3/2015 Technologia i Automatyzacja Montażu

32

OPRZYRZĄDOWANIE DO PLATFORMY MONTAŻOWEJ W FIRMIE ELEKTROBUDOWA SA

Robert CIEŚLAK, Ireneusz WYSOCKI, Dominik DERDZIŃSKI

S t r e s z c z e n i eW pracy został przedstawiony projekt wózka transportowego dla firmy Elektrobudowa SA. Jest to jeden z kolejnych etapów wdrażania platformy montażowej w tym przedsiębiorstwie. Praca koncentruje się na wskazaniu dostosowania platformy monta-żowej dla produktu końcowego, jakim są rozdzielnie niskich, średnich i wysokich napięć w firmie ELEKTROBUDOWA SA. Jest to ważny punkt procesu opracowania platformy montażowej oraz podejścia do wzorca rodziny produktów.

S ł o w a k l u c z o w eobszary montażowe

Wprowadzenie

W ostatnich latach zauważa się tendencję do ciągłego skracania cyklu życia wyrobów na rynku, częstych zmian asortymentu produkcji, szybkiego wdrażania nowych wy-robów i realizacji zamówień w krótkich terminach. Pro-ducenci, chcąc być konkurencyjni, dążą do zwiększania zysku na drodze zmniejszania wielkości partii produkcyj-nych, zwiększania wariantowości wyrobów i wydajności oraz elastyczności procesów produkcyjnych. Realizację powyższych celów można uzyskać, stosując między in-nymi elastyczne systemy produkcyjne (ang. ESP, niem. FMS) [5].

W celu skrócenia tworzenia produktu i zmniejszenia kosztów jednostkowych oprócz stosowania elastycznych systemów montażowych można zastosować tzw. platfor-my montażowe.

Stworzenie platformy montażowej ma duże znaczenie dla samego wyrobu końcowego, jako że wyrób odpowia-da potrzebom rynku, będąc jednocześnie wyprodukowa-nym przy jak najmniejszych kosztach produkcji [2].

Celem pracy było opracowanie kolejnego etapu utwo-rzenia platformy montażowej w firmie ELEKTROBUDO-WA SA jakim jest opracowanie struktury jej elementów.

Definicja platformy montażowej

Wiele przedsiębiorstw projektuje pojedyncze produkty na konkretne zamówienie klienta, lecz koncentrowanie uwagi na pojedynczych klientach czy produktach często zawodzi, gdy chodzi o dostosowanie, zgodność, standa-ryzację bądź modularyzację między różnymi produktami czy liniami produkcyjnymi. Meyer i Lechnerd (1997), Ma-ther (1995) twierdzą, iż bardzo rzadko pełne spektrum możliwości danego produktu zostaje przeanalizowane na

czas, by zapewnić tak zwane optymalne użycie produktu na rynku. Rezultatem takich działań jest różnorodność produktów oraz mnożące się zarówno części produktów, jak i ich koszty. Wiele przedsiębiorstw czeka więc wyzwa-nie polegające na zwiększeniu produkcji różnych typów produktów na rynku przy zachowaniu jednocześnie jak najmniejszych różnic między nimi, aby w ten sposób za-chować wymaganą ekonomię skali produkcji potrzebną do osiągnięcia zysku.

Według założeń podejścia odgórnego do kwestii za-projektowania danej rodziny produktów musimy najpierw zaprojektować tak zwaną rekonfigurowaną platformę montażową, którą można by potem łatwo zmodyfikować i dostosować do potrzeb produkcji [6].

Według jednej z definicji platforma montażowa to stosunkowo duży zbiór komponentu produktu, którego składniki są ze sobą połączone jako stabilny podzespół i są wspólne dla różnych modeli produktu końcowego [2].

Istota powstania platformy montażowej tkwi w tym, aby uzyskać jak największą liczbę produktów końco-wych, wykorzystując do tego standaryzowane składniki i różne procesy produkcyjne. Dlatego też dostosowanie platformy montażowej to proces polegający na znalezie-niu wspólnych elementów w danej rodzinie produktów (takich jak wspólne funkcje czy działanie, parametry, cechy, składniki, podsystemy czy odpowiednia ilość in-formacji związanej z produkcją danej rodziny produktów) oraz późniejsze dopasowanie i standaryzacje wyżej wy-mienionych wspólnych elementów bądź parametrów [3].

Badanie platformy montażowej

Badania nad platformą montażową zostały wykona-ne w firmie ELEKTROBUDOWA SA, która jest liderem wśród polskich firm elektroenergetycznych. Firma świad-

TiAM_3_2015_szary.indd 32 2015-09-14 14:24:29

Technologia i Automatyzacja Montażu 3/2015

33

czy kompleksowe usługi budowlano-montażowe, realizu-jąc inwestycje związane z przemysłem energetycznym, petrochemicznym, wydobywczym oraz budownictwem obiektów użyteczności publicznej w systemie pod klucz.

ELEKTROBUDOWA SA jest liderem w zakresie pro-dukcji urządzeń elektroenergetycznych, w obszarze energetyki wiodącym wykonawcą i dostawcą aparatury rozdzielczej niskich, średnich i wysokich napięć, jak rów-nież stacji i systemów elektroenergetycznych (rys. 1). Na rynku międzynarodowym firma osiąga znaczącą pozycję w produkcji i montażu przewodów silnoprądowych [1].

Znaczenie platformy montażowej jest coraz istotniej-sze w różnych dziedzinach przemysłu i wiele firm musi podejmować szereg decyzji w tej sprawie. Prace zmie-rzają w kierunku zdefiniowania podstawowej struktury platformy montażowej.

Poprzedni etap, tzn. utworzenia platformy monta-żowej, został przedstawiony w publikacji [4]. Pierwszy etap polegał na utworzeniu platformy montażowej jako fizycznej struktury wyrobu. Należało w tym momencie odpowiedzieć na dwa pytania. Po pierwsze – jak należy zdefiniować platformę montażową z technicznego punk-tu widzenia, biorąc pod uwagę złożoność wyrobu, po drugie – w jaki sposób platforma montażowa wiąże się z innymi pojęciami związanymi z procesem planowania wyrobu końcowego, takimi jak konstrukcja wyrobu czy modularyzacja. Drugi etap polegał na grupowaniu ope-racji, aby określić podobieństwo technologiczne wyko-nywanych produktów. Trzeci etap to dokonanie analizy kosztowej platformy montażowej. Należy w tym momen-cie odpowiedzieć na pytania: jakie czynniki należy wziąć pod uwagę, ustalając koszt platformy montażowej i jaka będzie wielkość współczynnika do analizy kosztowej.

Czwarty etap to opracowanie struktury elementów platformy montażowej. Jednym z pierwszych elementów struktury platformy montażowej jest wózek transportowy, który służy do transportowania ścian rozdzielni niskiego oraz wysokiego napięcia. Jest on zaliczany do wózków

specjalistycznych. Projekt został wykonany na potrzeby firmy ELEKTROBUDOWA SA. Zadaniem tego typu urzą-dzenia jest zapewnienie odpowiedniego bezpieczeństwa powłoki lakierniczej, która jest szczególnie narażona na uszkodzenia podczas transportu na stanowisko monta-żowe.

W firmie ELEKTROBUDOWA SA dokonano analizy wydajności, obecnych w halach, kilku rodzajów wózków montażowych i transportowych. Z przeprowadzonej ana-lizy wynika, że brak jest takiego wózka, którym można bezpiecznie transportować ściany rozdzielni z malarni do miejsca montażu końcowego (w przyszłości do tworzonej platformy montażowej). Zamiarem autorów jest opraco-wanie uniwersalnego wózka transportowego, który ułatwi pracę pracowników montujących poszczególne elementy oraz zmniejszy niebezpieczeństwo uszkodzenia ścian rozdzielni. Wózek ten może być napędzany siłą mięśni ludzkich lub podczepiany do samochodów akumulatoro-wych będących na wyposażeniu zakładu. Proces projek-towania nowego wózka transportowego podzielono na trzy etapy, tj. przygotowanie, wykonanie modelu w pro-gramie SolidWorks oraz opracowanie wyników wytrzy-małościowych. Postępowanie projektowe obejmowało:1. Zapoznanie się z pracownikami wykonującymi mon-

taż rozdzielni, a także organizacją i obsługą stanowi-ska roboczego, na którym będzie ona wykonywana.

Pracownik firmy odpo-wiedzialny

za pro-wadzenie badań do platformy

montażowej

Czas prze-prowadze-nia analizy stanowisk montażo-

wych

Badane stanowisko pracy

technolog 600–1400

brygada mechaników i elek-tryków, którzy wykonywali montaż wyrobu w zamknię-tej hali produkcyjnej

a) b) c)

Rys. 1. Rozdzielnie: a) niskiego, b) średniego i c) wysokiego napięcia produkowane w firmie ELEKTROBUDOWA SA (opracowanie na podstawie katalogów firmy)Fig. 1. Low, medium and high voltage switchboards produced in the ELEKTROBUDOWA SA company (pictures from the company’s catalogue)

TiAM_3_2015_szary.indd 33 2015-09-14 14:24:30

3/2015 Technologia i Automatyzacja Montażu

34

2. Poznanie budowy obecnych w hali wózków transpor-towych.

3. Analiza oceny efektywności wózków transportowych przez pracowników.

4. Ustalenie z technologiem wymogów, jakie powinny spełniać nowe wózki transportowe na podstawie ka-talogów firm Blickle oraz Konsorcjum Stali SA; zo-stały dobrane elementy konstrukcji, takie jak koła, ceowniki i kształtowniki; części znormalizowane (np. podkładka, nakrętka, śruby) zostały wygenerowane z biblioteki części znormalizowanych Toolbox.

5. Opracowanie modelu wózka transportowego w pro-gramie SolidWorks (rys. 2).

6. Przeprowadzenie obliczeń wytrzymałościowych nie-zbędnych do zamodelowania ramy nośnej; dokona-nie symulacji w programie SolidWorks; symulacja w programie pozwoliła na wizualizację zjawisk za-chodzących podczas obciążenia belki (rys. 3).

7. Opracowanie całego procesu wytworzenie na kar-tach technologicznych i instrukcyjnych.

Rys. 2. Projekt wózka transportowego w firmie ELEKTROBU-DOWA SA (opracowanie własne)Fig. 2. The project of a goods handling trolley in the ELEKTRO-BUDOWA SA company (self study)

Rys. 3. Symulacja wytrzymałościowa wózka transportowego w firmie ELEKTROBUDOWA SA (opracowanie własne)Fig. 3. Durability simulation for the goods handling trolley in the ELEKTROBUDOWA SA company (self study)

Projektowany wózek jest wózkiem ręcznym (rys. 2), a więc napęd realizowany jest za pomocą ludzkich mię-śni. Rama została wykonana z ceowników, kształtowni-ków, blach oraz rury. Ze względu na wysokość niektórych modeli ścian rozdzielni konieczne było obniżenie środ-ka ciężkości, aby zwiększyć stabilność oraz poprawić prowadzenie wózka. Poprawa ta możliwa była poprzez zmianę kształtu ramy nośnej. Dzięki zastosowaniu regu-lacji podparcia możliwe jest transportowanie ścian o róż-nych gabarytach. Jednorazowo wózek może przewieźć 25 ścian. Maksymalna masa jednej ściany to około 15 kg. Materiał wykorzystany na konstrukcję to stal S235JR.

Głównymi celami podczas projektowania wózka transportowego w strukturze platformy montażowej było przede wszystkim: • zwiększenie wydajności przy jednoczesnym obniże-

niu kosztów produkcji,

• efektywniejsze wykorzystanie dysponowanego cza-su pracy,

• stabilizacja i rytmiczność procesu produkcji pozwala-jąca na dokładne planowanie wydajności,

• poprawa organizacji i warunków pracy na wydziale montażowym,

• możliwość ciągnięcia wózka za pomocą wózka aku-mulatorowego dzięki zaczepowi,

• zmniejszenie liczby wyrobów wadliwych.Po analizie danych projektowych firma ELEKTROBU-

DOWA SA chciałaby wyprodukować jeden z tych wózków w celu dokonania analiz na rzeczywistym modelu. Po analizie testów na rzeczywistym modelu firma nie wyklu-cza wyprodukowania następnych wózków.

Podsumowanie

Inżynierowie z różnych przedsiębiorstw produkcyjnych krajowych i zagranicznych opracowują warianty wózków transportowych do elastycznych linii montażowych i plat-form montażowych.

Głównym celem pracy było opracowanie uniwersalne-go wózka transportowego do przewozu ścian rozdzielni niskich, średnich i wysokich napięć w firmie ELEKTRO-BUDOWA SA. Jest to kluczowy punkt opracowania struk-tury platformy montażowej oraz podejścia do wzorca ro-dziny produktów. Jak wynika z przedstawionych wyników analiz projektowych, należy się spodziewać poprawy wskaźników niezawodności i efektywności produkcji, co powinno przynieść oczekiwane efekty ekonomiczne i ja-kościowe oraz przyczynić się do podniesienia konkuren-cyjności przedsiębiorstwa.

Autorzy w kolejnych artykułach zamierzają dokonać analizy projektowej kolejnych elementów struktury danej platformy montażowej w firmie ELEKTROBUDOWA SA, takich jak stół montażowy czy konstrukcja bramowa do podnoszenia rozdzielni.

TiAM_3_2015_szary.indd 34 2015-09-14 14:24:30

Technologia i Automatyzacja Montażu 3/2015

35

LITERATURA

1. ELEKTROBUDOWA SA – katalogi firmy. 2. Muffatto M. 1999. „Introducing a platform strategy in

product development”. International Journal of Pro-duction Economics (60–61) : 145–153.

3. Qin H., Y. Zhong, R. Xiao, W. Zhang. 2005. „Product platform commonization: platform construction and platform elements capture”. International Journal of Advanced Manufacturing Technology (25) : 1071–1077.

4. Cieślak R., I. Wysocki. 2013. „Badania i zastosowa-nie platform montażowych”. IM Inżynieria Maszyn 18, (4) : 117–123.

5. REFA. 1984. Metody badania prac cz. 1 i cz. 2. Cie-szyńska Drukarnia Wydawnicza.

6. Simpson T. W., J. R. A. Maier, F. Mistree. 2001. „Pro-duct platform design: method and application”. Rese-arch in Engineering Design (13) : 2–22.

______________________Dr inż. Robert Cieślak – starszy wykładowca w Katedrze Mechaniki i Budowy Maszyn, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Inżynierii Środowiska, Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Koninie, 62-510 Konin, ul. Przyjaźni 1, tel. 606-239-673, robertcieslak@wp.pl.Inż. Ireneusz Wysocki – technolog, kierownik zespołu w firmie ELEKTROBUDOWA SA w Katowicach Oddział Spółki Rynek Dystrybucji Energii, 62-505 Konin, Przemy-słowa 156, tel. 632-466-221, ireneusz.wysocki@elbudo-wa.com.pl.Dominik Derdziński – student kierunku Mechanika i Bu-dowa Maszyn w Katedrze Mechaniki i Budowy Maszyn, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Inżynierii Środowi-ska, Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Koninie, 62-510 Konin, ul. Przyjaźni 1.

TOOLS FOR AN ASSEMBLY PLATFORM IN THE ELEKTROBUDOWA SA COMPANY

A b s t r a c tThe paper presents a project of a goods handling trolley designed for the ELEKTROBUDOWA SA. company. The project constitutes one of the stages of implementing an assembly platform in this firm. The publication shows the ways of adjusting the platform to the final product, which is low, medium and high voltage switchboards produced in the ELEKTROBUDOWA SA. The adjustment in turn is a vital point in the process of designing an assembly platform and approaching the pattern for a family of products.

K e y w o r d sassembly areas

TiAM_3_2015_szary.indd 35 2015-09-14 14:24:30