Ústav výrobních strojů, systémů a robotiky DIPLOMOVÁ PRÁCE

Ústav výrobních strojů, systémů a robotiky Str. 5

DIPLOMOVÁ PRÁCE Abstrakt Tématem diplomové práce je analýza procesu výroby malých přírub. Návrhu optimalizačních opatření předchází analýza výrobního procesu, jeho zmapování, sběr dat, analýza dat pomocí Paretovy analýzy a určení příčin vzniku neshod. Analýza příčin vzniku neshod je založena na analýze dat a pozorování procesu, je členěna do kapitol v návaznosti na faktory ovlivňující výrobu. Optimalizační opatření jsou navrhnuta s ohledem na jejich snadnou realizovatelnost a podmínky v organizaci.

Klíčová slova Optimalizace, neshoda, příčina, příruba, Paretova analýza, měření, měřidla, MSA, stabilita, strannost, linearita, opakovatelnost a reprodukovatelnost.

Abstract Theme of the Master’s thesis is analysis of process for production of small plates. Main parts of the thesis are analysis of the production process, process mapping, data capture, analysis of the data by Pareto analysis and find causes of nonconformities. Causes analysis is based on data analysis and process observation. It is divided to chapters by factors which are influencing the process. Optimization measures are designed with regard to their simplicity of realization and system in organization.

Key words Optimization, nonconformity, cause, plate, Pareto analysis, measurement, measuring instrument, MSA, stability, bias, linearity, repeatability and reproducibility.

Bibliografická citace TALANDA, J. Analýza procesu výroby malých přírub. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2010. 78 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Petr Koška, Ph.D.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Analýza procesu výroby malých přírub vypracoval samostatně s použitím odborné literatury a pramenů, uvedených na seznamu, který tvoří přílohu této práce.

Datum : 28. 5. 2010

…………….……………….. Jméno a příjmení diplomanta


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Poděkování Děkuji tímto Ing. Petru Koškovi, Ph.D. za cenné připomínky a rady při vypracování diplomové práce. Dále bych chtěl poděkovat Ing. Janě Návratové za zajištění podkladů, dokumentů, informací a dat o produkci organizace. V neposlední řadě také za poskytnutý čas a umožnění pozorování procesu výroby.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Obsah Abstrakt.......................................................................................................................................5 Klíčová slova ..............................................................................................................................5 Abstract.......................................................................................................................................5 Key words ...................................................................................................................................5 Bibliografická citace...................................................................................................................5 Prohlášení ...................................................................................................................................6 Poděkování .................................................................................................................................7 Obsah ..........................................................................................................................................8 Úvod .........................................................................................................................................10 1. Teoretický úvod k diplomové práci ..................................................................................11 1.1 Paretova analýza ...........................................................................................................11 1.2 Regulační diagramy ......................................................................................................11 1.2.1 Regulační diagramy měřením...................................................................................11 1.2.2 Regulační diagramy srovnáváním ............................................................................12 1.3 Rozbor některých metrologických pojmů ....................................................................13 1.4 Rozbor některých statistických pojmů..........................................................................15 2. Analýza výrobního procesu výroby malých přírub a sběr dat ..........................................17 2.5 Proces výroby malých přírub........................................................................................17 2.6 Sběr dat .........................................................................................................................21 3. Analýza dat z pohledu vyhodnocení vad ..........................................................................23 3.1 Vyhodnocení nejčetnějších neshod...............................................................................23 3.2 Vyhodnocení neshod z pohledu jejich kritičnosti.........................................................25 3.3 Vyhodnocení neshod z pohledu četnosti u jednotlivých operátorů ..............................27 3.4 Vyhodnocení neshod z pohledu činností, při kterých vznikly......................................29 3.5 Shrnutí...........................................................................................................................31 4. Identifikace příčin vad ......................................................................................................34 4.1 Zařízení .........................................................................................................................34 4.1.1 Nástrojové vybavení .................................................................................................34 4.1.2 Materiál obrobku ......................................................................................................35 4.1.3 CNC ..........................................................................................................................35 4.1.4 Program CNC ...........................................................................................................36 4.2 Měření...........................................................................................................................36 4.3 Dokumentace ................................................................................................................43 4.4 Lidé ...............................................................................................................................44 4.5 Prostředí........................................................................................................................45 4.6 Shrnutí příčin vzniku neshod ........................................................................................45 5. Návrh optimalizace výrobního procesu ............................................................................47 5.1 Opatření k nápravě........................................................................................................47 5.2 MSA..............................................................................................................................50 5.2.1 Přípravná fáze ...........................................................................................................50 5.2.2 Stabilita systému měření...........................................................................................51 5.2.3 Strannost systému měření .........................................................................................53 5.2.4 Linearita systému měření..........................................................................................56 5.2.5 Opakovatelnost a reprodukovatelnost systému měření ............................................60 Závěr .........................................................................................................................................68 Seznam použitých zdrojů..........................................................................................................71 Seznam použitých symbolů a zkratek.......................................................................................73


DIPLOMOVÁ PRÁCE Seznam příloh ...........................................................................................................................78 Přílohy :.....................................................................................................................................79


DIPLOMOVÁ PRÁCE Úvod Předmětem činnosti organizace je výroba mechanických ucpávek a těsnicích systémů pro různá odvětví ekonomiky. Zejména pro energetiku, chemický, potravinářský a farmaceutický průmysl. Malá příruba je součást rotačního tvaru a je jedním z prvků systému mechanické ucpávky. Slouží zejména ke spojení jednotlivých komponent ucpávky, k přívodu pracovního media, k uchycení ucpávky na těsněný systém apod. Při výrobě přírub dochází ke vzniku a identifikaci různých neshod. Popis výrobního procesu, neshod a jejich pravděpodobných příčin je uveden v dalších kapitolách diplomové práce. Tvar a funkce příruby jsou patrny z obrázku 1. Jako příruba je brána holá obrobená součást bez šroubů, těsnění, vložek apod.

Obrázek 1[1] : Systém mechanické ucpávky – upraveno autorem Cíle, kterých má být dosaženo jsou následující : 1) 2) 3) 4)

analýza výrobního procesu výroby malých přírub a sběr dat analýza dat z pohledu vyhodnocení vad identifikace příčin vad návrh optimalizace výrobního procesu

Původním požadavkem organice bylo vypracování standardních operačních postupů pro kontrolu typových dílců (přírub), které by specifikovaly používání měřidel při kontrole přírub. Výsledkem měl být pokles počtu neshod ve výrobě přírub. Po analýze výrobního procesu a identifikaci příčin vad bylo ale od záměru na tvorbu standardních operačních postupů upuštěno a byla zvolena jiná optimalizační opatření.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 1. Teoretický úvod k diplomové práci 1.1 Paretova analýza Paretova analýza vychází z Paretova (Juranova) principu, který říká, že 20 % životně důležitých příčin způsobuje 80 % ztrát [2]. Tedy slouží k identifikaci skupiny, příčin, příznaků neshod apod., které způsobují významný podíl ztrát. Vstupem Paretovy analýzy nemusejí být pouze informace o četnostech, ale také např. o nákladech nebo váze určitého znaku. Rozhodovací kritérium nemusí být nastaveno striktně na 80 % ztrát. Podle [3] je možná jeho úprava např. na 50 %, aby byla ve vstupní analýze identifikována užší skupina životně důležitých příčin. Po následné optimalizaci je možné hodnotu rozhodovacího kritéria zvyšovat. Podrobněji se Paretově analýze věnuje např. [2].

1.2 Regulační diagramy Regulační diagramy patří k základním nástrojům řízení jakosti. Jejich primárním účelem je posouzení, zda je proces statisticky zvládnutý [2], tedy zda v procesu nepůsobí vymezitelné příčiny. Regulační diagramy také poskytují informace o chování procesu v čase, proto je důležitý organizovaný odběr vzorků, záznam hodnot a vynášení hodnot do diagramu v časovém pořadí. Podle dat, která jsou vyhodnocována, dělíme regulační diagramy do dvou skupin [2] : -

regulační diagramy měřením regulační diagramy srovnáváním

Mezi základní prvky každého regulačního diagramu patří centrální přímka (CL), horní regulační mez (UCL) a dolní regulační mez (LCL). Při vyhodnocování regulačních diagramů jsou důležité zejména následující tři příznaky výskytu vymezitelných příčin [2] : -

body ležící mimo regulační meze body ležící po jedné straně centrální přímky – systematická odchylka body tvořící monotónně rostoucí nebo klesající řadu – trend

Podrobněji k analýze regulačních diagramů viz [2]. 1.2.1

Regulační diagramy měřením

Tyto regulační diagramy sledují proces pomocí kvantitativních (měřitelných) znaků a je pro ně charakteristický konstantní rozsah výběru. Rozdělení sledovaných znaků jsou dvouparametrická, proto jsou vyhodnocovány vždy dva regulační diagramy. Tyto regulační diagramy jsou : -

x , xi ) pro polohu ( x , ~ pro variabilitu (R, s )


DIPLOMOVÁ PRÁCE Možné kombinace regulačních diagramů měřením jsou následující [2], [4]. : -

-

-

-

(x − R ) - diagram pro výběrový průměr a výběrové rozpětí. Je používán při rozsahu podskupiny n = 2 až 10, nejčastěji pro n = 5 až 6. To znamená, že každý vynášený aritmetický průměr nebo výběrové rozpětí jsou počítány z 5 až 6 hodnot. Výpočet obou charakteristik je snadný, proto je tento regulační diagram vhodný pro ruční měření, záznam a regulaci. x − s - diagram pro výběrový průměr a výběrovou směrodatnou odchylku. Aby byl výpočet směrodatné odchylky smysluplný, je doporučeno tuto dvojici regulačních diagramů používat pro rozsah výběru n = 8 až 10. Vypovídací hodnota směrodatné odchylky je tím větší, čím větší je rozsah výběru [2]. Proto je vhodné tento typ regulačního diagramu používat ve výrobách s automatickým sběrem dat. Pro urychlení výpočtů lze doporučit použití výpočetní techniky. (xi − R ) - diagram pro individuální hodnotu a klouzavé rozpětí. Tento diagram je používán zejména v oblastech, kde je problematické získat větší množství hodnot (např. chemický průmysl, destruktivní zkoušky apod.). Do diagramu jsou vynášeny individuální hodnoty, proto je nutné zajistit jejich normální rozdělení. V případě, že normalita není možná, je podle [2] nutno přejít k regulaci srovnáváním. (~x − R ) - diagram pro výběrový medián a výběrové rozpětí. Výhodou toho diagramu je snadný způsob určení mediánu, který je prostřední hodnotou v uspořádaném souboru. Je-li vynesen lichý počet hodnot, pak medián je prostřední z nich, v případě sudého počtu hodnot je medián aritmetickým průměrem prostředních dvou hodnot. Tento diagram je proto snadno uplatnitelný v dílenské provozu. Podle [2] je medián náhodnou veličinou v případě symetrických rozdělení nebo normálního rozdělení a osciluje kolem střední hodnoty.

(

)

Podrobněji k regulačním diagramům měřením viz např. [2], [5].

1.2.2

Regulační diagramy srovnáváním

Tyto regulační diagramy sledují proces pomocí kvalitativních znaků, v některých případech není nutno zachovávat konstantní rozsah výběru. Protože vyhodnocované znaky mají jednoparametrická rozdělení (binomické, Poissonovo), je vyhodnocován vždy jeden regulační diagram. Jsou uplatňovány následující čtyři typy regulačních diagramů [2] : -

-

p diagram – podíl vadných prvků p ve výběru n. Není nutný konstantní rozsah výběru, uplatňuje se Binomické rozdělení. np diagram – počet vadných prvků np ve výběru n. Je nutné zachovat konstantní rozsah výběru, uplatňuje se Binomické rozdělení. c diagram – počet vad c na definovaném objektu (jednotka, objem apod.). Objekty musejí mít konstantní velikost, výběr konstantní rozsah. Uplatňuje se Poissonovo rozdělení. u diagram – poměrný počet vad u na definovaném objektu (jednotka, objem apod.). Objekty nemusejí mít konstantní velikost, výběr konstantní rozsah. Uplatňuje se Poissonovo rozdělení.

Podrobněji k regulačním diagramům srovnáváním viz např. [2], [5].


DIPLOMOVÁ PRÁCE 1.3 Rozbor některých metrologických pojmů Měření – proces experimentálního získávání jedné nebo více kvantitativních hodnot, které mohou být přiřazeny k měřené veličině [6]. Systém měření – soubor přístrojů nebo měřidel, operací, metod, přípravků a softwaru, personálu, prostředí a předpokladů používaných ke kvantifikaci jednotky měření nebo ke stálému posuzování měřeného stěžejního znaku; úplný proces používaný k získání měření [10]. Kalibrace – činnost, která za specifických podmínek v prvním kroku stanovuje vztah mezi hodnotami veličiny s nejistotami měření poskytnutými etalony a odpovídajícími indikacemi s přidruženými nejistotami měření. Ve druhém kroku tyto informace využívá ke stanovení vztahu pro získání výsledků měření z indikace [6]. Justování – operace určená k tomu, aby funkční stav a správnost měřidla odpovídaly podmínkám jeho používání [7]. Správnost měřidla – schopnost měřidla poskytovat indikace bez systematické chyby [8]. Přesnost měření – těsnost shody mezi výsledkem měření a pravou hodnotou měřené veličiny [7]. Přesnost měření je kvalitativní pojem. Rozlišitelnost (indikačního zařízení) – kvantitativní vyjádření způsobilosti indikačního zařízení rozlišit velmi blízké hodnoty indikované veličiny. Je interpretována např. jako hodnota jednoho dílku stupnice nebo digitu. Kvantifikuje přesnost měřidla [7]. Největší dovolená chyba (měřidla) – extrémní hodnota chyby daného měřidla povolená specifikacemi, normou atd. Kvantifikuje přesnost měřidla [7]. Míra rozlišení – podíl rozlišitelnosti měřidla a tolerance kontrolované měřidlem [9]. Stabilita (měřicího zařízení) – vlastnost měřicího zařízení, kteroužto jeho metrologické vlastnosti zůstávají v čase konstantní [6]. Podle [10] lze chápat stabilitu jako celkovou variabilitu výsledků měření získaných systémem měření při měření stejného znaku za delší časové období. Tato veličina je známa také jako drift. Strannost (měření) – odhad systematické chyby měření [6]. Strannost (přístroje) – průměr z opakovaných měření, od kterého je odečtena referenční hodnota [6]. Referenční hodnota – hodnota veličiny, která je použita jako základ pro srovnání s hodnotami veličin stejného typu [6]. Linearita – rozdíl strannosti v očekávaném pracovním rozsahu měřidla [10]. Opakovatelnost – těsnost shody po sobě jdoucích měření téže měřené veličiny, která jsou provedena za stejných podmínek (podmínek opakovatelnosti) [8].


DIPLOMOVÁ PRÁCE Podmínky opakovatelnosti – podmínky měření, které zahrnují stejnou metodu měření, stejného operátora, stejné měřicí zařízení, stejné místo měření, stejné měřený objekt a krátký časový interval měření [6]. Reprodukovatelnost – těsnost shody mezi výsledky měření téže měřené veličiny provedených za změněných podmínek měření [8]. Podle [11] se vyjadřuje variabilitou průměrů měření, která provedou různí operátoři stejným měřidlem na stejném měřeném kusu. Opakovatelnost a reprodukovatelnost měřidla – odhad kombinované variability opakovatelnosti a reprodukovatelnosti. Je dána součtem rozptylů opakovatelnosti a reprodukovatelnosti. Citlivost měřicího zařízení – podíl změny indikace měřicího zařízení a odpovídající změny velikosti měřené veličiny. Chyba měření – naměřená hodnota veličiny minus pravá hodnota měřené veličiny [8]. Chyba měření se skládá z chyby systematické a chyby náhodné [12]. Směrodatná odchylka opakovatelnosti – směrodatná odchylka výsledků zkoušek získaných za podmínek opakovatelnosti, tedy míra rozptýlení výsledků zkoušek za podmínek opakovatelnosti. [13]. Směrodatná odchylka reprodukovatelnosti – směrodatná odchylka výsledků zkoušek získaných za podmínek reprodukovatelnosti, tedy míra rozptýlení výsledků zkoušek za podmínek reprodukovatelnosti. [13]. Mez opakovatelnosti – hodnota, o níž lze přepokládat, že s pravděpodobností 95 % bude pod ní ležet nebo jí bude rovna absolutní hodnota rozdílu mezi dvěma výsledky zkoušek získaných za podmínek opakovatelnosti [13]. Mez reprodukovatelnosti – hodnota, o níž lze přepokládat, že s pravděpodobností 95 % bude pod ní ležet nebo jí bude rovna absolutní hodnota rozdílu mezi dvěma výsledky zkoušek získanými za podmínek reprodukovatelnosti [13]. Přesnost měření bývá udávána různými výrobci měřidel různě. Mitutoyo udává ve svém katalogu nejčastěji pojem „accuracy“ ve spojení s číselným údajem a znaménkem plus/minus. Tento údaj je značně zavádějící vzhledem k definici pojmu „accuracy“ ve slovníku VIM, který v poznámce pod definicí uvádí, že se nejedná o kvantitavní hodnotu a nemá tedy číselné vyjádření. Mitutoyo uvádí (např. [14]), že tento údaj vyjadřuje chybu měřidla vyjma maximální chyby měřidla. Hodnota je opět uvedena se znaménkem plus/minus. Toto je opět v rozporu s definicí chyby podle slovníku VIM, kde je chyba definována jako diskrétní hodnota (rozdíl dvou hodnot). U některých měřidel uvádí Mitutoyo přímo největší dovolenou chybu. Výrobce Kroeplin naopak pojem „přesnost“ neuvádí a zabývá se pouze největší dovolenou chybou a mezí reprodukovatelnosti, přičemž udává obě hodnoty. V tabulkách, obsahujících údaje o měřidlech, je uveden buď pojem „přesnost“ nebo největší dovolená chyba podle toho, které parametry byly autorovi práce dostupné. Lze předpokládat, že pod pojmem přesnost výrobce udává některou z následujících hodnot : mez opakovatelnosti nebo reprodukovatelnosti, opakovatelnost nebo reprodukovatelnost doplněné o znaménko plus/minus.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 1.4 Rozbor některých statistických pojmů Rozdělení (pravděpodobností) – funkce udávající pravděpodobnost, že náhodná veličina nabývá dané hodnoty nebo patří do dané množiny hodnot. Aritmetický průměr – součet hodnot dělený jejich počtem [15]. Výběrový medián – je-li n hodnot uspořádáno podle velikosti v neklesajícím pořadí a očíslováno od 1 do n, pak výběrový medián z těchto n hodnot je pro n liché hodnota s pořadím [(n + 1)/2]; je-li n sudé, leží výběrový medián mezi hodnotami s pořadím (n/2) a [(n/2) + 1] a není definován jednoznačně; není-li v tomto případě výslovně stanoveno jinak, může se za výběrový medián vzít aritmetický průměr těchto dvou hodnot [15]. Modus – hodnota (hodnoty) náhodné veličiny, v níž (v nichž) pravděpodobnostní funkce diskrétní náhodné veličiny nebo hustota pravděpodobnosti spojité náhodné veličiny nabývá lokálního maxima [15]. Výběrový rozptyl – míra rozptýlení, která je součtem čtverců odchylek pozorování od průměru děleným o jedničku zmenšeným počtem pozorování. Výběrová směrodatná odchylka – kladně vzatá druhá odmocnina z výběrového rozptylu [15]. Rozpětí – rozdíl mezi největší a nejmenší pozorovanou hodnotou kvantitativního znaku [15]. Průměrné rozpětí – pro množinu výběrů o témže rozsahu aritmetický průměr jejich rozpětí [15]. Sloupcový diagram – grafické znázornění rozdělení četností kvantitativního znaku sestávající ze stejně širokých sloupců s délkou úměrnou četnosti [15]. Histogram – grafické znázornění rozdělení četností kvantitativního znaku sestávající z pravoúhelníků, které na sebe navazují, přičemž každý má základnu rovnou šířce třídy a plochu úměrnou četnosti třídy [15]. Blíže ke konstrukci histogramu např. [2], [5]. Nulová a alternativní hypotéza – tvrzení o jednom nebo více parametrech nebo o rozdělení, jejichž platnost se má testovat pomocí statistického testu [15]. Hladina významnosti (testu) – daná hodnota, která je horní hranicí pro pravděpodobnost chyby prvého druhu [15]. Kritická oblast – množina hodnot testové statistiky, pro něž se zamítá nulová hypotéza [15]. Chyba prvého druhu – chyba spočívající v zamítnutí nulové hypotézy (jelikož statistika nabyla hodnoty z kritické oblasti), přestože je nulová hypotéza pravdivá [15]. Chyba druhého druhu – chyby spočívající v nezamítnutí (přijetí) nulové hypotézy (protože hodnota příslušné statistiky padne mimo kritickou oblast), zatímco nulová hypotéza je pravdivá [15].


DIPLOMOVÁ PRÁCE Síla testu – pravděpodobnost, že nedojde k chybě druhého druhu [15]. Stupeň volnosti – obecně počet členů součtu minus počet vazeb mezi členy součtu [15]. Korelace – vztah mezi dvěma nebo několika náhodnými veličinami v rámci rozdělení dvou nebo více náhodných veličin [15]. Koeficient korelace – vyjadřuje míru lineární závislosti náhodných veličin X a Y. Regresní křivka – pro výběr n dvojic pozorování dvou znaků X a Y je regresní křivka znázornění Y jakožto funkce X [15]. Lineární regrese – je-li křivka regrese Y na X přímkou, nazývá se regrese „prostá lineární“ [15]. Regresní koeficient – koeficient u proměnné v rovnici regresní křivky nebo regresní plochy [15]. Bodový odhad parametru ϑ – pozorovaná hodnota t = T(x1,…,xn) odhadu T na statistickém souboru (x1,…xn) [27]. Konfidenční interval pro parametr ϑ se spolehlivostí (1 − α ) , kde α ∈ 0;1 je dvojice

takových statistik (T1;T2), že P(T1 ≤ ϑ ≤ T2 ) = 1 − α pro libovolnou hodnotu parametru ϑ [27].


DIPLOMOVÁ PRÁCE 2. Analýza výrobního procesu výroby malých přírub a sběr dat 2.5 Proces výroby malých přírub Obecně lze charakterizovat výrobu malých přírub spíše jako kusovou. V průměru připadá na zakázku výroba 2 ks přírub stejného typu, maximálně bylo za sledované období (listopad 2008 až duben 2009) vyrobeno 20 ks přírub stejného typu při jedné zakázce a minimálně 1 ks. Modusem (nejčetnější hodnotou) počtu kusů přírub na zakázku je 1 ks. Jednotlivé typy přírub jsou přizpůsobeny požadavkům zákazníka, a proto je jejich konstrukční řešení vzájemně odlišné. Některé typy přírub se liší pouze v detailech a jsou tedy označeny písmenem a číslem (např. F21, F22, J65…), u ostatních s více odlišnostmi je označení typu provedeno pomocí charakteristického rozměru ( např. 138 mm, 1,875 in…). Vzhledem k velkému množství jednotlivých typů přírub dochází k jejich opakování ve výrobě jednou za několik měsíců až několik let. Příruby jsou vyráběny zejména z nerezové a dále z nástrojové oceli, popř. z hliníkových odlitků. Výroba malých přírub probíhá zejména v buňce Malé příruby ve dvousměnném provozu (délka směny je osm hodin). Buňka Malé příruby je tvořena dvěma dvouosými soustružnickými CNC stroji a jedním frézovacím CNC strojem. Některé typy přírub vyžadují „ostatní režijní operace“ (např. odhrocení, kolíkování, zavaření…) a operace prováděné externě. Ty jsou prováděny na jiných pracovištích mimo buňku. Proces výroby je vždy přizpůsoben konkrétnímu typu příruby. Obecně však lze říci, že začíná přípravou dokumentace a dělením materiálu. Dalšími operacemi je soustružení ze strany A, B (nahotovo, nebo s přídavky) a frézování. Strana A příruby je obráběna na prvním CNC v buňce, strana B na druhém stroji. Pořadí následujících operací je závislé na typu příruby, nejčastěji se jedná o dokončení soustružnických operací a ostatních režijních operací. Proces výroby je ukončen kontrolou (oddělení kontroly) a příjmem na sklad. Příprava zakázky

Výrobní dokumentace

Příprava materiálu Potvrzení v průvodce ano

Potvrzení v průvodce

FR

1

SU nahotovo ?

ne

FR


SU


2

Obrázek 2: Proces výroby malých přírub


DIPLOMOVÁ PRÁCE


1

2

Ostatní režijní operace

Ostatní režijní operace



Kontrola

ne Shoda ?

Řízení neshody

ano ano


Odeslání na externí operaci

Potvrzení v inf. systému

Externí operace


Kontrola

Řízení neshody

Externí operace ?

ne

ne Shoda ?

ano Příjem na sklad

Obrázek 2: Proces výroby malých přírub – dokončení Pozn.: 1) Přípravu zakázky provádí oddělení MMD (Master Data Management Dpt.). Zajišťuje plánování zakázek, tisk příslušné dokumentace, překlad cizojazyčných textů, přepočet rozměrů atd. 2) Přípravu materiálu provádí oddělení DCM (Data Control Management Dpt.). Zajišťuje prvotní informace o materiálu (typ, přířez, technologický postup, uložení na skladě atd.). Základním podkladem pro výrobu příruby je výrobní výkres, jako pomocný dokument slouží průvodka dílce (je zde uvedeno pořadí výrobních operací, druh materiálu atd.). Dalším


DIPLOMOVÁ PRÁCE podkladem je tabulka pro hrubou orientaci v řezných podmínkách v závislosti na druhu obráběného materiálu. K jednotlivým výrobním operacím (např. soustružení 0020) neexistuje podrobnější dokumentace, pouze v průvodkách k některým typům přírub jsou tyto operace blíže specifikovány (obrázek 3). Na každé směně je k dispozici technolog. Op. 0020

Instrukce SU ''A'' + SU ''B'' Upni do tvrdých čelistí. Soustruž nahotovo ze strany ''A'' určené na výkrese. Sražení nedělej. Soustruž nahotovo ze strany ''B'' určené na výkrese.

Potvrzení operace Potvrzení požadováno

Op. 0020

Instrukce SU ''A'' + SU ''B''

Potvrzení operace Potvrzení požadováno

Obrázek 3: Příklad specifikace výrobní operace 0020 soustružení Povinností operátora CNC stroje je kontrolovat po sobě práci, aby na neshodných kusech nebyly prováděny další operace. Měření slouží zejména k určení velikosti dalšího úběru, korekce na nástroj a kontroly vyrobených rozměrů. Každý rozměr příruby je tedy teoreticky kontrolován několikrát (operátorem během obrábění určitého rozměru a po dokončení rozměru, na závěr výstupní kontrolou). Používána jsou pracovní a v menší míře informativní měřidla. V buňce malé příruby jsou k dispozici základní pracovní ruční měřidla (tabulka 1), pro kontrolu rozměrů s malými tolerancemi je možno použít souřadnicový měřicí stroj. Některá měřidla s větší rozlišitelností nebo typy měřidel, která nejsou k dispozici v buňce, lze zapůjčit ve výdejně měřidel.

Tabulka 1: Měřidla v buňce Malé příruby Evidenční číslo M325A M325B M325C M325D M325E M325F M319A M319B M319C M319D M319E M319F M331 D222 D271 D274

Název měřidla dutinoměr dutinoměr dutinoměr dutinoměr kalibrační kroužek kalibrační kroužek dutinoměr dutinoměr dutinoměr dutinoměr kalibrační kroužek kalibrační kroužek hloubkoměr dig. posuvné měřítko digitální posuvné měřítko speciální posuvné měřítko speciální

Měřicí rozsah [mm] 20-25 25-30 30-40 40-50 24.999 40.010 50-63 62-75 75-88 87-100 62.003 81.011 0-200

Typ/ Rozlišitelnost „Přesnost“ výrobce [mm] [mm] Mitutoyo 0,005 ±0,003 Mitutoyo 0,005 ±0,003 Mitutoyo 0,005 ±0,003 Mitutoyo 0,005 ±0,003 Mitutoyo X ±0,01 Mitutoyo X ±0,01 Mitutoyo 0,005 ±0,003 Mitutoyo 0,005 ±0,003 Mitutoyo 0,005 ±0,003 Mitutoyo 0,005 ±0,003 Mitutoyo X ±0,02 Mitutoyo X ±0,02 Mitutoyo 0,01 ±0,02

0-200

Mitutoyo

0,01

±0,02

0-150

Mitutoyo

0,01

±0,03

0-150

Mitutoyo

0,01

±0,03

pokračování


DIPLOMOVÁ PRÁCE Tabulka 1: Měřidla v buňce Malé příruby – dokončení Evidenční číslo D225 M323A M323B M323C M323D

Název měřidla posuvné měřítko speciální mikrometr třmenový mikrometr třmenový mikrometr třmenový mikrometr třmenový

Měřicí rozsah [mm]

Typ/ Rozlišitelnost „Přesnost“ výrobce [mm] [mm]

20-150

Mitutoyo

0,05

±0,05

0-25

Mitutoyo

0,001

±0,002

25-50

Mitutoyo

0,001

±0,002

50-75

Mitutoyo

0,001

±0,002

75-100

Mitutoyo

0,001

±0,003

Pozn.: Pojem „přesnost“, uváděný v tabulce 1, je podrobněji rozebrán v kapitole 1.3. Výkresová dokumentace je pro výrobní účely používána v metrické soustavě, je-li výkres v palcové soustavě, jsou rozměry převedeny do metrického systému oddělením MMD. Tolerance na výkresech jsou nejčastěji kótovány pomocí číselných hodnot mezních úchylek, méně často formou normalizovaného označení mezních úchylek (např. toleranční značka f6). Společný zápis mezních úchylek délkových a úhlových rozměrů (tolerování ISO 2768 – f/m/c/v) není používán. Na výkrese jsou uvedeny tolerance rozměrů, které nejsou jinak tolerovány, pomocí tabulky s rozsahem rozměrů a příslušnou tolerancí (pro délkové rozměry, úhly a zaoblení). Tedy např. pro veškeré rozměry v rozsahu 0 mm až 100 mm je předepsána tolerance ±0,15 mm. Podobně jsou tolerována zaoblení. Pro tolerování úhlů je většinou předepsána jednotná tolerance (např. ±0°30‘). Geometrické tolerance se na výkresech vyskytují pouze výjimečně. Běžná údržba CNC strojů je prováděna operátory CNC. Jedná se zejména o důsledné dodržování předepsaných servisních činností (jedenkrát týdně doplnění oleje, dvakrát týdně kontrola jakosti procesní kapaliny) a pravidelné odstraňování třísek z obrobku a stroje pomocí stlačeného vzduchu. Nástroje jsou uloženy v revolverovém zásobníku CNC stroje, vyměňovány jsou ručně. Po každé výměně nástroje a před použitím nástroje by měla být nastavena korekce v programu CNC stroje. Opotřebení výměnné břitové destičky je kontrolováno vizuálně před upnutím nástroje do zásobníku a pomocí kontroly rozměrů obrobku během obrábění. Programy pro CNC stroje jsou psány operátorem CNC vždy pro každý typ příruby zvlášť podle výkresu příruby. Operátor CNC určuje podle svých znalostí a zkušeností vlastní postup obrábění (pořadí, v jakém jsou obráběny jednotlivé rozměry; které rozměry jsou vyrobeny nahotovo okamžitě a které až po frézování), nastavuje řezné podmínky, definuje vhodný nástroj v programu CNC stroje a kontroluje jeho jakost, rozhoduje o použití vložky atd. Operátor CNC je tedy současně technologem, může ale ve specifických případech požádat o radu technologa na směně. Program není psán pro přírubu jako celek, ale vždy pro určitý rozměr (od vyhrubování až po dokončení rozměru na předepsanou toleranci). Při výměně nástroje, před spuštěním programu i během obrábění by měla být nastavována korekce na použitý nástroj pomocí zařízení, které je součástí CNC stroje (tzv. „očko“). Korekce zajišťuje úpravu polohy ostří


DIPLOMOVÁ PRÁCE nástroje v programu CNC stroje po výměně břitové destičky, držáku, nástroje jako celku, popř. v závislosti na opotřebení břitové destičky během obrábění. Operátor CNC stroje během obrábění kontroluje jednotlivé rozměry pomocí ručních měřidel nebo na souřadnicovém měřicím stroji. Podle naměřené hodnoty je upraven program CNC stroje tak, aby výsledný rozměr obrobené plochy odpovídal předpisu na výkrese. Proces obrábění určitého rozměru je tedy iterativní – rozměr je nejdříve vyhrubován a poté je v programu nastavena hodnota nejčastěji na střed tolerance a rozměr je obroben, nebo (v případě přísných tolerancí) je prováděna série postupných malých úběrů a změn korekcí (rozměr je po každém úběru přeměřován), dokud neodpovídá předepsané hodnotě na výkrese. V případě vzniku neshody je postupováno podle pravidel pro řízení neshody. Je vytvořen záznam o neshodě do příslušného formuláře, podrobné informace o neshodě jsou uloženy v informačním systému organizace. Příčiny neshod nebyly ve sledovaném období určovány. Ve sledovaném období byla realizována pouze opatření k odstranění neshod, příčiny neshod nebyly zjišťovány. Od listopadu 2009 je zaváděn postup, kdy na obecné schéma příruby jsou operátory zakresleny jimi způsobené neshody a v příslušném formuláři (RCA list) uvedeny v některých případech jejich příčiny (jedná se o tzv. RCA tabuli). Další informací je údaj o nápravném opatření a o opatření k nápravě. Možná jsou následující nápravná opatření : -

oprava – pokud je možná, žádost o výjimku – konzultace neshody s konstrukčním oddělením ve Velké Británii, výroba nové příruby – není-li možná oprava a výjimka není přípustná.

Mezi nejčastější opatření k nápravě patří proškolení operátora, který neshodu způsobil (je-li neshoda způsobena selháním lidského činitele). Příslušné neshody jsou s operátory prodiskutovány ve skupině, což působí preventivně (operátoři jsou seznámeni s neshodami, které způsobili jejich kolegové).

2.6 Sběr dat Byla použita historická data (záznamy o neshodách – příloha 9) z období listopad 2008 až duben 2009 poskytnutá organizací. Záznamy následně obsahují : -

časovou identifikaci vzniku neshody (měsíc a rok) identifikátor operátora, který je zodpovědný za vznik/odhalení neshody identifikační číslo záznamu příznak vady – např. rozměr mimo toleranci číselný kód činnosti a název činnosti, při které byla neshoda odhalena – např. 0020, SU, tzn. operace 0020, soustružení kód pracoviště, kde byla odhalena/vznikla neshoda závažnost neshody – low (výjimka, oprava – vnitřní neshoda), medium (neopravitelný zmetek – vnitřní neshoda), high (vnější neshoda - reklamace) způsob vypořádání neshody – ok (výjimka), neakceptovatelné (neopravitelný zmetek), oprava počet neshodných kusů a celkový počet kusů v zakázce typ příruby.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Záznamy neobsahují informace o příčinách neshod. Ve sledovaném období nebyly příčiny neshod zjišťovány. O každé neshodě existují podrobnější záznamy, zejména detailní popis neshody a postup vypořádání neshody ( např. žádost o výjimku odeslaná na konstrukční oddělení do Velké Británie). Tyto záznamy nebyly organizací poskytnuty z důvodu časové náročnosti na jejich export z informačního systému organizace. Vzhledem k tomu, že rozměry jsou kontrolovány samotnými operátory už během výroby, je identifikátor činnosti, při které byla neshoda odhalena, současně identifikátorem činnosti, při níž neshoda vznikla. Operátoři CNC nekontrolují rozměry příruby, vyrobené na jiném pracovišti nebo při jiných operacích. Je-li tedy neshoda odhalena na výstupní kontrole, znamená to, že operátor CNC nebo jiného pracoviště svoji práci kontroloval nedůsledně.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 3. Analýza dat z pohledu vyhodnocení vad Za sledované období (listopad 2008 až duben 2009) došlo ke vzniku 206 neshod ve 177 zakázkách na celkem 366 ks přírub. Z tohoto počtu bylo 106 ks neopravitelných zmetků, 82 ks bylo řešeno jako výjimka, opraveno bylo 14 ks, u 3 ks nebylo řešení zjištěno (absence údaje v záznamech organizace). Informace o celkovém objemu produkce malých přírub nebyly organizací poskytnuty, proto nemohl být vyhodnocen podíl neshod na produkci. Cena příruby se pohybuje v rozmezí 5 000 Kč až 10 000 Kč v závislosti na velikosti příruby (materiál) a složitosti konstrukčního řešení (technologická náročnost). Náklady na neopravitelné neshody tedy činí za sledované období zhruba 690 000 Kč při odhadované ceně příruby 6 500 Kč. Tyto náklady dále vzrostou o navíc spotřebovanou energii, práci lidí, opotřebení strojů a nástrojů atd. Ze záznamů je patrné, že většina neshod je zachycena ve výrobní fázi. Počet neshod zjištěných na výstupní kontrole je malý (za sledované období 4 neshody). Ze záznamů také vyplývá, že veškeré neshody lze hodnotit jako vnitřní, tzn. neshody odhalené ještě v organizaci (označeny závažností „low“ a „medium“). Neshoda označená „high“, tedy odhalená zákazníkem se v záznamech nevyskytuje.

3.1 Vyhodnocení nejčetnějších neshod Záznamy poskytnuté organizací byly roztříděny podle příznaku neshody. Tento údaj ale není v záznamech psán jednotným způsobem (konkrétní formulace závisí na osobě, která záznam vytvoří). Prvotním úkolem tedy bylo sjednotit příznaky neshod do jednotných kategorií a určit četnosti neshod v těchto kategoriích. Poté byly pomocí Paretovy analýzy určeny nejčetnější typy neshod. Celkem bylo identifikováno 26 typů neshod, kterým bylo přiřazeno číselné označení. Nejčetnější neshoda je označena číslem 1, nejméně četná číslem 26. Ke každému typu neshody byly dále určeny technologické operace, při kterých příslušné neshody vznikají. Technologické operace jsou označeny číselným kódem, přehled je uveden v tabulce 2.

Tabulka 2: Přehled technologických operací Kód operace 0010 0020 0025 0027 0030 0034 0035 0040 0045 0046 0050 0080

Název operace vychystání soustružení dokončení dokončení frézování kolíkování dokončení odhrocení dokončení (soustružení) dokončení kontrola/dokončení frézování

Pozn.: Odlišnosti mezi jednotlivými operacemi se stejnými názvy vyjadřuje číselný kód. Může se jednat např. o jiné pracoviště nebo o prosté pořadí operace. Z důvodu časové náročnosti exportu těchto informací z informačního systému nebyly organizací poskytnuty.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Tabulka 3 (příloha 1) je uspořádanou tabulkou obsahující jednotlivé neshody seřazené podle četnosti výskytu za sledované období a k nim přiřazené technologické operace. Dále pak tato tabulka obsahuje absolutní, relativní a relativní kumulativní četnosti pro tvorbu sloupcového diagramu. Sloupec „operace četnost“ vyjadřuje, kolikrát se daná operace vyskytla v příslušných záznamech o typu neshody. Tedy např. v případě neshody „průměr mimo toleranci“ se operace 0020 vyskytuje celkem ve 35 záznamech. Druhá část tabulky se týká samotných neshod. Sloupec „četnost v operaci“ vyjadřuje četnost příslušného typu neshody pro danou operaci. Tedy neshoda „průměr mimo toleranci“ se za sledované období vyskytla při operaci 0020 celkem v 41 případech. Z tabulky 3 (příloha 1) a sloupcového diagramu (obrázek 4) je zřejmé, že je-li zvolena jako kritérium pro rozhodnutí úroveň zhruba 80 % relativní kumulativní četnosti, tvoří významnou (životně důležitou) část neshod prvních sedm typů neshod (78,64 %). Jedná se o tyto typy neshod : -

průměr mimo toleranci (29,13 %) rozměr mimo toleranci (44,66 %) délka mimo toleranci (56,31 %) poškozený dílec (64,56 %) poloha díry mimo toleranci (69,90 %) vada závitu (75,24 %) průměr díry mimo toleranci (78,64 %).

Pozn.: V závorkách uvedeny hodnoty relativní kumulativní četnosti [%]. Sloupcový diagram - neshody (četnost) 100%

200

90% 80%

četnost_

150

70% 60% 50%

100

40% 30% 50 20% 10% 0

0% 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 26

kód neshody

Obrázek 4 Tyto neshody by tedy měly být z hlediska eliminace jejich příčin řešeny přednostně a jednotlivě. Zbylých devatenáct typů neshod prozatím není nutno řešit, mohou být řešeny jako blok.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 3.2 Vyhodnocení neshod z pohledu jejich kritičnosti V záznamech organizace je ke každé neshodě uveden stupeň její závažnosti (low – výjimka, oprava; medium – neopravitelný zmetek; high – reklamace). Pro vyhodnocení kritičnosti neshod bylo použito jejich roztřídění do kategorií podle příznaků z kapitoly 2.1. V každé kategorii byla vyhodnocena četnost v příslušném stupni závažnosti. Váha neshody byla určena pomocí klíče v tabulce 4. Celková váha byla vypočtena jako suma součinů četnosti ve stupni závažnosti a váhy pro každou z kategorií neshod.

Tabulka 4: Přehled stupňů závažnosti Stupeň závažnosti low medium high

Váha 1 2 3

Tabulka 5 (příloha 2) představuje, podobně jako tabulka 3, uspořádanou tabulku obsahující jednotlivé neshody seřazené podle závažnosti od nejzávažnější po nejméně závažnou. Číselné označení kategorií neshod je převzato z kapitoly 2.1. Z tabulky 5 (příloha 2) a sloupcového diagramu (obrázek 5) vyplývá, že je-li jako rozhodující zvolena úroveň zhruba 80 % relativní kumulativní četnosti, tvoří významnou (životně důležitou) část neshod z pohledu závažnosti prvních sedm typů neshod. Jsou to následující neshody : -

průměr mimo toleranci (35,62 %) rozměr mimo toleranci (50,63 %) poškozený dílec (60,63 %) poloha díry mimo toleranci (66,25 %) vada závitu (71,56 %) DCM (74,69 %) délka mimo toleranci (77,50 %).

Pozn.: V závorkách uvedeny hodnoty relativní kumulativní četnosti [%]. Pokud se týká závažnosti, mělo by být těchto sedm typů neshod řešeno z hlediska eliminace jejich příčin přednostně, jednotlivě. Zbylé typy neshod mohou být řešeny jako blok. Podle Paretova (Juranova) principu by měla být věnována pozornost 20 % příčin, které způsobují 80 % ztrát [2]. V případě analýzy neshod s ohledem na jejich závažnost/kritičnost nebylo možné hranici 80 % dodržet. Bylo by nutno řešit případ, kdy jedna z neshod se stejnou četností/váhou je zahrnuta mezi analýzu životně důležitých příčin a druhá ne.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Sloupcový diagram - neshody (závažnost) 100%

300

90% 80%

250

váha_

70%

200

60% 50%

150

40%

100

30% 20%

50

10%

0

0% 1 2

4 5

6 9

3 7

8 11 13 14 16 12 15 10 17 20 22 23 24 25 26 18 19 21

kód neshody

Obrázek 5 Tabulka 6 obsahuje srovnání životně důležitých neshod, určených s ohledem na četnost, a životně důležitých neshod, určených s ohledem na závažnost. V obou případech figuruje šest stejných typů neshod. Jejich pořadí je na prvních dvou místech stejné, dále se však liší. Vyhodnocení neshod z pohledu jejich kritičnosti neobsahuje mezi životně důležitými neshodami „průměr díry mimo toleranci“ (typ neshody číslo 7), figuruje zde však neshoda typu „DCM“ (typ neshody číslo 9). Tato neshoda figuruje ve vyhodnocení neshod s ohledem na jejich četnost na devátém místě (viz tabulka 3, příloha 1).

Tabulka 6: Porovnání životně důležitých neshod s ohledem na četnost/závažnost Pořadí Kód Neshoda Kód neshody neshody (četnostní kritérium) neshody 1. 1 průměr mimo toleranci 1 2. 2 rozměr mimo toleranci 2 3. 3 délka mimo toleranci 4 4. 4 poškozený dílec 5 5. 5 poloha díry mimo toleranci 6 6. 6 vada závitu 9 7. 7 průměr díry mimo toleranci 3

Neshoda (váhové kritérium) průměr mimo toleranci rozměr mimo toleranci poškozený dílec poloha díry mimo toleranci vada závitu DCM délka mimo toleranci

Z výše uvedeného srovnání je patrné, že výsledky obou analýz jsou téměř shodné. Jediný rozdíl je ve dvou typech neshod. Neshoda typu „průměr díry mimo toleranci“ vznikla ve čtyřech případech při frézování (0030), v jednom případě při soustružení (0020) a ve dvou případech při dokončovací operaci (0045). Celkem tedy šest neshod. V jednom případě byl vyroben neopravitelný zmetek, v ostatních případech mohla být na neshodu udělena výjimka. Neshoda typ „DCM“ vznikla (byla odhalena) výhradně při operaci soustružení (0020). Došlo ke vzniku dvou neshod, v obou případech vznikl neopravitelný zmetek. Ze záznamů organizace lze usuzovat, že neshoda typu „DCM“ byla způsobena chybou ve výkresu. Je zde totiž uvedena poznámka „opravit BOM“ a „opravit výkres“. Operace 0020 soustružení je


DIPLOMOVÁ PRÁCE vždy první výrobní operací pro každou přírubu, neshoda byla pravděpodobně odhalena při prvotní kontrole rozměrů operátorem při upnutí přířezu do CNC stroje.

3.3 Vyhodnocení neshod z pohledu četnosti u jednotlivých operátorů Na přání organizace bylo provedeno vyhodnocení neshod také podle jejich četnosti u jednotlivých operátorů. Záznamy poskytnuté organizací byly tedy roztříděny do skupin, podle identifikačních čísel operátorů (tabulka 7, příloha 3). Za sledované období se na vzniku 206 neshod podílelo celkem 58 operátorů, dále byly identifikovány skupiny záznamů, u kterých identifikátor operátora nebyl uveden (označeno „bez ID“), byl uveden pouze identifikátor buňky (2240 – dílna, 2235 – buňka malé příruby), nebo identifikátor žádosti o výjimku. Skupiny záznamů byly seřazeny od skupiny s největší četností neshod po skupinu s nejmenší četností neshod a byla provedena Paretova analýza (obrázek 6). Je-li aplikován Paretův princip, pak za významnou část neshod z pohledu četnosti (78,05 %) je zodpovědných prvních 31 skupin operátorů popř. identifikátorů pracoviště (28 operátorů, dílna, buňka malé příruby, záznamy bez identifikátoru a žádost o výjimku). Tedy přesně první polovina skupin. Vzhledem k tomu, že se jedná o prvotní analýzu, která předchází optimalizaci procesu, bylo by možné snížit rozhodovací kritérium ze zhruba 80 % na zhruba 50 %, aby byl zajištěn užší výběr tzv. životně důležitých činitelů [3]. Nejvíce neshod obsahují záznamy, u kterých se nepodařilo identifikovat operátora, ani pracoviště, ve které neshoda vznikla. Sloupcový diagram - operátoři (četnost neshod) 100%

200

90% 80% 150

četnost_

70% 60% 50%

100

40% 30% 50 20% 10% 0

0% 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61

pořadí

Obrázek 6 Další analýza byla provedena u skupin, které tvoří významnou část neshod (tabulka 8, příloha 4). Neshody byly podle příznaků v záznamech organizace seřazeny do kategorií (celkem 25 kategorií neshod), pro každou kategorii byla určena příslušná četnost neshod (celkem 160


DIPLOMOVÁ PRÁCE neshod). Z těchto neshod bylo 91 ks neopravitelných zmetků, 56 ks byla udělena výjimka, 10 ks bylo opravitelných a u 3 ks nebylo řešení zjištěno (absence údaje v záznamech organizace). V případě analýzy provedené pro skupiny, tvořící významnou část neshod, nebyla mezi neshodami identifikována kategorie neshod číslo 21 („sražená hrana). Tabulka 9 (příloha 5) představuje uspořádanou tabulku obsahující seznam kategorií neshod, hodnoty jejich absolutních, relativních a relativních kumulativních četností. Číselné označení kategorií a jejich názvy byly převzaty z kapitoly 2.1 tabulky 3 (příloha 1). Pomocí Paretovy analýzy byly určeny kategorie neshod, které tvoří životně důležité procento ztrát. Z tabulky 9 (příloha 5 ) a sloupcového diagramu (obrázek 7) vyplývá, že významnou část neshod, je-li jako rozhodovací kritérium volena úroveň zhruba 80 % ( zde 81,13 %), tvoří následujících 9 kategorií neshod : -

průměr mimo toleranci (38,13 %) rozměr mimo toleranci (50,00 %) poškozený dílec (59,38 %) poloha díry mimo toleranci (63,75 %) délka mimo toleranci (67,50 %) průměr díry mimo toleranci (71,25 %) vada závitu (75,00 %) DCM (78,13 %) vada zápichu (81,25 %).

Pozn.: V závorkách uvedeny hodnoty relativní kumulativní četnosti [%]. Sloupcový diagram - výběr operátorů (četnost neshod) 100%

160

90%

140

80% 120

četnost_

70% 100

60%

80

50% 40%

60

30% 40 20% 20

10%

0

0% 1

2 4 5

3 7

6 9 8 12 14 13 16 11 17 10 22 24 18 15 25 20 23 26 19

kód neshody

Obrázek 7 Srovnáním výsledků analýzy provedené pro veškeré neshody (z hlediska četnosti nebo váhy) a provedené pro část neshod z hlediska četnosti (výběr podle operátorů) zjistíme, že na prvních dvou místech se kategorie neshod neliší. Další pořadí kategorií neshod se liší, ale jestliže by byla volena jako rozhodovací kritérium úroveň okolo 80 % relativní


DIPLOMOVÁ PRÁCE kumulativní četnosti (tzn. uvažováno prvních 9 kategorií neshod – viz tabulka 10), pak je významná část neshod tvořena stejnými kategoriemi neshod.

60,63

4

66,25

5

vada závitu

71,56

3

délka mimo toleranci.

67,50

9

DCM

74,69

7

průměr díry mimo toleranci

71,25

78,64

3

délka mimo toleranci

77,50

6

vada závitu

75,00

vada zápichu

81,07

7


80,00

9

DCM

78,13

DCM

83,50

8

vada zápichu

82,50

8

vada zápichu

81,25

56,31

4

4

poškozený dílec

64,56

5

5.

5

poloha díry mimo toleranci

69,90

6

6.

6

vada závitu

75,24

7.

7


8.

8

9.

9

2.

2

3.

3

4.

Četnostní kritérium

2

Kód neshody

45,15

Pořadí neshody

1

průměr mimo toleranci rozměr mimo toleranci poškozený dílec poloha díry mimo toleranci

průměr mimo toleranci rozměr mimo toleranci poškozený dílec poloha díry mimo toleranci

Rel. kum. [%]

2

29,13

1

Četnostní kritérium (operátoři)

Kód neshody

50,63

průměr mimo toleranci rozměr mimo toleranci délka mimo toleranci

1.

Váhové kritérium

1

Kód neshody

35,63

Rel. kum. [%]

Rel. kum. [%]

Tabulka 10 : Srovnání výsledků analýzy

38,13 50,00 59,38 63,75

3.4 Vyhodnocení neshod z pohledu činností, při kterých vznikly Aby mohly být určeny příčiny vzniku neshod, byla provedena analýza záznamů zaměřená na určení činností, při kterých neshody vznikly. Analýza byla provedena nejdříve pro veškeré záznamy, poté pro prvních devět skupin neshod, které byly vyhodnoceny jako kritické. Výsledky byly vzájemně porovnány. Přehled technologických operací je uveden v kapitole 2.1, tabulce 2. V případě všech záznamů bylo u celkem 206 neshod zjištěno 12 různých technologických operací. V jednom případě se operaci, při které vznikla neshoda, nepodařilo určit. Tabulka 11 obsahuje jednotlivé technologické operace a k nim příslušející absolutní, relativní a relativní kumulativní četnosti. Vzhledem k tvaru přírub a uspořádání výroby není překvapivé, že 85,44 % všech neshod vzniká při operacích soustružení a frézování (tabulka 11, obrázek 8).


DIPLOMOVÁ PRÁCE Tabulka 11: Operace – četnost Četnost Absolutní Relativní Rel. kum. 1. 0020 114 0,5534 0,5534 2. 0030 62 0,3010 0,8544 3. 0045 10 0,0485 0,9029 4. 0050 5 0,0243 0,9272 5. 0025 4 0,0194 0,9466 6. 0034 2 0,0097 0,9563 7. 0040 2 0,0097 0,9660 8. 0010 2 0,0097 0,9757 9. 0035 1 0,0049 0,9806 10. 0027 1 0,0049 0,9854 11. 0080 1 0,0049 0,9903 12. 0046 1 0,0049 0,9951 13. neznámá 1 0,0049 1,0000 suma X 206 1 X

Pořadí Operace

Rel. kum. [%] 55,34 85,44 90,29 92,72 94,66 95,63 96,60 97,57 98,06 98,54 99,03 99,51 100,00 X

Sloupcový diagram - operace 100%

200

90%

četnost_

80% 150

70%

100

60% 50% 40% 30%

50

20%

neznámá

0046

0080

0027

0035

0010

0040

0034

0025

0050

0045

0030

0

0020

10% 0%

operace Obrázek 8 Jsou-li analyzovány operace pro prvních devět životně důležitých typů neshod, je zjištěno 12 různých technologických operací při celkem 174 neshodách. Ve všech případech je známá technologická operace, při které vznikla neshoda. Tabulka 12 je uspořádanou tabulkou, obsahuje jednotlivé technologické operace, k nim přiřazené absolutní, relativní a relativní kumulativní četnosti. Výsledky Paretovy analýzy jsou stejné jako v případě všech neshod. Není překvapivé, že kritické operace (způsobují zhruba 80 % neshod) jsou soustružení (0020) a frézování (0030)


DIPLOMOVÁ PRÁCE Tabulka 12: Operace – kritické neshody Četnost Absolutní Relativní Rel. kum. 1. 0020 88 0,5535 0,5535 2. 0030 45 0,2830 0,8365 3. 0045 8 0,0503 0,8868 4. 0050 5 0,0314 0,9182 5. 0025 4 0,0252 0,9434 6. 0040 2 0,0126 0,9560 7. 0010 2 0,0126 0,9686 8. 0035 1 0,0063 0,9748 9. 0027 1 0,0063 0,9811 10. 0080 1 0,0063 0,9874 11. 0046 1 0,0063 0,9937 12. neznámá 1 0,0063 1,0000 suma X 159 1 X

Pořadí Operace

Rel. kum. [%] 55,35 83,65 88,68 91,82 94,34 95,60 96,86 97,48 98,11 98,74 99,37 100,00 X

100% 80% 60% 40%

neznámá

0046

0080

0027

0035

0010

0040

0025

0050

0045

20% 0030

160 140 120 100 80 60 40 20 0

0020

četnost_

Sloupcový diagram - operace (kritické neshody)

0%

operace Obrázek 9

3.5 Shrnutí S ohledem na výsledky provedené analýzy by měla být identifikace příčin neshod zaměřena na následující kategorie neshod (zde rozepsány do jednotlivých příznaků) : -

Průměr mimo toleranci : -

vnější průměr pod toleranci vnitřní průměr nad toleranci průměr mimo toleranci průměr pod tolerancí průměr nad tolerancí.


DIPLOMOVÁ PRÁCE -

Rozměr mimo toleranci :

-

Délka mimo toleranci : -

-

průměr díry nad tolerancí průměr díry mimo toleranci průměry děr nad tolerancí.

Vada zápichu : -

-

poloha závitu mimo toleranci DIA 5 v NPT závitech je DIA 6 závit mimo toleranci vadný závit sražení hrany závitu nad tolerancí.

Průměr díry mimo toleranci : -

-

poloha děr mimo toleranci, poloha díry mimo toleranci jiná pozice děr.

Vada závitu : -

-

poškození kusu poškozený dílec.

Poloha díry mimo toleranci : -

-

délka mimo toleranci délka nad tolerancí celková délka pod tolerancí.

Poškozený dílec : -

-

rozměr mimo toleranci rozměr mezi drážkami je mimo toleranci.

poloha zápichu mimo toleranci, šířka zápichu mimo toleranci čelní zápich hlubší.

DCM

Nejvíce neshod vzniká při operacích soustružení (0020) a frézování (0030), proto by měla být analýza příčin zaměřena také na průběh těchto operací.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Pokud by měla být analýza příčin zaměřena také na jednotlivé operátory, bylo by vhodné snížit velikost rozhodovacího kritéria v Paretově analýze. Je-li rozhodováno na základě hodnoty 80 % relativní kumulativní četnosti, pak by měla být analýza provedena u poloviny skupin záznamů. Jestliže by byla rozhodující hranice např. 50 %, pak by se jednalo o analýzu provedenou u 14 skupin záznamů. Další postup by mohl spočívat v nové analýze dat, která by byla shromážděna po zavedení opatření k nápravě vztahujících se na operátory. Rozhodovací kritérium by bylo následně postupně zvyšováno (vždy s novými daty), aby bylo patrné případné zlepšení, tedy pokles celkového počtu neshod a současně vyrovnání počtu neshod u jednotlivých operátorů. Vzhledem k příbuznosti kategorií neshod „rozměr mimo toleranci“ a „délka mimo toleranci“ je možné jejich sloučení do jedné kategorie. Výsledky analýzy se tím ovšem nezmění, pouze by ubyla jedna kategorie neshod.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 4. Identifikace příčin vad Vzhledem k tomu, že k jednotlivým technologickým operacím neexistují procesní směrnice (jediným dokumentem jsou průvodky dílců), ve sledovaném období se systém řízení neshod organizace omezoval na aplikaci nápravných opatření a příčiny neshod nebyly zjišťovány, byla identifikace příčin neshod provedena na základě pozorování procesu a analýzy záznamů organizace. Pozorování procesu bylo rozděleno na získání informací o následujících faktorech ovlivňujících proces výroby : -

Zařízení - nástrojové vybavení, materiál obrobku, CNC, program CNC Měření Dokumentace Lidé Prostředí

Poznatky z pozorování procesu výroby přírub jsou následující :

4.1 Zařízení 4.1.1

Nástrojové vybavení

Používány jsou soustružnické nože s výměnnými břitovými destičkami. Typy nástrojů, které mají být použity, nejsou ve výrobní dokumentaci blíže specifikovány. Operátor CNC rozhoduje o použití nástrojů (definuje nástroje v programu CNC stroje) podle svých znalostí a zkušeností v návaznosti na konkrétní obráběný tvarový prvek. Výměna nástrojů je prováděna na základě jejich opotřebení. Opotřebení a jakost nástrojů je ve výrobě kontrolována operátory buď vizuálně, nebo přeměřením rozměru obrobené plochy a srovnáním s hodnotou definovanou v programu CNC stroje. Korekce opotřebení nástroje je upravována buď na základě přeměření obrobené plochy, nebo přímo zařízením v CNC - tzv. „očkem“ (tool eye). Ze strany vedení organizace je kladen důraz na to, aby byly nástroje vyměňovány až po jejich důsledném opotřebení. Intenzita opotřebení nástroje závisí zejména na obráběném materiálu. Dalším faktorem, který výrazně ovlivňuje opotřebení nástroje, jsou řezné podmínky nastavované operátorem podle znalostí a zkušeností. Operátor má k dispozici tabulku s přehledem řezných podmínek, která ovšem během pozorování procesu nebyla používána. Pozn.: Některá kritéria opotřebení nástrojů (kvantifikují opotřebení) mají stanoveny doporučené hodnoty, které je ovšem problematické pouhým pohledem určit. Například kritérium opotřebení VB (šířka fazetky opotřebení na hřbetě – opotřebení hřbetu nástroje, měření dílenským mikroskopem) by se mělo pohybovat v rozsahu 0,2 mm až 0,8 mm, velikost kritéria KT (hloubka výmolu na čele – opotřebení čela nástroje, měření profiloměrem) je doporučena v rozsahu 0,2 mm až 0,3 mm. [16]. Významné je také kritérium KVy (radiální opotřebení špičky, měřeno délkovým měřidlem), které způsobuje změnu rozměru obrobené plochy zejména při dokončovacích operacích [16].


DIPLOMOVÁ PRÁCE V kategoriích neshod převládají nedodržené tolerance (tvoří celkem 5 z 9 klíčových kategorií neshod), lze tedy usuzovat, že alespoň částečně mohou být způsobeny opotřebením nástroje. Opotřebení nástroje může být také příčinou toho, že rozměr je vyroben na horní nebo dolní hranici tolerance. Jako příčinu vzniku neshod lze tedy označit : -

použití opotřebeného nástroje, nebo špatně vyhodnocené opotřebení nástroje (zejména při soustružení nahotovo) nedůslednou/špatnou kontrolu opotřebení nástroje během obrábění přeměřením obrobku nebo pomocí očka (tzn. nastavení korekce na nástroj) tlak ze strany vedení organizace na výměnu nástrojů až po jejich důsledném opotřebení nevhodné řezné podmínky nastavené operátorem.

Opotřebení nástroje je pravděpodobně také příčinou vzniku neshod na rozměrech, které nejsou navrženy jako funkční. Tento typ rozměrů je z pravidla tolerován tak, aby tolerance byly za běžných podmínek bez zvláštních nároků na pečlivost, kontrolu apod. splnitelné. Nejsou – li tedy tyto tolerance dodrženy, pak pravděpodobnou příčinou je opotřebení nástroje. Nelze však také vyloučit chybné naprogramování CNC stroje. Jednou z možných příčin vzniku neshod je také použití nevhodného nástroje při obrábění. S ohledem na systém organizace, který preferuje kvalifikovanou pracovní sílu, je ovšem málo pravděpodobné, že by tato příčina byla dominantní. Jako další příčinu vzniku neshod by bylo možno označit (po konzultaci s operátory CNC strojů) nedostatek nožových vložek Coro Cut určených pro obrábění čelních zápichů. Nožové vložky jsou často zapůjčeny v jiných buňkách, a musejí být proto použity méně vhodné nožové vložky určené pro jiný rozsah rozměrů, které jsou k dispozici. Tím může být ovlivněna přesnost obrábění. Z konzultace s operátory také vyplynulo, že v minulosti nebyl dostatek VBD, které musely být zapůjčovány do jiných buněk. Tento problém byl však odstraněn nákupem VBD pro každou buňku. Během pozorování procesu došlo k plastické deformaci břitové destičky pro soustružení vnějších zápichů. Podle slov operátora byl použit nástroj, který byl opotřebený a nevydržel namáhání během obrábění.

4.1.2

Materiál obrobku

Mezi kategoriemi neshod se vyskytuje kategorie číslo 13 „vada materiálu/odlitku“. Po konzultaci s operátory bylo zjištěno, že tento druh neshod se vyskytuje velice zřídka, zejména u hliníkových odlitků. Odlitky byly dodávány externě a v organizaci byly obráběny některé plochy. Nejčastější vadou materiálu/odlitku byly drobné trhliny a nehomogenity, které způsobovaly poškození nástrojů nebo vylomení části odlitku při obrábění. U přírub, jejichž polotovarem je nerezová popř. nástrojová ocel, se vady materiálu nevyskytují.

4.1.3

CNC

Po konzultaci s operátory CNC lze konstatovat, že neshody nebývají způsobeny poruchami nebo nepřesnostmi CNC strojů. Tento faktor lze tedy jako možnou příčinu vzniku neshod vyloučit (s výjimkou chyby v programu).


DIPLOMOVÁ PRÁCE 4.1.4

Program CNC

Jako další příčiny vzniku neshod v produkci mohou být chápány chyby v programu CNC stroje. Program je psán pro jednotlivé tvarové prvky na přírubě, přičemž pro každý typ příruby je psán vždy znovu. Základním podkladem pro tvorbu programu je výkres příruby, dále pak průvodka dílce. V průvodce dílce jsou některé technologické operace blíže specifikovány, nicméně se nejedná o směrnici pro psaní programu. Ve specifických případech lze o radu požádat technologa, který je schopen program vytvořit. Ve vyplněných RCA listech na RCA tabuli by měla být uvedena příčina neshody. Tato informace zde v době pozorování procesu většinou uvedena nebyla, nicméně pokud ano, jednalo se často o údaj typu „přepsaní v programu“ atd. Operátoři jsou poučeni, že pro objektivní řešení neshod a zlepšení procesu výroby je nutno pravdivě vyplnit RCA list. Z tohoto lze usuzovat, že v případě, kdy operátor ví, že neshoda je způsobena chybou programu, je chyba v programování také jako příčina uvedena. Některé příznaky neshod, jejichž příčinou bylo přepsání v programu, jsou : -

zahloubení závitu je moc velké (řešeno jako výjimka) ø 83,3 mm je 88,3 mm (řešení neuvedeno) poškozený ø 179,86 mm v zápichu (zmetek).

Další příznaky neshod, u nichž příčina uvedena nebyla, jsou např.: -

ø 120 f7 je o 0,01 mm nad toleranci (řešeno jako oprava) špatná rozteč drážek (zmetek) ø 88 H7 je o 0,035 mm nad tolerancí (řešeno jako výjimka) ø 153,05-0,1 je o 0,04 mm větší (řešeno jako výjimka).

V záznamech poskytnutých organizací se také vyskytují některé příznaky neshod, které nasvědčují , že jejich příčinou byla chyba v programu. Jsou to např.: -

sražená hrana zajeto do čela průměr 5 v závitech je 6 jiná pozice děr čelní zápich hlubší.

Podle názoru operátorů CNC strojů ale chyby v programech téměř nevznikají. To by ovšem bylo možno přičítat přirozené snaze člověka označit za příčinu něco, co nemohl ovlivnit a ne vlastní chybu. Jedná-li se o neshody, jejichž příznakem je nedodržení tolerancí o celé milimetry nebo vytvoření jiných tvarových prvků, pak je příčinou zjevně chyba v naprogramování CNC. Nelze vyloučit, že i příčinou nedodržených tolerancí je chyba v programu CNC.

4.2 Měření Měření má ve výrobě přírub klíčový význam, zejména pokud jsou obráběny rozměry s tolerancemi v řádech 10-3 mm. Každý rozměr by měl být kontrolován operátorem poté, co je obroben nahotovo. Dále jsou rozměry přeměřovány během obrábění, aby byl určen další


DIPLOMOVÁ PRÁCE úběr nebo korekce. Nejmenší kontrolované tolerance jsou v řádu 10-3 mm, kontrolovány by měly být na souřadnicovém měřicím stroji. Tolerance v řádu 10-2 mm jsou nejčastěji kontrolovány ručními měřidly. Přehled měřidel je uveden v kapitole 1.1, tabulce 1. Ve výrobě je k dispozici souřadnicový měřicí stroj Mitutoyo Crysta-Apex C 574 a na kontrole Mitutoyo Euro-C STRATO 776 (parametry viz tabulka 13). Oba stroje jsou podle výrobce určeny pro použití v měrovém středisku a výrobě. Další měřidla, která nejsou k dispozici v buňce je možno zapůjčit ve výdejně. Každý vyrobený kus prochází měřením na výstupní kontrole.

Tabulka 13[18] : Některé parametry CMM Typ Mitutoyo Crysta-Apex C 574 Mitutoyo Euro-C STRATO 776

Měřící rozsah (X : Y : Z) [mm]

Největší dovolená chyba indikace při měření rozměru (MPEE) [µm]

Rozlišitelnost [mm]

505 : 705 : 405

1,7 + 0,4 L / 100

0,0001

705 : 705 : 605

1,2 + 0,3L / 100

0,0001

Pozn.: hodnotu L dosazujeme v mm Po konzultaci s operátory bylo zjištěno, že ve výdejně a v buňce nejsou v dostatečném počtu k dispozici některá měřidla s dostatečnou rozlišitelností (např. úchylkoměry s měřícími rameny pro kontrolu vnitřních zápichů), musejí být půjčována na kontrole nebo v jiných buňkách (pokud nejsou současně nepoužívá). Během pozorování procesu se jednalo o číselníkový úchylkoměr s měřícími rameny Kroeplin H240 s měřícím rozsahem 40 až 60 mm (zapůjčeno z kontroly). Měřidlo stejných parametrů z výdejny (Mitutoyo č. 209-885) nebylo k dispozici. V případě, že měřidlo není zapůjčeno, musí být použito jiné měřidlo (např. zápichové posuvné měřítko nebo jiný úchylkoměr), které má menší rozlišitelnost. Vzhledem k tolerancím vnitřních drážek a zápichů, často v řádu 10-2 mm, bývají číselníkové úchylkoměry používány na hranici rozlišitelnosti. Přehled číselníkových úchylkoměrů pro vnitřní měření je uveden v tabulce 14.

Tabulka 14 : Přehled používaných úchylkoměrů Pořadové číslo

Popis

M288 M289 M333 M081 M219 M306 M167 M168 M169 M406 M260 M407 M168 M169 M406 M260 M407 M355

úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr

Rozsah Počet Výrobce měření [mm] kusů 30-40 40-50 50-70 70-90 70-120 60-130 15-65 40-90 70-120 40-60 60-80 60-80 40-90 70-120 40-60 60-80 60-80 60-80

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kroeplin Kroeplin Mitutoyo Mitutoyo Mitutoyo Kroeplin Mitutoyo Mitutoyo Mitutoyo Kroeplin Kroeplin Kroeplin Mitutoyo Mitutoyo Kroeplin Kroeplin Kroeplin Mitutoyo

Dostupnost výdejna výdejna výdejna výdejna výdejna výdejna kontrola kontrola kontrola kontrola kontrola kontrola kontrola kontrola kontrola kontrola kontrola kontrola

Rozlišitelnost Největší dovolená [mm] chyba [mm] 0,01 0,01 0,01 0,01 0,05 0,01 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,01

0,02 0,02 0,03 0,03 0,05 0,03 0,05 0,05 0,05 0,03 0,03 0,03 0,05 0,05 0,03 0,03 0,03 0,03

pokračování


DIPLOMOVÁ PRÁCE Tabulka 14 : Přehled používaných úchylkoměr – dokončení Pořadové číslo M408 M409 M410 M411

Popis úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr úchylkoměr

Rozsah Počet Rozlišitelnost Největší dovolená Výrobce Dostupnost měření [mm] kusů [mm] chyba [mm] 80-100 1 Kroeplin kontrola 0,01 0,03 100-120 1 Kroeplin kontrola 0,01 0,03 120-140 1 Kroeplin kontrola 0,01 0,03 140-160 1 Kroeplin kontrola 0,01 0,04

Pozn.: Parametry měřidel : [14], [17] V závislosti na provedeném pozorování procesu a konzultaci s operátory lze konstatovat, že měření, popř. způsob, jakým je prováděno, může být příčinou vzniku řady neshod, zejména pokud se jedná o nedodržení tolerancí v řádech 10-2 a 10-3 mm. V těchto případech je měření často prováděno na hranici rozlišitelnosti měřidel. Pravděpodobný scénář vzniku neshody je následující : operátor provádí během procesu výroby přírub pravidelná měření vyráběného rozměru, aby zjistil, jaký úběr nebo korekci nastavit v programu CNC stroje. Na kontrolu rozměru např. ø 88 H7 však použije měřidlo, které má s ohledem na toleranci nedostatečnou míru rozlišení (dutinoměr s rozlišitelností 0,005 mm). Následkem toho je rozměr určen nesprávně a nesprávně je nastaven úběr nebo korekce na nástroj v programu CNC stroje. Při konzultaci s operátory bylo zjištěno, že ruční měřidla jsou používána nejčastěji do tolerance ± 0,01 mm, poté je používán k přeměření rozměru souřadnicový měřicí stroj. Tento postup se může lišit u jednotlivých operátorů, podle jejich pečlivosti nebo znalostí. Příčinu vzniku neshod lze nalézt (zejména u neshod na průměrech) v míře rozlišení měřidel, kterou lze určit podle vztahu (2). Je požadováno, nebyla větší jako 5 % [9]. Aby byl tento splněn požadavek, pak je velikost nejmenší kontrolovatelné tolerance u měřidel dostupných v buňce : -

u dutinoměrů 0,1 mm, u mikrometrů 0,02 mm, u digitálních posuvných měřítek a hloubkoměru 0,2 mm

Pozn.: Častý je požadavek na míru rozlišení menší jako 10 % [11]. V tomto případě by byly nejmenší kontrolovatelné velikosti tolerancí dvakrát menší. V případě velikosti tolerance 0,02 mm je míra rozlišení např. u dutinoměru rovna 25 %. Další možnou příčinou vzniku neshod je nedodržení pravidla, které říká, že měřidlo by mělo mít o řád vyšší rozlišitelnost, než je rozměr, který měří. Míra rozlišitelnosti měřidla :

rozlišitel . ⋅ 100 ≤ 5 [%] tolerance

(2)

Podle názoru operátorů CNC má vliv na vznik neshod také, podle jejich slov, rozdílná „přesnost“ souřadnicových měřicích strojů (dále CMM) ve výrobě a na kontrole. Tedy, že při kontrole na CMM ve výrobě může být rozměr určen méně „přesně“ než na oddělení kontroly. Následně je chybně upraven program a vzniká neshoda. Dále, že rozměr, který operátor určí na CMM ve výrobě jako shodný se specifikací, je na kontrole díky vyšší přesnosti CMM označen za neshodný.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Přesnost je kvalitativní pojem, který je kvantifikován např. rozlišitelností nebo největší dovolenou chybou [7]. Jako „přesnost“ CMM udává výrobce (Mitutoyo) v katalogu největší dovolenou chybu měření [18] formou vztahu pro její výpočet (tabulka 13) podle normy ČSN EN ISO 10360-2. Vztah pro výpočet největší dovolené chyby je tvořen konstantou a podílem, jehož velikost závisí na měřeném rozměru. V ideálním případě kontroluje operátor i pracovník kontroly na CMM tentýž rozměr. Rozdíl v „přesnosti“ obou měření znázorňuje obrázek 10. Stroje se tedy v nejhorším případě liší o 1,2 µm a rozdíl jejich „přesnosti“ tedy nelze považovat za příčinu vzniku neshod. Pozn.: 1) Největší dovolené chyby indikace při měření rozměru (MPEE) byly určeny pro rozsah hodnot 0 až 705 mm, který odpovídá rozsahu měření od nejmenšího po největší možný měřitelný rozměr na CMM. 2) Pro výpočet MPEE byly použity vzorce z katalogu výrobce. 3) MPEE je stanovena jako maximální přípustná hodnota, kterou nesmí přesáhnout chyba indikace při měření rozměru (E)[19]. Ve skutečnosti je tedy hodnota chyby měřicího stroje pravděpodobně menší, než hodnota získaná výpočtem.

MPEE [µm]

Porovnání MPEE pomocí CMM v závislosti na měřené délce 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

100

200

300

400

500

600

700

měřený rozměr L [mm] Crysta-Apex C 574

Euro C-STRATO 776

∆ MPEE

Obrázek 10

∆MPEE určeno podle rovnice :

∆MPE E = (1,7 + 0,4 L / 100) − (1,2 + 0,3L / 100)

(3)

Měření na CMM může také ovlivňovat okolní prostředí. Zejména kolísání teplot ve výrobní hale a vibrace od pracujících CNC (CMM je ve výrobní hale umístěn mezi soustružnickými a frézovacími CNC). CMM se liší rozsahem teplotní kompenzace pro měřicí přístroj a dílec. Stroj Euro-C STRATO 776 je vybaven integrovanou teplotní kompenzací v rozsahu od 18 °C do 22 °C, zatímco stroj Crysta-Apex C 574 v rozsahu od 16 °C do 26 °C [18]. Podle operátorů je ve výrobě díky pracujícím CNC výrazně vyšší teplota než na kontrole. Zejména v letních měsících může být teplota okolí mimo rozsah teplotní kompenzace souřadnicového měřicího stroje. Tato skutečnost se může projevit na přesnosti měření. Nedá se tedy vyloučit, že vysoké teploty zkreslují měření a jsou příčinou vzniku neshod. Za sledované období je


DIPLOMOVÁ PRÁCE tento faktor ovšem neprůkazný, protože data byla sbírána v průběhu zimy a jara, kdy jsou teploty nižší. Na výstupní kontrole byly za toto období zachyceny pouze 4 neshody. Podle názoru operátorů je dalším faktorem, který by mohl ovlivnit výsledek měření při kontrole rozměrů příruby, její teplota zvýšená vlivem obrábění a s tím spojená změna rozměrů. Rozměry jsou kontrolovány bezprostředně po ukončení obrábění (příruba je upnuta ve sklíčidle). Klíčová pro dodržení tolerancí je kontrola rozměrů při dokončovacích operacích (zejména v případě přísných tolerancí). Rozměry jsou v těchto případech dokončovány s malými úběry materiálu a obrábění trvá většinou krátkou dobu, takže se příruba výrazně nezahřeje. Při každé obráběcí operaci je použita procesní kapalina, která omezuje nárůst teploty obrobku a nástroje. Změní-li se teplota příruby, dojde ke změně jejich rozměrů vlivem délkové teplotní roztažnosti. Délková teplotní roztažnost se projevuje ve všech rozměrech součásti ve stejném měřítku [20]. Součinitel délkové teplotní roztažnosti (α) vyjadřuje poměrný (relativní) přírůstek délky při jednotkovém zvýšení teploty [20]. Z tabulky 15 je patrné, k jakým délkovým změnám dochází při zvýšení teploty materiálu o hodnotu ∆t v závislosti na typu nerezové oceli (tedy se změnou teplotního součinitele délkové roztažnosti α). V tabulce je použita pro názornost hodnota původní délky l0 = 70 mm a 140 mm, dále jsou určeny délky po změně teploty (l), zvětšené díky teplotní roztažnosti a hodnoty změny délky ∆l. Tabulka 16 obsahuje přehled použitých součinitelů délkové roztažnosti spolu s typem nerezové oceli. Přehled použitých součinitelů délkové teplotní roztažnosti obsahuje tabulka 16. Délka po změně teploty je vypočtena podle rovnice : l = l 0 (1 + α ⋅ ∆t ) kde : l0 ...................................původní délka součásti [mm] α ...................................součinitel délkové teplotní roztažnosti [°C-1] ∆t..................................rozdíl teplot [°C] Tabulka 15 : Délková teplotní roztažnost i 1 2 3 4 5 αi [°C-1] 15,9 · 10-6 16,0 · 10-6 16,5 · 10-6 17,5 · 10-6 18,0 · 10-6 l0 [mm] 70,000 ∆t [°C] 5 l [mm] 70,006 70,006 70,006 70,006 70,006 ∆l [mm] 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 ∆t [°C] 10 l [mm] 70,011 70,011 70,012 70,012 70,013 ∆l [mm] 0,011 0,011 0,012 0,012 0,013 ∆t [°C] 15 l [mm] 70,017 70,017 70,017 70,018 70,019 ∆l [mm] 0,017 0,017 0,017 0,018 0,019 ∆t [°C] 20 l [mm] 70,022 70,022 70,023 70,025 70,025 ∆l [mm] 0,022 0,022 0,023 0,025 0,025

pokračování

(4)


DIPLOMOVÁ PRÁCE Tabulka 15 : Délková teplotní roztažnost – dokončení i 1 2 3 4 5 αi [°C-1] 15,9 · 10-6 16,0 · 10-6 16,5 · 10-6 17,5 · 10-6 18,0 · 10-6 l0 [mm] 140,000 ∆t [°C] 5 l [mm] 140,011 140,011 140,012 140,012 140,013 ∆l [mm] 0,011 0,011 0,012 0,012 0,013 ∆t [°C] 10 l [mm] 140,022 140,022 140,023 140,025 140,025 ∆l [mm] 0,022 0,022 0,023 0,025 0,025 ∆t [°C] 15 l [mm] 140,033 140,034 140,035 140,037 140,038 ∆l [mm] 0,033 0,034 0,035 0,037 0,038 ∆t [°C] 20 l [mm] 140,045 140,045 140,046 140,049 140,050 ∆l [mm] 0,045 0,045 0,046 0,049 0,050

Z tabulky 15 vyplývá, že jedná-li se o malé zvýšení teploty příruby (cca do 5 °C), dojde ke změně rozměru v řádu 10-3 mm. Změna rozměrů je také ale závislá na samotné původní hodnotě l0. Čím větší rozměr se mění, tím větší změna nastane. Současně se ovšem s velikostí rozměru také mění velikost tolerance (ve stejném stupni přesnosti je tolerance na rozměr 140 mm větší než na 70 mm). Pro rozměr o velikosti 140 mm je změna délky při malém zvýšení teploty příruby v řádu 10-2 mm. Pozn.: Rovnice (4) neuvažuje délkovou teplotní roztažnost nástroje, kterou je možno do výpočtu začlenit pomocí vztahu (5). l = l 0 (1 + α∆t )∆αl 0 ∆t kde : ∆α ................................ velikost rozdílu součinitelů délkové teplotní roztažnosti mezi nástrojem a obrobkem [°C-1] ∆t ................................. rozdíl teplot mezi okolním prostředím a nástrojem [°C] l0 .................................. původní rozměr nástroje [m]

(5)

Vzhledem k obtížnému měření teploty nástroje byla k určení délkové teplotní roztažnosti použita rovnice (4). Tabulka 16 : Koeficienty α Označení dle ČSN EN 10027-1

Označení dle ASME

X5CrNiMo17-12-2

316

X2CrNiMo17-12-2

316L

Rozsah teplot [°C] 0 - 100 20 - 100 0 - 100 20 - 100

α [°C-1]

Zdroj

15,9 · 10-6 16,5 · 10-6 17,5 · 10-6 18,0 · 10-6 15,9 · 10-6 16,0 · 10-6 16,5 · 10-6

[21] [22] [23] [24] [21] [25] [22]

Pozn.: 1) Ve většině případů je k výrobě přírub používána nerezová ocel X5CrNiMo17-12-2 nebo X2CrNiMo17-12-2. 2) V katalogu organizace je používáno označení materiálů dle ASME.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 3) V různých zdrojích se hodnoty součinitele délkové teplotní roztažnosti liší, nebo jsou uvedeny pro mírně odlišné rozsahy teplot. Tolerance na výkresové dokumentaci organizace pro rozměry, které nejsou jinak tolerovány, se pohybují většinou v závislosti na velikosti rozměru od ± 0,15 mm do ± 0,25 mm (na některých výkresech je vše tolerováno hodnotou ± 0,1 mm). Po srovnání s číselnými hodnotami tolerancí pro stupně přesnosti IT5 až IT11 (pro přesné a všeobecné strojírenství soustavy tolerancí a uložení ISO) [26] lze konstatovat, že jsou tolerance používané organizací méně přísné. Je-li rozměr tolerován formou zápisu mezních úchylek k jmenovitému rozměru, pak se tolerance používané organizací pohybují zhruba ve stupních přesnosti 8, 9 a 10. S ohledem na nejčastější velikosti tolerancí lze konstatovat, že teplotní roztažnost příruby nebude ve většině případů výrazně ovlivňovat měření. Je-li obráběn rozměr s méně přísnou tolerancí, je definován v programu CNC stroje na střed tolerance a měření slouží k vyloučení chyby způsobené přepsáním v programu. Tolerance je v těchto případech s rezervou větší než deformace způsobená délkovou teplotní roztažností. Jsou-li obráběny rozměry s přísnými tolerancemi (např. tolerance + 0,035 mm), mohlo by dojít ke zkreslení. Tyto rozměry ale jsou většinou (v ideálním případě) obráběny postupně s malými úběry materiálu a s průběžnými kontrolami rozměrů, příruba se tedy výrazně nezahřeje. Rozměry s takto přísnými tolerancemi by měly být kontrolovány na souřadnicovém měřicím stroji, což prodlužuje časový interval mezi obráběním a měřením a tím snižuje teplotu příruby. I v těchto případech je tedy zkreslení menší než velikost tolerance a nemělo by ovlivnit výsledek měření. Ke vzniku neshody může dojít tehdy, je-li rozměr vyroben na dolní/horní hranici tolerance (např. díky opotřebení nástroje nebo díky nesprávně provedenu měření). V těchto případech je možné, že po poklesu teploty příruby některý rozměr leží mimo toleranci. Další nedostatky v měření mohou být způsobeny také tím, že na příslušném měřidle není před měřením nastavena 0 nebo jiná příslušná hodnota (např. v případě dutinoměrů pomocí nastavovacího kroužku). Příčinou problémů s měřením by mohla být příliš dlouhá perioda kalibrace měřidel. Autor práce předpokládá, že tuto oblast má organizace dostatečně ošetřenou a není zdrojem problémů. Při pozorování procesu bylo zjištěno, že měření je prováděno často přímo v CNC obráběcím stroji. Příruba je tedy upnuta ve sklíčidle. Třísky a zbytky procesní kapaliny jsou před měřením odstraněny. Měření může být ovlivněno silami, kterými působí sklíčidlo na součást. Jsou-li kontrolovány méně přísně tolerované rozměry, pak bude měření provedené daným způsobem v pořádku. Je-li rozměr tolerován v řádu 10-3 mm, je jakost takto provedeného měření sporná. V případech, kdy je na výrobu méně času, je měření přímo v CNC stroji pochopitelné. V době, kdy bylo pozorování procesu prováděno, byl na výrobu příruby dostatek času. Přesto bylo měření prováděno na přírubě upnuté ve sklíčidle. Lze tedy předpokládat, že se jedná o běžnou praxi. Dále bylo při pozorování procesu zjištěno, že určité tvarové prvky na některých přírubách nejsou kontrolovány vůbec. Důvodem je fakt, že díky tvaru (např. osazení) není možný kontakt mezi obrobenou plochou a měřícími doteky měřidla. V těchto případech je postupováno tak, že operátor vyrobí takový rozměr, který je ještě kontrolovatelný, rozměr přeměří, určí korekci na nástroj a rozměr obrobí nahotovo. Další kontrola rozměru měřidlem


DIPLOMOVÁ PRÁCE z buňky už není možná. V některých případech probíhá pouze vizuální kontrola tvarových prvků příruby. Jedná se zejména o polohu děr, které ústí do zápichů uvnitř příruby. Tyto díry jsou určeny pro přívod pracovního média. Vyhodnocováno je tedy např. zda nezasahují do stěn drážky a zda jsou průchozí. Jejich přesná poloha a průměr v drážce nejsou pro funkci systému podstatné.

4.3 Dokumentace Jak bylo uvedeno v kapitole 1.1, základním výrobním dokumentem je výkres součásti, dále je k dispozici průvodka dílce se stručným přehledem výrobních operací. Jako další pomůcka slouží tabulky s přehledem řezných podmínek a s výběrem hodnot číselných úchylek soustavy tolerancí ISO děr a hřídelů. Průvodka dílce obsahuje základní informace o zakázce a technologické informace : -

data započetí a ukončení zakázky číslo objednávky kód materiálu informace o skladování výrobku popis příruby (např. Příruba 184mm StSteel(0550)) číslo výkresu informace o sériových číslech přírub číselný a čárový kód výrobní operace, název pracoviště, které operaci provádí popis práce (instrukce) – podrobněji v kapitole 1.1, obrázek 3 požadavek na potvrzení operace – potvrzeno pomocí razítka příslušného operátora.

Průvodka dílce slouží především jako identifikátor příruby, určuje, které operace mají být prováděny a zajišťuje přehled o stavu výrobní fáze zakázky (tedy informace o tom, která technologická operace je již ukončena). Nemá sloužit jako technologický postup a při psaní programu CNC je používána sporadicky. Systém výroby v organizaci klade důraz na kvalifikovanou pracovní sílu, tím je odstraněna nutnost podrobných procesních dokumentů. V hlavičce nebo razítku výkresu součásti jsou uvedeny informace o použitém způsobu promítání (ne vždy), dále číslo zakázky a číslo výkresu. V některých případech jsou zde uvedeny informace o struktuře povrchu formou zjednodušeného zápisu, ovšem bez uvedení základní značky. Dále je zde v některých případech uvedeno obecné tolerování délkových rozměrů a poznámka připomínající sražení hran a vytvoření zaoblení. Pokud není výše popsané uvedeno v hlavičce, jsou vytvořeny poznámky přímo ve výkresu. V hlavičce nebo v razítku výkresu jsou také uvedeny značky, určující způsob použitého promítání. Střídá se zde metoda promítání v 1. kvadrantu (tzv. evropské promítání) a metoda promítání ve 2. kvadrantu (tzv. americké promítání). Na některých výkresech jsou patrné chyby v kótování (např. rozměry zakótované ke sražení). Některé rozměry jsou překótovány, jiné naopak zakótovány takovým způsobem, že se podle výkresu nedají změřit. Podle slov operátorů se chyby v zobrazení součásti vyskytují sporadicky. Častější je situace, kdy bývají výkresy nečitelné, rozmazané a chybějí v nich kóty. Součást bývá tedy správně zakreslena, ale díky chybějícím kótám ji nelze


DIPLOMOVÁ PRÁCE vyrobit. Při psaní programu musejí být rozměry často dopočítávány, nelze tedy vyloučit vznik numerické chyby při výpočtu rozměru. Na výkresech některých přírub se vyskytují geometrické tolerance. Nejčastěji se jedná o tolerance souososti, kolmosti a rovnoběžnosti. Dále tolerance umístění osy (os), čelní kruhové házení a rovinnost. Geometrické tolerance však ve většině případů nejsou kontrolovány. Rovněž v záznamech o neshodách se nedodržení geometrických tolerancí nevyskytuje. S ohledem na skutečnost, že výkresy přírub v převážné většině nevznikají v České republice ale v zahraničí, je případné odstraňování chyb na výkresech omezené. Nejčastěji se jedná o konzultace s konstrukčním oddělením. Chyby se řeší pouze v případech, kdy součást podle výkresu není vyrobitelná. Ostatní nedostatky, jako např. nedodržení zásad technického kreslení a kótování, nejsou řešeny. Původním cílem diplomové práce a záměrem organizace bylo vytvořit dokumentované postupy, které by navazovaly na technologickou část průvodky dílce a určovaly by, jaké měřidlo použít k měření konkrétních rozměrů. Současně měly být tyto postupy dostatečně obecné a použitelné vždy pro určitou skupinu přírub (např. F21, F23 atd.). Typů přírub je totiž velké množství a výkresy, podle kterých měly být postupy vypracovány nejsou v organizaci fyzicky k dispozici (jsou vždy k dispozici ty výkresy pro v současnosti realizované zakázky). Postupy neměly obsahovat metodiku práce s měřidly, protože tyto znalosti by měli mít operátoři CNC strojů. Pouze v případech, kde by byl použit neobvyklý způsob měření, měla být metodika popsána. Typy měřidel v dokumentech měly být stanoveny podle databáze měřidel, která byla poskytnuta organizací. Ve většině případů se jedná o standardní ruční měřidla. Formulace postupů vychází z požadavků organizace. Postupy byly vypracovány na 9 typů přírub (příklad v příloze 6). Vzhledem ke zjištění při pozorování procesu lze doporučit ucelenější řešení problému. Postupy, které navazují na průvodky dílce mají totiž základní nedostatek v tom, že dokument, ze kterého vycházejí, slouží především k mapování stavu zakázky a operátory je k vlastní výrobě používán jen minimálně. Lze se tedy domnívat, že stejně by byly používány i postupy pro kontrolu přírub.

4.4 Lidé Výroba v organizaci je založena na kvalifikované pracovní síle. Vzhledem k široké škále vyráběných typů přírub a vzhledem k tomu, že některé typy jsou vyráběny jednou za několik měsíců až několik let, není v organizaci vytvořen systém, kdy jsou do CNC strojů nahrávány již předem připravené programy. Operátor CNC je tedy současně technologem. Podle svých znalostí a zkušeností programuje CNC, nastavuje řezné podmínky, volí nástroje a určuje vlastní postup obrábění. Další důležitou úlohou operátorů CNC je provádění kontroly rozměrů. Povinností operátorů je kontrolovat rozměry vždy, když je dokončena obrobená plocha na přírubě. Ke kontrole dochází také v průběhu obrábění, pokud jsou předepsány přísné tolerance. Pokud je tedy neshoda odhalena na výstupní kontrole, může tato skutečnost naznačovat, že operátor po sobě nekontroluje/neumí kontrolovat svoji práci. Faktorem, který výrazně ovlivňuje jakost výroby, je pečlivost operátora. Po konzultaci s operátory bylo zjištěno, že některé neshody vznikají díky méně pečlivému přístupu operátora k měření i obrábění. Operátor na kontrolu rozměru použije měřidlo, které má v daný okamžik „po ruce“ bez ohledu na jeho typ či rozlišitelnost. Pečlivost se projevuje v četnosti


DIPLOMOVÁ PRÁCE kontrol rozměrů a na úběrech materiálu. Neshoda může v případě přísných tolerancí snadno vzniknout tehdy, je-li rozměr nastaven na hotovo bez předchozí rozměrové kontroly, nebo nejsou-li upraveny korekce na nástroj. Během pozorování procesu bylo zjištěno, že první operátor používal při kontrole rozměrů posuvné měřítko, dutinoměr a hloubkoměr, druhý operátor si po celou dobu vystačil s posuvným měřítkem. Tato skutečnost mohla být způsobena jednak typem příruby (méně přísné tolerance), nebo také tím, že použití např. posuvného měřítka je pro operátora snadnější a rychlejší než kontrola pomocí mikrometru. Během pozorování procesu byl prvním operátorem na kontrolu některých rozměrů téže příruby použit souřadnicový měřicí stroj. V rozporu s pečlivou prací je podle operátorů tlak na nárůst produkce a zkrácení času na zakázku. Další příčinou může být podle operátorů chybné určení času na zakázku při její přípravě. Příprava vychází z průměrných časů na jednotlivé operace, které podle operátorů u některých typů přírub trvají déle (složitost, tolerance). S nedostatkem času klesá pečlivost, jsou nastavovány větší úběry materiálu apod. Při velkých úběrech se příruba více zahřívá a může se projevit výrazněji délková teplotní roztažnost.

4.5 Prostředí Faktorem, který podle operátorů způsobuje také vznik neshod, je vysoký rozdíl teplot mezi kontrolou a výrobou (obzvláště v letních měsících). Některé neshody údajně vznikají díky délkové teplotní roztažnosti. Rozdíl teplot by se musel pohybovat v hodnotách vyšších jak 15 °C, aby se změna rozměrů dostatečně projevila. Podle záznamů organizace byly ovšem za sledované období odhaleny na výstupní kontrole pouze 4 neshody. Faktor rozdílu teplot je tedy za sledované období z tohoto pohledu neprůkazný. Záznamy jsou ovšem za období listopad 2008 až duben 2009, tedy obecně chladnější měsíce. Aby mohl být tento faktor prošetřen, bylo by nutno analyzovat záznamy z letních měsíců a rovněž provést měření teplot na kontrole a ve výrobě. Prostředí výrobní haly může dále ovlivňovat jakost měření na souřadnicovém měřicím stroji. Souřadnicový měřicí stroj je situován v blízkosti CNC obráběcích strojů, nelze tedy vyloučit vibrací apod. na měření.

4.6 Shrnutí příčin vzniku neshod Opotřebení nástroje, nevhodný nástroj, nevhodná nožová vložka : -

Chybně vyhodnocena míra opotřebení nástroje. Kontrola břitových destiček vizuálně, dále pomocí „očka“ (tool eye) a přeměřením rozměrů obrobené plochy. Nevhodné řezné podmínky. Nedostatek nožových vložek Coro Cut. Nedodržené tolerance vlivem opotřebeného nástroje nebo použití nevhodné nožové vložky.

Chyba v programu : -

Chybné definování hodnoty rozměru v programu. Vznikají zcela odlišné tvarové prvky nebo rozměry, které nesplňují dané tolerance o celé milimetry. Dochází k poškození již hotových tvarových prvků.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Měření : -

-

K dispozici nejsou některá měřidla s odpovídající rozlišitelností, např. úchylkoměry s měřícími rameny jsou k dispozici ve výdejně měřidel vždy v jednom exempláři pro kontrolu a v jednom pro výrobu. Použití měřidla s nedostatečnou rozlišitelností. CMM ovlivňován prostředím výrobních prostor. Před použitím měřidla není nastavena 0, nebo jiná příslušná hodnota. Měření je prováděno přímo v CNC stroji – příruba upnuta ve sklíčidle. Délková teplotní roztažnost může zapříčinit vznik neshody, je-li rozměr vyroben na horní/dolní hranici tolerance.

Dokumentace : -

Na některých výkresech se vyskytují chyby, což lze vyčíst ze záznamů o neshodách. Další nedostatky jsou v kótování, výkresy bývají nečitelné, rozmazané, poškozené. Rozměry musejí být dopočítávány, nelze tedy vyloučit vznik numerické chyby.

Lidé : -

Proces výroby přírub je založen na kvalifikované pracovní síle. Jakost výroby je tedy ovlivňována zejména znalostmi, zkušenostmi a pečlivostí operátora CNC. Použití nevhodného měřidla. Časový stres způsobující pokles pečlivosti.

Prostředí : -

Vliv délkové teplotní roztažnosti je za sledované období neprůkazný. Nelze vyloučit ovlivnění jakosti měření na souřadnicovém měřicím stroji prostředím výrobní haly.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 5. Návrh optimalizace výrobního procesu Kapitola 5 je rozdělena na dvě hlavní části. Kapitola 5.1 se věnuje opatřením, která by mohla být aplikována okamžitě, bez větších zásahů do procesu. Cílem je odstranění bezprostředních problémů. Kapitola 5.2 je zaměřena na hlubší analýzu procesu měření za účelem jeho optimalizace.

5.1 Opatření k nápravě Jako jednoduché a rychlé optimalizační opatření, resp. opatření k nápravě, lze doporučit doplnění chybějících nožových hlav Coro Cut a číselníkových úchylkoměrů s měřícími rameny pro vnitřní měření (přehled úchylkoměrů – kapitola 4.2, tabulka 14). S ohledem na cenu číselníkových úchylkoměrů, která se pohybuje zhruba od 7000 do 9000 Kč za kus podle rozsahu měření a provedení odečítacího zařízení, by bylo vhodné po určitou dobu vést statistiku četnosti výdeje těchto měřidel z výdejny a poté zakoupit nečastěji používané typy. Číselníkové úchylkoměry jsou kromě buněk kroužky, velká pouzdra a malé příruby dostupné v dalších šesti buňkách, proto by byly nově zakoupené uloženy na výdejně a určeny zejména pro užití v buňkách, ve kterých nejsou k dispozici. V případě buňky malých přírub lze po prostudování výkresů a konzultaci s operátory doporučit zakoupení alespoň některých číselníkových úchylkoměrů přímo do buňky. Tvarové prvky, k jejichž měření jsou tato měřidla používána, se totiž vyskytují poměrně často. S ohledem na rozlišitelnost číselníkových úchylkoměrů s měřicími rameny v řádu 10-2 mm budou tato měřidla vzhledem k tolerancím předepisovaných na výkresech mnohdy používána na hranici rozlišitelnosti. Vyšší rozlišitelnost číselníkových úchylkoměrů (10-3 mm) je u obou výrobců, jejichž měřidla jsou již používána (Mitutoyo a Kroeplin), možná pouze v rozsahu měření zhruba do 15 mm. Takto malé rozměry nejsou vyráběny. Lze tedy doporučit častější měření na CMM. Možnost použití nevhodných měřidel pro kontrolu rozměru lze omezit provedením instruktáže nebo školení operátorů. Lze pouze doporučit, aby bylo operátorům zdůrazněno následující : -

rozměry v řádu 10-1 mm kontroluj setinovými měřidly rozměry v řádu 10-2 mm kontroluj tisícinovými měřidly, pokud nejsou k dispozici, kontroluj na souřadnicovém měřicím stroji rozměry v řádu 10-3 mm kontroluj na souřadnicovém měřicím stroji měření prováděj přednostně na pracovním stole, neboť měření součásti upnuté ve sklíčidle může ovlivnit jakost měření před měřením nezapomeň nastavit na měřidle nulu nebo jinou příslušnou hodnotu.

Dále je nutno upozornit operátory na metrologické pravidlo, že rozlišitelnost nebo chyba měřidla by měla být nejvýše 1/20 (1/10) toho, co je kontrolováno (tolerance). Užitečná může být rovněž informace o nejistotě měření popř. největší dovolené chybě měřidla, aby si operátor uvědomil, že výsledek měření neindikuje přímo skutečnou hodnotu měřeného tvarového prvku. Další možností je jako pomůcku pro operátory vypracovat stručnou průvodku nebo tabulku, která by byla umístěna v zorném poli operátora (např. na CNC stroji) a určovala by typ měřidla, který má být použit na kontrolu rozměru o příslušných tolerancích s ohledem na rozlišitelnost a míru rozlišení měřidla. Tedy řešení podobné původně požadovaným


DIPLOMOVÁ PRÁCE postupům na kontrolu typových dílců. Tímto opatřením se ovšem neodstraňuje skutečnost, že měřidla jsou mnohdy používána na hranici rozlišitelnosti. Problém s nedostatečnou mírou rozlišení analogových dutinoměrů by bylo možné vyřešit nákupem měřidel s vyšší rozlišitelností. Například digitálních dutinoměrů, které mají rozlišitelnost 0,001 mm. V tomto případě by byla velikost nejmenší kontrolovatelná tolerance, s ohledem na míru rozlišení nejvýše 5 % rovna 0,02mm. S ohledem na cenu těchto měřidel, která se pohybuje zhruba od 8 000 Kč do 20 000 Kč za kus podle rozsahu měření, by se jednalo o poměrně nákladné řešení. Levnější řešení spočívá v kontrole příslušných rozměrů na souřadnicovém měřicím stroji. V tomto případě ovšem hraje roli vyšší časová náročnost tohoto měření a skutečnost, že souřadnicový měřicí stroj je používán několika výrobními buňkami. Obrázek 11 představuje návrh tabulky, která by mohla sloužit jako pomůcka při výběru měřidla na kontrolu rozměru. Tabulka zachovává pravidlo, že měřidlo by mělo mít o řád vyšší rozlišitelnost než je řád poslední číslice kontrolovaného rozměru. Současně je respektováno metrologické pravidlo, že rozlišitelnost (popř. chyba) měřidla může být nejvýše 1/20 (1/10) toho, co je kontrolováno. Základem práce s tabulkou je určení rozměru, který má být kontrolován. Je-li např. rozměr určen na setiny milimetru, mělo by být (pokud je to možné) použito měřidlo z příslušné části tabulky (ohraničeno přerušovanou a dvojitou čarou). Pokud není možno použít měřidlo z příslušné části tabulky, pak lze doporučit použití měřidla s vyšší rozlišitelností. Současně musí být dbáno na dodržení nejmenší tolerance, kontrolovatelné příslušným měřidlem.

Obrázek 11: Návrh tabulky pro výběr měřidla


DIPLOMOVÁ PRÁCE Pozn.: 1) Nejmenší kontrolovatelná tolerance byla určena s ohledem na míru rozlišitelnosti měřidel nejvýše 5 %. V případě požadavku na míru rozlišitelnosti nejvýše 10 % by byly nejmenší kontrolovatelné tolerance 2krát menší. 2) Výrobce souřadnicového měřicího stroje (Mitutoyo) uvádí rozlišitelnost 0,0001 mm. Příklad práce s tabulkou pro vnitřní průměr ø 65,46 ± 0,025 [mm]: Obrázek 12 znázorňuje kroky 1 až 3 postupu popsaného pod tabulkou na obrázku 10, obrázek 13 znázorňuje krok 4 postupu.

Obrázek 12 : Příklad práce s tabulkou – krok 1 až 3

Obrázek 13 : Příklad práce s tabulkou – krok 4 Nabízí se také návrh opatření, které by omezovalo vznik chyb při programování CNC, tedy zadávání předem připravených programů místo jejich tvorby operátorem. Tím by se také omezil vliv špatně nastavených řezných podmínek nebo špatně zvoleného nástroje. Problematické je množství různých typů přírub a jejich nepříliš časté opakování ve výrobě. Zavedený systém v organizaci spočívá v tvorbě programů na jednotlivé tvarové prvky


DIPLOMOVÁ PRÁCE a ne na celé součásti, proto nelze použít již používané „bezchybné“ programy. Programy by mohly být vytvořeny na nejčastěji vyráběné typy přírub. Za stávajícího výrobního systému má klíčový význam měření, proto lze doporučit provedení MSA. Výstupem by měly být informace o stabilitě, strannosti a linearitě systému měření. Dále pak zhodnocení vlivu prostředí, operátorů a systému údržby měřidel na jakost prováděného měření. Jednou z možností je posouzení systému měření pomocí indexů způsobilosti cg a cgk. Podle [12] je tato metoda vhodná, pokud není měření ovlivňováno operátorem. Měření v buňce je prováděno pouze operátory, proto tato metoda nebyla použita.

5.2 MSA Analýza systému měření probíhá ve třech fázích – příprava, měření, vyhodnocení [3]. Z hlediska nákladů na provedení analýzy a časové náročnosti je kritická fáze měření, protože výrazně zasahuje do probíhající výroby. Příprava a následné vyhodnocení již výrobní proces (alespoň z pohledu operátorů) příliš neovlivňují. V dalších kapitolách je uveden rozbor jednotlivých fází analýzy systému měření, přičemž je zohledněn systém měření a výroby organizace. Pozn.: Rozbor studií stability, strannosti a linearity je vypracován na základě informací z [10], [27] a [28]. Studie opakovatelnosti a reprodukovatelnosti je vypracována na základě informací z [3].

5.2.1

Přípravná fáze

Ve fázi přípravy je klíčové určení veličiny, která má být měřena. Dalším důležitým faktorem je výběr odpovídajícího měřidla [3]. MSA je prováděna vždy na použití konkrétního měřidla (tedy i na tvarové prvky). Analýza má být prováděna na místě obvyklého použití měřidla a měření má být prováděno obvyklým způsobem včetně přípravy měřidla. Dále je nutné podle [10] ověřit přípravky a upínací zařízení, která jsou používána. Jednalo by se tedy např. o kontrolu aktuálnosti kalibrace příslušných nastavovacích kroužků dutinoměrů. Upínací zařízení nebo další přípravky nejsou v buňce používány. Je požadováno, aby byly měřené kusy vybrány z probíhajícího procesu [3]. Účelem je, aby vybrané kusy reprezentovaly přirozenou variabilitu výrobního procesu. Druhou možností je, že je znám nezávislý odhad variability procesu. Tento odhad je možné získat např. formou studie způsobilosti procesu [10]. Nejčastěji jsou vyráběny série přírub o 1 až 2 kusech. Z tohoto důvodu není možné zajistit dostatečný počet přírub pro MSA z konkrétní zakázky. Také není možné získat informace o procesu z předchozích studií způsobilosti, protože nebyly prováděny. Lze tedy navrhnout konstrukci příruby určené pouze pro MSA, jejíž tvarové prvky by odpovídaly prvkům, které byly vyhodnoceny jako kritické v kapitole 2.5. Příruby by byly vyrobeny jako zakázka (rozdělená mezi různé směny a na různé části týdne) pro fiktivního zákazníka, aby bylo zajištěno, že budou odrážet skutečný vliv výrobního procesu. Současně by tímto bylo zajištěno, že by operátoři CNC nepracovali více „pečlivě“, než je obvyklé. Návrh příruby pro provedení MSA je uveden v příloze 7.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Pozn.: Tvarové prvky příruby vycházejí z výsledků analýzy provedené v kapitole 3. Z konstrukčního hlediska vychází z normalizovaných tvarových prvků a z údajů a specifikací, které organizace zveřejňuje na svých webových stránkách. Nejedná se tedy o konstrukci funkční příruby, protože autorovi nejsou známy parametry navazujících prvků systému, jehož součástí je příruba. Rozměry navrženy nejsou, protože organizací nebyly poskytnuty podrobné záznamy o neshodách, ze kterých by bylo možné nejproblematičtější rozměry identifikovat. Dále je nutné ve fázi přípravy stanovit počet měřených kusů (pro různé studie MSA) a počet operátorů, kteří měření provádějí. Podle [3] je doporučeno 10 měřených kusů, 2 až 3 opakování a 3 osoby, provádějící měření. Podle [10] je doporučeno měření 15 kusů a zapojení všech operátorů, kteří měření provádějí. Lze tedy doporučit zapojení operátorů z ranní i odpolední směny, celkem 6 operátorů. Ze soustružnické části buňky 4 operátory, z frézovací 2. Pro frézovací část buňky lze doporučit zvětšení počtu opakování měření, aby bylo naměřeno stejné množství dat, jako v části soustružnické. Pozn.: Z kapitoly 3.3 vyplývá, že do výroby přírub je zapojeno celkem 58 operátorů (personální změny, střídání operátorů atd.). Provedení studie se zapojením 58 lidí je velmi náročné, je tedy navrženo 6 operátorů. Možné je provedení MSA na celou výrobu, což řeší problém střídání operátorů mezi buňkami. Měřené kusy mají být označeny čísly tak, aby nebyla snadno viditelná a operátor nevěděl, který kus měří. Operátor nemá znát výsledek předchozího měření daného kusu. Vzájemná nezávislost výsledků je zajištěna náhodným pořadím měřených kusů a tím, že hodnoty do příslušných tabulek zapisuje a kusy vybírá pověřená osoba, která měření neprovádí.

5.2.2

Stabilita systému měření

Podle [10] probíhá vyhodnocení stability systému měření ve třech základních krocích : 1) Zajištění předmětu měření. Zde [10] uvádí, že má být zajištěn výběr a následně určena jeho referenční hodnota. Pokud to není možné, pak [10] navrhuje vybrat díl, jehož rozměr se pohybuje v blízkosti průměrného rozpětí výrobního procesu. V tomto případě lze tedy doporučit, aby byla vybrána jedna z přírub, jejichž výroba je navržena v kapitole 5.2.1. V [10] je uvedeno, že analýzu stability lze provést opakovaným měřením jednoho a téhož dílu (tedy jeden z vyrobených pro MSA). 2) Měření Je prováděno periodické měření, jehož cílem je získání dostatečného počtu naměřených hodnot pro sestrojení regulačního diagramu průměru a rozpětí ( x - R) nebo průměru a směrodatné odchylky ( x - s) [10]. Lze doporučit měření 25 podskupin při rozsahu podskupin n = 5, tedy celkem 125 hodnot [2]. Aby se projevil vliv denní doby, střídání pracovníků, změna teplot a podobně, lze doporučit na každé směně změřit jednu podskupinu. Měření vychází z časového hlediska na 12,5 pracovních dnů.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 3) Tvorba regulačního diagramu V návaznosti na rozsah podskupiny navržený na 5 měření lze doporučit použití regulačního diagramu ( x - R). Diagram ( x - s) je podle [2] vhodný spíše pro rozsah podskupiny o 8 ÷ 10 hodnotách. Samotná tvorba regulačního diagramu je blíže popsána např. v [2]. Zjednodušeně lze postup nastínit následovně : Z každého výběru je vypočten výběrový průměr a výběrové rozpětí podle rovnic (6) a (7). Hodnoty jsou zakresleny v časovém pořadí do formuláře pro regulační diagram.

-

5

xj =

∑x i =1

i

(6)

i

R j = x max − x min kde : j ....................................index označující podskupinu xi ...................................jednotlivé měřené hodnoty v konkrétní podskupině xmax ...............................maximální hodnota v podskupině xmin................................minimální hodnota v podskupině x j ................................aritmetický průměr j-té podskupiny Rj ..................................výběrové rozpětí j-té podskupiny -

(7)

Poté, co jsou zakresleny všechny vypočtené hodnoty, jsou určeny centrální přímky a regulační meze diagramů pro polohu a variabilitu podle následujících rovnic.

Diagram R : 25

∑R CL = R =

j =1

j

(8)

j

UCL = D4 ⋅ R

(9)

LCL = D3 ⋅ R

(10)

Diagram x : 25

∑x CL = x =

j

j =1

j

(11)

UCL = x + A2 ⋅ R

(12)

LCL = x − A2 ⋅ R kde : R .................................průměrné rozpětí

(13)

x ..................................aritmetický průměr aritmetických průměrů CL ................................centrální přímka UCL..............................horní regulační mez LCL ..............................dolní regulační mez


DIPLOMOVÁ PRÁCE A2, D3, D4 .................... koeficienty, jejichž velikost závisí na rozsahu výběru (podskupiny). Hodnoty koeficientů lze nalézt např. v [2].

4) Vyhodnocení regulačních diagramů pro polohu a variabilitu Vždy je nejdříve vyhodnocován regulační diagram pro variabilitu a až poté diagram pro polohu. Podle [2] je možné odhalit působení vymezitelných příčin, pokud se v regulačních diagramech vyskytuje : -

body mimo regulační meze body po jedné straně centrální přímky body tvořící monotónně rostoucí nebo klesající řadu.

Nejsou-li v regulačních diagramech patrny vlivy vymezitelných příčin, pak lze proces měření považovat za stabilní. V případě stabilního procesu měření lze podle [10] použít naměřená data k určení strannosti procesu měření. Není-li proces měření stabilní, lze doporučit použití některého z nástrojů řízení jakosti. Např. diagram Rybí kost a Paretova analýza mohou dobře posloužit k určení příčin nestability.

5.2.3

Strannost systému měření

Kapitola 5.2.3 vychází z předpoklad, že proces měření je stabilní a k vyhodnocení strannosti tedy lze použít hodnoty získané při určení stability systému měření. Podle [10] probíhá hodnocení strannosti systému měření v následujících krocích : 1) Jedna z přírub, vyrobená podle postupu navrženého v kapitole 5.2.1, je změřena na oddělení technické kontroly organizace (počet měření větší jak 10 [10]). Tedy je změřen rozměr, na který byla provedena analýza stability (5.2.2). Následně je z naměřených hodnot vypočten aritmetický průměr, který je prohlášen za referenční hodnotu. 2) Z dat, naměřených při vyhodnocování stability, je sestrojen histogram. Histogram je následně podroben analýze, která by měla prokázat, že se v procesu měření nevyskytují vymezitelné příčiny. Popis konstrukce histogramu a příznaky výskytu vymezitelných příčin lze nalézt např. v [2]. 3) Data jsou dále podrobena je následující : -

numerické

analýze. Postup numerické analýzy

Podle rovnice (11) je vypočten aritmetický průměr všech naměřených hodnot ( x ). Je vypočtena strannost podle rovnice (14).

y = x − xr kde : y ................................... strannost xr.................................. referenční hodnota

(14)


DIPLOMOVÁ PRÁCE -

Dále je nutné vypočítat (odhadnout) směrodatnou odchylku opakovatelnosti podle rovnice (15). Průměrné rozpětí je vypočteno podle rovnice (8).

R (15) d *2 kde : sr. ..................................bodový odhad směrodatné odchylky opakovatelnosti R .................................průměrné rozpětí d*2.................................koeficient závislý na velikosti podskupiny a počtu skupin v diagramu, jejich hodnoty uvádí např. [3]. sr =

-

sb =

Směrodatná odchylka strannosti je vypočtena (odhadnuta) podle rovnice (16).

sr g

(16)

kde : g ...................................počet podskupin v regulačním diagramu (kapitola 4.2.2) sb ..................................bodový odhad směrodatné odchylky strannosti -

Pro posouzení strannosti jsou podle [10] možné dva postupy. První je založen na výpočtu konfidenčních mezí okolo hodnoty strannosti podle výrazu (17), druhý k posouzení strannosti používá jednovýběrový t-test.

1) Metoda konfidenčního intervalu okolo hodnoty strannosti : -

Konfidenční meze okolo hodnoty strannosti jsou podle [10] určeny podle výrazu (17).

d s  d s    y −  2* b  t  α   ≤ 0 ≤ y +  2* b  t  α    d 2  ν ,1− 2    d 2  ν ,1− 2   kde : d*2, d2 ...........................koeficienty, jejich hodnoty uvádí např. [10]  α t  α  .......................... 1 −  kvantil Studentova rozdělení pro stupeň volnosti ν ν ,1−   2  2

(17)

α ...................................hladina významnosti, obvykle α = 0,05 Podle [10] je strannost systému měření vyhovující, padne-li 0 do konfidenčního intervalu okolo hodnoty strannosti (17). 2) Metoda jednovýběrového t-testu : -

t=

y sb

Statistika t pro strannost je podle [10] určena pomocí rovnice (18). (18)


DIPLOMOVÁ PRÁCE Pozn.: Výraz (18), který [10] uvádí jako testové kritérium pro jednovýběrový t-test je možné odvodit dosazením do testového kritéria např. podle [28] :

t=

x−µ ⋅ n s

(19)

Tedy při nulové, alternativní hypotéze a doplňku kritického oboru : H 0 : µ = µ 0 → y = y0 H A : µ ≠ µ 0 → y ≠ y0 Wα = − t

1−

α 2

;t

1−

α

(20)

2

kde : µ0 ................................. hypotetická hodnota parametru µ y................................... hodnota strannosti y0 ................................. hypotetická hodnota strannosti, zde tedy 0  α t α .............................. 1 −  kvantil Studentova rozdělení 1− 2  2

Wα .............................. doplněk kritického oboru. Padne-li testové kritérium do Wα , pak na hladině významnosti α nezamítáme H0 a zamítáme HA. V [10] není uvedeno, jak podle t rozhodovat, lze postupovat např. podle [27] a [28]. Následně dosazením do (18) dostáváme :

t=

y − y0 y − y0 y = = ⋅ g sr sb sr g

(21)

Výraz (18) tedy odpovídá testovému kritériu pro jednovýběrový t-test, kde za y0 dosazujeme 0 a za směrodatnou odchylku s dosazujeme odhad směrodatné odchylky opakovatelnosti (sr) založený na průměrném rozpětí R . Není-li podle výsledků analýzy strannost přijatelná, pak je podle [10] možné hledat příčiny v následujících faktorech : -

chybné určení referenční hodnoty – kontrola referenční hodnoty opotřebení měřicího zařízení – tento faktor by se podle [10] projevil už při analýze stability měřicího systému nastavení nebo justování měřicího zařízení na nesprávný rozměr měření nesprávného znaku nesprávná kalibrace měřicího zařízení - kontrola kalibračního postupu nesprávné použití měřicího zařízení operátorem – kontrola metody používání.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Pokud není možné upravit strannost systému měření, je podle [10] možné systém nadále používat. Je ovšem nutné změnit postup měření (nastavit veškerá měřená data podle strannosti). V tomto případě je ovšem nutné upozornit na rostoucí riziko chyby operátora.

5.2.4

Linearita systému měření

Podle [10] je postup vyhodnocení linearity systému měření následující : 1) Je vybrán určitý počet dílů, který je roven nebo větší jak 5 (g ≥ 5), jejichž měření kolísající vlivem variability procesu pokrývá pracovní rozsah měřidla [10]. Lze tedy doporučit, aby byly určeny nejvíce problematické rozměry tvarového prvku identifikovaného v kapitole 3.5 a následně vybrány příruby z procesu tak, aby spadaly do pracovního rozsahu měřidla. 2) Každý z dílů je změřen na oddělení výstupní kontroly, aby byla určena referenční hodnota rozměru, na který je prováděna analýza linearity. Referenční hodnota může být určena opět jako aritmetický průměr z naměřených hodnot (viz 5.2.3). 3) Každý díl je poté změřen více jak desetkrát (m ≥ 10) určeným měřidlem jedním z pracovníků, kteří s měřidlem běžně pracují [10]. Pořadí měření dílů by podle [10] mělo být náhodné, aby si operátor „nevzpomněl“ na předchozí hodnoty strannosti. Je vhodné zapisovat naměřené hodnoty přehledně do tabulky. Návrh této tabulky – viz tabulka 17. 4) Následně je vypočtena strannost každého měření a průměrná strannost pro každý díl podle rovnic (22) a (23).

yi , j = xi , j − x ri

(22)

m

∑y

i, j

(23)

m

xr1

Číslo měření ( j ) 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

x1,1 x1,2 x1,3 x1,4 x1,5 x1,6 x1,7 x1,8 x1,9 x1,10 y1,1 y1,2 y1,3 y1,4 y1,5 y1,6 y1,7 y1,8 y1,9 y1,10

xi,j yi,j

y1

yi

xg,1 xg,2 xg,3 xg,4 xg,5 xg,6 xg,7 xg,8 xg,9 xg,10 yg,1 yg,2 yg,3 yg,4 yg,5 yg,6 yg,7 yg,8 yg,9 yg,10

xi,j yi,j

yg

yi

…

1

Referenční hodnota (xri)

Tabulka 17 : Naměřené a vypočtené hodnoty - linearita Měřený kus ( i )

yi =

j =1

g

xrg


DIPLOMOVÁ PRÁCE kde : xi,j................................. měřené hodnoty yi,j................................. strannosti jednotlivých měření – dílčí hodnoty strannosti y i ................................ průměrná strannost i-tého měřeného kusu xri ................................. referenční hodnota i-tého měřeného kusu m.................................. počet měření každého kusu i ∈ 1; g ...................... označení měřeného kusu, g značí počet měřených kusů (navrženo 5)

j ∈ 1; m ..................... číslo měření, m značí počet měření (zde tedy 10) 5) Jednotlivé dílčí strannosti yi,j a průměrné strannosti y i jsou zakreslovány do lineárního grafu. Tedy grafu, kde na vodorovné ose jsou vynesena pořadí podskupin (označení měřených rozměrů) a na ose svislé hodnoty dílčích popř. průměrných stranností. Příklad lineárního grafu – obrázek 14.

Obrázek 14 – příklad lineárního grafu [10]

6) Pomocí rovnic (24), (25) a (26) je určena rovnice přímky, která nejlépe přiléhá k naměřeným hodnotám (24). Pozn.:V této části práce (ad 6)) autor čerpá zejména z [27].

y i = b1 + b2 x ri kde : xri ................................. referenční hodnota i-tého měřeného kusu y i ................................ průměrná hodnota strannosti b2 ................................. směrnice přímky – bodový odhad regresního koeficientu β2 b1 ................................. absolutní člen – bodový odhad regresního koeficientu β1

(24)


DIPLOMOVÁ PRÁCE g

b2 =

g

g

g ⋅ ∑ x ri y i − ∑ y i ∑ x ri i =1

i =1

g

g ⋅ ∑ x ri

i =1

  −  ∑ x ri   i =1  g

2

i =1

(25)

2

kde : g ...................................počet měřených kusů

b1 =

1 g 1 g y i − b2 ⋅ ⋅ ∑ x ri = y i − b2 ⋅ x ri ∑ g i =1 g i =1

(26)

kde : x ri ................................průměrná referenční hodnota y i .................................aritmetický průměr z průměrných hodnot strannosti y i

Pozn.: Odvození vztahů (25) a (26) metodou nejmenších čtverců podle [27] – viz příloha 8. 7) Do lineárního grafu (příklad – obrázek 14) je zakreslena přímka, znázorňující nulovou strannost. Tedy rovnoběžka s vodorovnou osou. Linearita systému měření je považována za přijatelnou, jestliže tato přímka leží tzv. pásu spolehlivosti pro regresní přímku. Pás spolehlivosti pro regresní přímku lze konstruovat na základě výrazů (27) a (28). Podrobněji k jejich odvození a důkazu viz [28]. Pozn.: Rovnice (27) a (28) autor čerpá z [28]. Td = b1 + b2 x − t

g − 2 ,1−

α

⋅s⋅

2

1 + g

(x − x ) ∑ (x − x ) 2

g

2

ri

i =1

Th = b1 + b2 x + t

g − 2 ,1−

α 2

(27)

ri

1 ⋅s⋅ + g

ri

(x − x ) ∑ (x − x ) 2

ri

g

i =1

(28)

2

ri

ri

Pozn.: Je-li do Td a Th dosazováno x ∈ min xi ; max xi

dostáváme při spojitě se měnícím x

pás spolehlivosti kolem regresní přímky. Tento pás má nejmenší šířku pro x = x ri , s rostoucí vzdáleností od x šířka pásu roste [28].

Směrodatná odchylka je určena pomocí výrazu (29) [27] : g

g

g

i =1

i =1

∑ y i − b1 ⋅ ∑ y i − b2 ⋅ ∑ x ri y i 2

s=

i =1

g −2

kde : s ...................................bodový odhad směrodatné odchylky x....................................hodnota z intervalu min x ri ; max x ri

(29)


DIPLOMOVÁ PRÁCE x ri ............................... aritmetický průměr referenčních hodnot xri xri ................................. referenční hodnota i-tého měřeného kusu  α t  kvantil Studentova rozdělení pro g – 2 stupňů volnosti α ......................... 1 − g − 2 ,1− 2   2 Td ................................. dolní mez spolehlivostního pásu Th ................................. horní mez spoolehlivostního pásu Pozn.: Podrobněji k určení počtu stupňů volnosti v případě regresní přímky [27]. 8) Je-li podle grafické analýzy linearity systém měření v pořádku, je nutné testovat následující hypotézy [10]. Pozn.: 1) Podrobněji k testování hypotéz viz např. [27]. 2) V této části (ad 8)) autor čerpá z [27]. Hypotéza o shodné strannosti systému měření pro všechny referenční hodnoty (b2 = 0) na hladině významnosti α : H0 : β2 = 0 H A : β2 ≠ 0 t=

b2 − β 2

(30)

s h 22

h 22 =

g g

g ⋅ ∑ x ri

2

i =1

Wα = −t

g − 2 ,1−

α 2

 g  −  ∑ x ri   i =1 

;t

g − 2 ,1−

2

α

(31)

(32)

2

kde : H0 ................................ nulová hypotéza HA ................................ alternativní hypotéza β2 ................................. koeficient regresní přímky t ................................... testové kritérium h22 ................................ prvek 22 matice H. Podrobněji viz [27]. b2 ................................. směrnice přímky – bodový odhad koeficientu regresní přímky W α .............................. doplněk kritického oboru Wα Padne-li t do W α , pak na hladině významnosti α (nejčastěji 0,05) nezamítáme nulovou hypotézu H0 a současně zamítáme alternativní hypotézu HA [27]. Jinak řečeno, nezamítáme hypotézu, že směrnice přímky je nulová a systém měření má stejnou strannost pro všechny referenční hodnoty xri [10].


DIPLOMOVÁ PRÁCE Pro potvrzení přijatelnosti linearity systému měření slouží test hypotézy o nulové strannosti pro všechny referenční hodnoty (b1 = 0) : H 0 : β1 = 0

H A : β1 ≠ 0 t=

b1 − β 1

(33)

s h11 g

∑x

h11 =

i =1

 g  −  ∑ x ri   i =1 

g

g ⋅ ∑ x ri

2

i =1

Wα = −t

g − 2 ,1−

2 ri

α

;t

2

g − 2 ,1−

(34)

2

(35)

α 2

kde : β1 ..................................koeficient regresní přímky b1 ..................................absolutní člen rovnice přímky – bodový odhad koeficientu regresní přímky h11.................................prvek 11 matice H – podrobněji viz [27]. Obdobně jako v případě testu hypotézy o strannosti systému měření platí, že padne-li t do W α , pak na hladině významnosti α nezamítáme nulovou hypotézu H0 a současně zamítáme alternativní hypotézu HA [27]. Jinak řečeno, nezamítáme hypotézu, že absolutní člen rovnice přímky je nulový a strannost systému měření je pro všechny referenční hodnoty nulová [10]. Závěrem kapitoly lze ještě zmínit metodu orientačního výpočtu vhodnosti zvolené regresní funkce pomocí koeficientu vícenásobné korelace (36). V případě navrhované MSA byla v návaznosti na [10] lineární regresní funkcí funkce, jejímž grafem je regresní přímka. g

r = 1−

∑y i =1

2 i

g

g

i =1

i =1

− b1 ∑ y i − b2 ∑ x ri y i g

∑y i =1

2 i

( )

− g ⋅ yi

2

(36)

kde : r ....................................koeficient vícenásobné korelace Podle [27] naznačují hodnoty r blízké 1 vhodný tvar zvolené regresní funkce.

5.2.5

Opakovatelnost a reprodukovatelnost systému měření

Při měření dat pro opakovatelnost a reprodukovatelnost platí podobné požadavky jako pro předchozí studie (stabilita, strannost, linearita). Návrh tabulky pro zápis měřených hodnot a jejich částečné vyhodnocení – viz tabulka 18. Počet opakování měření jednotlivými


DIPLOMOVÁ PRÁCE operátory lze podle [3], [10] doporučit na 2 až 3. Pro přehledné vyhodnocení je vhodné použít strukturovaný formulář (např. v [10]).

Číslo měření (k)

Příruba :

Měřený rozměr : Měřidlo : Číslo měřeného kusu (j)

x i..

x i .k

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

x111

x121

x131

x141

x151

x161

x171

x181

x191

x1101

x1.1

X

2

x112

x122

x132

x142

x152

x162

x172

x182

x192

x1102

x1.2

X

n

x11n

x12n

x13n

x14n

x15n

x16n

x17n

x18n

x19n

x110n

x1.n

X

x ij .

x11.

x12.

x13.

x14.

x15.

x16.

x17.

x18.

x19.

x110.

X

x 1..

Rij.

R11.

R12.

R13.

R14.

R15.

R16.

R17.

R18.

R19.

R110.

X

R1..

1

xh11

xh21

xh31

xh41

xh51

xh61

xh71

xh81

xh91

xh101

x h.1

X

2

xh12

xh22

xh32

xh42

xh52

xh62

xh72

xh82

xh92

xh102

x h.2

X

n

xh1n

xh2n

xh3n

xh4n

xh5n

xh6n

xh7n

xh8n

xh9n

xh10n

x h. n

X

R i..

…

Operátor (i)

Tabulka 18 : Naměřené a vypočtené hodnoty - R&R

…

…

1

h

X

x ij .

x h1. x h 2. x h3.

x h 4. x h5.

x h 6.

x h 7.

x h8.

x h 9.

x h10.

X

x h..

Rij.

Rh1.

Rh2.

Rh3.

Rh4.

Rh5.

Rh6.

Rh7.

Rh8.

Rh9.

Rh10.

X

R h..

x j.

x1.

x 2.

x 3.

x 4.

x 5.

x 6.

x 7.

x 8.

x 9.

x10.

X

X

kde : xijk ................................ měřená hodnota, např. x111 i ∈ 1; h ...................... označení operátora (h – počet operátorů, tedy 4 a 2)

j ∈ 1; r ...................... číslo měřeného kusu (r – počet měřených kusů, tedy 10) k ∈ 1; n ..................... pořadí opakovaného měření (n – počet opakovaných měření stejného kusu jedním operátorem, tedy 3 pro soustružnickou část a 6 pro frézovací část buňky) Rij. ................................ rozpětí opakovaných měření jednotlivých kusů provedených jednotlivými operátory x ij . ............................... aritmetický průměr opakovaných měření jednotlivých kusů provedených jednotlivými operátory R i.. .............................. průměrné rozpětí opakovaných měření dosahované jednotlivými operátory. x i.. ............................... aritmetický průměr měření všech kusů jednotlivými operátory x i.k .............................. aritmetický průměr měření všech kusů jedním operátorem v jedné sérii měření Pozn.: Pro jednoduchost je převzat systém označování veličin z [3] pomocí tečky v indexu. Tečka zastupuje indexy, přes které je prováděn příslušný výpočet (sčítání, výpočet variačního rozpětí).


DIPLOMOVÁ PRÁCE Rozpětí opakovaných měření jednotlivých kusů provedených jednotlivými operátory jsou určena podle vztahu (37) a průměrné rozpětí opakovaných měření dosahované jednotlivými operátory podle vztahu (38) :

Rij . = max xijk − min xijk k

k

(37)

r

∑R R i.. =

j =1

ij .

r

(38)

kde : max xijk ........................maximální hodnota z opakovaných měření daného kusu daným operák

torem min xijk .........................minimální hodnota z opakovaných měření daného kusu daným operák

torem Podle [3] je před vlastním vyhodnocením naměřených hodnot nutné posoudit, zda je proces měření statisticky zvládnutý, k čemuž lze použít regulační diagram pro výběrové rozpětí. Postup tvorby regulačního diagramu pro výběrové rozpětí je popsán v kapitole 5.2.2. Lze pouze doplnit, že centrální přímka a regulační meze jsou počítány z průměrného rozpětí podle vztahu (39). Vynášena jsou rozpětí opakovaných měření jednotlivých kusů provedených jednotlivými operátory (Rij.).

R=

 1  h  r  ∑ Rij   ∑ h ⋅ r  i =1  j =1  

(39)

kde : R .................................průměrné rozpětí všech měření Pozn.: 1) Podle [2] je doporučený rozsah výběru n = 5, pokud nejsou známé priority pro stanovení jiného rozsahu výběru. V tomto případě lze považovat za jinou prioritu počet operátorů a měřených kusů. Je – li měřeno 10 doporučených kusů [3] čtyřmi operátory soustružnické části buňky, pak pro konstrukci regulačního diagramu vycházejí 3 opakování měření (tj. rozsah výběru n), aby byl dodržen požadavek na minimální rozsah 100 hodnot v souboru [2], zde tedy 120 naměřených hodnot. V případě operátorů frézovacího CNC (2 lidé) je rozsah výběru (počet opakování měření) logicky n = 6, celkem 120 naměřených hodnot.

2) Je – li rozsah souboru alespoň 100 hodnot, pak je možné podle [2] přijímat závěry se spolehlivostí 99,73 %. Proces měření lze považovat podle [3] za způsobilý tehdy, leží – li veškeré hodnoty Rij. uvnitř regulačních mezí. V tomto případě má smysl pokračovat ve vyhodnocení naměřených hodnot. Jsou – li některé hodnoty mimo regulační meze, pak podle [3] nastávají dvě situace : 1) Hodnoty mimo regulační meze se vyskytují pouze u jednoho operátora – příčinou je obvykle jiná metoda měření, než u ostatních operátorů. Řešením je sjednocení metod měření. Následně jsou příslušná měření opakována a je proveden nový výpočet


DIPLOMOVÁ PRÁCE regulačních mezí. Opět je nutno prověřit, zda všechny hodnoty Rij. leží uvnitř regulačních mezí. 2) Hodnoty mimo regulační meze se vyskytují u většiny nebo všech operátorů – pak je systém měření příliš citlivý na činnost operátora. Je nutné provést takovou změnu, aby byla tato citlivost snížena. Další postup je shodný s bodem 1). Poté, co lze proces měření považovat za způsobilý (z pohledu variability provedených měření), lze přistoupit k vyhodnocení naměřených dat pro studii opakovatelnosti a reprodukovatelnosti. Prvním krokem je stanovení hodnoty opakovatelnosti měření (EV) podle vztahu :

EV = 5,15 ⋅ σ e = 5,15

R d *2

(40)

kde : σe ................................ směrodatná odchylka reprodukovatelnosti d*2 ................................ koeficient závislý na počtu opakování měření a součinu počtu měřených součástí a počtu operátorů. Hodnoty koeficientu d*2 viz např. [3]. Pozn.: Podle [3] je pro vyhodnocení opakovatelnosti měření (EV) použit násobek 5,15σ, který odpovídá oblasti, v níž leží v případě normálního rozdělení 99 % všech hodnot. Podle [29] je možné použít násobek 6σ. Směrodatná odchylka reprodukovatelnosti je odhadována pomocí průměrného rozpětí a koeficientu d*2, protože není známa její nominální hodnota, ani hodnota získaná empiricky. Hodnota R (průměrné rozpětí opakovaných měření pro všechny operátory) je vypočtena podle rovnice : h

R=

∑R

i ..

i =1

(41)

h

kde : R i.. .............................. průměrné rozpětí opakovaných měření dosahované jednotlivými operátory. h .................................. počet operátorů Dalším krokem je vyhodnocení reprodukovatelnosti měření (AV), která charakterizuje variabilitu mezi operátory. Pro určení reprodukovatelnosti měření je nutné vypočíst následující hodnoty : n

x ij . =

∑x k =1

ijk

(42)

n

kde: x ij . ............................... aritmetický průměr opakovaných jednotlivými operátory xijk ................................ měřená hodnota n .................................. počet opakovaných měření

měření

jednotlivých

kusů


DIPLOMOVÁ PRÁCE r

∑x x i.. =

ij .

j =1

(43)

r

kde : x i.. ................................aritmetický průměr měření všech kusů jednotlivými operátory r ....................................počet kusů Na základě vypočtených hodnot aritmetických průměrů měření všech kusů jednotlivými operátory x i.. jsou stanoveny hodnoty rozpětí :

R0 = max x i.. − min x i.. ; i ∈ 1; h i

i

(44)

kde : R0..................................rozpětí průměrů max x i.. .........................maximální hodnota z aritmetických průměrů měření všech kusů i

jednotlivými operátory min x i.. .........................minimální hodnota z aritmetických průměrů měření všech kusů i

jednotlivými operátory h ...................................počet operátorů Nyní lze stanovit hodnotu reprodukovatelnosti měření (AV) podle následujícího vztahu :

R   (EV )2    AV =  5,15 ⋅ *0  −  (45) d 2   n ⋅ r   kde : r ....................................počet měřených kusů n ...................................počet opakovaných měření d*2 .................................koeficient závislý na počtu opakování měření a součinu počtu měřených součástí a počtu operátorů, jehož hodnoty uvádí viz např. [3]. 2

Dále pak hodnotu opakovatelnosti a reprodukovatelnosti měření (R&R) :

R&R =

(EV )2 + ( AV )2

(46)

Rovnice (46) předpokládá, že celkový rozptyl naměřených údajů vyvolaný opakovatelností a reprodukovatelností je dán součtem rozptylů opakovatelnosti (EV)2 a reprodukovatelnosti (AV)2. Pomocí hodnot opakovatelnosti a reprodukovatelnosti (R&R) lze vyjádřit, do jaké míry se podílejí na celkovém rozptylu naměřených hodnot opakovatelnost (EV) a reprodukovatelnost (AV). K tomuto účelu se stanovují podíly vyjádřené v procentech podle následujících vztahů :

p EV =

(EV )2 ⋅ 100 (R & R )2

(47)


DIPLOMOVÁ PRÁCE p AV =

( AV )2 ⋅ 100 (R & R )2

(48)

kde : pEV ............................... podíl rozptylu opakovatelnosti měření (EV) na celkové variabilitě pAV ............................... podíl rozptylu reprodukovatelnosti měření (AV) na celkové variabilitě Dále platí rovnost :

p EV + p AV = 100

(49)

Z hodnot pEV a pAV lze podle [3] usuzovat na příčiny variability při měření : -

Výrazný podíl hodnoty pEV značí příčinu variability v používaném prostředku měření, metodě měření nebo podmínkách prostředí. Výrazný podíl hodnoty pEV značí příčinu variability v rozdílných schopnostech jednotlivých operátorů, popř. jejich přístupu k provádění měření.

Aby mohly být vyvozeny závěry také z hodnoty opakovatelnosti a reprodukovatelnosti (R&R), je nutné podle [3] stanovit celkovou variabilitu (TV). Samotná hodnota R&R nevypovídá o vhodnosti systému měření, protože není k této variabilitě vztažena. Aby mohla být celková variabilita (TV) stanovena, je nutné nejdříve stanovit variabilitu mezi měřenými kusy (PV), která charakterizuje výrobní rozpětí měřeného znaku. Prvním krokem vyhodnocení variability mezi měřenými kusy (PV) je výpočet aritmetických průměrů všech měření jednotlivých kusů podle vztahu : h

x . j. =

∑x

ij .

i =1

(50)

h

Následně je určeno rozpětí aritmetických průměrů všech měření jednotlivých kusů jednotlivými operátory Rp podle vztahu :

R p = max x . j . − min x . j . ; j ∈ 1; r j

j

(51)

kde : max x. j . ....................... maximální hodnota z aritmetických průměrů všech měření jednotj

livých kusů min x . j . ........................ minimální hodnota z aritmetických průměrů všech měření jednotj

livých kusů Variabilita mezi měřenými kusy (PV) je stanovena podle vztahu : Rp PV = 5,15 * d 2

(52)


DIPLOMOVÁ PRÁCE kde : d*2.................................koeficient závislý na počtu opakování měření a součinu počtu měřených součástí a počtu operátorů, jeho hodnoty uvádí např. [3]. Dalším krokem studie opakovatelnosti a reprodukovatelnosti je konstrukce regulačního diagramu pro polohu (aritmetický průměr). Konstrukce diagramu pro aritmetický průměr je popsána v kapitole 5.2.2. Základem pro výpočet polohy centrální čáry je určení aritmetického průměru z průměrných hodnot měření všech kusů jednotlivými operátory podle rovnice (53). Regulační meze jsou dále určeny pomocí, příslušných koeficientů, průměru vypočteného z rovnice (53) a průměrného rozpětí opakovaných měření pro všechny operátory určené podle vztahu (41). h

x=

∑x

i ..

i =1

h

(53)

kde : x i.. ................................aritmetický průměr měření všech kusů jednotlivými operátory určený podle vztahu (43)

x ..................................aritmetický průměr z průměrných hodnot měření všech kusů jednotlivými operátory Podle [10] je tímto diagramem vyhodnocována použitelnost systému měření, tedy jeho schopnost posoudit variabilitu mezi měřenými kusy. Je požadováno, aby alespoň 50 % bodů v regulačním diagramu leželo mimo regulační meze a aby se jednotliví operátoři shodovali v tom, které body leží mimo meze [3]. V tomto případě je schopnost systému odhalit variabilitu mezi měřenými kusy dostatečná. Systém je způsobilý. Leží-li méně než 50 % bodů mimo regulační meze, pak schopnost systému odhalit variabilitu mezi měřenými kusy není dostatečná. Podle [10] je pravděpodobnou příčinou nedostatečná rozlišitelnost systému měření nebo fakt, že měřené kusy nereprezentují přirozenou variabilitu výrobního procesu. Pozn.: Regulační meze jsou stanoveny na základě variability uvnitř podskupin, která je tvořena opakovatelností měření stejného kusu. Do diagramu jsou vynášeny hodnoty průměrů, které odpovídají různým kusům reprezentujícím výrobní rozpětí. Proto vynášené hodnoty budou ležet mimo regulační meze. Regulační diagram takto podle [3] porovnává variabilitu dosahovanou u opakovaných měření stejných kusů s očekávanou variabilitou výrobního procesu. Pomocí variability mezi měřenými kusy (PV) a pomocí opakovatelnosti a reprodukovatelnosti (R&R) je možné stanovit celkovou variabilitu (TV) takto :

TV =

(R & R )2 + (PV )2

(54)

Pozn.: Součet je podle [3] možný, protože jsou sčítány rozptyly. Posledním krokem vyhodnocení opakovatelnosti a reprodukovatelnosti měření je podle [3] vyjádření opakovatelnosti (EV), reprodukovatelnosti (AV), opakovatelnosti a reprodukovatelnosti (R&R) a variability mezi kusy (PV) v procentech z celkové variability. Příslušné podíly jsou vypočteny podle vztahů :


DIPLOMOVÁ PRÁCE EV ⋅ 100 TV AV % AV = ⋅ 100 TV R&R %R & R = ⋅ 100 TV PV % PV = ⋅ 100 TV % EV =

(55) (56) (57) (58)

Pozn.: Výsledek součtů uvedených výrazů není 100 %, protože podle [3] je možno sčítat pouze hodnoty rozptylů a ne směrodatných odchylek. Přijatelnost analyzovaného systému měření je posuzována na základě výrazu (57), tedy procentuálního vyjádření hodnoty opakovatelnosti a reprodukovatelnosti k celkové variabilitě (% R&R). Kritéria pro hodnocení systému měření převzatá z [3] pomocí hodnoty % R&R uvádí tabulka 19.

Tabulka 19 : Kritéria přijatelnosti systému měření % R&R ≤ 10

Systém měření je přijatelný

10 < % R&R ≤ 30

Systém měření může být přijatelný. Je nutno přihlédnout k důležitosti aplikace, nákladům na měřidla, opravy atd.

% R&R > 30

Systém měření není přijatelný, je nutno jej zlepšit

Užitečné informace také poskytují hodnoty procentuálního vyjádření opakovatelnosti (% EV) a reprodukovatelnosti (% AV) měření vůči celkové variabilitě měření (TV). Větší hodnota % EV ukazuje možnost zlepšení systému měření v podmínkách prostředí, metodách měření a měřicím prostředku. Větší hodnota % AV ukazuje možnost zlepšení schopností operátorů.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Závěr Původním cílem diplomové práce a přáním organizace bylo vypracovat „dokumentované postupy pro kontrolu typových dílců“, tedy postupů, které by stanovovaly, jak který typ příruby měřit. Cílem bylo zlepšení výrobního procesu (zejména měření) a pokles počtu neshod. Po provedené analýze výrobního procesu, pozorování procesu a konzultaci s operátory CNC strojů bylo od tohoto záměru upuštěno a byla navrhnuta jiná opatření. Tento původní cíl diplomové práce byl tedy změněn. Bylo vypracováno cca 13 postupů, příklad je uveden v příloze 6 diplomové práce. Byly stanoveny následující cíle diplomové práce : 1) Analýza výrobního procesu výroby malých přírub a sběr dat Tato část diplomové práce byla zaměřena na získání všeobecných informací o výrobním procesu a na následné získání dat o produkci organizace, která měla být podrobena další analýze. Byly získány následující informace o výrobním procesu : -

charakter výroby malých přírub (kusová výroba vzájemně odlišných dílců založená na kvalifikované pracovní síle) zmapování výrobního procesu na základě dokumentace a pozorování procesu popis dokumentace používané při výrobě informace o uspořádání buňky malých přírub a o používaných obráběcích strojích způsob přípravy programů CNC strojů zevrubný popis údržby CNC strojů seznam měřidel používaných v buňce malých přírub a popis, jaký je hlavní úkol měření ve výrobě informace o způsobu vypořádání neshod (preventivní opatření nebyla ve sledovaném období realizována).

Organizací byla poskytnuta historická data o neshodách za období listopad 2008 až duben 2009. Podrobné informace o jednotlivých neshodách nebyly organizací poskytnuty. Autorovi bylo umožněno nahlédnout do výkresové dokumentace a do průvodek dílců a opatřit si z dokumentace poznámky. Dále byly organizací poskytnuty seznamy měřidel dostupných v buňce, na výdejně a výstupní kontrole. Bližší informace o měřidlech nebyly organizací poskytnuty, proto byly získány z katalogů výrobců měřidel. 2) Analýza dat z pohledu vyhodnocení vad. Data poskytnutá organizací byla roztříděna a analyzována pomocí Paretovy analýzy. Životně důležité neshody byly určeny podle následujících hledisek : -

četnost kritičnost (podle stupně závažnosti ze záznamů).

V obou těchto případech bylo identifikováno sedm životně důležitých typů neshod, 5 typů je shodných pro obě hlediska. Rozhodovací úroveň byla nastavena zhruba na 80 % relativní kumulativní četnosti. Další analýza byla na žádost organizace provedena pro data roztříděná podle identifikátorů operátorů. Pomocí Paretovy analýzy byli určeni operátoři, kteří jsou zodpovědní za vznik zhruba 80 % neshod. U této skupiny pak byly určeny životně důležité neshody z hlediska četnosti. Zjištění jsou shodná s předchozím případem.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Je-li rozhodovací úroveň v Paretově analýze posunuta mírně nad 80 % (zhruba 1 % až 2 %), pak jsou ve všech třech případech jako životně důležité vyhodnoceny stejné typy neshod. Nejčastěji se jedná o nedodržené tolerance. Dále byly pomocí Paretovy analýzy vyhodnoceny životně důležité operace z hlediska četnosti neshod. Jako nejkritičtější byly určeny operace soustružení a frézování pro veškeré typy neshod i pro životně důležité typy neshod. Dokončovací a ostatní režijní operace nepatří z hlediska četnosti neshod ke kritickým. Tato skutečnost není vzhledem k tvaru příruby překvapivá. Organizací nebyly poskytnuty potřebné informace, proto nemohl být vyhodnocen podíl neshod na celkovém objemu produkce malých přírub. Dále nebyly poskytnuty informace o zkratkách „BOM“ a „RCA“. Rovněž nebyly poskytnuty informace o odlišnostech jednotlivých operací, které jsou označeny stejným názvem, ale různým kódem. 3) Identifikace příčin vad Na základě analýzy dat a provedeného pozorování procesu bylo za hlavní příčinu vzniku neshod identifikováno měření : -

použití nevhodného měřidla, nevhodný způsob, kterým je měření prováděno nedostatek některých měřidel.

Mezi další příčiny vzniku neshod patří : -

chybné naprogramování CNC stroje volba nevhodného nástroje nebo řezných podmínek nedostatek nožových vložek Coro Cut

4) Návrh optimalizace výrobního procesu Byl doporučen nákup chybějících měřidel a byl navrhnut postup pro určení přesných typů měřidel, která mají být nakoupena. Dále doporučen nákup chybějících nožových vložek. Byla navrhnuta jednoduchá tabulka, která má pomoci operátorům z buňky malých přírub s určením vhodného měřidla při měření rozměru. Byla sepsána základní pravidla, kterých by si měli být operátoři při měření vědomi. Systém měření nebyl dosud podroben systematické analýze, proto je doporučeno provedení MSA. Na základě odborné literatury byla navržena metodika (přizpůsobena podmínkám v organizaci) pro provedení a vyhodnocení analýzy systému měření Byl vytvořen tvarový návrh příruby, která by měla být použita v některých částech MSA. Tento návrh vychází z analýzy dat z pohledu vyhodnocení vad. Výstupem MSA by mělo být posouzení vlivu operátorů, použitých metod a prostředí na měření v organizaci. Dále by byla posouzena opakovatelnost a reprodukovatelnost, stabilita, strannost a linearita systému měření. Komplikací při MSA může být relativní složitost výpočtů některých statistických charakteristik.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Autor poustupoval při zpracování části týkající se MSA zejména podle [10]. Tuto publikaci však nelze díky mnoha chybám označit za ideální návod na provedení MSA. Pokud je podle [10] postupováno, je nutné veškeré statistické výpočty konzultovat např. s [27] a [28]. Nejčastějším zdrojem problémů je zmatečný způsob označování statistických charakteristik (např. σ, σr a σopakovatelnost jsou použity ve stejné kapitole jako označení jedné a téže veličiny). Dále pak také fakt, že vzorce pro výpočet statistických charakteristik jsou převzaty z odborné literatury aniž by bylo upraveno označení proměnných v textu nebo vzorcích. Autor diplomové práce tedy použil [10] jako metodický postup, přičemž statistické výpočty jsou konzultovány s [27] a [28] tak, aby byly při MSA použitelné.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Seznam použitých zdrojů [1] John Crane Sigma (Česká republika) [online]. není k dispozici [cit. 2010-05-09]. Dostupné z WWW: . [2] FIALA, Alois. Statistické řízení jakosti : prostředky a nástroje pro řízení a zlepšování procesů. Brno : VUT Brno, 1997. 93 s. ISBN 80-214-0895-2. [3] PLURA, Jiří. Plánování a neustálé zlepšování jakosti. 1. vydání. Praha : Computer Press, 2001. 244 s. ISBN 807-22-654-31. [4] KOŠKA, Petr. Statistické řízení : regulační diagramy. In Studijní materiál předmětu XRP. Brno : Neznámé, 2009. s. 29. [5] TOŠENOVSKÝ, Josef; NOSKIEVIČOVÁ, Darja. Statistické metody pro zlepšování jakosti. Ostrava : Montex a.s., 2000. 362 s. ISBN 80-7225-040-X. [6] International vocabulary of metrology : Basic and general concepts and asociated terms [online]. Paris : Pavillon de Breteuil, F-92312 Sèvres Cedex, 2008 [cit. 2010-05-10]. Dostupné z WWW: . [7] ČECH, Jaroslav; PERNIKÁŘ, Jiří; PODANÝ, Kamil. Strojírenská metrologie. Brno : Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., 2005. 170 s. ISBN 80-214-3070-2. [8] ČSN 010115. Mezinárodní slovník základních a všeobecných termínů v metrologii. Praha : Český normalizační institut, 1996. 44 s. [9] PERNIKÁŘ, Jiří. Přednášky předmětu XSM. Brno : Neznámé, 2008. s. neznámé. [10] Analýza systémů měření (MSA). 3. vydání. Praha : Česká společnost pro jakost, 2002. 234 s. ISBN 80-02-01562-2. [11] FIALA, Alois. Statistické řízení procesů : Analýza systémů měření. In Přednášky předmětu XRP. Brno : Neznámé, 2009. s. 240. [12] PERNIKÁŘ, Jiří Hodnocení způsobilosti kontrolních prostředků : neznámý. In Sborník přednášek z mezinárodní konference v oboru měření délek, geometrických veličin a struktury povrchu : KVALITA A GPS 2005. Brno : Neznámé, 2005. s. 97 - 100. Dostupné z WWW: . ISBN 80-214-3033-8. [13] ČSN ISO 5725-1. Přesnost (správnost a shodnost) metod a výsledků měření. : Část 1: Obecné zásady a definice. Praha : Český normalizační institut, 1997. 24 s. [14] Mitutoyo Česká republika [online]. 2003 [cit. 2010-05-10]. Katalog. Dostupné z WWW: . [15] ČSN ISO 3534-1. STATISTIKA - SLOVNÍK A ZNAČKY : Část 1 : Pravděpodobnost a obecné statistické termíny. Praha : Český normalizační institut, 1994. 56 s.


DIPLOMOVÁ PRÁCE [16] HUMÁR, Anton. Technologie I : Technologie obrábění – 1. část. In Studijní opory pro magisterskou formu studia strojírenské technologie I. Brno : Neznámé, 2003. s. 138. [17] Kroeplin Längenmesstechnik [online]. 2009 [cit. 2010-05-10]. Catalog. Dostupné z WWW: . [18] 3D Souřadnicové stroje Mitutoyo [online]. 2009 [cit. 2010-05-10]. Dostupné z WWW: < http://www.mitutoyo-czech.cz/cz/pdf/sms.pdf>. [19] ČSN EN ISO 10360-2. Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Přejímací a periodické zkoušky souřadnicových měřicích strojů (CMM) : Část 2: Souřadnicové měřicí stroje používané pro měření lineárních rozměrů. Praha : Český normalizační institut, 2002. 16 s. [20] HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fyzika : Mechanika Termodinamika. 1. české vydání. Brno : VUTIUM, 2000. 600 s. ISBN 80-214-1868-0. [21] Stainless Steel - Grade 316L – Properties, Fabrication and Applications [online]. 2004 [cit. 2010-05-10]. AZoM - The A to Z of Materials. Dostupné z WWW: . [22] Nerezavějící a žáruvzdorné oceli Poldi : pro všeobecné použití. Kladno : TISKAŘSKÉ ZÁVODY, s.p., provoz 61, 1990. 203 s. [23] Stainless Steel 316 [online]. 2009 [cit. 2010-05-10]. Alloy Wire. Dostupné z WWW: . [24] General properties [online]. neznámé [cit. 2010-05-10]. AUSTENITIC STAINLESS STEEL (316). Dostupné z WWW: . [25] Stainless Steel 316L [online]. 2009 [cit. 2010-05-10]. LENNTECH. Dostupné z WWW: . [26] SVOBODA, Pavel; BRANDEJS, Jan; PROKEŠ, František. Základy konstruování. 3. vydání. Brno : CERM, 2005. 202 s. ISBN 80-7204-405-2. [27] KARPÍŠEK, Zdeněk. Matematika IV : Statistika a pravděpodobnost. 3. vydání. Brno : CERM, 2007. 170 s. ISBN 978-80-214-3380-9. [28] KUNDEROVÁ, Pavla. Základy pravděpodobnosti a matematické statistiky. 1. vydání. Olomouc : Univerzita Palackého v Olomouci, 2004. 186 s. ISBN 80-244-0813-9. [29] Measurement Systems Analysis [online]. 2004 [cit. 2010-05-10]. ELSMAR. Dostupné z WWW: .


DIPLOMOVÁ PRÁCE Seznam použitých symbolů a zkratek Zkratka/symbol & α α ∆α β1 β2 σ σe ø

ϑ

Jednotka °C-1 °C-1 *) mm -

A2

-

c b1 b2

-

d2

-

d* 2

-

D3

-

D4

-

h11 h22 H0 HA l l0 ∆l L

mm mm mm mm

max x i..

mm

min x i..

mm

max xijk

mm

min xijk

mm

max x. j .

mm

min x . j .

mm

i

i

k

k

j

j

Popis Spojka „a“ Součinitel délkové teplotní roztažnosti Hladina významnosti Rozdíl součinitelů délkové teplotní roztažnosti Regresní koeficient Regresní koeficient Směrodatná odchylka Směrodatná odchylka reprodukovatelnosti Průměr (např. díry, hřídele apod.) Odhadovaný parametr Koeficient používaný k výpočtu regulačních mezí regulačního diagramu pro x Počet vad na objektu Bodový odhad regresního koeficientu β1 Bodový odhad regresního koeficientu β2 Koeficient související s rozdělením průměrného rozpětí Koeficient související s rozdělením průměrného rozpětí Koeficient používaný k výpočtu regulačních mezí regulačního diagramu pro R Koeficient používaný k výpočtu regulačních mezí regulačního diagramu pro R Prvek 11 matice H Prvek 22 matice H Nulová hypotéza Alternativní hypotéza Délka Počáteční délka Změna délky Měřená délka Maximální hodnota z aritmetických průměrů měření všech kusů jednotlivými operátory Minimální hodnota z aritmetických průměrů měření všech kusů jednotlivými operátory Maximální hodnota z opakovaných měření daného kusu daným operátorem Minimální hodnota z opakovaných měření daného kusu daným operátorem Maximální hodnota z aritmetických průměrů všech měření jednotlivých kusů Minimální hodnota z aritmetických průměrů všech měření jednot-livých kusů


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Zkratka/symbol MPEE

∆MPEE n np p pAV pEV r R Rj Rij. R0 Rp R R

R i.. s sb sr T t t

α   2

ν ,1− 

Jednotka Popis Extrémní hodnota chyby indikace CMM při µm měření rozměru E µm Rozdíl/změna MPEE Rozsah výběru/podskupiny Počet vadných prvků ve výběru n Podíl vadných prvků ve výběru n Podíl rozptylu reprodukovatelnosti měření % (AV) na celkové variabilitě Podíl rozptylu reprodukovatelnosti měření % (AV) na celkové variabilitě Koeficient vícenásobné korelace *) Rozpětí mm Výběrové rozpětí j-té podskupiny Rozpětí opakovaných měření jednotlivých mm kusů provedených jednotlivými operátory mm Rozpětí průměrů Rozpětí aritmetických průměrů všech měření mm jednotlivých kusů jednotlivými operátory mm Průměrné rozpětí Průměrné rozpětí opakovaných měření pro mm všechny operátory Průměrné rozpětí opakovaných měření mm dosahované jednotlivými operátory mm Směrodatná odchylka mm Bodový odhad směrodatné odchylky strannosti Bodový odhad směrodatné odchylky mm opakovatelnosti Odhad parametru ϑ Pozorovaná hodnota odhadu T -

Td Th ∆t U Wα

°C -

Wα

-

Kvantil Studentova rozdělení Dolní mez spolehlivostního pásu Horní mez spolehlivostního pásu Rozdíl teplot Poměrný počet vad na objektu Kritický obor Doplněk kritického oboru

x x

*) mm

Aritmetický průměr Hodnota z intervalu min x ri ; max x ri

xi xi,j

mm mm

xijk

mm

Individuální hodnota v podskupině Měřená hodnota Měřená hodnota (operátor, číslo měření, číslo měřeného kusu)


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Zkratka/symbol xmax xmin xr xri

Jednotka mm mm mm mm

x i..

mm

x ij .

mm

x i. k

mm

xj

mm

x . j.

mm

x ri

mm

x ~ x y yi

mm *) mm mm

yi

mm

yi,j ''A'' ad apod. ASME atd. AV

mm mm

%AV

%

''B'' cca CL CMM CNC č. ČSN DCM DIA dig. Dpt.

-

Popis Maximální hodnota v podskupině Minimální hodnota v podskupině Referenční hodnota Referenční hodnota i-tého měřeného kusu Aritmetický průměr měření všech kusů jednotlivými operátory Aritmetický průměr opakovaných měření jednotlivých kusů provedených jednotlivými operátory Aritmetický průměr měření všech kusů jedním operátorem v jedné sérii měření Aritmetický průměr j-té podskupiny Aritmetický průměr všech měření jednotlivých kusů Průměrná referenční hodnota Aritmetický průměr aritmetických průměrů Medián Strannost Průměrná strannost i-tého měřeného kusu Aritmetický průměr z průměrných hodnot strannosti y i Dílčí hodnota strannosti Strana „A“ obrobku Odkaz, předložka „k“ A podobně American Society Of Mechanical Engineers A tak dále Appraiser Variation (reprodukovatelnost) Podíl reprodukovatelnosti na celkové variabilitě Strana „B“ obrobku Zhruba central line (centrální čára) coordinate measuring machine Coputer numerical control Číslo Označení českých technických norem Data Control Management Diametr (průměr) digitální Department


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Zkratka/symbol EN EV % EV

f/m/c/v FR ID inf. ISO IT Kč ks. KT KVy LCL MI MMD MSA např. Nesh. NPT op. popř. Pozn. pr. PV %PV R&R % R&R ref. hodnota rel. kum. rozlišitel. str. StSteel SU tol.

Jednotka Popis European standards (označení evropské normy) mm Equipment Variation (opakovatelnost měření) Podíl opakovatelnosti měření na celkové % variabilitě Třída přesnosti tolerování ISO 2768 (fine/ medium/coarse/very coarse) Frézování Identifikátor Informační International Organization for Standardization Základní tolerance Koruna česká Kus/kusů mm Hloubka výmolu na čele mm Radiální opotřebení špičky lower control line (dolní regulační mez) Milling (frézování) Master Data Management Measurement System Analysis (analýzy systémů měření) Například Neshodných National pipe thread (označení standardu pro trubkové kuželové závity) Operace Popřípadě Poznámka Průměr Part Variation (variabilita mezi měřenými mm kusy) Podíl variability mezi měřenými kusy na % celkové variabilitě Repeatability & Reproducibility mm (opakovatelnost a reprodukovatelnost) % Podíl R&R na celkové variabilitě Referenční hodnota Relativní kumulativní Rozlišitelnost Strana Stainless steel (nerezová ocel) Soustružení Tolerance


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Zkratka/symbol TU TV tzn. tzv. UCL VB VBD VIM

Jednotka mm mm -

Popis Turning (soustružení) Total Variation (celková variabilita) To znamená Takzvaný upper control line (horní regulační mez) Šířka fazetky opotřebení na hřbetě Vyměnitelná břitová destička Vocabulaire international de metrologie (Mezinárodní metrologický slovník)

Pozn.: Veličiny, u kterých je uveden jako jednotka symbol *), mají obecně shodný rozměr, jako znak, který popisují. Např. [mm] v případě rozpětí R délek měřených v [mm].


DIPLOMOVÁ PRÁCE Seznam příloh Vázané přílohy : Příloha 1............. tabulka 3 – Neshody (četnost) Příloha 2............. tabulka 5 – Neshody (závažnost) Příloha 3............. tabulka 7 – Operátoři (četnost neshod) Příloha 5............. tabulka 9 – Výběr operátorů (četnost neshod) Příloha 6............. Příklad dokumentovaného postupu pro kontrolu typového dílce Příloha 7............. Návrh tvaru příruby pro provedení MSA Příloha 8............. Odvození vztahů pro výpočet koeficientů regresní přímky

Přílohy vložené volně : Příloha 4............. tabulka 8 – Výběr operátorů (seznam neshod) Příloha 9............. Záznamy o neshodách

Přílohy : Příloha 1 : tabulka 3 – Neshody (četnost) Kód neshody

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 26 suma

Neshody - četnost

Operace Neshoda

Kód

0020 0050 0030 průměr mimo toleranci 0045 0025 0035 0027 0020 0030 rozměr mimo toleranci 0034 0040 délka mimo tol. 0020 0020 0030 poškozený dílec 0080 0045 poloha díry mimo tol. 0030 vada závitu 0030 0030 průměr díry mimo tol. 0020 0045 0020 vada zápichu 0046 DCM 0020 vada drážky 0030 0040 MMD 0020 hloubka díry mimo tol. 0030 0020 vada materiálu/ odlitku 0030 deformace 0020 nástroj 0020 výkres 0030 stopa nástroje 0030 dodavatel 0010 zajeto do čela 0045 špatný popis 0010 sražená hrana 0020 operace navíc 0020 záměna dílců 0030 špatné rozměry dílce 0020 technologie 0020 ztráta materiálu 0030 X X

Četnost

Četnost v op.

35 2 3 5 3 1 1 18 12 1 1 21 7 5 1 1 9 9 4 1 1 3 1 2 3 1 1 1 3 2 1 2 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 X

41 5 3 5 4 1 1 18 12 2 1 24 8 6 1 2 11 11 4 1 2 4 1 5 3 1 1 1 3 2 1 3 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 206

Absolutní

Relativní

Rel. kum.

Rel. kum. [%]

60

0,2913

0,2913

29,13

33

0,1602

0,45

45,1456

24

0,1165

0,5631

56,31

17

0,0825

0,6456

64,56

11 11

0,0534 0,0534

0,6990 0,7524

69,90 75,24

7

0,0340

0,7864

78,64

5

0,0243

0,8107

81,07

5 3

0,0243 0,014563

0,8350 0,8544

83,50 85,44

3

0,0146

0,8689

86,89

3

0,0146

0,8835

88,35

3

0,0146

0,8981

89,81

3 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 206

0,0146 0,0146 0,0146 0,0146 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 1,0000

0,9126 0,9272 0,9417 0,9563 0,9612 0,9660 0,9709 0,9757 0,9806 0,9854 0,9903 0,9951 1,0000 X

91,26 92,72 94,17 95,63 96,12 96,60 97,09 97,57 98,06 98,54 99,03 99,51 100,00 X

Příloha 2 : tabulka 5 – Neshody (závažnost) Pořadí Kód neshody neshody 1.

1

2.

2

3.

4

4.

5

5. 6.

6 9

7.

3

8.

7

9. 10.

8 11

11.

13

12. 13.

14 16

14.

12

15. 16. 17. 18. 19. 20.

15 10 17 20 22 23

21.

24

22. 23. 24. 25. 26. suma

25 26 18 19 21 X

Neshoda průměr mimo toleranci rozmer mimo toleranci poškozený dílec poloha díry mimo toleranci vada závitu DCM délka mimo toleranci průměr díry mimo toleranci vada zápichu MMD vada materiálu/ odlitku deformace výkres hloubka díry mimo toleranci nástroj vada drážky stopa nástroje špatný popis operace navíc záměna dílců špatné rozměry dílce technologie ztráta materiálu dodavatel zajeto do čela sražená hrana X

Stupeň závažnosti četnost

Váha Rel. kum.

Rel. kum. [%]

0,3563

0,3563

35,63

48

0,1500

0,5063

50,63

0

32

0,1000

0,6063

60,63

7

0

18

0,0563

0,6625

66,25

3 0

7 5

0 0

17 10

0,0531 0,0313

0,7156 0,7469

71,56 74,69

5

2

0

9

0,0281

0,7750

77,50

6

1

0

8

0,0250

0,8000

80,00

2 0

3 3

0 0

8 6

0,0250 0,0188

0,8250 0,8438

82,50 84,38

0

3

0

6

0,0188

0,8625

86,25

0 0

3 3

0 0

6 6

0,0188 0,0188

0,8813 0,9000

88,13 90,00

1

2

0

5

0,0156

0,9156

91,56

2 2 2 0 0 0

1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0

4 4 4 2 2 2

0,0125 0,0125 0,0125 0,0063 0,0063 0,0063

0,9281 0,9406 0,9531 0,9594 0,9656 0,9719

92,81 94,06 95,31 95,94 96,56 97,19

0

1

0

2

0,0063

0,9781

97,81

0 0 1 1 1 X

1 1 0 0 0 X

0 0 0 0 0 X

2 2 1 1 1 320

0,0063 0,0063 0,0031 0,0031 0,0031 1

0,9844 0,9906 0,9938 0,9969 1,0000 X

98,44 99,06 99,38 99,69 100,00 X

Low

Medium

High

Celková Relativní

38

38

0

114

20

14

0

2

15

4

Příloha 3 : tabulka 7 – Operátoři (četnost neshod) Pořadí Operátor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 30 23 24 25 26 27 28 29 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

bez ID 2025 1432 1472 1443 1461 2028 1408 1398 1836 1418 1457 1325 2240 1840 1459 1469 2228 1433 2248 1471 1396 2235 2236 2029 1468 1470 1419 1383 1367 794 1390 1464 1454 1455 1413 2026 1442 1465 1388 1426 1430 1452 1420 1427 1364 1834 1416 1487 1478

Četnost - neshody Absolutní Relativní Rel. kum. Rel. kum. [%] 12 0,0585 0,0585 5,85 11 0,0537 0,1122 11,22 10 0,0488 0,1610 16,10 9 0,0439 0,2049 20,49 8 0,0390 0,2439 24,39 7 0,0341 0,2780 27,80 6 0,0293 0,3073 30,73 6 0,0293 0,3366 33,66 6 0,0293 0,3659 36,59 5 0,0244 0,3902 39,02 5 0,0244 0,4146 41,46 5 0,0244 0,4390 43,90 5 0,0244 0,4634 46,34 5 0,0244 0,4878 48,78 4 0,0195 0,5073 50,73 4 0,0195 0,5268 52,68 4 0,0195 0,5463 54,63 4 0,0195 0,5659 56,59 4 0,0195 0,5854 58,54 4 0,0195 0,6049 60,49 4 0,0195 0,6244 62,44 4 0,0195 0,6439 64,39 4 0,0195 0,6634 66,34 3 0,0146 0,6780 67,80 3 0,0146 0,6927 69,27 3 0,0146 0,7073 70,73 3 0,0146 0,7220 72,20 3 0,0146 0,7366 73,66 3 0,0146 0,7512 75,12 3 0,0146 0,7659 76,59 3 0,0146 0,7805 78,05 2 0,0098 0,7902 79,02 2 0,0098 0,8000 80,00 2 0,0098 0,8098 80,98 2 0,0098 0,8195 81,95 2 0,0098 0,8293 82,93 2 0,0098 0,8390 83,90 2 0,0098 0,8488 84,88 2 0,0098 0,8585 85,85 2 0,0098 0,8683 86,83 2 0,0098 0,8780 87,80 2 0,0098 0,8878 88,78 2 0,0098 0,8976 89,76 2 0,0098 0,9073 90,73 2 0,0098 0,9171 91,71 1 0,0049 0,9220 92,20 1 0,0049 0,9268 92,68 1 0,0049 0,9317 93,17 1 0,0049 0,9366 93,66 1 0,0049 0,9415 94,15

pokračování

Příloha 3 : tabulka 7 – dokončení Pořadí Operátor 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 suma

1311 2230 1417 1400 1401 2262 1445 1379 1415 2249 1369 1394 X

Četnost - neshody Absolutní Relativní Rel. kum. Rel. kum. [%] 1 0,0049 0,9463 94,63 1 0,0049 0,9512 95,12 1 0,0049 0,9561 95,61 1 0,0049 0,9610 96,10 1 0,0049 0,9659 96,59 1 0,0049 0,9707 97,07 1 0,0049 0,9756 97,56 1 0,0049 0,9805 98,05 1 0,0049 0,9854 98,54 1 0,0049 0,9902 99,02 1 0,0049 0,9951 99,51 1 0,0049 1,0000 100,00 205 1 X X

Příloha 5 : tabulka 9 – Výběr operátorů (četnost neshod) Pořadí Kód neshody neshody 1.

1

2.

2

3.

4

4.

5

5.

3

6.

7

7. 8. 9.

6 9 8

10.

12

11.

14

12.

13

13. 14. 15. 16. 17.

16 11 17 10 22

18.

24

19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. suma

18 15 25 20 23 26 19 X

Neshoda průměr mimo toleranci rozměr mimo toleranci poškozený dílec poloha díry mimo toleranci délka mimo toleranci průměr díry mimo toleranci vada závitu DCM vada zápichu hloubka díry mimo toleranci deformace vada materiálu/ odlitku výkres MMD stopa nástroje vada drážky operace navíc špatné rozměry dílce dodavatel nástroj technologie špatný popis záměna dílců ztráta materiálu zajeto do čela X

Četnost Rel. Absolutní Relativní kum.

Rel. kum. [%]

61

0,3813

0,3813

38,13

19

0,1188

0,5000

50,00

15

0,0938

0,5938

59,38

7

0,0438

0,6375

63,75

6

0,0375

0,6750

67,50

6

0,0375

0,7125

71,25

6 5 5

0,0375 0,0313 0,0313

0,7500 0,7813 0,8125

75,00 78,13 81,25

3

0,0188

0,8313

83,13

3

0,0188

0,8500

85,00

3

0,0188

0,8688

86,88

3 3 3 2 2

0,0188 0,0188 0,0188 0,0125 0,0125

0,8875 0,9063 0,9250 0,9375 0,9500

88,75 90,63 92,50 93,75 95,00

1

0,0063

0,9563

95,63

1 1 1 1 1 1 1 160

0,0063 0,0063 0,0063 0,0063 0,0063 0,0063 0,0063 1

0,9625 0,9688 0,9750 0,9813 0,9875 0,9938 1,0000 X

96,25 96,88 97,50 98,13 98,75 99,38 100,00 X

Příloha 6 : Příklad dokumentovaného postupu na kontrolu typového dílce

Příloha 7 : Návrh tvaru příruby pro provedení MSA

Příloha 8 : Odvození vztahů pro výpočet koeficientů regresní přímky y i = b1 + b2 x ri → y i − b2 x ri − b1 = 0 m

∑y j =1

yi =

i, j

m g

∑y

y=

i =1

i

g

Určení nejpřiléhavější přímky – metoda nejmenších čtverců : g

(

S * = ∑ y i − b2 x ri − b1 i =1

)

2

→ min

kde : S* ..................................reziduální součet čtverců

(

)

(

)

g  ∂ = ∑ 2 ⋅ y i − b2 x ri − b1 ⋅ (− x ri ) = 0 ∂b2  i =1  g  ∂ = ∑ 2 ⋅ y i − b2 x ri − b1 ⋅ (− 1) = 0 ∂b1  i =1 

(

)

(

)

g  ∑ y i − b2 x ri − b1 ⋅ (− x ri ) = 0  i =1  g  ∑ y i − b2 x ri − b1 ⋅ (− 1) = 0  i =1  g

g

g

∑ x ri y i − b2 ∑ xri − b1 ∑ xri = 0 2

i =1

i =1

g

g

i =1

i =1

(I)

i =1

∑ y i − b2 ∑ xri − b1 ⋅ g = 0 (II) Z rovnice (II) vyjádřen koeficient b1 : g  1 g b1 =  ∑ y i − b2 ∑ x ri  g  i =1 i =1  Dosazeno b1 z rovnice (II) do rovnice (I) a upraveno : g g g  g 1 g 2 x ri y i − b2 ∑ x ri −  ∑ y i − b2 ∑ x ri  ⋅ ∑ x ri = 0 ∑ g  i =1 i =1 i =1 i =1  i =1 g

∑x í =1

2

g

ri

y i − b2 ∑ x ri i =1

2

g  1 g 1  g − ∑ y i ∑ x ri + b2  ∑ x ri  = 0 g i =1 i =1 g  i =1 

g

g

g ⋅ ∑ x ri y i − b2 ⋅ g ⋅ ∑ x ri i =1

b2 =

i =1

g

g

g

i =1

i =1

i =1

g

g ⋅ ∑ x ri y i − ∑ y i ∑ x ri g

g ⋅ ∑ x ri i =1

2

 g  −  ∑ x ri   i =1 

2

 g  − ∑ y i ∑ x ri + b2  ∑ x ri  = 0 i =1 i =1  i =1  g

2

2

Absolutní člen b1 je poté určen následovně : 1 g 1 g b1 = ∑ y i − b2 ⋅ ⋅ ∑ x ri = y i − b2 ⋅ x ri g i =1 g i =1

Ústav výrobních strojů, systémů a robotiky DIPLOMOVÁ PRÁCE

Recommend Documents