Тema:
530577-TEMPUS-1-2012-1-RS-TEMPUS-JPCR
Improvement of Product Development Studies in Serbia and Bosnia and Herzegovina
SEMINAR IZ ODABRANIH POGLAVLJA SAVREMENOG RAZVOJA PROIZVODA
FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA Novi Sad
Dr Dejan Lukić, docent
Cena/proizvodnost
Cena/proizvodnost
Kvalitet
Cena/proizvodnost
Vreme
Kvalitet
Cena/proizvodnost
Vreme
Kvalitet
Program proizvodnje/fleksibilnost
Vreme1960, 1970 1980 1990
Vreme
Kvalitet
Cena/proizvodnost
Program proizvodnje/fleksibilnost
2000 2010
Učenje/inovacije
Ekonomična proizvodnja
Kvalitativna proizvodnja
Brza proizvodnja
time-to-market
Fleksibilna proizvodnja-
kastomizacija
Inovativna proizvodnja
Uvod
1970 2000 GODINA
A
B
A) Broj varijanti proizvoda
Kompleksnost proizvoda Kvalitet proizvoda
B) Vreme izrade proizvoda Životni vek proizvoda
Cena prozvoda na tržištu
Promenljivost proizvodne strategije u vremenu
Osnovni trendovi savremene proizvodnje
Tetraedar kvaliteta proizvoda
Osobine “dobre” konstrukcije proizvoda
Funkcija i performanse, Bezbednost (fizičke povrede i bolesti), Dugoročni kvalitet (kvalitet, pouzdanost i postojanost), Pogodnost za proizvodnju (izradu i montažu), Ekološka podobnost, Pogodnost za održavanje. Jednostavnost primene, Ergonomija, Estetika, Karakteristike primene (npr. dodatna oprema u autu-klima, stereo, itd.) Kratko vreme do tržišta, itd.
Neophodne osobine “dobrog proizvoda”:
Uspešan razvoj novih proizvoda podrazumeva takva rešenja koja su pogodna za sve faze njihovog životnog ciklusa, od projektovanja pa do reciklaže i odlaganja. U tom cilju razvijeni su mnogi alati i tehnike za odlučivanje, koje figurišu pod nazivom Projektovanje za izvrsnost – DFX.
Projektovanje za izvrsnost DFX (Design for eXcellent)
DfXkarakteristika DfXživotna faza
Projektovanje za životnu sredinu (DFE) Projektovanje za izradu i montažu (DFMA)
Projektovanje za kvalitet (DFQ) Projektovanje za životni vek proizvoda (DFEoL)
Projektovanje za održavanje (DFMt) Projektovanje za demontažu (DFD)
Projektovanje za pouzdanost (DFR) Projektovanje za reciklažu (DFR)
Projektovanje za troškove (DFC) ....... Projektovanje za lanac snabdevanja (DFSC) .....
DFX metode prema vrsti optimizacionog zadatka
Uža struktura DFX-a
Alati konkurentnog razvoja proizvoda i mesto DFX metoda
Značaj DFMA (Projektovanja za izradu i montažu)
Generalno, konceptualno projektovanje u ukupnim troškovima proizvodnje učestvuje sa 5-10%, ali pogrešne odluke u ovoj fazi projektovanja mogu da utiču na povećanje troškova proizvodnje i preko 60-70%. Zbog toga je potrebno problem proizvodnje (pre svega izrade i montaže) razmatrati što je moguće ranije, još u fazi projektovanja proizvoda, odnosno razvoja njegovog koncepta, jer su troškovi usled izmena na proizvodu veći ukoliko se te izmene izvrše u kasnijoj fazi razvoja proizvoda.
Mogu
škova(lako
ćnostsmanjenja troća promene)
Znanjeprojektanta
Troškoviizmene
Prostor neodređenosti u projektovanjukao rezultat nedovoljnog znanja
projektanta o svim aspektimaproizvoda i procesa
Definisanost konfiguracije proizvoda, troškova u životnom veku proizvoda,
zahtevanih resursa, itd.
Konceptualnoprojektovanje
proizvoda i procesa
Detaljnoprojektovanjeproizvoda i
procesa
Proizvodnjai/ili instalisanje
Upotreba proizvoda i podrškaproizvodu u fazi upotrebe
Vreme
Zaht
evi i
potre
be
Troš
kovi
5-10%
60%
85%
100%
%
Ned
osta
tak
znan
ja
Prostor neodređenosti u projektovanju i proizvodnji proizvoda
PRAVILO DESETICA: Otkrivena greška i njena ispravka u razvoju proizvoda iznosi 1 novčanu jedinicu, u proizvodnji 10 novčanih jedinica, dok nakon plasmana proizvoda na tržište ona iznosi 100 novčanih jedinica.
Istorijat DFMA (Design for manufacturing and assembly)
Prvo prepoznavanje značaja DFM-a pojavljuje se tokom Drugog svetskog rata – sa ciljem da se proizvede kvalitetno oružje u što kraćem vremenskom periodu – formiranje malih multifunkcionalnih timova ASME – serija priručnika od 1941.god, priručnik „Metals Engineering Processes“ iz 1958. god. - smernice za pomoć projektantima u poboljšanju tehnologičnosti metalnih komponenti koje izrađuju livenjem, kovanjem, obradom rezanjem, itd. Uputstva i smernice za projektovanje tehnologičnih proizvoda u okviru kompanija npr. General Electric “Manufacturing Productibiliti Handbook” (1960. god.) 60 i 70-ih godina sekvencijalni način razvoja proizvoda se počinje zamenjivati konkurentnim (simultanim) – veća zainteresovanost za DFM 80-ih godina DFM i DFA (DFMA) koncepti prihvaćeni u kompanijama
Eli Whitney (kraj XVIII veka) – sistem proizvodnje mušketa na principu zamenljivosti delova (pre toga ručna izrada-jedan majstor jedna puška) – standardizacija delova i izrade – stvorene osnove masovne proizvodnje u USA LeBlanc – sličan sistem proizvodnji mušketa u Francuskoj (10-tak godina ranije) Henry Ford (početak XX veka) – “model T” automobil – osnovni ciljevi: jednostavnost u radu, apsolutna pouzdanost, visok kvalitet materijala i izrade, jednostavnost održavanja Mitrofanov, Sokolov (sredinom XX veka)-grupna tehnologija
Osnovni zadaci i ciljevi DFMA
Pojednostavljenje konstrukcije proizv., Povećanje stepena standardizacije, Pojednostavljenje operacija izrade i
montaže, Smanjenje vremena izrade i montaže i
brži izlazak proizvoda na tržište i Smanjenje troškova izrade i montaže.
Osnovni ciljevi DFMA metodologija:
Pojava kontradiktornosti → veći broj jednostavnijih delova (DFM)
manji broj složenijih delova (DFA) (rešenje-određivanje troškova varijanti)
Osnova studije simultanog inženjerstva, u smislu definisanja smernica projektanskom timu za poboljšanje konstrukcije proizvoda, smanjenje troškova i vremena proizvodnje i kvantifikaciju poboljšanja,
Alat za proučavanje konkurentskih proizvoda i kvantifikovanje kvaliteta procesa izrade i montaže, i
Alat za procenu vremena i troškova proizvodnje
Osnovni zadaci DFMA:
Integracija aktivnosti projektovanja proizvoda i
tehnoloških procesa
Fokus → kooperativnost, posebno na razmenu i deljenje informacija.
Osnovni zadaci i ciljevi DFMA
KONSTRUKCIJA TEHNOLOGIJA
Analiza tehnologičnosti konstrukcije proizvoda, Izbor materijala, pripremaka i osnovnih procesa izrade (materijal/proces) Izbor potrebnih proizvodnih resursa i Procena troškova i vremena proizvodnje.
Osnovni elementi DFM metodologija:
PROJEKTOVANJE TEHNOLOŠKIH
PROCESA(TEHNOLOŠKA
PRIPREMA)
UPRAVLJANJE PROIZVODNJOM
PROJEKTOVANJE PROIZVODA
PREPOZNAVANJE TIPSKIH OBLIKA
PLANIRANJERESURSA
Izbor operacijaIzbor mašina, alata,
pribora i merilaDefinisanje operacija i
zahvata izrade
Izbor pripremkaIzbor materijala
Definisanje strategije proizvodnje
Planiranje operacijaIzrada NC programa
Organizacija proizvodnje
Geometrijski bazirano projektovanje
Projektovanje pomocu tipskih oblika
3D solid modeliranje
Modeliranje bazirano na tipskim
oblicima (TO)
Odnosi tolerancijaOptimizacija konstrukcije proizvoda (ograničenja i
alternative TO)
Izdvajanje i prepoznavanje tipskih
oblika i njihove međusobne interakcije
Proizvodna baza znanja
Plan rasporeda resursaĆelijsko projektovanje
Procena troškovaPlaniranje proizvodnih
resursa MRP
Provera kapaciteta pogona
Planiranje kapaciteta
Raspodela poslovaTerminiranje
proizvodnje u pogonu
Planiranje proizvodnje Proračun i planiranje
proizvodnih kapacitetaMRPI i MRPII
Aktivnosti i zadaci u razvoju proizvoda u mašinskoj industriji
Razvoj proizvoda i DFMA
Digitalna fabrika=integracija virtuelne i realne fabrike
Jedan od načina projektovanja proizvoda sa visokim stepenom tehnologičnosti se odnosi na primenu principa neophodnog minimuma: Da je konstrukcija proizvoda, komponenata i delova minimalne složenosti sa stanovništva tehnologije izrade, montaže, kontrole, itd. Da se maksimalno koriste unificirani kvalitet i dimenzije izabranih materijala, Da se proizvodi sastoje od minimalnog broja delova i komponenata, Da se maksimalno koriste standarizovani, tipizirani i ponovljeni delovi, ali uz zadovoljavanje prethodna tri zahteva i Da se koristi samo neophodni kvalitet i tačnost obrade pri projektovanju proizvoda i izradi na postojećoj opremi.
Modeliranje proizvoda
Preliminarni dizajn
proizvoda
Funkcionalna analiza poizvoda
Analiza tehnologičnosti
proizvoda
DA
Predložene modifikacije
dizajna
NE
Prihvaćeni konceptualni
dizajnproizvoda
Da li su parametri dizajna zadovoljavajući?
Kvalitativna tehnologičnost (opisna pravila netehnologičnosti i tehnologičnosti) Kvantitativna tehnologičnost (standardizacija, unifikacija, tipizacija, modularnost)
Mesto analize tehnologičnosti
Analiza tehnologičnosti konstrukcije proizvoda Ako se osnovni tok projektovanja proširi sistemom za analizu tehnologičnosti, moguće je pri projektovanju proizvoda ispuniti, ne samo funkcionalne zahteve, već i zahteve u pogledu tehnologičnosti izrade, montaže, itd.
Kvalitativna tehnologičnost
1. Podaci sa crteža i/ili modela proizvoda, gde se razmatra ispunjenost sledećih uslova :
Crtež je jasan za čitanje, svi potrebni elementi se vide na crtežu, ima dovoljan broj projekcija i preseka,
Prikazane su sve dimenzije sa tolerancijama mera, ispravno je kotiran i nije predimenzionisan,
Ispunjen je uslov saglasnosti materijala i zahtevane termičke obrade i/ili površinske zaštite,
Konstrukcioni merni lanci odgovaraju zahtevanom stepenu tačnosti, Oznake kvaliteta obrade površina su jasne i dovoljne, Ispunjen uslov saglasnosti kvaliteta obrade površine i tolerancijskog polja
pojedinih mera, Dozvoljena odstupanja geometrijskog oblika i međusobnog odnosa
površina je moguće ostvariti, Ispunjen je uslov podudarnosti konstrukcionih, tehnoloških i mernih baza
2. Elementi tehnologičnosti konstrukcije proizvoda s obzirom na pogodnost izrade, odnosno vreme i troškove izrade za različite vrste mašinske obrade skidanjem materijala, livenjem, deformisanjem, itd.
Primeri nekih elemenata tehnologičnosti konstrukcije proizvoda sa aspekta pogodnosti obrade rezanjem (predlozi izmene elemenata konstrukcije proizvoda)
USLOVI KOJI OBEZBEĐUJU
TEHNOLOGIČNOST
SKICA KONSTRUKCIJE
Netehnologično Tehnologično
Žljeb (B) omogućuje efikasnije postizanje mere D
Profilom žljeba, koji odgovara obliku zuba glodala, obezbeđuje se efikasnija obrada brušenjem
Merom D-0,2, na dužini L1 smanjuje se vreme brušenja prečnika D k6 i obezbeđuje se lakša montaža i demontaža ležaja
Površine koje se obrađuju treba odvojiti odgovarajućim prelazima
U procesu obrade veća pogodnost se postiže pri izradi mere (h) nego (b)
Površine za obradu treba da budu u istom nivou
D
B
N6
Dk6
N5
Dk6
D
N5 N8
-0,2
1L
b h
N8 N8 N8
Najznačajnije elemente kvalitativne tehnologičnosti sa stanovišta izrade i montaže čine: • vrsta pripremka, pogodnost njegove izrade, kvalitet i troškovi izrade, • pogodnost za obradu, odnosno kvalitet, troškovi i vreme obrade, kao i • pogodnost za montažu, kvalitet, vreme i troškovi montaže
USLOVI KOJI OBEZBEĐUJU TEHNOLOGIČNOST
SKICA KONSTRUKCIJE
Netehnologično Tehnologično
Raspored otvora, koji se nalaze sa jedne strane obradka mora biti takav da se njihova obrada može izvršiti u jednom hodu alata
Žljebovi za izlaz alata treba da budu standardnog profila jer se njima postiže veća tehnološka pogodnost, naročito pri završnoj obradi
Kod izrade unutrašnjih navoja dubina otvora mora biti veća od dužine navoja
Veća pogodnost za izradu postiže se ostavljanjem standardnog žljeba za izlaz alata
Kod izrade žljebova za klin veća proizvodnost se postiže glodanjem koturastim glodalom, kada to dozvoljava dužina žljeba za klin
N6 N6
Primeri nekih elemenata tehnologičnosti konstrukcije proizvoda sa aspekta pogodnosti obrade rezanjem (predlozi izmene elemenata konstrukcije proizvoda)
Primeri nekih elemenata tehnologičnosti konstrukcije odlivaka (predlozi izmene elemenata konstrukcije proizvoda)
USLOVI KOJI OBEZBEĐUJU
TEHNOLOGIČNOST
SKICA KONSTRUKCIJE
Netehnologično Tehnologično
Za lakšu izradu odlivaka podela modela treba biti u istoj ravni
Unutrašnje površine treba da budu otvorene
Gornje horizontalne površine treba zameniti površinama sa nagibom
Konstrukcija dela treba da omogući pričvršćivanje jezgra bez podmetača
Površine za obradu treba odvojiti odgovarajućim prelazima (R)
Ispupčeni elementi na površinama odlivka treba da budu objedinjeni i u istoj ravni
Zidovi delova treba da imaju ravnomeran presek
R
USLOVI KOJI OBEZBEĐUJU
TEHNOLOGIČNOST
SKICA KONSTRUKCIJE
Netehnologično Tehnologično
Treba izbegavati otkovke sa koničnim oblicima, kao i otkovke oblika klina, naročito sa malim konusom i uglom
Presek dveju cilindričnih površina kod otkovaka je nepovoljan
Presek cilindričnih i prizmatičnih površina otkovaka je nepovoljan
Dvostrana ispupčenja otkovaka treba zameniti jednostranim
Treba izbegavati ispupčenja na telu otkovka
Otkovke sa izrazito različitim poprečnim presecima treba zameniti jednostavnijim delovima
Ispupčenja na unutrašnjim površinama treba izbegavati
Otkovke sa složenom konstrukcijom treba zameniti sa nekoliko delova jednostavnije konstrukcije
Primeri nekih elemenata tehnologičnosti konstrukcije otkovaka
M1
C
d 1
M
C
d
h 1
h
USLOVI KOJI OBEZBEĐUJU TEHNOLOGIČNOST
SKICA KONSTRUKCIJE
Netehnologično Tehnologično
Kontrola tačnosti izrade lastinog repa vrši se preko mere valjčića (d) i mere (M)
Pri izradi žljeba sa stezanjem obradka u prizme, lakše je postići meru (h) nego (h1)
Površine, za koje funkcionalna struktura proizvoda zahteva visoku tačnost, obrađuju se u sklopu, što se naznačuje na crtežu
Primeri nekih elemenata tehnologičnosti konstrukcije sa aspekta pogodnosti obrade i merenja
Kvantitativna tehnologičnost
Najznačajnije pokazatelje ove tehnologičnosti čini stepen, odnosno nivo standardizacije konstrukcije proizvoda, kao i specifični troškovi i vreme izrade.
Pod unifikacijom se podrazumeva utvrđivanje zajedničkih delova proizvoda, koji imaju istu funkcionalnu namenu i mogućnost ugradnje u različite proizvode. Tako, na primer, u okviru unifikacije profila, utvrđuju se oni profili koji se ugrađuju u različite proizvode.
Unificirani oblici profila
Pod tipizacijom delova proizvoda podrazumeva se utvrđivanje najcelishodnijih oblika, ali različitih dimenzija, najčešće u okviru istog materijala.
Pod modularnim sistemom projektovanja podrazumeva se kombinovanje ili sastavljanje proizvoda korišćenjem standardnih modula. Sistem modularnog projektovanja je od posebnog interesa u oblasti složenih mašinskih sistema, kao što su, na primer mašine, pribori, alati, razni uređaji, itd.
Unifikacija i tipizacija u okviru CAD sistema
Modularni koncept razvoja proizvoda predstavlja jedan od najkreativnijih prilaza u projektovanju. On zahteva svestranu analizu asortimana proizvoda koji se kombinuje na bazi razvijenih osnovnih i složenih modula, kao i delova za njihovo spajanje prema zahtevima funkcionalnih struktura proizvoda.
Tipizacija kvadratnog profila
Modularni koncept razvoja proizvoda
Opšti ciljevi modularnog projektovanja
Еfekti modularnog projektovanja proizvoda posebno izraženi kod primene CAD sistema.
N01
N40
N02
N20
N04
N50
N30
N10B
N10A
N03
Simplifikacija profila
Specijalizacija podrazumeva proizvodnju onih proizvoda ili njihovih delova, za koje su troškovi i vreme, kao i kvalitet izrade, najpovoljniji. Na primeru profila, specijalizacija podrazumeva proizvodnju samo jedne veličine profila.
Specijalizacija profila
Najvažniji pokazatelji standardizacije i unifikacije su koeficijenti primenljivosti, ponovljivosti, zasićenosti proizvoda, kao i unifikacije grupe proizvoda.
opr
n nKn
n - broj standardnih sastavnih delova proizvoda, no - broj originalnih sastavnih delova.
Koeficijent ponovljivosti Kpo definisan je odnosom broja sastavnih delova koji dolaze na jedan proizvod i broja standardnih sastavnih delova proizvoda, odnosno:
poNKn
N - broj sastavnih delova proizvoda
Koeficijent zasićenosti proizvoda određuje se po formuli: 1zN n NK
n n
Pod simplifikacijom se podrazumeva izbor onih proizvoda iz proizvodnog programa, koji će omogućiti proizvodnju sa visokim efektima. Simplifikacijom se npr. iz procesa proizvodnje izostavljaju neki od profila.
Koeficijent primenljivosti Kpr izračunava se po formuli:
Koeficijent unifikacije grupe proizvoda Kun određuje se iz:
i i
1
i
1
D C
C
m
prii
un m
ii
KK
D
gde su: m - broj proizvoda u grupi, Kpri - koeficijent primenljivosti za i-ti proizvod, Di - godišnji obim proizvodnje za i-ti proizvod, Ci - cena koštanja i-tog proizvoda.
Pri razvoju i usvajanju konstrukcije delova proizvoda, takođe treba težiti najvećem stepenu standardizacije elemenata površina koje obrazuju unutrašnju ili spoljašnju konturu. Elementarne oblike konture delova čine razni radijalni i aksijalni profilni žljebovi, navoji, ozubljenja, ožljebljenja, radijusi, cilindri, konusi, torusi i sfere.
Stepen standardizacije oblika delova proizvoda, odnosno pojedinih pozicija određuje se na osnovu: s
uk
nkN
ns - broj standardizovanih elemenata konture dela, Nk - ukupni broj elemenata konture dela.
Standardizacija oblika jedne od pozicija nekog proizvoda
120,92
13uk
Standardizacijom oblika delova čini se značajan doprinos, pre svega, povećanju proizvodnosti i smanjenju troškova obrade i montaže.
Primer analize tehnologičnosti
1. Predimenzionisanost kota
U posmatranom slučaju jedna kota u nizu 25;8;32,3;9,5) je višak, odnosno deo je predimenzionisan
A) Kvalitativna tehnologičnost
3. Zahtev u pogledu međusobnog odnosa površina,
U ovom slučaju međusobni odnosi površina (rukavci Ø12j6 i ozubljenje) realno su postavljeni s obzirom na funkcionalnost i mogućnost izrade.
2. Zahtev saglasnosti izabranog materijala Č.4720 i zahtevane termičke obrade (poboljšanje i bruniranje)
Posmatrani zahtev nije ispunjen jer je Č.4720 čelik za cementaciju, potrebno je revidirati ili materijal ili vrstu termičke obrade.
Mera Toler. polje (mm)
Hrapavost Obrađ. povr.
Oznaka klase ISO tolerancije
Vrednost tolerancije
12j6 0,011 N6 IT 8 0,027 ne zadovolj.
10h8 0,022 N6 IT 8 0,022 zadovoljava
3P9 0,025 N8 IT 12 0,100 ne zadovolj.
15,2h11 0,110 N8 IT 11 0,110 zadovoljava
4. Analiza zahteva saglasnosti između kvaliteta obrađene površine i tolerancijskog polja
- mera Ø12j6 zahteva kvalitet obrađene površine (klasa hrapavosti) N5 Ø12j6 (tol. polje 0,011mm) u T.2→IT6 / za IT6 (meru 12) u T.1→N5
T1. Zavisnost klase hrapavosti i klase ISO tolerancije T2.Vrednosti osnovnih tolerancija IT po ISO sistemu
B) Kvantitativna tehnologičnost
3. Radijalni žljebovi 1; 1,5; 2; 3 i R1,5
-Postoje standardni alati za izradu žljebova -Proveriti sa konstruktorom mogućnost unifikacije ovih žljebova – lakša, brža i jeftinija izrada sa istim alatom/ima
4. Žljeb za segmentni klin Ø13 širine 3P9
-Ne postoji standardan alat – koturasto glodalo Ø13 širine 3P9 (nije standardan ni žljeb)
2. Navoj M7X1
-Navoj nije standardan po JUS-u (mogućnost zamene sa standardnim M6x1 ili M8x1) Ako je standardan ovaj navoj upotrebiće se i standardna navrtka (niža cena izrade)
1. Ozubljenje
-Podaci o ozubljenju su kompletni prema JUS-u i dovoljni su za izradu. -Modul m=0,8 mm je standardan po JUS-u
1) Prilaz - Direktan prilaz–baziran na pravilima (rule-base) - Indirektan prilaz–baziran na TP (plan-base) 2) Ocena tehnologičnosti - Binarna ocena (netehnologičan=0, tehnologičan=1) - Kvalitativna ocena (loš, prosečan, odličan, …) - Kvantitativna ocena (0÷1 za atribute proizvoda) - Brojčana vrednost vremena i troškova 3) Nivo automatizacije
Proizvod, deo
Analiza tehnologičnosti
Rezultati analize
Baza pravila
Povr
atne
info
rmac
ije z
a ko
rekc
iju d
izaj
na p
roiz
voda
Proizvod, deo
Analiza tehnologičnosti
Rezultati analize
Povr
atne
info
rmac
ije z
a ko
rekc
iju d
izaj
na p
roiz
voda
Baza podataka proizvodnih
resursa
Preliminarni tehnološki
procesi
Proizvodni zahtevi
C(n.j.)
Cmin
Stepen tehnologičnosti
Direktan prilaz Indirektan prilaz
Sistemi za analizu tehnologičnosti
Osnovna ideja jednog od prilaza analizi tehnologičnosti odnosi se na mogućnost modeliranja alternativnih interpretacija dela kao skupa tipskih oblika. Zatim se za ove interpretacije projektuju rešenja idejnog tehnološkog procesa, na osnovu čega se ocenjuje tehnologičnost proizvoda. Predloženi redosled koraka za posmatrani prilaz analize tehnologičnosti dat je na slici.
CAD modeliranje
Preliminarni dizajn
Da li proizvod može da se
modelira pomoću
raspoloživog skupa tipskih
oblika
Da li postoji bar jedan
plan izrade pogodan za
kreiranje željenog oblika I
dimenzija
Da li postoji bar jedan
plan izrade pogodan za ostvarivanje zahtevanih tolerancija i
kvaliteta obrade
Da li postoji bar jedan tehnološki
proces koji zadovoljava predviđene
troškove i vreme proizvodnje
DA DA DA DA DA
Predložene modifikacije
dizajna NE NE NE NE
Prihvaćeni konceptualni
dizajn proizvoda
Prema ovom modelu postoje četiri slučaja kada proizvod nije tehnologičan:
Ukoliko neki delovi konstrukcije ne odgovaraju ni jednom postojećem tipskom obliku, Ukoliko se ne može naći odgovarajući plan izrade kojim se može izraditi kreirani
oblik konstrukcije proizvoda, onda su oblik i/ili dimenzije nezadovoljavajući Ukoliko ni jedan plan izrade ne može da zadovolji zahtevane tolerancije/kvalitet
obrade Ukoliko postoji zadato vreme i/ili cena i ni jedan plan izrade ne može to da ostvari
CAD pristup analizi tehnologičnosti – feature based
Prvo materijal pa proces Prvo proces pa materijal
Dva osnovna prilaza za izbor kombinacije materijal/proces su:
Zadatak razvoja i osvajanja proizvodnje novog proizvoda je višedimenzionalni problem koji određuju zahtevi uslova upotrebe i eksploatacije proizvoda, njegova funkcionalnost i uslovi koje određuju društvo i tržište, sa jedne strane, i proces proizvodnje u uslovima ograničenja izrade i montaže.
Izbor materijala, pripremaka i proizvodnih procesa
Kod prilaza prvo materijal pa proces proizvodnje, projektanti prvo biraju klasu materijala na osnovu ulaznih zahteva, nakon toga se vrši izbor mogućih pripremaka i procesa proizvodnje, uključujući i mogućnost izbora optimalnog procesa proizvodnje. Kod prilaza prvo proces proizvodnje pa materijal, projektanti prvo projektuju preliminarni tehnološki proces, a potom se vrši izbor i evaluacija odgovarajućih potencijalnih materijala na osnovu ulaznih proizvodnih zahteva.
Izbor procesa proizvodnje
Prva faza – preslikavanje zahteva dizajna proizvoda Funkcije, odnosno zahtevi koji se
očekuju od procesa, kao i vrsta procesa koje je potrebno primeniti, Ograničenja u okviru kojih se
identifikuje željena klasa materijala, klasa oblika i atributi procesa i Kriterijumi za ocenu i izbor tehnoloških
procesa.
Osnovnih pitanja koja se postavljaju su: Kako biramo proizvodne procese? Kako materijal utiče na izbor procesa? Da li funkcija proizvoda i potebna
sojstva eksploatacije utiču na izbor proizvodnog procesa? Koji kriterijumi se koriste pri izboru
procesa? Koji kriterijumi su značajniji? Kako definisate težinske koeficijente
za kriterijume? Kako doneti konačnu odluku?
Osnovni algoritam izbora procesa proizvodnje
Druga faza – faza izvodljivosti U okviru ove faze se vrši provera postavljenih ograničenja i eliminacija neodgovarajućih procesa. Ova faza se analitički najčešće realizuje pretraživanjem tabela u kojima su matrično definisane mogućnosti ili ograničenja procesa s obzirom na atribute proizvoda, proizvodnje i procesa. Najčešći atributi, odnosno kriterijumi su vrsta materijala, oblik, količine, tačnost, i dr.
1. Utisnuće materijala – Da 2. Jedinstvena debljina zida – Da 3. Jedinstveni poprečni presek – Da 4. Osa rotacije – Ne 5. Pravilan poprečni presek – Ne 6. Šupljine – Ne 7. Ograđenost – Ne 8. Slobodna površina – Da
Primer izbora procesa prema Boothroyd-u
A-livenje B-obrada deformisanjem C-obrada skidanjem
materijala D-spajanje E-montaža F-dodavanje materijala
Primer izbora procesa prema Halevi-u
Treća faza – vrednovanje i rangiranje procesa
)(1
i
n
ii WPWRV
WRV – ponderisani rang vrednosti procesa
n – ukupan broj kriterijuma Pi – ponderisana ocena
procesa za određeni kriterijum Wi – težinski koeficijent
kriterijuma ASM sistem vrednovanja procesa
Primer vrednovanja pojedinih procesa-vrednosti Pi
Četvrta faza – analiza rezultata vrednovanja
Wi - težinski koeficijenti kriterijuma se mogu dodeliti slobodno prema mišljenju donosioca odluke ili se proračunavaju primenom neke od metoda višekriterijumskog odlučivanja/optimizacije (AHP )
Najbolje rangirani procesi se detaljno analiziraju i ispituju u cilju dobijanja dodatnih i potvrdnih informacija o kvalitetu izbora, razmatraju se eventualne moguće štetne posledice za neke kriterijume koji nisu uzeti u razmatranje.
Geometrijske osobine CAMPS MAS EPSS DCA MaMPS CPS COMPASS
Zapremina dela x x x x x
Masa dela x x x
Opis oblika dela x x x x x x x
Sekundarne geometrijske osobine x x x x x x x
Tolerancije x x x x x x x
Kvaliteti površina x x x x x x x
Debljine zidova dela x x x
Mera za kompleksnost dela x x
Provera unifikacije zidova dela x x
Koristi CAD bazirano okruženje x
Koristi CAD ulazne podatke x
CAMPS (Computer-Aided Material and Process Selection), Shea i Dewhurst MAS (Manufacturing Advisory Service), Smith EPSS (Expert Processing Sequence Selector), Farris MaMPS (Material and Manufacturing Process Selection), Giachetti CMS (Cambridge Materials Selector) and CPS system (Cambridge Process
Selector), Esawi i Ashby COMPASS (Computer Oriented Material, Processes, and Apparatus Selection
System), Chen i dr.
Komparacija ulaznih geometrijskih informacija razvijenih sistema za izbor i rangiranje procesa
Programski sistemi za izbor i rangiranje procesa
Određivanje troškova i vremena proizvodnje predstavlja u velikom broju slučajeva osnovu za donošenje kvalitetnih odluka u proizvodnoj praksi. U zavisnosti od faze razvoja proizvoda postoje različiti načini određivanja troškova i vremena, u početnim fazama se uglavnom vrši procena, a u kasnijim fazama detaljan proračun troškova i vremena. Jedan od osnovnih zadataka konceptualnog projektovanja tehnoloških procesa je procena i smanjenje proizvodnih troškova, koje se uopšteno može realizovati: Primenom i nabavkom jeftinijih materijala, Proizvodnjom sa malo proizvodnog otpada, Proizvodima sa što manjom masom, Proizvodnjom u većim serijama, Izborom proizvodnih procesa koji imaju kratko vreme i niske troškove izrade
po jedinici vremena, Projektovanjem tehnologičnog proizvoda primenom DFMA i drugih DFX
metoda, itd.
Nemogućnost preduzeća da brzo i uspešno proceni troškove i cenu proizvoda može značajno da ugrozi njegov ekonomski opstanak na konkurentnom tržištu. Procena troškova je veoma značajna s obzirom na održivost projekta i smanjenje troškova razvoja i proizvodnje proizvoda. Jedan od bitnih zadataka procene troškova izrade proizvoda predstavlja obezbeđivanje dovoljno pouzdanih informacija o elementima troškova u ranoj fazi razvoja proizvoda, na osnovu kojih se mogu doneti odluke o izboru kvalitetnih varijanti proizvoda i ekonomičnosti njihove proizvodnje.
Određivanje troškova i vremena proizvodnje
Posledice loše procene troškova i vremena: Previsoka procena troškova proizvodnje utiče na formiranje visoke cene proizvoda, što ima za posledicu nekonkurentnost na tržištu, Premala procena troškova proizvoda utiče na formiranje niske cene proizvoda, što ima za posledicu ostvarivanje gubitaka u poslovanju, Prevelika procena vremena proizvodnje povlači posledice previsoke procene troškova, kao i nemogućnosti zadovoljenja zahtevanih rokova isporuke i Premala procena vremena proizvodnje povlači posledice premale procene troškova, kao i nemogućnosti poštovanja definisanih rokova proizvodnje.
Metoda Opis Najbolja primena za
Preciznost (nivo greške)
Intuitivna Procena troškova na bazi ličnog znanja, iskustva i intuicije.
Globalno planiranje
proizvodnje 30-50 %
Komparativna (Metoda
poređenja)
Procena na osnovu postojećih troškova sličnih delova.
Globalno planiranje
proizvodnje 30-50 %
Analogna Procena na bazi troškova sličnih delova,
definišu se osnovni parametri za poređenje sa prethodnim slučajevima.
Konceptualno projektovanje 14-30 %
Parametarska
Vrši se izbor jednog ili više parametara koji će se posmatrati. Oni se koriste zajedno sa
težinskim koeficijentima za procenu troškova.
Konceptualno projektovanje 14-30 %
Analitička
U obzir se uzimaju direktni i indirektni troškovi. Vrši se proračun svih elementarnih troškova i njihovim sabiranjem se dobijaju
ukupni troškovi proizvodnje.
Detaljno projektovanje 5-15 %
Podela metoda za proračun i procenu troškova
Redukcija troškova proizvodnje primenom
ABC analize
Prikaz analogne metode za procenu troškova (prema Swift-u) Troškovi proizvodnje T određenog dela sastoje se od troškova materijala Tm, troškova izrade Ti i troškovi termičke obrade i/ili površinske zaštite Tt, gde n predstavlja broj različitih operacija izrade:
t
n
iim TTTT
1
Za određivanje pojedinih koeficijenata koji figurišu u izrazima za proračun, potrebno je prethodno izvršiti klasifikaciju proizvoda prema geometrijskom obliku. Svi proizvodi su podeljeni u tri osnovne klase, koje se potom dele na pet različitih podklasa po složenosti. Osnovne klase su:
A – rotaciono-simetrični i rotaciono-nesimetrični delovi B – prizmatični i kutijasti puni delovi C – prizmatični i kutijasti tankozidni delovi
Troškovi materijala Tm
Tm = VP ∙ Cmt
VP=V∙WC
Troškovi materijala se određuju kao proizvod zapremine pripremka VP i jedinične cene materijala Cmt (cena materijala po jedinici zapremine):
Zapremina pripremka se određuje lako kada je u pitanju jednostavan oblik, kao što je na primer šipka. Međutim, kada je zapremina pripremka složena ili nije poznat oblik pripremka, onda se ona može odrediti kao proizvod zapremine gotovog dela V i koeficijenta WC koji uzima u obzir količinu skinutog materijala. Koeficijent WC zavisi od vrste proizvodnog procesa i složenosti oblika proizvoda prema prethodno izvršenoj klasifikaciji.
Složenost geom. oblika
PROCES
CF CH SC PDC CDF SMW AM MM CNC
PM IM SM CPM VF GDC
A1 1 1 1.1 1 1.1 - 1.6 1 1 1 1 1 1
A2 1 1 1.1 1.1 1.1 - 2 1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
A3 1 1 1.2 1.1 1.2 - 2.5 1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
A4 - - 1.3 1.2 1.2 - 3 1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.2
A5 - - 1.4 1.3 1.3 - 4 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3
Koeficijent skinutog materijala Wc
Troškovi izrade Ti
Kao osnova za određivanje troškova izrade proizvoda uzimaju se troškovi "idealnog proizvoda", uz korekciju sa relativnim koeficijentom troškova koji iskazuje razliku posmatranog proizvoda i idealnog proizvoda, s obzirom na vrstu materijala, složenost oblika, određene dimenzije, tolerancije i kvalitete površina, odnosno:
Ti=PC∙RC •PC – Troškovi izrade idealnog proizvoda •RC – Relativni koeficijent troškova
Idealan proizvod je proizvod iz određene klase proizvoda koji ima najjednostavniji oblik, najniže zahteve u pogledu tačnosti, odnosno tolerancija i kvaliteta obrade površina. Na slici je prikazan jedan od grafika funkcija za određivanje troškova idealnog proizvoda od primenjene tehnologije izrade, odnosno proizvodnog procesa i obima proizvodnje.
Troškovi idealnog proizvoda Pc
VF-termoformiranje PM-metalurgija praha CDF-kovanje CF-hladno istiskivanje CH-hladno oblikovanje SMW-obrada lima
Relativni koeficijent troškova Rc se računa na osnovu sledećeg izraza: Cc – Koeficijent složenosti oblika proizvoda Cmp – Koeficijent pogodnosti materijala za određeni proces Cs – Koeficijent koji uzima u obzir debljinu zida proizvoda Ct – Koeficijent tolerancija Cf – Koeficijent kvaliteta obrade površina
Za idealan proizvod svi ovi koeficijenti su jednaki jedinici, dok se za konkretne proizvode koeficijenti očitavaju sa odgovarajućih grafika funkcija ili iz tabela, u zavisnosti od određenih karakteristika proizvoda vezanih za odgovarajući koeficijent redukcije. Nakon određivanja koeficijenata tolerancija Ct i kvaliteta obrade površina Cf, uzima se u obzir koeficijent sa većom vrednošću, koji dobija oznaku Cft. Za određivanje koeficijenta složenosti proizvoda potrebno je prethodno izvršiti klasifikaciju proizvoda prema klasi oblika (A, B ili C) i podklasi složenosti (1,2,3,4,5), nakon čega se koeficijent složenosti očitava sa grafika funkcija
RC = Cc∙Cmp∙Cs ∙ Cft (Ct ili Cf)
Koeficijent složenosti Cc za klasu oblika A
Primeri primene analogne metode za procenu troškova
Proračun vremena obrade
Za zahvate koji se izvode jednim alatom, odnosno diferencirano, vreme obrade određuje se izrazom:
1
pzz g a p p me i
s z
Tt t t t t t t
z n
Vreme zamene i regulisanja alata: 1
ga
tt t
T
Vreme operacije obrade sa (k) zahvata je: 1
k
k zii
t t
R.BR. OZNAKA ZNAČENJE
1. tg , tgi Osnovno vreme obrade
2. ta Vreme zamene i regulisanja alata na mašini 3. Dodatak za obradu
4. Dubina rezanja u jednom prolazu
5. tp1 Vreme povratnog hoda alata
6. tp Pomoćno vreme
7. tme Vreme merenja koje zahteva zastoj u obradi 8. Tpz Pripremnozavršno vreme po seriji 9. zs Veličina serije
10. nz Broj zahvata operacije
11. ti Izgubljeno vreme
12. t1 Vreme zamene i regulisanja alata po jednom sečivu
13. T , Ti Postojanost alata
14. tgm Merodavno osnovno vreme obrade
d2d1
d3
dm
su
sp
Lp1
Lpm
L3
Lm
L2
n
1 2 3
5 4
Primer koncentrisane obrade na strugu
a kod koncentrisane obrade: 1
1
ngi
ai i
tt t
T
a kod koncentrisane obrade, kod koje se određeni broj pojedinačnih zahvata izvodi istovremeno odgovarajućim brojem alata, vreme ovog složenog zahvata obrade je :
pzz gm a p me i
s z
Tt t t t t t
z n
Proračun troškova obrade
Kao ekvivalent ekonomičnosti posmatraju se troškovi obrade. Za efikasno određivanje troškova operacija i tehnološkog procesa određuju se troškovi zahvata obrade. Troškovi obrade obuhvataju bruto zarade poslužioca i stručnog radnika R1, troškove mašine М1, troškove alata А1 i ostale direktne troškove В1, tako da su troškovi zahvata obrade:
1111 BAMRU z
Pomenuti elementi troškova obrade mogu se odrediti pomoću izraza:
zo tRR 1
zo tMM 1
Tt
AtBMRA goooo 11
EzozS
PS
z
TP UtBnz
UnQ
UB
1
Gde su usvojene sledeće oznake: 3600
RPo
SSR
100
MM
Mo F
pCM
Za alate sa izmenljivim pločicama:
RARARLDP
o tKzC
zZ
zC
zCA
4321
a za alate koji se oštre :
RARAooA
o tKtKiC
A
1
Oznake Ro, Mo, Ao и Bo predstavljaju respektivno: bruto zaradu u jedinici vremena, troškove mašine u jedinici vremena, troškove po jednom sečivu alata i ostale troškove u jedinici vremena.
dok su troškovi energije za rad pogonskog motora:
EphMHgM
E CtPtP
U
3600
Troškovi zahvata obrade sa jednim alatom imaju krajni oblik:
phpmoooogZS
PS
z
TPz tCtC
TAtCCCt
nzU
nQUU
211
1
gde su oznake: oooo BMRC 3600
1EM CP
C
3600
2EMH CP
C
izs
pzmepppm t
nzT
tttt 1 meppph tttt
1
Za operaciju obrade sa k zahvata troškovi će iznositi:
k
izik UU
1
РЕДНИ
БРОЈ
ОЗНАКА ЗНАЧЕЊЕ
1. UTP Трошкови једноструке технолошке припреме 2. UPS Трошкови понављања серије 3. SP, SR Бруто зарада послужиоца машине и стручног
радника 4. Q Обим производње 5. FM Годишњи ефективни временски капацитет
машине 6. CM Цена машине 7. М Степен искоришћења временског капацитета
машине 8. р Амортизациона стопа 9. CP,CD,CL,
CR Цена плочице, држача, ломача струготине и резервни делова
10. z1 Број резних сечива плочице
11. z2, z3, z4 Век држача, ломача струготине и резервних делова изражен бројем истрошених сечива плочице
12. KRA Трошкови регулисања алата ван машине
13. tRA Време регулисања алата ван машине 14. Ko Трошкови оштрења алата 15. to Време оштрења алата 16. CA Цена алата 17. i Број оштрења алата 18. РМ Снага погонског мотора машине 19. РМН Снага празних ходова машине 20. tph Време празних ходова машине 21. СЕ Цена електричне енергије 22. USP Годишњи трошкови специјалног прибора 23. UGO Годишњи трошкови одржавања машине 24. UKA Годишњи износ камата за отплату машине 25. UPOV Годишњи трошкови површине радног места 26. UPM Годишњи трошкови помоћног материјала радног места 27. UGK Годишњи трошкови грејања и климатизације 28. USD Годишњи трошкови пробне серије, прототипа, дораде и шкарта 29. UME Годишњи трошкови мерила 30. FPR,
FME Годишњи ефективни времен. капацитет рада прибора и мерила
31. PR, ME
Степен искоришћења временског капацитета специјалног прибора и мерила
U proizvodnoj praksi, čest zadatak optimizacije postavlja određivanje granice primenljivosti varijanti tehnoloških rešenja, koja se mogu odnositi na varijante pripremaka, operacija, zahvata, mašina, pribora, alata. Da bi se odredila granica primenljivosti varijanti elemenata tehnologije preko graničnog obima proizvodnje (Qk), potrebno je izvršiti transformaciju opštih izraza za vreme i troškove operacija obrade na sledeći način:
TP PPo
s
UUU UQ z
os
PZ tz
Tt
Kod određivanja granice primenljivosti varijanti pripremaka troškove ili vreme obrade treba izraziti na nivou tehnoloških procesa izrade za obe varijante, s tim što se troškovima obrade dodaju i cene odgovarajućih pripremaka.
Granice primenljivosti varijanti tehnoloških rešenja
a) b)
0 0
( ) ( )TP TPK
I II
PP PP
s sII I
U UQU UU U
z z
III
IIPZIPZK toto
TTQ
Primer određivanja granice primenljivosti
Profil alata i način obrade Pribor-Plivajući stezač
Telo ručice (serijska proizvodnja)
Granica primenljivosti varijanti operacija
Principi grupne tehnologije u procesu razvoja proizvoda U cilju racionalizacije proizvodnje, grupni i tipski prilaz nalazi svoju primenu i u drugim aktivnostima proizvodnog sistema, kao što su projektovanje, konstruisanje i proizvodnja proizvoda. Osnovni cilj primene grupisanja u području projektovanja, konstruisanja i proizvodnje je izrada i ugradnja delova unificiranih oblika, standardizovanih veličina, sličnih kvaliteta i materijala, itd., čime se povećava serijnost delova i prelazi na više tipove proizvodnje i primenu obradnih sistema većeg stepena efikasnosti.
Stru
govi
Glo
dalic
e
Buši
lice
Rev
olve
rst
rugo
vi
Brus
ilice
NC
stru
govi
Obr
adni
cent
ri
Formiranje grupa delova
Klasa delova za obradu namašinama
Grupni i tipski tehnološkiprocesi
Formiranje grupa i tipova
Individualni tehnološkiprocesi
Individualni delovi
Asortiman delovaproizvodnog sistema
Grupne operacije i grupnitehnološki procesi
Klase delova sa unificiranimtehnološkim procesom
Auto
mat
i
Postoji realankompleksan deo
ULAZTehnološka grupa delova
Izbor dela
Projektovanje grupnogtehnološkog procesa
ili grupne operacije obrade
Projektovanje tehnološkogprocesa ili operacije
obrade za deo
IZLAZTehnološka dokumentacija
Definisanje imaginarnogkompleksnog dela
Klasfikacija delovau grupe
DA
NE
Značaj uvođenja grupne i tipske tehnologije najbolje se uočava kroz njihove osnovne karakteristike u primeni: Povišenje stepena serijnosti u proizvodnom sistemu, Izvođenje koncepcijski istih konstrukcionih rešenja
ukoliko funkcija proizvoda to dozvoljava, Svođenje različitih operacija i zahvata u okviru
tehnoloških procesa na neophodni minimum, Olakšano konstruisanje, projektovanje tehnoloških
procesa izrade i proizvodnja sličnih proizvoda, Skraćenje vremena trajanja ciklusa proizvodnje, Značajno smanjenje neproduktivnih vremena u
proizvodnom procesu, Smanjenje troškova izrade proizvoda, Povećanje ukupnih efekata proizvodnih sistema, i dr.
Algoritam projektovanja grupnih tehnoloških procesa
Određivanje vremena obrade na principima grupne tehnologije Za primenu ovih metoda prethodno je potrebno usvojeni proizvodni program proizvodnje podeliti u nephodni broj tehnoloških, odnosno operacijskih grupa. Formiranje tehnoloških, odnosno operacijskih grupa vrši se primenom konstruktivno-tehnoloških klasifikacionih sistema i dodatnih kriterijuma grupisanja koji određuju potrebni nivo tehnološke podobnosti za izradu na pojedinim operacijama.
Metode zasnovane na karakteristikama grupne i tipske tehnologije koriste se za određivanje osnovnog (tg), pomoćnog (tp) i pripremnozavršnog vremena obrade (Tpz) operacijskih, odnosno tehnoloških grupa. One se u praktičnoj primeni koriste kao grafičke ili analitičke metode. U oba slučaja metode obezbeđuju približno određivanje ciklusnih i pripremnozavršnih vremena, čime se u proizvodnoj praksi dobijaju zadovoljavajući rezultati pri određivanju normativa vremena za pojedine operacije obrade, a time i podloga za određivanje broja obradnih sistema i utvrđivanja vremenskog stepena njihovog iskorišćenja.
Podela proizvodnog programa na tehnološke grupe
Najpoznatiji sistemi klasifikacije, odnosno konstrukciono-tehnološki klasifikatori su: OPITZ (Univ. Aachen, Nemačka), CODE (SAD), MICLASS/MULTICLASS (Holandija), DCLASS (SAD), KK-3 (Japan), IAMA (domaći)
Na osnovu prethodno izvršene klasifikacije delova i formiranja odgovarajućih tehnoloških, odnosno operacijskih grupa, projektuju se grupni tehnološki procesi i odgovarajuće grupne operacije za kompleksne delove, koji mogu biti stvarni ili imaginarni.
Grafoanalitička metoda
Tehnološka grupa osovina TG1, kao deo proizvodnog programa
kompleksni deo grupe za obradu na FTĆ
DEO OBIM PROIZVODNJE
(kom/god) 1 150 2 200 3 450 4 120 5 500 6 110 7 850 8 120
2 1
2 1
c ct tk
z z
1c ct t k z
1ic c it t k z
Ukupno ciklusno vreme za određenu operacijsku grupu za obradu na posmatranoj operaciji određuje se prema izrazu:
1
( )i
k
c i ci
T Q t
Metoda zasnovana na reprezentima tehnoloških grupa
Izbor reprezenata vrši se na osnovu ABC analize, koja utvrđuje zavisnost između vrste prizvoda i odgovarajućih količina, masa, vrednosti i dobiti, i dr.
Za svaku tehnološku grupu biraju se reprezenti i za njih preciziraju operacije obrade na osnovu odgovarajućih grupnih tehnoloških procesa, uključujući i određivanje vremena operacija reprezenata (tkp).
Da bi se odredilo vreme angažovanja obradnog sistema za obradu posmatrane operacijske grupe potrebno je odrediti redukovanu količinu delova te grupe (Qr). Redukovane količine pojedinih delova određene operacijske grupe određuju se na osnovu izraza:
ir i iQ Q r
Stepen redukcije određenog dela operacijske grupe obuhvata redukciju za masu (rm), za složenost (rs) itd, što se može izraziti u vidu izraza: ...
i i ii m s kr r r r
Stepen tehnološke složenosti pojedinih delova operacijske grupe određuje se odnosom broja zahvata delova i broja zahvata odgovarajućeg reprezenta ili na osnovu podloga datih tabelarno. Redukovana količina svih delova operacijske grupe određena je izrazom: 1
k
r i ii
Q Q r
Opšti model tehnološke pripreme proizvodnje i mesto konceptualnog PTP
STRATEGIJSKOPLANIRANJE
ORGANIZACIJA I INFORMATIKA
UPRAVLJANJE FINANSIJAMA
ISTRAŽIVANJE I RAZVOJ
MARKETING
PRODAJA
NABAVKA I KOOPERACIJA
KONSTRUKCIONA PRIPREMA
PROIZVODNJE (CAD)
TEHNOLOŠKA PRIPREMA
PROIZVODNJE (CAPP/CAM)
PROIZVODNJA (CAM)upravljanje proizvodnim tokovima
izrada - montaža - kontrola
PLANIRANJE I UPRAVLJANJE
PROIZVODNJOM(PPS)
SISTEMSKA PODRŠKAtransport - skladištenjeodržavanje - energetika
DOBAVLJAČI
KUPCI
TRŽIŠTE
UPRAVLJANJE PREDUZEĆEM
UPR
AVL
JAN
JE K
VALI
TETO
M (C
AQ
)
isporuka gotovih proizvoda
sirovine, poluproizvodi, pripremci i energenti
Model proizvodnog (CIM) sistema
Funkcionalni model tehnološke pripreme proizvodnje
Razvijeni IDEF0 model tehnološke pripreme proizvodnje se sastoji od 12 dijagrama aktivnosti koji pokazuju različite nivoe dekompozicije, A_0, A0, A1, A12, A13, A2, A2', A3, A33, A4, A5, i A6.
Kontekstni dijagram modela tehnološke pripreme proizvodnje A_0
Dekompozicioni dijagrami modela tehnološke pripreme
Dekompozicioni dijagram modela tehnološke pripreme proizvodnje_A0
Dekompozicioni dijagrami – Konceptualno projektovanje tehnoloških procesa-DFM
TITLE:NODE: NO.: 3A1 KONCEPTUALNO PROJEKTOVANJE TEHNOLOŠKIH PROCESA
A11
ANALIZA TEHNOLOGICNOSTI
PROIZVODA
A12
IZBOR OSNOVNIH PROCESA
PROIZVODNJE
A13
IZBOR VRSTE PROIZVODNIH
RESURSA
A14
PROCENA VREMENA I TROŠKOVA
I1I3
I4I5
O11
Izabrani procesi i vrste pripremaka
Izabrana vrsta proizvodnih resursa
M3M2M1
M2
M5
O11
O7
O1
C1 C3
C1 C3
C1
C1
O10
TITLE:NODE: NO.: 4A12 IZBOR OSNOVNIH PROCESA I VRSTE PRIPREMAKA
A121
IZBOR PROCESA NA OSNOVU MATERIJALA
A122
IZBOR PROCESA NA OSNOVU
KOLICINA
A123
IZBOR PROCESA NA OSNOVU
OBLIKA I VELICINE
A124
IZBOR PROCESA NA OSNOVU
TOLERANCIJA I KVALITETA POVRŠINA
A125
IZBOR PROCESA NA OSNOVU Xi
ATRIBUTA
I1I3
I4I5
I4
Izabrani tehnološki procesi
Kandidati tehnološkog procesa
Kandidati tehnološkog procesa
Kandidatitehnološkog procesa
Kandidati tehnološkog procesa
M3
M3
M3
I1
I1
I1
I1
M3M1
M3
Izabrane vrste pripremaka
Zahtevi za novim procesima
C1 C3
C1
C1
C1
C1
O11
A131
IZBOR VRSTE OBRADNIH I
TEHNOLOŠKIH SISTEMA
A132
IZBOR VRSTE ALATA/PRIBORA/MERILA/UREĐAJA
A133
DEFINISANJE POTREBNIH
PROIZVODNIH VEŠTINA
Izabrane vrste obradnih i tehnoloških
sistema
M2
M2
Izabran vrstealata/pribora/merila/uređaja
I5
I3
I1
O11
I5
I3
I1
M2
TITLE:NODE: NO.: 5A13 IZBOR VRSTE PROIZVODNIH RESURSA
Izabrani procesi i pripremci
Izabrani procesi i pripremci
I5
I3Izabrana vrsta
proizvodnih resursa
Izabrani procesi i pripremci
Zahtev za novim resursima
C1
C1
C1
Izbor osnovnih procesa proizvodnje_A12
Izbor vrste proizvodnih resursa_A13
Konceptualno projektovanje tehnoloških procesa_A1
Prikaz konceptualnog CAPP sistema – DFM sistema
POČETAK
ULAZNI PODACI O PROIZVODNJI
- OBIM PROIZVODNJE- RASPOLOŽIVI PROIZVODNI RESURSI- DRUGI ZADATI USLOVI
ULAZNI PODACI O PROIZVODU
ANALIZA TEHNOLOGIČNOSTI KONSTRUKCIJE PROIZVODA
IZBOR OSNOVNIHPROCESA PROIZVODNJE
BAZE PODATAKA
PROCENA VREMENA I TROŠKOVA PROIZVODNJE
PRELIMINARNI TEHNOLOŠKI PROCESIPROCENJENO VREME I TROŠKOVI
ZAHTEVI ZA NOVIM RESURSIMA I PROCESIMAZAHTEVI ZA PROMENU DIZAJNA PROIZVODA
IZLAZ
KRAJ
IZBOR VRSTE PROIZVODNIH RESURSA
BAZE ZNANJA
U okviru programskog rešenja konceptualnog CAPP sistema razvijena su sledeća tri modula:
Analiza tehnologičnosti konstrukcije proizvoda,
Izbor osnovnih procesa proizvodnje i
Procena troškova proizvodnje
Ove aktivnosti u okviru programskog rešenja mogu da se primenjuju nezavisno, jer je posmatrano rešenje razvijeno na modularnom principu.
Algoritamska struktura konceptualnog CAPP sistema
Modul za analizu tehnologičnosti konstrukcije proizvoda
Modul za analizu tehnologičnosti konstrukcije proizvoda
Ako je B = E Ako je B > E Ako je B < E
- Ispunjen uslov saglasnosti - Smanjiti tolerancijsko polje B=E - Smanjiti kvalitet obrađene površine C=X - Ne menjati ni tolerisanu meru ni oznaku kvaliteta obrade, jer konstrukciono-eksploatacijske karakteristike dela zahtevaju povećan kvalitet obrade površine
- Povećati tolerancijsko polje B=E - Povećati kvalitet obrađene površine C=X
Modul za analizu tehnologičnosti konstrukcije proizvoda
Modul za analizu tehnologičnosti konstrukcije proizvoda
Modul za izbor osnovnih procesa proizvodnje POČETAK
ULAZNI PODACI
- VRSTA MATERIJALA- GODIŠNJI OBIM PROIZVODNJE - POTREBNA PROIZVODNOST- TAČNOST DIMENZIJA - TOLERANCIJE- KVALITET OBRADE POVRŠINA- OBLIK DELA- DRUGI PODACI
CRTEŽ I MODEL PROIZVODA
KRAJ
DA LI JE IZABRANI MATERIJAL POGODAN ZA OBLIKOVANJE I OBRADU
DA LI JE PROCES EKONOMIČAN ZA ZADATI OBIM
PROIZVODNJE I POTREBNU PROIZVODNOST
ELIMINISATI PROCESE
DA LI JE PROCESOM MOGUĆE DOBITI ZAHTEVANI
OBLIK DELA
ELIMINISATI PROCESE
ELIMINISATI PROCESE
DA LI JE PROCESOMMOGUĆE DOBITI ZAHTEVANU
TAČNOST-TOLERANCIJE I KVALITET OBRADE
ELIMINISATI PROCESE
DA LI PROCES ZADOVOLJAVA OSTALE
KRITERIJUME
ELIMINISATI PROCESE
DA LI JE POTREBNO UZETI U RAZMATRANJE
JOŠ NEKI PROCES
UBACITI PROCESE
POZNATE SU PONDERISANE VREDNOSTI
TEŽINSKIH KOEF. KRITERIJUMA ZA OCENU PROCESA
UNOS PONDERISANIH VREDNOSTI TEŽINSKIH
KOEFICIJENATA KRITERIJUMA ZA OCENU PROCESA
PRORAČUN NORMALIZOVANIH TEŽINSKIH KOEFICIJENATA
KRITERIJUMA ZA VREDNOVANJE PROCESA (Wi )
MEĐUSOBNO POREĐENJE KRITERIJUMA PRIMENOM SKALE
DEVET TAČAKA
PRORAČUN NORMALIZOVANIHTEŽINSKIH KOEF. KRITERIJUMA
ZA VREDNOVANJE PROCESA (Wi )
PONDERISANE OCENE PROCESA ZA ODREĐENE KRITERIJUME
PROCESA (Pi )BP PONDERISANIH OCENA PROCESA
PRORAČUN PONDERISANOG RANGA VREDNOSTI PROCESA
(WRV) I RANGIRANJE PROCESA
VREDNOVANI I RANGIRANI PRIMARNI TEHNOLOŠKI PROCESI
IZLAZ
IZLAZ
VARIJANTE PRIMARNIH TEHNOLOŠKIH PROCESA
DA
DA
DA
DA
DA
DA
DA
NE
NE
NE
NE
NE
NE
NE
ni
iti WPWRV
1
PREPORUČENI PRIMARNI TEHNOLOŠKI PROCESI
BP PROCESA I KRITERIJUMA
BZ ZA IZBOR PROCESA
U okviru ovog modula rešavaju se zadaci: Izbora osnovnih procesa proizvodnje (na osnovu) - materijala - količina - proizvodnosti - tačnosti-tolerancija - kvaliteta obrade - osnovnog oblika dela Ocene, odnosno vrednovanja i rangiranja izabranih alternativnih varijanti procesa 1. unos poznatih ili usvojenih ponderisanih vrednosti i proračun normalizovanih težinskih koeficijenata kriterijuma za ocenu procesa 2. međusobno poređenje kriterijuma za ocenu procesa primenom skale 9 tačaka (AHP-Saaty) i proračun normalizovanih težinskih koeficijenata kriterijuma za ocenu procesa
Analogna metoda za procenu troškova (Prema Swift-u i dr.) Bazira na odgovarajućim podacima iz proizvodne prakse koji su sistematizovani u obliku pogodnom za proračun i procenu troškova proizvodnje pojedinih delova.
t
n
iim TTTT
1
Troškovi proizvodnje dela T
Troškovi materijala Tm
Tm = VP ∙ Cmt VP=V∙WC
Troškovi izrade Ti
Ti=PC∙RC
RC = Cc∙Cmp∙Cs ∙ Cft (Ct ili Cf)
V – Zapremina dela, VP – Zapremina pripremka Cmt – Cena materijala po jedinici zapremine WC – Koeficijent skinutog materijala PC – Troškovi izrade idealnog proizvoda RC – Relativni koeficijent troškova Cc – Koeficijent složenosti oblika proizvoda Cmp – Koeficijent pogodnosti materijala za određeni proces proizvodnje Cs – Koeficijent koji uzima u obzir debljinu zida proizvoda i određene dimenzije Ct – Koeficijent tolerancija Cf – Koeficijent kvaliteta obrade površina
Troškovi termiče obrade Tt
A- Rotaciono-simetrični i rotaciono-nesimetrični delovi B – Prizmatični i kutijasti puni delovi C – Prizmatični i kutijasti tankozidni delovi
Osnovne klase delova:
Modul za procenu troškova
Modul za procenu troškova
Osnovni ulazni podaci su:
•Vrsta materijala dela,
•Ukupan broj primarnih i sekundarnih procesa (n),
•Vrsta ovih procesa,
•Godišnji obim proizvodnje,
•Minimalna debljina zida ili sekcije dela,
•Najuža tolerancija mere dela i broj ortogonalnih ravni u kojima se ona javlja (1 ravan, 2 ravni ili 3+ ravni) i
•Najstrožiji kvalitet obrade površina na delu, odnosno klasa hrapavosti i broj ortogonalnih ravni u kojima se javlja (1 ravan, 2 ravni ili 3+ ravni).
POČETAK ULAZNI PODACI
- VRSTA MATERIJALA- GODIŠNJI OBIM PROIZVODNJE - UKUPAN BROJ PROCESA-OPERACIJA IZRADE (n)- VRSTE PROCESA-OPERACIJA IZRADE- MINIMALNA DEBLJINA ZIDA - SEKCIJE- NAJSTROŽIJA TOLERANCIJA I BROJ ORTOGONALNIH RAVNI U KOJIMA SE JAVLJA- NAJSTROŽIJI KVALITET OBRADE I BROJ ORTOGONALNIH RAVNI U KOJIMA SE JAVLJA
CRTEŽ I MODEL PROIZVODA
KLASIFIKACIJA DELOVA PREMA SLOŽENOSTI GEOMETRIJSKOG OBLIKA U KLASE (A, B ILI C) I
PODKLASE (A1-A5, B1-B5, C1-C5)
POZNATA JE ZAPREMINA PRIPREMKA
UNETI ZAPREMINU DELA (V )
ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA SKINUTOG MATERIJALA (WC )
UNETI ZAPREMINU PRIREMKA (VP )
PRORAČUN TROŠKOVA MATERIJALATM=VP*Cmt ili TM=V*WC*Cmt
ODREĐIVANJE TROŠKOVA MATERIJALA PO JEDINICI
ZAPREMINE (Cmt )
i=1Niz (1,..n)
ODREĐIVANJE TROŠKOVA IZRADE IDEALNOG DELA (PC )
ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA SLOŽENOSTI OBLIKA (CC )
ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA POGODNOSTI MATERIJALA ZA
IZABRANI PROCES IZRADE (Cmp )
ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA KOJI UZIMA U OBZIR DEBLJINU ZIDA (Cs )
ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA TOLERANCIJE (Ct )
ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA KVALITETA OBRADE (Cf )
Ct > Cf Cft = CfCft = Ct
PRORAČUN TROŠKOVA IZRADE
DA
NE
NE
DA NE
i = i+1
PRORAČUN TROŠKOVA PROIZVODNJE
UNETI TROŠKOVE TERMIČKE OBRADE I/ILI POVRŠINSKE ZAŠTITE Tt
KRAJ
i > n
DA
ni
i
ni
iCCi iii
RPT1 1
ni
itIM TTTT
i1
PRORAČUN RELATIVNOG KOEFICIJENTA TROŠKOVA
RC=Cc*Cmp*Cs*Cft
f ( Vrsta procesa, Složenost geometrijskog oblika)
f ( Vrsta materijala)
f ( Obim proizvodnje, Vrsta procesa )
f ( Vrsta procesa, Složenost geometrijskog oblika )
f ( Vrsta materijala, Vrsta procesa )
f ( Vrsta procesa, Minimalna debljina zida )
f ( Najstrožija tolerancija, Broj ortogonalnih ravni u kojima se javlja, Vrsta procesa )
f ( Najstrožiji kvalitet obrade, Broj ortogonalnih ravni u kojima se javlja, Vrsta procesa )
IZLAZ
IZLAZ
IZLAZ
Telo endoproteze zgloba kuka
Primer primene DFM sistema za analizu primene tehnologija izrade implatata
Osnovni ulazni podaci za izbor tehnološkog procesa izrade tela endoproteze su:
Vrsta materijala: Nerđajući čelik Obim proizvodnje:
-Var.1 (1-100 kom/god) pojedinačna i maloserijska proizvodnja
-Var.2 (100-10000) uzeto u obzir Zahtevana proizvodnost: niska
ispod 10 (kom/sat) Tačnost dimenzija, odnosno nivo
tolerancija mera: visoka (<0,13mm) Kvalitet obrade površina:
visok (<Ra=1,6 (N7))
Višekriterijumski izbor i ocena procesa proizvodnje
1) Unosom ponderisanih vrednosti težinskih koeficijenata i njihovom normalizacijom
Definisanje težinskih koeficijenata navedenih kriterijuma (Wi), u posmatranom programskom rešenju je moguće realizovati na dva načina:
2) Međusobnim poređenjem kriterijuma primenom Saaty-jeve skale devet tačaka prema principima AHP metode i proračunom normalizovanih vrednosti težinskih koeficijenata.
Osnovni ulazni podaci za procenu troškova tela endoproteze su:
Ukupan broj procesa, n=1 ili n=2 u zavisnosti od alternativnih varijanti; Vrsta tehnološkog procesa, definisana usvojenim varijantama iz modula 2
o Varijanta I – Obrada rezanjem CNC (pripremak odsečak od ploče-lima) o Varijanta II – Precizno livenje+ Obrada rezanjem CNC o Varijanta III – Kovanje u zatvorenom kalupu + Obrada rezanjem CNC o Varijanta IV – Metalurgija praha + Obrada rezanjem CNC
Obim proizvodnje, varijante Q=10, 50, 100 (200, 600,1000,10000) [kom./god.], i dr.
Procena troškova proizvodnje
Tehnološki proces Obim proizvodnje Q [kom./god.]
10 50 100 200 400 1000 10000 Varijanta I 219,2 186,37 181,19 179,46 178,25 177,73 177,38 Varijanta II 231,27 188,53 181,77 179,65 178,08 177,34 176,87 Varijanta III 1457 444,97 317,88 254,36 222,73 203,85 192,49 Varijanta IV 1978,4 537,57 356,38 266,66 221,44 194,53 178,45
Najzastupljeniji DFMA sistemi: DFMA, Boothroyd Dewhurst Inc., USA, prema metodologiji Boothroyd-Dewhursta TeamSET, CSC Computer Sciences Ltd, UK, prema metodologiji Lucas-Hull AEM, Assembly Evaluation Method, Hitachi Corp., Japan, Miyakawa i Ohashi
Najzastupljeniji DFMA sistemi
Koncept proizvoda
Projektovanje za montažu (DFA)
Preporuke za unapređenje i pojednostavljenje strukture
proizvoda
Izbor materijala i procesa i rana DFM procena troškova
Najbolji koncept proizvoda
Projektovanje za Izradu (DFM)
Preporuke za najekonomičnije materijale i procese
Detaljan dizajn delova sa miminimalnim troškovima
proizvodnje
Prototip
Proces proizvodnje
DFM Concurent Costing 2.3 i DFA 9.4
Dve osnovne aplikacije u okviru „DFMA“ softvera su:
Algoritam DFMA programskog sistema
DFM Concurent Costing 2.3:
1. Stablo modela, 2. Polje za definisanje određenih podataka koji se odnose na komponente i 3.Polje za prikaz procene troškova.
<<Select process and material>>
Proces i materijal su kompatibilni Ograničenje procesa Nepotpuni podaci o materijalu-analiza nije moguća Proces i materijal su inkompatibilni-analiza nije moguća
Crtež dela
Unos osnovnih podataka
Izbor procesa i materijala
Podaci o ceni pripremka
Izbor mašine
Primena DFM Concurent Costing 2.3 za detaljnu analizu
Izbor pribora
Izbor alata i definisanje zahvata
Izbor nove operacije/mašine
Izbor alata i definisanje zahvata
Izbor pribora
Crtež dela
Unos osnovnih podataka
Izbor procesa i materijala
Podaci o ceni pripremka
Izbor opcije-brze procene
Primena DFM Concurent Costing 2.3 za brzu procenu troškova
Unos podataka o TTO (feature)
Definisanje zahvata
Procena troškova
TeamSET softver za DFMA
Lucas-Hull procedura-algoritam TeamSET
Materijal
Zapremina
materijala
(cm3)
Troškovi
materijala
(funte)
Troškovi
procesa
(funte)
Ukupni
troškovi
(funte)
Kućište
Livenje u pesku Liveno gvožđe 15200 0,30 0,47 0,67
CNC obrada rezanjem Niskougljenični čelik 43200 2,12 0,14 2,26
Precizno livenje Liveno gvožđe 13340 0,26 0,37 0,63
Vratilo
Kovanje Legura bakra 1200 0,21 0,17 0,38
CNC obrada rezanjem Legura bakra 1080 0,56 0,13 0,69
Precizno livenje Legura bakra 650 0,11 0,27 0,38
Telo svećice
Livenje u pesku Legura bakra 9000 1,56 2,32 3,88
CNC obrada rezanjem Legura bakra 20900 14,45 0,15 14,60
Precizno livenje Legura bakra 9000 1,56 0,47 2,03
Ležaj
Precizno brizganje Plastika 280 0,00 0,02 0,02
Kompresiono
presovanje Plastika 280 0,00 0,03 0,03
CNC obrada rezanjem Plastika 280 0,01 0,17 0,18
Kugla
Kovanje Legura bakra 1100 0,19 0,29 0,48
Livenje u pesku Legura bakra 710 0,19 0,94 1,13
Precizno livenje Legura bakra 710 0,12 0,94 1,06
Ručica
Gravitaciono livenje Legura aluminijuma 5800 0,17 0,10 0,28
Livenje u pesku Legura aluminijuma 5800 0,17 2,13 2,30
Precizno livenje Legura aluminijuma 5800 0,17 0,47 0,62
Kućište 1 Vratilo 11
Izolator 2 Prsten O oblika (2 kom.) 12
Gornja glava 3 Ručica 13
Zaptivka 4 Klin 14
Donja glava 5 Provodnik 15
Ravna podloška 6 Konektor 16
Telo svećice 7 Cevčica 17
Ležaj (2 kom.) 8 Crevo za vazduh 18
Kugla 9 Osigurač 19
Muški konektor 10
Što jednostavnija konstrukcija, sa što manje delova, Maksimalna standardizacija delova i površina za izradu, kao i materijala i
pripremaka, Izbor varijante tehnološkog procesa za lakšu, bržu i jeftiniju izradu, Izbor procesa koji poboljšava uniformnost, Izbor odgovarajućih tolerancija i kvaliteta obrade površina
uže tolerancije-veći troškovi (dodatne operacije i zahvati, duža ciklusna vremena proizvodnje, dorada i škarta, potrebe za visokokvalifikovanim radnicima, značajne investicija za preciznu obradu, i dr.)
Izbor materijala pogodnih za izradu (dobra obradivost), Minimizacija broja operacija, pripremnih i pomoćnih vremena, Minimizacija potrebnih resursa, Uključivanje novih materijala i procesa, i dr.
Osnovne DFM smernice za razvoj proizvoda pogodnih za izradu:
Zaključak
Zaključak
Osnovni problemi implemetacije DFMA prilaza: Nedostatak vremena za razvoj proizvoda Sindrom „nije primenljivo ovde“ (neprihvatanje novih tehnika od strane
projektanata) Sindrom „ružna beba“ (kritika upućena projektantu) Neprihvatanje pravila projektovanja (DFMA tehnike imaju svoje procedure
kojih se treba pridržavati) Nedostupnost komercijalnih DFMA softvera (posebno u našim
preduzećima) Sve manje (domaćih) preduzeća koja razvijaju svoje proizvode, itd.
Smanjenje troškova izrade za 42%, Smanjenje broja delova za 54%, Smanjenje vremena montaže za 60%, Kraći ciklus razvoja proizvoda za 45% Smanjenje cene proizvoda za 50%
Rezultati primene DFMA metodologija i softvera (izvor: DFMA sajt):
HVALA NA PAŽNJI !
Тema:
SEMINAR IZ ODABRANIH POGLAVLJA SAVREMENOG RAZVOJA PROIZVODA
Dr Dejan Lukić, docent