2/2015 Technologia i Automatyzacja Montażu

38

LOGISTYCZNE ASPEKTY PROCESÓW WYTWARZANIA MASZYN O STRUKTURZE MODUŁOWEJ

Maciej MATUSZEWSKI, Michał STYP-REKOWSKI

S t r e s z c z e n i eW artykule przypomniano technologiczne i konstrukcyjne determinanty modułowej struktury maszyn. Zidentyfikowano także logistyczne uwarunkowania procesów wytwarzania takich maszyn. Wskazano znaczenie czynników logistycznych w zakresie transportu międzyoperacyjnego: w fazie obróbki elementów, a także ich montażu. Wykazano, że struktura modułowa maszyn technologicznych stwarza charakterystyczne warunki, zwłaszcza w zakresie logistyki procesu wytwarzania takich maszyn.Przedstawione rozważania przeprowadzono na przykładzie obrabiarek skrawających jako reprezentatywnej grupie maszyn technologicznych.

S ł o w a k l u c z o w elogistyka, maszyna technologiczna, moduł funkcyjny, proces wytwarzania

Wprowadzenie

W budowie maszyn wszelkiego typu obserwuje się co-raz wyraźniejsze tendencje do stosowania w nich struktu-ry modułowej. Tendencje te powodują zmiany we wszyst-kich fazach cyklu istnienia wytworu: od projektowania, aż do utylizacji. Uwarunkowania wynikające z modułowej struktury uwzględnione muszą być już w fazie projekto-wania i konstruowania [1]. Skutkiem tego są także zmia-ny w tradycyjnych procesach wytwórczych [2]. Zmiany te widoczne są między innymi w zakresie logistyki tych procesów. W kolejnych fazach: eksploatacji oraz utyliza-cji struktura modułowa także powoduje pewne implikacje.

Reprezentatywnym przykładem dla zobrazowania zmian w tym zakresie może być duża grupa maszyn, jaką

tworzą obrabiarki skrawające i właśnie na ich przykładzie przeprowadzone zostaną dalsze rozważania.

Celem niniejszego opracowania jest wskazanie tych zmian i ocena skutków, jakie one wywołują, a uzyskane rezultaty (spostrzeżenia i wnioski) mogą być przydatne zarówno dla konstruktorów, jak i wytwórców nie tylko tej grupy maszyn technologicznych.

Konstrukcyjne i technologiczne uwarunkowania moduło-wej struktury obrabiarek

Obrabiarka skrawająca to konstrukcja, w której struk-turze występują moduły funkcyjne. Każdy z nich ma do spełnienia inne zadanie. Szczególnie widoczne jest to w nowoczesnych centrach obróbkowych – rys. 1.

Rys. 1. Pionowe centrum obróbkowe: a) – widok ogólny, b) – widok po zdjęciu osłon; widoczne są moduły funkcyjne: 1 – spawany korpus; 2 – wrzeciennik; 3 – stół przedmiotowy; 4 – magazyn narzędzi; 5 – zespół prowadnic wrzeciennikaFig. 1. Fig. 1. Vertical machining centre: a) – general view, b) – view without covers; functional building blocks are visible: 1 – welded body, 2 – fixed headstock, 3 – work table, 4 – tools magazine, 5 – unit of fixed headstock shears

a) b)

TiAM_2_2015.indd 38 2015-05-06 11:54:22

Technologia i Automatyzacja Montażu 2/2015

39

Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych takich modułów przedstawiono na rys. 2. Jak z przytoczonych na rysun-kach przykładów wynika, są to bardzo zaawansowane konstrukcje, których wytworzenie z niezbędną, wysoką jakością wymaga odpowiedniego zaplecza produkcyj-nego [3]. Wymagania te powodują, że wytwarzaniem poszczególnych modułów zajmują się firmy specjalizują-ce się jedynie w wąskim zakresie asortymentowym, np. wrzecienniki kompaktowe, układy sterowania, magazy-ny narzędzi, układy prowadnicowe, lub jeszcze bardziej szczegółowo: łożyska, sprzęgła, oprawki narzędziowe, prowadnice przewodów różnych mediów roboczych. W każdej z tych grup asortymentowych można wymienić wiodące w skali światowej firmy.

Taka specjalizacja powoduje to, że producenci obra-biarek stają się w pewnym stopniu – niekiedy dużym – ich montażystami [4]. Wymagania odbiorców powodują jednak, żeby zachowane były wymagania zapewniające wysoki poziom ich jakości. Wśród wymagań ogólnych, jako najistotniejsze należy wymienić [1, 2]:

– sztywność obrabiarki (układu O-U-P-N), – możliwość osiągania odpowiednich (najczęściej du-

żych) wartości parametrów technologicznych, – dokładność obróbki, – wydajność.

W odniesieniu do obrabiarek o strukturze modułowej należy dodać jeszcze kolejne cechy obrabiarek:

– łatwość dostosowania obrabiarki do zmiennych po-trzeb,

– szybkość i trwałość połączeń, – istnienie zbioru modułów roboczych o zróżnicowa-

nych, dosyć wąsko określonych możliwościach ob-róbczych,

– konstrukcyjną możliwość zestawienia odpowiedniej konfiguracji modułów,

– kompatybilność geometryczną i kinematyczną.

Logistyka procesu wytwarzania

Bardzo liczną grupę maszyn, lecz jednocześnie i moc-no zróżnicowaną pod względem możliwości technolo-gicznych, stanowią obrabiarki skrawające. W wielu przy-padkach obrabiarki decydują o potencjale produkcyjnym danego zakładu.

Ciągle rosnące potrzeby, szczególnie w wymiarze ja-kościowym, są stymulatorem postępu technicznego nie tylko w branży obrabiarkowej, lecz w całym przemyśle maszynowym. W grupie obrabiarek skrawających jest on jednak szczególnie widoczny. Dzięki niemu znacznie zwiększają się możliwości obróbki elementów o złożonej postaci konstrukcyjnej z parametrami, których stosowa-nie umożliwiają nowoczesne narzędzia. Istotny jest przy tym fakt, że obróbka na nowoczesnych obrabiarkach, oprócz oczekiwanej wydajności charakteryzować się musi jednocześnie dużą dokładnością. Między innymi te właśnie czynniki są stymulatorem stosowania modułowej struktury obrabiarek. Wykorzystuje się w niej zespoły funkcyjne producentów wyspecjalizowanych w określo-nym zakresie.

W wyniku takiej specjalizacji logistyka procesu wy-twórczego obrabiarek skrawających ulega zmianie [5]. Producent nie zamawia więc w ogóle surowców służą-cych do produkcji elementów modułów. W ten sposób znacznie ograniczony jest zbiór kupowanych materiałów i półfabrykatów, gdyż do produkcji niezbędne są całe mo-duły. Wyraźnie zmniejsza się przy tym liczba producen-tów, z którymi niezbędna była kooperacja.

Zmianie ulega zatem cały transport międzyoperacyj-ny, zarówno międzywydziałowy, jak i wewnątrzwydziało-wy, zwłaszcza zaś – międzystanowiskowy, zapewniający przemieszczanie ładunków między stanowiskami robo-czymi zgodnie z procesem technologicznym. Wymaga on stosowania palet, gdyż przemieszczane zespoły funk-cyjne (moduły) powinny już być prawidłowo zorientowa-ne. Takie usytuowanie modułów podczas transportu mię-

a) b) c)

Rys. 2. Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne modułów funkcyjnych obrabiarek: a) – wrzeciono kompaktowe (nmax = 20000 obr/min), b) – magazyn narzędzi (zmax = 453 narzędzia), c) – 12-pozycyjna głowica rewolwerowaFig. 2. Fig. 2. Exemplaty constructional solutions of machine-tools functional building blocks: a) – compact fixed headstock, b) –tools magazine (zmax = 453 tools), c) – 12-positions capstan head.

TiAM_2_2015.indd 39 2015-05-06 11:54:22

2/2015 Technologia i Automatyzacja Montażu

40

dzyoperacyjnego ułatwia i przyspiesza znacznie montaż zespołu w strukturze konstrukcyjnej obrabiarki, a łączna droga, jaką muszą przebyć w przedsiębiorstwie elementy składowe maszyny, jest znacznie krótsza. W ten sposób zwiększyć można wydajność zakładu liczoną w jednost-kach produktu finalnego.

Po to, aby spełnione zostały wymagania jakościowe dotyczące całej obrabiarki, niezbędne jest jednak speł-nienie wymienionych wcześniej wymagań przede wszyst-kim konstrukcyjnych, lecz także i technologicznych.

Transport międzywydziałowy, mający za zadanie zapewnienie prawidłowego przemieszczania materia-łów, półproduktów i podzespołów między poszczegól-nymi wydziałami produkcji podstawowej i pomocniczej, w przypadku produkcji obrabiarek modułowych traci w dużym stopniu na znaczeniu. Zadanie spełnia on jedy-nie w zakresie transportu między wydziałami produkcyj-nymi, zwłaszcza montażowymi a magazynem produktów finalnych [6].

Podsumowanie

Modułowa struktura obrabiarek skrawających (cho-ciaż nie tylko tej grupy maszyn) powoduje znaczne zmiany w zakresie logistyki procesu ich wytwarzania. Z jednej strony jest to uproszczenie wynikające z ilościo-wego ograniczenia transportowanego towaru, z drugiej jednak powoduje zwiększenie trudności spowodowane jakościowymi zmianami transportu. Przemieszczane są zespoły funkcyjne (moduły), które muszą być odpowied-nio zorientowane, co wymaga stosowania właściwych do potrzeb środków transportu, np.: manipulatory, przeno-śniki, palety.

Z przytoczonych rozważań, przeprowadzonych na przykładzie obrabiarek skrawających, wynika więc, że struktura modułowa maszyn generuje zmiany w procesie produkcyjnym maszyn w ogóle, w tym również w sferze logistycznej procesów wytwarzania.

Na zakończenie należy zauważyć również, że struktu-ra modułowa obrabiarek powoduje także zmiany w logi-styce szeroko pojętych procesów ich eksploatacji. Napra-wy doraźne, a także planowe remonty maszyn polegają na wymianie modułów, co powoduje, że niezdatność ma-szyny, a więc czas wyłączenia jej z ruchu jest krótszy. Dodatkowo, naprawa modułu w dobrze wyposażonym warsztacie zostanie na pewno wykonana lepiej niż w miejscu pracy obrabiarki, w tzw. warunkach poligono-wych, co gwarantować będzie jego dłuższe, niezawodne działanie w przyszłości.

LITERATURA

1. Styp-Rekowski M., Musiał J.: Zagadnienia konstruk-cyjne obrabiarek skrawających o strukturze modu-łowej. Technologia i Automatyzacja Montażu, nr 2, 2006, s. 22–25.

2. Musiał J., Styp-Rekowski M.: Technologiczne uwa-runkowania modułowej budowy obrabiarek skrawa-jących. Technologia i Automatyzacja Montażu, nr 2, 2006, s. 26–29.

3. Bromberek F., Matuszewski M., Oborski I.L., Styp--Rekowski M.: Technologiczne aspekty obróbki ele-mentów o dużych wymiarach. Obróbka Metalu, nr 4, 2014, s. 10–13.

4. Murphy J.: International Market Technical Analysis: Trading Strategies for the Global Stock, Bond, Com-modity and Currency Market. John Wiley & Sons Ed., New York 2013.

5. Kozłowski R.(red.): Podstawowe zagadnienia współ-czesnej logistyki. Wydawnictwo Wolters Kluwer Pol-ska, Kraków 2009.

6. Jońca A.: Logistyka produkcyjna. Wydawnictwo In-stytutu Organizacji Przemysłu Maszynowego, War-szawa 1992.

____________________Dr inż. Maciej Matuszewski – adiunkt w Zakładzie Inży-nierii Produkcji, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Uni-wersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-789 Bydgoszcz, tel. 52 340 86 23, e-mail: matus@utp.edu.pl.Prof. dr hab. inż. Michał Styp-Rekowski – profesor w Byd-goskiej Szkole Wyższej, ul. Unii Lubelskiej 4C, 85-059 Bydgoszcz, tel. 504 916 308, e-mail: m.styprekowski@wp.pl.

LOGISTIC ASPECTS OF MANUFACTURING PROCESSES OF MACHINES WITH MODULAR STRUCTURE

A b s t r a c tThe paper presents technological and constructional determinants of modular machines structure. Logistic conditions of such machines in manufacturing processes were identified too. Logistics factors are significant in the domain of interoperation trans-port in the phases of elements machining and their assembly. It was proved that a modular structure of technological machines creates characteristic conditions, especially in the range of manufacturing process logistic of such machines.The presented examples are derived from of the machining centres, as they are the representative group of technological machines.

K e y w o r d slogistic, technologic machine, functional building block, manufacturing process

TiAM_2_2015.indd 40 2015-05-06 11:54:22