátů umožňuje výrobu vysoce namáhaných pružin při zachování nízké hmotnosti a vyšším využití materiálu. I při této vysoké pevnosti dosahuje materiál
30
kontrakce více než 50%. Proces zušlechťování se provádí na tak zvaných ITW – zušlechťovacích linkách (induction tempered wire). Aplikace vysokopevnostních drátů umožňuje dosáhnout optimálního využití materiálu a k tomu relevantní snížení hmotnosti pružin. Tímto mohla být v posledních letech u podobných pružin snížena až o 60%. Cíl Fy Mubea je, uchovat si vedoucí pozici v inovaci a lehké konstrukce výrobků. Stoupající požadavky
Diagram 1
-
Vyšší hmotnost vozidel
-
Menší zástavbový prostor
-
Komplexnější geometrie
-
Vyšší namáhání
-
Stoupající korozní odolnost
Grafické znázornění optimalizace hmotnosti pružin v závislosti na čase
Z diagramu 1 je vidět znázornění změny hmotnosti jedné pružiny, v průběhu posledních let rychle poznáme, že hranice optimalizace hmotnosti při použití stávajících materiálů již byla dosažena. Další inovace je možné dosáhnout jen optimalizací jednotlivých výrobních kroků. Z tohoto důvodu budou jednotlivé výrobní kroky podrobeny podrobnému zkoumání z pohledu dalšího potenciálu.
Toto je výhodné nejen pro konečného zákazníka, ale i pro životní prostředí. Nižší hmotnost komponentu ve vozidle, ale i menší spotřebu materiálu a rovněž i snížení emisí CO2.
Při induktivním zušlechťování pružinového drátu dochází ke vzniku velkého množství procesně podmíněného šrotu. Právě tento podíl šrotu se ukazuje v současné době jako významný a je třeba ho dlouhodobě snižovat, což je i v souladu s cíly podniku (viz. 4.2 Vize, strategie a cíle společnosti, bod 6). Paralelně se tím dosáhne i snížení objemu produkovaného odpadu výrobních nákladů.
31
5
Pojetí Cílem této práce je dosáhnout snížení technologicky podmíněného množství
odpadního šrotu v oblasti „induktivního zušlechťování drátu“ prostřednictvím stávajícího zařízení na odporovém svařování zn. Strecker.
Obr. 8
Odporové svařovací zařízení od Fy Strecker
Svařovací zařízení (Obr. 8) dosud sloužilo pro svařování válcovaného drátu na jedné lince pro tažení drátu. Tento proces výroby byl optimalizován a toto svařovací zařízení bylo v této oblasti výroby substitučně nahrazeno.
Nyní je nutno stávající svařovací zařízení nakonfigurovat tak, aby ho bylo možné pokud možno bez dalších nákladů využít v oblasti induktivního zušlechťování.
32
5.1 Myšlenka Celková myšlenka stojí na vytvoření nekonečného procesu zušlechťování a tím i redukování množství šrotu.
5.2 Návrh Svařovací zařízení koncipované původně pro Weissensee bylo přemístěno do Prostějova a integrováno do procesu zušlechťování. K tomu bylo zapotřebí provést následující změny:
1. Instalovat přívod proudu pro svařovací zařízení 2. Zhotovit nějaký podvozek pro možnost pojezdu svařovacího zařízení 3. Instalovat ochranný přípravek na svařovací zařízení 4. Funkční zkouška zařízení 5. Úprava nářadí k procesu svařování 6. Přejímka zařízení od Fy Strecker
5.3 Plán zkoušek Základním předpokladem zkoušek je, že zařízení bude pracovat podle požadavků.
Následující ukazatele bylo nutno ověřit: 1. Sériovou vhodnost nové technologie 2. Procesní způsobilost 3. Analýza nákladů na nástroje
33
6
Popis výrobního zařízení ITW
ITW –linka je zařízení k zušlechťování drátu pro výrobu šroubových pružin.
Směr výroby
Obr .9
Koncepce zařízení ITW
Mubea má vlastní výrobu pružinového drátu, která se vyrábí tak zv. In-Haus“ (z válcovaného drátu se materiál táhne na konečný rozměr, jmenovitý Ø s tolerancí ± 0,04 mm). Na speciálních přípravcích (Korunách) jsou pak tažené kruhy umístěny do otočných stojanů ITW linek. Drát se pak ručně zavádí do rovnačky (první operace linky) ITW linky a prostřednictvím vlastního posuvu linky pak prochází celým zařízením. Na prvním kroku probíhá horizontální a vertikální rovnání drátu tak, aby k dalším operacím procházel drát již v přímém stavu. U nůžek se pak zatím ještě měkký drát zastaví. Zařízení se přepne do automatického režimu a může být započat proces zušlechťování. Posuvné a rovnací rolny pak kontinuálně posouvají drát s rovnoměrnou rychlostí. Dále drát prochází do kalící zóny. V kalících cívkách (induktorech) se induktivně ohřívá materiál až na teplotu austenitizace ca 930-950°C . Po krátké stabilizační zóně (vyrovnání teplot jádra a povrchu) následuje ochlazení vodní sprchou, které se nazývá kalení. S ochlazením vodní emulzí dojde k transformaci na strukturu martenzitu. V této fázi se zvyšuje tvrdost a pevnost materiálu. K odstranění tepelných a strukturních pnutí se pak opětovně indukčně ohřívá na popouštěcí teplotu ca 450°C – 600°C. V této fázi dochází k poklesu tvrdosti a pevnosti a významnému nárůstu houževnatosti, tvárnosti materiálu. Při popouštění na teplotách nad ca 450 °C dochází ke změně mechanických vlastností martenzitické struktury, která vznikla při kalení a materiál je pak schopen do poměrně značné plastické deformace, která je potřebná při navíjení pružin. Výsledkem je tedy jemnozrnná struktura popouštěného martenzitu (dle metalografických příruček označovaná jako „sorbit“). Po krátké stabilizační zóně následuje opět ochlazení vodní sprchou na teplotu ca 45°C. Po ochlazení na teplotu ca 45°C následuje kontrola povrchových vad metodou výřivých proudů. V této fázi nedochází ke změně struktury. Další fází je stříhání materiálu. Uplatňují se 2 technologie: stříhání materiálu pomocí nůžek a řezání pomocí kotoučové 34
pily. Dále se materiál předtvaruje a předohne do konečného kruhu, čímž nám vznikne proces ohýbání a poté se materiál navíjí do kruhu na navíjecím trnu. Hmotnost kruhu
=
ca 2000 kg
Doba zpracovaní kruhu
=
ca 2,5 hodiny (v závislosti na zařízení a průměru)
Rozměry kruhu
=
Vnější průměr 2100 mm Šířka kruhu 300 mm
Dále následuje zapáskování, označení a zaskladnění, tudíž příprava na export. Před samotnou expedicí se provádí výstupní kontrola, jejíž součástí je kontrola označení, průměru, vizuálního ověření poškození tyčoviny. Kontroluje se vždy 1 kus ze svazku, pokud není nařízeno oddělením jakosti jinak. Nakládání kamionu probíhá vždy uvnitř výrobní haly, aby nedošlo k poškození výrobků vlivem působení klimatických podmínek ve vnějším prostředí. Tyčoviny jsou přepravovány k zákazníkovi v ocelových přepravkách nebo ve svazcích.
6.1 Konstrukce ITW - linky (zařízení pro zušlechťování) 1. Odvíječ (otočný stojan s taženým drátem) 2. Rovnačka (horizontální / vertikální) 3. Kalící zóna (indukční ohřev do oblasti austenitizace) 4. Ochlazovací zóna 5. Popouštěcí zóna (indukční ohřev na popouštěcí teplotu) 6. Ochlazovací zóna 7. Nůžky 8. Kontrola povrchových vad výřivými proudy 9. Navíječ
35
(Délka zařízení je ca. 37 m)
1
2
3
4
5
Obr. 10
6
7
8
9
Schematické znázornění konceptu ITW-linky
6.2 Průběh výroby Celý průběh výroby lze rozdělit do třech fází. Fáze náběhu, normální provoz a fáze ukončení. Náběh Při fázi náběhu je nutno nejdříve zavést drát do posuvných rolen a projet s ním až po výstupní rolny před nůžkami. Pak je zapnut automatický provoz a aktivace indukčních cívek. Zavedený nezušlechtěný drát je potom spoluběžnými nůžkami odstřižen až do místa, kde materiál korektně prošel celým procesem zušlechtění. Následně se provede odstřižení vzorků pro kontrolu jakosti, to jest ověření pevnosti v tahu, kontrakce popř. struktury materiálu. Naměřené hodnoty ze začátku kruhu jsou dokumentovány do kontrolních karet. Poté je drát přes předohýbací rolny zaveden do navíječe.
36
Normální provoz Během normálního provozu je materiál transportován posuvnými rolnami přes celé zařízení s regulací konstantní rychlosti. Výstupní rolny pak udržují drát pomocí relevantního regulovaného kroutícího momentu pod stabilním tahovým napětím. Fáze ukončení V okamžiku, kdy dojde konec drátu k transportním rolnám, vypínají se indukční cívky a celé zařízení. Po vypnutí se nachází ještě ca. 17,5 m drátu v zařízení. Tento drát je v nezušlechtěném stavu a nelze ho tedy dále zpracovat. Z ještě zušlechtěného konce kruhu se opět odebírají vzorky materiálu k ověření pevnosti v tahu a kontrakce. Naměřené hodnoty ze začátku kruhu jsou opět dokumentovány do kontrolních karet. Naměřené hodnoty pevnosti a kontrakce ze začátku i konce kruhu musí ležet ve stanovených specifikacích. Nepoužitelný nezušlechtěný drát ze začátku a konce kruhu vztažen na výchozí hmotnost kruhu v závislosti na zušlechťovacím zařízení pak představuje 0,76 do 2,52 procenta procesního (technologicky nutného) šrotu, který vzniká ve fázi náběhu a ukončení.
Je tedy nutno mezi těmito dvěma procesními kroky najít nějaké spojení. K tomu účelu, jak již bylo uvedeno na začátku, bude do procesu integrováno odporové svařovací zařízení.
7
Princip funkce svařovacího zařízení
7.1 Popis funkce procesu svařování a dvojitého pěchování Nejprve je nutno založit ručně konce drátu do upínacího přípravku (čelistí), proces svařování a hydraulického pěchování pak již běží zcela automaticky. Pod tlakem jsou pak konce drátu odporově ohřáty. Za vysoké teploty (nižší však než je teplota tavení materiálu) a působením vysokého pěchovacího tlaku pak dojde ke vzniku velmi kvalitního svarového spoje. V důsledku velkého tlaku při pěchování dochází k radiálnímu tečení materiálu a vzniku svarového otřepu.
37
Obr. 11
Ukončený svařovací proces
7.2 Automatické odstranění otřepu Po svařování působí pravý upínací přípravek (čelist) tahovou silou na svařený drát a posouvá se
směrem zpátky o hodnotu odpovídající polovině vzájemné rozteče
upínacích čelistí. Jeden hydraulický válec pak posouvá celý stroj o jednu rozteč, která rovněž odpovídá vzdálenosti upínacích přípravků (čelistí), směrem doleva. Pouze tímto sledem pohybů lze dosáhnout automatického odstranění otřepů na svařovaném drátu. Dodatečně je možné, aby hydraulický válec posunul celý stroj o jednu větší rozteč dále doleva, to jest ve směru pevného konce drátu. Toto je nutno pouze tehdy, pokud je potřebné provést druhé svařování. Drát je potom pomocí krátkého ohřátí na ca 800°C vyžíhán a ještě v horkém stavu je pak odstřižen. V případě, že při otevření upínacích čelistí nedojde k odstřižení prstencového svarového otřepu, lze pak ručně pomocí kleští otřep poměrně lehce odstranit. Minimálně dva zbytky po svarovém otřepu, které zůstávají na drátu po potřebném svarovém napětí lze pak pomocí pilníku popř. brusky snadno odstranit.
38
7.3 Žíhání (popouštění) Při svařování ocelových drátů s vyšším obsahem uhlíku dojde ke vzniku pevných a křehkých struktur. Je tedy potom exaktně nutné žíhání, aby při dalším zpracování nedocházelo k lomům. K tomuto účelu je svařovací stroj vybaven hydraulicky ovládaným popouštěcím přípravkem. To znamená, že svařený drát s automaticky odstraněným otřepem může být dále vyžíhán. Pro kontrolu procesu žíhání je plánováno osadit stroj infrapyrometrem. O co pevnější materiál, tím přesněji musí být poté vyžíhán. Infrapyrometry snímají teplotu materiálu i na ITW-lince a srovnávají ji s požadovanou teplotou dle uloženého programu. Odchylky jsou vyhodnocovány a doregulovávány tak, aby byl materiál korektně vyžíhán. Měřící oblast pyrometru se pohybuje v rozsahu 350 – 1350°C.
8
Integrace odporového svařovacího zařízení do sériového výrobního procesu ITW - linky V kalendářním týdnu 45/2007 bylo dokázáno, že procesně podmíněný šrot výroby
na ITW-lince lze fází náběhu redukovat. Pět svařovacích zkoušek a pak následný proces zušlechtění ukázaly na implementovatelnost této technologie. (viz.obr. 12)
ITW Rovnačka
Odp. svářečka
specielní
otočný
stojan
(koruna)
Obr. 12
Svařený drát se zavádí do zařízení
Obr. 13 K zajištění lepšího vedení je třeba materiál držet
39
Obr. 14
Místo se svarem najíždí do rovnačky
Obr.15
Místo se svarem po austenitizaci (970 °C)
Svarový spoj projel bez problémů přes ITW-linku, to znamená nedošlo k žádné závadě či poruše.
40
8.1 Místo / Pozice svarů před zušlechťováním Ohledně svařování a pozice svarů před zušlechťováním bylo stanoveno následující pravidlo: konec prvního vyráběného kruhu bude svařený se začátkem druhého vyráběného kruhu. Tento krok byl proveden na přípravném prostoru pro tažené kruhy. Na tomto místě mohou být připraveny (svařeny) všechny tažené kruhy pro ITW-linky.
Ověření pevnosti svarového spoje drátu K ověření křehkosti a kvality svarového spoje se nabízí provedení tahové zkoušky. Na obr. 16 až 18 je znázorněn princip tahové zkoušky. Svařené místo je umístěno uprostřed mezi upínacími čelistmi a vzorek je pak podroben rovnoměrně vzrůstajícímu tahovému zatížení až do lomu.
Obr. 16
Svařený vzorek
Obr. 17
Vzorek na tahové zkoušce
Obr. 18
Vzorek po utržení
Diagram 2 ukazuje závislost prodloužení na síle a samotné zlomené části. Lze jednoznačně poznat, že místo lomu leží mimo svarový spoj. Tímto lze vyhodnotit, že kvalita svarového spoje je dobrá. Dále lze stanovit, pokles pevnosti základního materiálu o 200 N/mm². Tento pokles se projevuje v oblasti tepelného přechodu jako důsledek žíhání (popouštění).
41
Diagram 2
Tahová zkouška svarového spoje diagram síla - prodloužení
8.2 Výhody a nevýhody svařování Výhody 1. Výrazný pokles nákladů díky úspoře materiálu 2. Menší objem šrotu k likvidaci 3. Zjednodušení procesu najíždění zařízení
Nevýhody 1. Vysoké pořizovací náklady na zařízení (200.000 Euro) 2. Náklady na nástroje (jedna sada svařovacích čelistí stojí 2.700 Euro) 3. Náklady na údržbu (četnost a časová náročnost) 4. Vícepráce 5. Občasné selhání svarových spojů v rovnačce (lomy drátu)
42
9
Závěrečné zhodnocení / shrnutí Šetřením bylo zjištěno, že v implementaci svařování leží výrazný potenciál úspory
materiálu. Současný podíl šrotu v oblasti zušlechťování pružinového materiálu je možné snížit až o ca 0,54% z objemu nasazeného materiálu a přispět tak k celkovému snížení množství produkovaného šrotu. Závod Prostějov má tři ITWlinky s rozdílnou koncepcí a tím se liší i možný potenciál úspory materiálu.
ITW 1 Procesně nutný šrot před svařováním
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Průměr mm 12,05 12,10 12,15 12,20 12,25 12,30 12,40 12,50 12,55 12,60 12,67 12,70 12,80 12,91 13,05 13,20 13,30 13,40 13,45 13,60 13,70 13,80 13,90 14,10 14,30
v
Objem v mm³ 113,98 114,93 115,88 116,84 117,80 118,76 120,70 122,66 123,64 124,63 126,02 126,61 128,61 130,83 133,69 136,78 138,86 140,95 142,01 145,19 147,34 149,50 151,67 156,07 160,52
Délka vm 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
Hmotnost v kg 35,79 36,09 36,39 36,69 36,99 37,29 37,90 38,51 38,82 39,13 39,57 39,76 40,38 41,08 41,98 42,95 43,60 44,26 44,59 45,59 46,26 46,94 47,62 49,00 50,40
Průměrný šrot v %
Procento (2t/kruh)
1,79 1,80 1,82 1,83 1,85 1,86 1,90 1,93 1,94 1,96 1,98 1,99 2,02 2,05 2,10 2,15 2,18 2,21 2,23 2,28 2,31 2,35 2,38 2,45 2,52 2,08
Tabulka 4
43
Procesně nutný šrot po svařování Délka vm 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5
Hmotnost v kg 29,08 29,32 29,56 29,81 30,05 30,30 30,79 31,29 31,54 31,80 32,15 32,30 32,81 33,38 34,11 34,90 35,43 35,96 36,23 37,04 37,59 38,14 38,69 39,82 40,95
Procento (2t/kruh)
1,45 1,47 1,48 1,49 1,50 1,51 1,54 1,56 1,58 1,59 1,61 1,62 1,64 1,67 1,71 1,74 1,77 1,80 1,81 1,85 1,88 1,91 1,93 1,99 2,05 1,69
ITW 2 Procesně nutný šrot před svařováním
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Průměr mm 11,50 11,60 11,70 11,75 11,80 11,85 11,90 12,05 12,10 12,15 12,20 12,25 12,30 12,40 12,50
v
Objem v mm³ 103,82 105,63 107,46 108,38 109,30 110,23 111,16 113,98 114,93 115,88 116,84 117,80 118,76 120,70 122,66
Délka vm 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32
Hmotnost v kg 26,08 26,53 26,99 27,22 27,46 27,69 27,92 28,63 28,87 29,11 29,35 29,59 29,83 30,32 30,81
Procesně nutný šrot po svařováním
Procento (2t/kruh)
Průměrný šrot v %
1,30 1,33 1,35 1,36 1,37 1,38 1,40 1,43 1,44 1,46 1,47 1,48 1,49 1,52 1,54
Délka vm 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5
Hmotnost v kg 21,60 21,97 22,35 22,55 22,74 22,93 23,12 23,71 23,91 24,11 24,31 24,51 24,71 25,11 25,52
1,42
Procento (2t/Ring)
1,08 1,10 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,19 1,20 1,21 1,22 1,23 1,24 1,26 1,28 0,71
Tabulka 5
ITW 3 Procesně nutný šrot před svařováním
Procesně nutný šrot psvařování
Procento
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Průměr v mm 9,75 10,00 10,20 10,35 10,40 10,50 10,63 10,75 10,80 11,15 11,20 11,32 11,40 11,50
Objem v mm³ 74,62 78,50 81,67 84,09 84,91 86,55 88,70 90,72 91,56 97,59 98,47 100,59 102,02 103,82
Délka vm 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26
Hmotnost v kg 15,23 16,02 16,67 17,16 17,33 17,66 18,10 18,52 18,69 19,92 20,10 20,53 20,82 21,19
Průměrný šrot v % Tabulka
44
(2t/kruh)
0,76 0,80 0,83 0,86 0,87 0,88 0,91 0,93 0,93 1,00 1,00 1,03 1,04 1,06 0,86
Délka vm 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21
Proce Hmotnos nto t v (2t/kruh) kg 12,30 0,62 12,94 0,65 13,46 0,67 13,86 0,69 14,00 0,70 14,27 0,71 14,62 0,73 14,95 0,75 15,09 0,75 16,09 0,80 16,23 0,81 16,58 0,83 16,82 0,84 17,11 0,86 0,42
ANOTACE
Příjmení a jméno autora:
Sadílková Blanka
Instituce:
Moravská vysoká škola Olomouc, o. p. s.
Název práce v českém jazyce:
Optimalizace kovového odpadu ve firmě Mubea IT Spring Wire, s.r.o.
Název práce v anglickém jazyce:
The optimalization of a scrap-metal in Mubea IT Spring Wire, s.r,o. company
Vedoucí práce:
Ing. Anežka Machátová
Počet stran:
53 (včetně příloh)
Počet příloh:
1
Rok obhajoby:
2010
Klíčová slova v českém jazyce:
kovové materiály,
úspora v nákladech,
odpad, odpadové hospodářství Klíčová slova v anglickém jazyce:
metallic materials, reduction of expenses, waste, waste management
První část bakalářské práce obsahuje teoretickou část, která popisuje kovové materiály, náklady a odpadové hospodářství. Druhá část je praktická a zabývá se snížením výrobních nákladů odstraněním
technologicky podmíněných ztrát, tj.
snížením procesně podmíněného podílu odpadového šrotu v produkci. Cílem této práce je snížení podílu procesně podmíněného šrotu v oblasti zušlechťování pružinového materiálu z dlouhodobého podílu 2% na minimum.
The first part of this thesis contains a theoretical part, which describes the metal materials, costs and waste. The second part is a practical and deals with reducing the costs technologically contingent losses, i.e., reducing the process of the conditional share of scrap waste in the production. The intention of this work is to reduce the scrap process and to prevent, that there is too much waste, that means to save material in the production.
45
LITERATURA A PRAMENY
Literatura:
Vojtěch D., Kovové materiály, 1.vyd. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Praha 2006, str. 10,11, ISBN: 80-7080-600-1 Vojtěch D.: Kovové materiály, 1. vyd. Vysoká škola chenicko-technologircká v Praze, Praha 2006, str. 93, ISBN: 80-7080-600-1 Vojtěch D.:Kovové materiály, 1.vyd. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Praha 2006, str. 100, ISBN: 80-7080-600-1 Mezinárodní standardy účetního výkaznictví(IFRSTM) 2005 včetně Mezinárodních účetních standardů(IASTM) a interpretací k 1.ledna 2005. Český překlad. London, AASB 2005 (Koncepční rámec), str.47 Král B. A kol. Manažerské účetnictví. Praha: Management Press 2006, ISBN: 80-7261141-0 Fibírová, J., Šoljaková, L., Wagner, J. Nákladové a manažerské účetnictví. Praha: ASPI, a.s. 2007, str.100, ISBN: 978-80-7357-299-0 Fibírová, J., Šoljaková, L., Wagner, J. Nákladové a manažerské účetnictví. Praha: ASPI, a.s. 2007, str.101, ISBN: 978-80-7357-299-0 Krenikova V., odpadové hospodářství, 1999, str. 28-30, ISBN: 80-7044-213-1 Krenikova V., odpadové hospodářství, 1999, str. 29, ISBN: 80-7044-213-1
Tištěné dokumenty:
Římanová, D., Zákon o odpadech včetně prováděcích předpisů s komentářem, Polygon, Praha 2002, str. 286
Internetové odkazy:
[online],
46
SEZNAM OBRÁZKŮ
Obr. 1 – Rozdělení kovových materiálů…………………………………………… ..7 Obr. 2 – Režim kalení a popouštění, např. pro ocel s 0,4%C…………………….... 11 Obr. 3 – Mubea IT Spring Wire s.r.o…………...………………………………….. 19 Obr. 4 – Mubea-HZP s.r.o…. ……….……………………………….…………..... 19 Obr. 5 – Nápravová pružina………. ...…………………….……….……………... 21 Obr. 6 – Stabilizační tyč………………………………... .…………………….….. 21 Obr. 7 – Schéma dodavatelsko-odběratelských vztahů v Mubea ITSW …………..26 Obr. 8 – Odporové svařovací zařízení od Fy Strecker……………………………... 32 Obr. 9 – Koncepce zařízení ITW………………….……………….………..……. 34 Obr. 10 – Schématické znázornění konceptu ITW-linky……... .……………...….. 36 Obr. 11 – Ukončený svařovací proces………………………... .……………...…... 38 Obr. 12 – Svařený drát se zavádí do zařízení……………... .………………………39 Obr. 13 – K zajištění lepšího vedení je třeba materiál držet….. .………………….. 39 Obr. 14 – Místo se svarem najíždí do rovnačky………………... .……………...… 40 Obr. 15 – Místo se svarem po austenitizaci (970 °C)…………...……………...… 40 Obr. 16 – Svařený vzorek………... ………………………...………………..….… 41 Obr. 17 – Vzorek na tahové zkoušce…...…………...……………..………..….… 41 Obr. 18 – Vzorek po utržení………………………………..……..………..….… 41
47
SEZNAM TABULEK
Tab. 1 – Odpadové hospodářství ...…………...…..……….……………….……….15 Tab. 2 – Přehled dodavatelů pružinové oceli pro výrobu (vlastní)…..…...………. 25 Tab. 3 – Přehled a procentuální rozdělení dodávaných polotovarů k zákazníkům 26 Tab. 4 – ITW1………...…………………………………....…………………….… 43 Tab. 5 – ITW2…..……………………. ………………….……………….………. 44 Tab. 6 – ITW3...………………………………………… ………………………… 44
48
SEZNAM DIAGRAMU
Diagr. 1 – Grafické znázornění optimalizace hmotnosti pružin v závislosti na čase..31 Diagr. 2 – Tahová zkouška svarového spoje diagram síla – prodloužení ....….........42
49
SEZNAM PŘÍLOH
Příl. 1 – Katalog odpadů, kategorie odpadů ……………..……………...………. 51 Příl. 2 – Výkres odporového svařovacího zařízení………..……………...………. 53
50
PŘÍLOHY Příloha č. 1 KATALOG ODPADŮ - kategorie odpadů 01 Odpady z geologického průzkumu, těžby, úpravy a dalšího zpracování nerostů a kamene
02 Odpady z prvovýroby v zemědělství, zahradnictví, myslivosti, rybářství a z výroby a zpracování potravin
03 Odpady ze zpracování dřeva a výroby desek, nábytku, celulózy, papíru a lepenky
04 Odpady z kožedělného, kožešnického a textilního průmyslu
05 Odpady ze zpracování ropy, čištění zemního plynu a z pyrolytického zpracování uhlí
06 Odpady z anorganických chemických procesů
07 Odpady z organických chemických procesů
08 Odpady z výroby, zpracování, distribuce a používání nátěrových hmot (barev, laků a smaltů), lepidel, těsnicích materiálů a tiskařských barev
09 Odpady z fotografického průmyslu
10 Odpady z tepelných procesů
11 Odpady z chemických povrchových úprav, z povrchových úprav kovů a jiných materiálů a z hydrometalurgie neželezných kovů
12 Odpady z tváření a z fyzikální a mechanické úpravy povrchu kovů a plastů
51
13 Odpady olejů a odpady kapalných paliv (kromě jedlých olejů a odpadů uvedených ve skupinách 05 a 12)
14 Odpady organických rozpouštědel, chladiv a hnacích médií (kromě odpadů uvedených ve skupinách 07 a 08)
15 Odpadní obaly, absorpční činidla, čisticí tkaniny, filtrační materiály a ochranné oděvy jinak neurčené
16 Odpady v tomto katalogu jinak neurčené
17 Stavební a demoliční odpady (včetně vytěžené zeminy z kontaminovaných míst)
18 Odpady ze zdravotní nebo veterinární péče a /nebo z výzkumu s nimi souvisejícího (s výjimkou kuchyňských odpadů a odpadů ze stravovacích zařízení, které bezprostředně nesouvisejí se zdravotní péčí)
19 Odpady ze zařízení na zpracování (využívání a odstraňování) odpadu, z čistíren odpadních vod pro čištění těchto vod mimo místo jejich vzniku a z výroby vody pro spotřebu lidí a vody pro průmyslové účely
52
Příloha č. 1 Výkres odporového svařovacího zařízení
53
