VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta strojního inženýrství Ústav strojírenské technologie ISBN 978-80-214-4352-5
KOOPERACE V OBLASTI TIM Novák Josef1, doc. Ing., CSc. FS VŠB – TU Ostrava 17 listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba
[email protected]
ABSTRAKT Charakteristika TPM. Zavadění TPM do údržbářské praxe výrobních podniků. Integrace TPM do systému řízení výroby. Charakteristika TIM. Struktura TIM a jeho jednotlivých komponent.
Klíčová slova: TPM, TIM, struktura TIM
1. CHARAKTERISTIKA A SOUČASNÝ PŘÍSTUP K REALIZACI TPM Základním předpokladem pro každý efektivní výrobní systém je zajištění provozuschopnosti výrobního zařízení. Prostoje ve výrobě způsobené poruchami a haváriemi se negativně podepisují na ceně výrobku a na ekonomickém výsledku firmy. Špatná údržba strojů a zařízení často způsobují problémy v kvalitě výroby. Častými poruchami a haváriemi vznikají výpadky v produkci a tím i značné ekonomické ztráty. V současném konkurenčním boji jsou firmy nuceny zvyšovat konkurenceschopnost svých produktů. Jedním z podstatných nástrojů jak zajistit konkurenceschopnost je zvyšování produktivity a snižování nákladů. Nejúčinnějším nástrojem pro zvyšování provozuschopnosti výrobních strojů a zařízení je implementace totálně produktivní údržby (TPM – Total Productive Maintenance).
Součástí TPM jsou následující aktivity: 1. Samostatná údržba (autonomní údržba) – orientuje se zejména na práci operátorů a výrobních týmů při údržbě svého zařízení 2. Plánovaná údržba – orientuje se na údržbáře a techniky, překrývá se se samostatnou údržbou, pokrývá celý životní cyklus strojů a zařízení. Také sem patří určování spolehlivosti strojů, určování spotřeby času, nové metody - diagnostika, management náhradních dílů 3. Trénink pracovníků – jedná se o systematické proškolování pracovníků jak v oblasti řízení, tak i pracovníků výkonných (výroba, údržba) 4. Metodika hladkých přejímek – snaží se o co nejmenší ztráty při zavádění nového stroje
Consulting point pro rozvoj spolupráce v oblasti řízení inovací a transferu technologií
5. Zlepšování stavů strojů – snaží se o rychlé zlepšení výkonu strojů, využívá standardní prvky procesu zlepšování (analýzy problémů, týmovou práci, workshopy, prezentace) a prolíná se s jinými metodami (quick-changes, jidoka, zlepšování kvality apod.) 6. Analýza využití strojů – obsahuje analýzy činnosti strojů a zařízení (například ukazatel celkové efektivnosti zařízení – CEZ), hledání úzkých míst, zjišťování kvality, výpočty ztrát apod.
TPM je nástrojem k dosahování následujících cílů : 1. nulové neplánované prostoje 2. nulové vady způsobené stavem strojů 3. nulové ztráty rychlosti strojů – plné a efektivní využití jejich výkonu. Zavádění TPM je kontinuální proces, který se rozvíjí spolu s výrobní činností podniku. TPM zahrnuje všechny útvary podniku a představuje vzájemné propojení údržby a výroby. Pomocí pospání procesů a vztahů mezi výrobou a údržbou je možné zajistit maximální efektivnost výrobního systému.
2. TIM – TOTAL INTEGRATE MAINTENANCE - TOTÁLNĚ INTEGROVANÁ ÚDRŽBA Je to nejvyšší stupeň údržby, který zahrnuje TPM integrovanou do celkového systému řízení podniku.
Stručná charakteristika TIM
Evidence o všech strojích a zařízeních vedená na počítači. Systematické posuzování stavu opotřebení výrobních zařízení na základě diagnostiky Pořizování „životopisů“ jednotlivých strojů a zařízení včetně jejich konstrukčních celků. Z životopisů by mělo být zřejmé, co se na nich osvědčuje a v čem jsou jejich slabiny, jak často se opravují a co tvoří obvyklou náplň oprav. Plánování oprav s promyšlenou přípravou (volba lhůt sladěná s výrobními úkoly, příprava náhradních součástí a dílů, příprava opravářských čet, náhradní práce pro dělníky od uvolněných strojů a zařízení, předběžné kalkulace a rozpočty oprav). Plánování nákupu, sledování a hlavně snižování zásob (údržbářsko-opravářského vybavení a materiálu). Instruktáže obsluhujících dělníků, jejich výcvik z hlediska správné obsluhy strojů a zařízení (šetrné a efektivní provozování). Začlenění jednoduchých údržbářských zásahů do pracovní náplně a povinnosti obsluhy (čištění, vizuální kontrola, mazání,…). Spolupráce s opraváři při provádění údržby. Prohlubování souběžnosti obsluhy, údržby, prohlídek a oprav. Pravidelné rozbory výsledků z různých hledisek – provozních, zásobovacích, finančních, přípravy a kvalifikování pracovníků, řídící práce.
Vyvozování závěrů pro organizaci obsluhy, údržbářsko-opravářské práce, útvarů údržby a oprav, metrologie, součinnosti s vnějšími opravářskými službami a zkušebnami.
2.1 Metodické doporučení pro aplikaci TIM v praxi Metodika aplikace systému TIM pro výrobní podniky vychází z výsledku vývoje a výzkumu, který byl prováděn v průběhu řešení dvou úkolů z programu výzkumu a vývoje MPO. Jednalo se o program KONSORCIA - „Výzkum a vývoj základních nástrojů řízení v oblasti údržby“, ev.č. FD-K/068 a program IMPULS – „Výzkum a vývoj komplexního diagnostického servisu a jeho integrace do řízení“,ev.č. FI-IM/168. Při řešení výše uvedených úkolů bylo vycházeno z charakteristiky TIM. Jednotlivé body charakteristiky byly zkoumány z pohledu naplnění teoretických zásad a jednoduché implementace do údržbářské praxe průmyslových podniků. Pro implementaci některých bodů výše uvedené charakteristiky byly při řešení úkolů využity již vyvinuté systémy. Pro jiné byly systematicky vyvíjeny nové systémy včetně počítačových podpor.
1. Pro evidenci o všech strojích a zařízeních vedené na počítači byl vyvinut grafický třídící systém (GTS), který vycházel ze systému zpracovaného firmou CAD – CAM systémy Vítkovice a dále informační a řídicí systém IFS. 2. Systematické posuzování stavu opotřebení výrobních zařízení na základě diagnostiky. Pro zjišťování skutečného stavu opotřebení jednotlivých součástí byly využívány známé metody technické diagnostiky. 3. Pořizování „životopisů“ jednotlivých strojů a zařízení včetně jejich konstrukčních celků. Z životopisů by mělo být zřejmé, co se na nich osvědčuje a v čem jsou jejich slabiny, jak často se opravují a co tvoří obvyklou náplň oprav. Tento bod je možné naplnit především informačním a řídicím systémem IFS, nově vyvinutým systémem CAS. 4. Plánování oprav s promyšlenou přípravou (volba lhůt sladěná s výrobními úkoly, příprava náhradních součástí a dílů, příprava opravářských čet, náhradní práce pro dělníky od uvolněných strojů a zařízení, předběžné kalkulace a rozpočty oprav), je hlavním nástrojem implementace TIM do praxe průmyslových i jiných podniků. Pro tyto činnosti byl vyvinut systém CAS (počítačová podpora standardizace) a dále modul údržby IFS. 5. Plánování nákupu, sledování a hlavně snižování zásob (údržbářsko-opravářského vybavení a materiálu). Nástroje pro realizaci jsou CAS a jakýkoliv informační a řídicí systém. V našem případě byl při řešení úkolu využit systém IFS. Při implementaci v kterékoliv organizaci je možné využití takového informačního systému, který byl v minulosti implementován, je běžně používán a obsahuje modul pro evidenci skladového hospodářství.
6. Instruktáže obsluhujících dělníků, jejich výcvik z hlediska správné obsluhy strojů a zařízení (šetrné a efektivní provozování). Je to záležitost vedení provozu a vedení údržby, aby zajistily instruktáž podle pokynů a dokumentace dodávané výrobci strojů a zařízení k jejich obsluze a údržbě 7. Začlenění jednoduchých údržbářských zásahů do pracovní náplně a povinnosti obsluhy (čištění, vizuální kontrola, mazání,…). Uvedené druhy údržbářských zásahů jsou součástí úplných technologických postupů zpracovaných v systému CAS. Pro zavedení do praxe je vhodné tyto postupy vytisknout a umístit přímo na pracovištích obsluhy. Může to být součást systému vizualizace procesu řízení. 8. Spolupráce s opraváři při provádění údržby. Realizace tohoto bodu je záležitostí vedení provozu ve spolupráci s vedením údržby. Spolupráce se realizuje za účelem využití pracovníků obsluhy v průběhu údržbářských zásahů a zkrácení doby opravy. 9. Prohlubování souběžnosti obsluhy, údržby, prohlídek a oprav Realizace tohoto bodu je opět záležitostí vedení provozu ve spolupráci s vedením údržby. 10. Pravidelné rozbory výsledků z různých hledisek – provozních, zásobovacích, finančních, přípravy a kvalifikování pracovníků, řídící práce. Systematické a pravidelné rozbory jsou nedílnou součástí zlepšování procesu řízení a objektivizace základních dat a informací potřebných pro řízení. Výsledky rozborové činnosti je nutné promítat do všech systému, které poskytují informace pro řízení údržby a průběhy všech prací. 11. Vyvozování závěrů pro organizaci obsluhy, údržbářsko-opravářské práce, útvarů údržby a oprav, metrologie, součinnosti s vnějšími opravářskými službami a zkušebnami. Na základě pravidelných rozborů a jejich výsledků jsou přijímána opatření pro výše uvedené činnosti a útvary, tak aby byly postupně odstraňovány zjištěné nedostatky a probíhala průběžná objektivizace a zdokonalování celého systému TIM.
3. METODIKA A NÁZORNÁ APLIKACE SYSTÉMU TIM Celkový systém TPM integrovaný do systému řízení a vazby mezi jednotlivými SW, které byly použity při řešení výzkumných úkolů jsou znázorněny na následujícím obrázku.
Obr. 1- vazby mzi SW a TIM
Při řešení úkolů byl použit informační a řídicí systém IFS. Při aplikaci v konkrétním podniku může být využit jakýkoliv informační systém, jehož součásti je modul pro plánování a řízení údržby (v systému SAP - modul pro řízení údržby PM).
4. VAZBY MEZI IFS ( POPŘ. SAP, HG, A JINÉ ), DIAGNOSTICKÝMI METODAMI A CAS Obecné schéma vazeb mezi diagnostickými systémy, informačním řídícím systémem a systémem CAS jsou patrny z následujícího schématu.
Obr. 2- obecné schéma vazeb
Z výše uvedeného obrázku je zřejmé, že v systému TIM u objektu údržby, kterým může být např. převodová skříň, jsou systematicky prováděna diagnostická měření (vibrace, tribodiagnostika). Na základně provedených měření a jejich vyhodnocení posoudíme, zda měřená součást (ložisko) je schopné dalšího provozu (nevykazuje nepřípustné vibrace, v oleji nejsou patrné stopy opotřebení ložiska). V daném případě provedeme optimalizaci cyklu diagnostického měření případně výměny ložiska. V opačném případě, kdy ložisko vykazuje nepřípustné vibrace, je nutné provést výměnu a tuto naplánovat v modulu plánování údržby příslušného systému (IFS, SAP). Všechny informace pro výměnu ložiska poskytuje příslušný standard ze systému CAS (pracovní a technologický postup, dobu trvání, a další).
5. GRAFICKÝ TŘÍDICÍ SYSTÉM – GTS A JEHO VÝZNAM V TIM Pro systematické udržování strojů a zařízení v provozuschopném stavu je nezbytná občasná výměna opotřebených součástí a dílů. Viz předcházející příklad výměny opotřebeného ložiska v převodové skříni. K provedení výměny potřebuje mít údržbář připravené příslušné náhradní díly, nástroje, nářadí a pracovní postup. Přípravu zajišťuje obvykle technolog přípravy údržby. GTS je významný nástroj, který přípravu podstatně zkracuje, zjednodušuje a usnadňuje. Prostřednictvím uvedeného systému je vedena evidence o všech strojích a zařízeních v grafické podobě.
Aplikace GTS v systému TIM Udržování znalostní báze dat v podniku. Efektivní ukládání nově pořízených dat do systému. Okamžitý přístup k výkresům a konstrukčním kusovníkům hledaných objektů. Tvorba vazeb mezi konkrétním dílem (sestavou) a technickou dokumentací (analýza, 3D model, tabulky, obrázky…) 5. Modifikace příslušné technické dokumentace. 6. Integrace s CAD, Solid Edge systémem umožňující vykreslení hledaného objektu nebo otevření existujícího výkresu. 1. 2. 3. 4.
Názorné použití a postup práce v systému GTS je uvedeno na následujícím příkladu z VÍTKOVICE, a.s. Při hledání a přípravě ND vycházíme z generelu podniku a postupným jednoduchým výběrem získáme výkres požadovaného ND. V našem případě pastorku. Stejným způsobem je možné získat informace o jakémkoliv ND včetně normalizovaných dílců.
5.1 Metodický přístup k aplikaci GTS Generel podniku
Výběr části podniku
Obr. 3 - mapa areálu
Konkrétní NS
Výběr konkrétního závodu Obr. 4 – zobrazená část podniku
Zobrazená část závodu
Situační plán NS 340- Kovárna Vítkovice
NS 340
Obr. 5 – část haly
Detail haly
Situační plán NS 340- Kovárna Vítkovice
NS 340
Obr. 6 – zvětšená část haly
Informace o pozicích převodových skříní
Situační plán NS 340- Kovárna Vítkovice
NS 340
Obr. 7 – detail umístění převodovky
Výkres sestavy převodovky
Situační plán NS 340- Kovárna Vítkovice
NS 340
Obr. 8 – výkres převodovky
Výkres požadovaného náhradního dílu
Situační plán NS 340- Kovárna Vítkovice
NS 340
Obr. 9 - Výrobní výkres pastorku
Nebo identifikace náhradního dílu ČSN např. ložisko 6014 2ZR
Animace rozebrání a kompletace převodovky v Solid Edge – 3D (rozpad)
Situační plán NS 340- Kovárna Vítkovice
NS 340
Obr. 10 – převodovka v 3D
6. PLÁNOVÁNÍ OPRAV S VYUŽITÍM SYSTÉMU CAS Pro systematické plánování oprav a jejich zabezpečení je nezbytná příprava obdobná jaká probíhá např. ve výrobě. Pro hladký a efektivní průběh prováděných oprav je nezbytné zajistit potřebné ND, nástroje, nářadí, případně další komponenty. Pro zajištění přípravy údržby a její organizační a materiálové zabezpečení byla vyvinutá datová základna, která má univerzální charakter a je využitelná pro opravy strojů, zařízení a dalšího investičního majetku v každé organizaci. Základem tvorby datové základny jsou pohybové normativy. Datová základna je zpracovaná a strukturovaná tak, že obsahuje pracovní a technologické postupy požívané v údržbě při montážích a dalších pomocných a obslužných činnostech. Struktura datové základny má stavebnicový charakter a proto má univerzální využití při hodnocení všech výše uvedených činností. Názorné použití a postup práce v systému CAS je uvedeno na následujícím příkladě. Při prvním sestavení libovolného údržbářského zásahu, který není v postupu např. inspekční prohlídky u převodovky jeřábu, postupným jednoduchým výběrem naznačeným v uvedeném příkladě získáme pracovní postup včetně pracnosti potřebné k jeho provedení. V našem případě se jedná o ukázku sestavení inspekční prohlídky a výměny převodovky. Stejným způsobem je možné sestavit nebo přímo vybrat jakoukoliv operaci uvedenou v úplném technologickém postupu. Úplné technologické postupy pro jednotlivé konstrukční celky (převodovky, spojky, hydraulické prvky, aj., ze kterých se skládá každý v praxi využívaný stroj nebo zařízení), jsou zpracovány tak, že obsahují veškeré činnosti prováděné při jejich údržbě.
7. APLIKACE VYUŽITÍ CAS Výběr úplného technologického postupu pro údržbu převodové skříně, která je umístěna na mostovém jeřábu o nosnosti 40 t na pojezdu kočky.
Obr. 11 – CAS – datová základna
Vyhledání požadovaného konstrukčního uzlu
Obr. 12 – výběr převodovky
Jedná se o převodovou skříň šnekovou hmotnosti 800 kg, viz. níže.
Výběr převodovky podle parametrů
Obr. 13 – konkretizace převodovky
Úplný postup údržbářských činností pro vybranou převodovku
Obr. 14 – technologické postupy k dané převodovce
Sestavení konkrétního údržbářského zásahu – inspekční prohlídka
Obr. 15 – sestavení inspekční prohlídky
Sestavení konkrétního údržbářského zásahu – výměna převodovky
Inspekční prohlídka Výměna převodovky
Obr. 16 – sestavení výměny převodovky
Uvedený metodický přístup je možno aplikovat pro všechny konstrukční celky, ze kterých se skládají jednotlivé uzly jeřábů. Uzlem jeřábu se rozumí - pojezd mostu, kočky, hl. zdvih, vedlejší zdvih. Konstrukční celky jsou – převodovka, brzda, atd. viz rozpad v obrázku č. 12. Tímto postupem je možné velmi rychle a poměrně přesně specifikovat každou opravu a tuto zajistit z hlediska přípravy a plánování.
LITERATURA [1]
NOVÁK, J.: Organizace a řízení. 1.vyd. Ostrava, 2006, 105 s. ISBN 80-248-1223-1
[2] NOVÁK, J.: Datová základna pro údržbu, montáže a další pomocné a obslužné práce: soubor základních technologických postupů. Ostrava 2004, 266 s. [3] NOVÁK, J., Datová základna pro řízení montážních prací, údržby, pomocných a obslužných činností. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2005. 130 s. Habilitační práce. [4] NOVÁK, J. a kolektiv: Řízení inovací a transfer technologií. VŠB Ostrava: Tisk PrintHouse Morava, s.r.o. 2010.163 s. ISBN:978-80-248-2194-8.
