design for six sigma · 1.2.1 dmaic 19 1.2.2 nástroje dmaic 21 1.3 design for six sigma (dfss) 21...

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚBRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

ÚSTAV VÝROBNÍCH STROJŮ, SYSTÉMŮ AROBOTIKY

FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING

INSTITUTE OF PRODUCTION MACHINES, SYSTEMS ANDROBOTICS

DESIGN FOR SIX SIGMA

DESIGN FOR SIX SIGMA

DIPLOMOVÁ PRÁCEMASTER'S THESIS

AUTOR PRÁCE Ing. KRISTÝNA GREPLOVÁAUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE Ing. PETR KOŠKA, Ph.D.SUPERVISOR

BRNO 2012

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství

Ústav výrobních strojů, systémů a robotikyAkademický rok: 2011/2012

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE

student(ka): Ing. Kristýna Greplová

který/která studuje v magisterském navazujícím studijním programu

obor: Metrologie a řízení jakosti (3911T032)

Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním azkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma diplomové práce:

Design For Six Sigma

v anglickém jazyce:

Design For Six Sigma

Stručná charakteristika problematiky úkolu:

U benzinových aplikací automobilů s turbodmychadlem se používají obtokové ventily, kterépodléhají zátěžovým testům. Zátěžové testy mohou odhalit chyby v řešení, případně je třebapřezkoumat různé parametry a učinit závěr, jestli stejné provedení je možné použít i na jinýchzástavách a velikostech motorů. K tomu je možno použít nástrojů Design For Six Sigma.

Cíle diplomové práce:

Cílem práce je analýza praktického uplatnění obtokového ventilu turbodmychadla automobiluužitím nástrojů Design For Six Sigma a vytvoření speciálního přípravku pro měření těsnostiobtokového ventilu.1. Popis nástrojů Design For Six Sigma.2. Analýza současného stavu.3. Návrh přípravku.4. Ověření přípravku.5. Závěr.

Seznam odborné literatury:

1. Fiala, A.: Statistické řízení jakosti, prostředky a nástroje pro řízení a zlepšování procesů. VUT vBrně. Brno, 1997. ISBN 80-214-0895-2.2. Pande, P.S., Neuman, R.P., cavanagh, R.R.: Zavádíme metodu Six Sigma (český překlad).TwinsCom, s.r.o. Brno, 2002. ISBN 80-238-9289-4.3. The Quality Portal, Design of Experiments: Overview [online]. c2011. [cit. 10.9.2011].Dostupné z: <http://thequalityportal.com/q_know02.htm>4. Maset, Description of the QFD Process [online]. c2011. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:<http://www.masetllc.com/products/418.shtml>

Vedoucí diplomové práce: Ing. Petr Koška, Ph.D.

Termín odevzdání diplomové práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2011/2012.

V Brně, dne 9.11.2011

L.S.

_______________________________ _______________________________doc. Ing. Petr Blecha, Ph.D. prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc.

Ředitel ústavu Děkan fakulty

Ústav výrobních stroj�, systém� a robotiky Str. 5

DIPLOMOVÁ PRÁCE

LICEN�NÍ SMLOUVA POSKYTOVANÁ K VÝKONU PRÁVA UŽÍT ŠKOLNÍ DÍLO

Možnosti nakládání s touto prací upravuje Smlouva o poskytnutí podklad� pro zadání a zpracování diplomové práce, uzav�ená mezi firmou Honeywell spol. s.r.o. v zastoupeníodšt�pného závodu Honeywell, spol. s r.o. - HTS CZ o.z. jakožto zadavatelem práce a Fakultou strojního inženýrství VUT v Brn�, jako zpracovatelem. Smlouva je voln� p�iložena k tišt�né verzi této práce, která je „úplná“. Ve verzi, která má ozna�ení „ve�ejná“, jsou cenzurovány pasáže a kapitoly, které by mohly mít vztah k výše uvedené smlouv�.


DIPLOMOVÁ PRÁCE


DIPLOMOVÁ PRÁCE

ABSTRAKT

Cílem diplomové práce je analýza mezí praktického uplatn�ní obtokového ventilu TwinScroll turbodmychadla automobilu BMW X6 M užitím nástroj� DFSS (Design For Six Sigma). Cílem je tedy vytvo�ení speciálního p�ípravku pro m��ení t�snosti obtokového ventilu s možností otestování nejr�zn�jších charakteristik majících vliv na klí�ové parametry turbodmychadla.

Klí�ová slova: štíhlá výroba, DFSS (Design For Six Sigma), nástroje Six Sigma, p�epl�ované motory, turbodmychadla, obtokový ventil, BMW Group, Honeywell Technology Solution Brno.

ABSTRACT

The aim of the master’s thesis is analysis of practical application limits of waste-gate TwinScroll turbocharger located in BMW X6 M vehicle by using DFSS (Design For Six Sigma) tools. The goal is to create a special measurement device for a measurement of waste gate leakage with chance of testing all sorts of characteristics having impact on key parameters of turbocharger.

Key words: Lean Manufacturing, DFSS (Design For Six Sigma), Six Sigma tools, turbocharged engines, turbochargers, waste-gate, BMW Group, Honeywell Technology Solution Brno.

Bibliografická citace: GREPLOVÁ, K. Design For Six Sigma. Brno: Vysoké u�ení technické v Brn�, Fakulta strojního inženýrství, 2012. 107 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Petr Koška, Ph.D.


DIPLOMOVÁ PRÁCE


DIPLOMOVÁ PRÁCE

�ESTNÉ PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že tuto diplomovou práci Design For Six Sigma jsem vypracovala a napsala samostatn�, pod vedením vedoucího diplomové práce Ing. Petra Košky, Ph.D. a uvedla v seznamu všechny zdroje.

________________ Kristýna Greplová v Brn� dne 20. kv�tna 2012


DIPLOMOVÁ PRÁCE


DIPLOMOVÁ PRÁCE

POD�KOVÁNÍ

D�kuji tímto vedoucímu diplomové práce Ing. Petru Koškovi, Ph.D. za poskytnuté rady a p�ipomínky k této práci. Dále d�kuji zam�stnanc�m firmy Honeywell Turbo Technology v Brn� za ochotu a zap�j�ený materiál, který mi byl zdrojem podn�tných informací a v neposlední �ad� d�kuji svým rodi��m za poskytnuté technické a finan�ní zázemí.


DIPLOMOVÁ PRÁCE


DIPLOMOVÁ PRÁCE

OBSAH

OBSAH 13�ÚVOD 15�1 P�EHLED SOU�ASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 17�

1.1 Lean Manufacturing 17�1.1.1 Sedm základním druh� plýtvání 17�1.1.2 P�t základních princip� Lean Manufacturing 18�

1.2 Integrace p�ístupu Lean Manufacturing do konceptu Six Sigma 19�1.2.1 DMAIC 19�1.2.2 Nástroje DMAIC 21�

1.3 Design For Six Sigma (DFSS) 21�1.3.1 DMADV 21�1.3.2 DMAIC vs. DMADV 22�

1.4 Honeywell Technology Solution Brno 23�1.5 P�epl�ované motory 25�

1.5.1 Turbodmychadla 26�1.5.2 Regulace p�epl�ovaných motor� 31�1.5.3 Ovládací prvky pro WG a VNT regula�ní systémy 35�1.5.4 Trendy ve spalovacích motorech 37�

1.6 BMW Group 38�1.6.1 BMW 38�1.6.2 BMW M divize 39�1.6.3 Používané technologie BMW 39�

2 FORMULACE �EŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO ANALÝZA 43�3 VYMEZENÍ CÍL� PRÁCE 45�4 NÁVRH METODICKÉHO P�ÍSTUPU K �EŠENÍ 47�

4.1 Hlas zákazníka (Voice of Customer) 47�4.2 Kritické požadavky jakosti (Critical to Quality) 48�4.3 Analýza požadavk� zákazníka (Quality Function Deployment) 48�4.4 Externí funk�ní analýza (Generic External Function Analysis) 51�4.5 P�edb�žné hodnocení rizik (Preliminary Risk Assessment) 51�4.6 Diagram p�í�in a následk� (Ishikaw�v diagram) 52�4.7 FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) 53�4. 8 DOE (Design of Experiments) 54�

5 ANALÝZA A INTERPRETACE ZÍSKANÝCH ÚDAJ� 55�5.1 Motor BMW S63 55�5.2 Vývoj designu ramene a klapky obtokového ventilu 57�5.3 Rameno a klapka ventilu jako tzv. monoblock 60�5.4 Test životnosti turbodmychadla na reálném modelu 61�

5.4.1 Výsledky zát�žových test� 62�5.4.2 Technické �ešení na základ� zát�žových test� 65�

5.5 Test t�snosti obtokového ventilu na reálném modelu 65�5.5.1 Popis nastavení zkoušeného modelu 66�5.5.2 Experimentální nastavení a podmínky 67�5.5.3 Výsledky m��ení 67�


DIPLOMOVÁ PRÁCE

5.6 P�ípravek pro m��ení t�snosti obtokového ventilu 69�5.6.1 Popis konstrukce p�ípravku 70�

5.7 Hlas zákazníka (Voice of Customer) 71�5.8 Kritické požadavky jakosti (Critical to Quality) 72�5.9 Analýza požadavk� zákazníka (Quality Function Deployment) 73�5.10 Externí funk�ní analýza (Generic External Function Analysis) 75�5.11 P�edb�žné hodnocení rizik (Preliminary Risk Assessment) 75�5.12 Diagram p�í�in a následk� (Ishikaw�v diagram) 76�5.14 FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) 77�5.12 DOE (Design of Experiments) 80�

5.15.1 Kalibrace a zapojení speciálního p�ípravku 80�5.15.2 Metoda R&R 81�5.15.3 M��ení net�snosti obtokového ventilu GEN2 86�5.15.4 Analýza DOE 87�5.15.5 Zhodnocení získaných údaj� 90�

6 ZÁV�R 93�7 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJ� 95�8 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK, SYMBOL� A VELI�IN 103�

Seznam použitých zkratek 103�Seznam použitých symbol� a veli�in 104�

9 SEZNAM obrázk� 105�Seznam obrázk� 105�

10 SEZNAM TABULEK 107�


DIPLOMOVÁ PRÁCE

ÚVOD

Klasické atmosférické motory v dnešní dob� ustupují do pozadí. Sou�asné trendy se v automobilovém pr�myslu to�í kolem tzv. p�epl�ování a atmosférické motory jsou tak postupn� nahrazovány „novou“, výkonn�jší, ekonomi�t�jší a spolehliv�jší variantou.

V situacích, kdy jsou vy�erpány všechny b�žné možnosti zvýšení výkonu atmosférického motoru, p�istupují �asto konstrukté�i k dalšímu stupni a to k p�epl�ovanému motoru disponujícímu turbodmychadlem. Zdokonalování stávajících konstrukcí se v posledních letech dostává na samou hranici možností motoru a p�epl�ování je tak jednou z cest, která vede ke zvýšení výkonu a spolehlivosti, p�i sou�asném snížení spot�eby a emisí. [1, 2]

Dnešní turbodmychadla pro automobilový pr�mysl mají své ko�eny v leteckém odv�tví, i když v mnoha ohledech turbodmychadly podporované technologie používané v osobních a užitkových vozidlech, zna�n� p�ekonávají své pr�myslové „kolegy“. Jsou schopny poskytnout mnohem vyšší výkon než je tomu v p�ípad� proudového motoru. [3]

D�ív�jší turbodmychadla byla primárn� používána pro zvýšení výkonu vysoce výkonných sportovních voz�, avšak v sou�asné dob�, díky pokroku v oblasti aerodynamiky a vysokoteplotních materiál�, je kladen d�raz p�edevším na spot�ebu paliva, výkon a kontrolu emisí v benzínových, naftových, jakožto i hybridních motorech. [3]

Velký pokrok v konstrukci turbodmychadel byl zaznamenán v 90. letech 20. století, kdy firma Honeywell p�išla na trh s technologií VNT (Variable Nozzle Turbine) neboli s prom�nnou geometrií turbínových lopatek. V d�sledku této zm�ny m�že být turbodmychadlo optimalizováno jak pro nízké, tak vysoké otá�ky a m�že tak být zaru�en maximální výkon se snižující se spot�ebou paliva. [3]

Specialitou v oblasti nových p�epl�ovaných motor� je motor automobilu BMW X6 M tzv. TwinPower Turbo, do kterého firma Honeywell dodává turbodmychadlo typu TwinScroll s dvoustup�ovou turbínou s dvojicí odd�lených výfukových kanál� nabízejících systém stup�ovitého p�epl�ování motoru.

Charakteristické provedení systému obtokového ventilu turbodmychadla TwinScroll bylo speciáln� navrženo pro motor BMW X6 M za ú�elem vy�ešení problém� s WG p�i zát�žových testech. Takto navržený obtokový ventil nabízí výrazn� lepší celkovou ú�innost, nižší hlu�nost a cenu oproti konkurenci.


DIPLOMOVÁ PRÁCE


DIPLOMOVÁ PRÁCE

1 P�EHLED SOU�ASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1.1 Lean Manufacturing

Štíhlá výroba neboli Lean Manufacturing �asto jednoduše Lean nep�edstavuje konkrétní metodu výroby, ale spíše manažerskou filosofii. Hlavní myšlenkou je zbavit se všeho nadbyte�ného, co není pot�ebné a nezbytn� nutné. Spole�nosti by tedy m�li usilovat o eliminaci �i alespo� redukci nadbyte�ných náklad�, které nep�inášejí zákazník�m užitek a tudíž by za n� nebyli ochotni zaplatit. V podstat� se Lean soust�edí na zachování hodnot s menším množstvím práce. [4, 5]

Štíhlá výroba je proces odvozený p�edevším z Toyota Production System (TPS), který je znám svým zam��ením na snížení p�vodních odpad� ke zlepšení celkové hodnoty pro zákazníka. Je mnoho zp�sob�, jak toho má být dosaženo a firma Toyota svým r�stem z malé firmy na nejv�tšího výrobce automobil� zam��ila svou pozornost sm�rem, jak toho má být dosaženo. [4, 5, 6]

1.1.1 Sedm základním druh� plýtvání

Plýtvání je použití jakéhokoliv materiál� nebo zdroje nad rámec toho, co zákazník požaduje a je ochoten zaplatit. Štíhlá výroba má za cíl identifikovat a odstranit plýtvání za ú�elem zlepšení výkonnosti podniku. Shigeo Shingo (zakladatel konceptu Poka-yoke) definoval sedm základních druh� plýtvání:

� vadné výrobky, � nadvýroba, � doprava, � �ekání, � nadbyte�né skladové zásoby, � nadbyte�né pohyby,� nadbyte�né zpracování [5]

a n�kolik dalších druh� plýtvání:

� zmatek, � nebezpe�né nebo neergonomické pracovní podmínky, � nevyužitý lidský potenciál. [5]

Výše zmín�né druhy plýtvání lze ozna�it jako cíle pro neustálé zlepšování. Jedná se o p�íznaky možných problém� a úkolem projektového týmu je odstranit jejich p�í�iny a vyhnout se tak ztrátám.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

1.1.2 P�t základních princip� Lean Manufacturing

P�edpokladem Lean Manufacturing je výroba produktu p�esn� podle p�ání zákazníka, nejrychlejším a nejefektivn�jším zp�sobem a za nejlepší možnou cenu. Existuje p�t základních princip�, které tvo�í základ pro koncept štíhlé výroby:

� identifikovat a pochopit, co vytvá�í hodnotu pro zákazníka

p�ijetím skute�nosti, že jen zlomek celkového �asu a úsilí vynaloženého v organizaci p�ipisuje p�idanou hodnotu pro zákazníka. Pochopení toho, co vlastn� zákazník chce je prvním krokem k identifikaci všech �inností bez p�idané hodnoty a zdroj� plýtvání, které mohou být následn�odstran�ny. [7]

� identifikovat a zmapovat tok hodnot

dokumentováním celého souboru �inností ve všech �ástech organizace zapojené do poskytování produkt� a služeb koncovému zákazníkovi. A to za ú�elem pochopení jaká hodnota je zákazníkovi v sou�asném stavu nabízena a odstran�ní �inností, které pak mohou být zám�rn� odstran�ny. [7]

� vytvo�it tok hodnot „tažený“ zákazníkem

tok hodnot je o vytvá�ení hodnot pro zákazníka s minimálním po�tem krok� procesu, s minimem p�idaného �asu mezi jednotlivými kroky procesu a s minimálním po�tem odchylek od plánovaného procesu. Hodnota toku se používá k identifikaci plýtvání, které má být odstran�no. [7]

� reagovat na „tah“ zákazníka

pochopit p�ání a požadavky zákazníka a vytvo�it proces, který je schopen na tyto požadavky reagovat. Zkrátka vyráb�t jen to, co zákazník opravdu chce a kdy to chce. [7]

� neustále zlepšovat ve snaze o dokonalost

pružná a rychlá reakce na p�ání a pot�eby koncového zákazníka je klí�em k neustálému zlepšování proces� organizace. Podstatou konceptu štíhlé výroby je systematické a trvalé odstra�ování p�í�in špatné kvality s kone�ným cílem dosažení nulové chybovosti. [7]

Štíhlá výroba je variací na téma efektivity založené na optimalizaci toku. Dnešní p�ístup se obrací sm�rem ke zvyšování ú�innosti, snižování plýtvání a využívání empirických metod k rozhodování, které postupy a p�ístupy v podnikání využít p�ed bezmyšlenkovitým p�ijímáním p�edem existujících myšlenek. [7, 8]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

1.2 Integrace p�ístupu Lean Manufacturing do konceptu Six Sigma

Six Sigma je ú�inný p�ístup pro neustálé zlepšování podnikových proces�, a to jak v provozu, tak i ve zpracovatelském pr�myslu, a metodika DMAIC se jeví tak efektivní, že se stal pr�myslovým standardem pro zlepšení kvality. [9]

1.2.1 DMAIC

P�ístup DMAIC (Obr. 1- 1) je základní sou�ástí metodiky Six Sigma a široce používaný systém v mnoha špi�kových firmách po celém sv�t�. DMAIC poskytuje systematický postup, jak p�istupovat k problému. Hlavní myšlenkou této metodické struktury ve snaze vy�ešit daný problém je vyhnout se možnosti p�eskakování jednotlivých krok�, které mohou vést ke špatnému �ešení. [10]

Obr. 1- 1 DMAIC I

DMAIC znamená definovat, hodnotit, analyzovat, zlepšit a �ídit. Za ú�elem zlepšení t�chto proces� je zapot�ebí vytrvalého napl�ování závazku, vycházejícího ze základních požadavk� vyplývajících z uv�dom�lého dodržování zvoleného postupu, celé organizace, p�edevším vyššího managementu. [10, 11]

Podstatou metody je p�t základních krok�, jejichž po�áte�ní písmena tvo�í zkratku DMAIC (obr. 1). Každý z t�chto postup� je významnou funkcí p�íslušného kroku.[10]

D jako Define (definovat)

„V �em je problém?“ Definování pot�eb zákazník�, specifikování cíle, kterého má být dosaženo a

definování parametr� projektu. „Define“ je prvním krokem této metody, kde je t�eba


DIPLOMOVÁ PRÁCE

definovat konkrétní cíle pro dosažení výsledk�, které jsou v souladu s obchodní strategií a pot�ebami zákazník�. [10, 11]

M jako Measure (m��it)

„Jaká je požadovaná zp�sobilost procesu?“

Shromaž�ování p�esných údaj�, které m��í výkonnost a identifikují oblasti pokroku. V této fázi dochází i k ocen�ní sou�asné výkonnosti podniku a její variace. [10, 11]

A jako Analyze (analyzovat)

„Kdy, kde a jak se mohou p�íslušné vady vyskytnout?“

Shromaž�ování p�esných údaj�, které m��í výkonnost a identifikují oblasti pokroku. V této fázi dochází i k ocen�ní sou�asné výkonnosti podniku a její variace. Využití analytických a statistických nástroj� k identifikaci p�í�in problém�. V této fázi vývoje této metody, je t�eba chápat problémy, aby mohla být pozd�ji zformulována možná �ešení, která by mohla zaplnit mezeru mezi sou�asnou situací a p�edstavami klienta. [10, 11]

I jako Improve (zlepšit)

„Jaká jsou �ešení pro p�ípadná zlepšení a jak je uvézt do praxe s cílem dosáhnout výkonnostních zám�r�.?“

Identifikace a implementace �ešení v takovém rozsahu, aby se zabránilo výše uvedeným problém�m. Jedná se o velmi d�ležitý krok, který m�že být provád�n na n�kolika úrovních a v n�kolika opakováních, aby zajistil co nejlepší možné �ešení s cílem ušet�it �as na testování a ov��ování nejp�ijateln�jšího �ešení. [10, 11]

C jako Control (�ídit)

„Jak kontrolovat klí�ové prom�nné tak, aby byly udrženy a zachovány výhody?“

Posledním bodem této metodiky je práv� kontrola, která je v návaznosti na navrhovaná �ešení nastavena. Je d�ležité, aby se zabránilo p�ípadné regresi. Na druhou stranu, výsledky nejsou vždy okamžit� viditelné. Úsilí o dosažení co možná nejlepšího výsledk�musí být zachováno, nebo dokonce zintenzivn�no. [10, 11]

V p�ípad�, že o�ekávané výsledky nekorespondují s požadavky, dochází k opakování cyklu DMAIC, dokud není dosaženo p�edpokládaného výsledku.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

1.2.2 Nástroje DMAIC

A�koliv metodologie Six Sigma je považována za klí� k �ešení problém� dnešních firem a zlepšování dopadu jednotlivých defekt�, je rozumné mít n�jaký vhodný itera�ní p�ístup k dosažení t�chto cíl�. V sou�asné dob� je na trhu k dispozici zna�né množství nástroj� a technik pro efektivní výsledky v podnikání. I když celá struktura metodiky DMAIC (Tab. 1- 1) spolu navzájem souvisí a navazuje na sebe, v ur�itém okamžiku se m�že stát, že ur�itá fáze nedovoluje získat dostatek údaj�, které pomohou vy�ešit jádro problému. Práv� v takovém p�ípad� lze ocenit vhodnou itera�ní metodu, která kdykoli umož�uje návrat zp�t do fáze p�edchozí a shromáždit relevantní údaje pro správné srovnání a výsledek. Tyto nástroje a techniky pomáhají v kritických situacích v každé fázi a p�inesou efektivní výsledky. [12, 13]

1.3 Design For Six Sigma (DFSS)

Design For Six Sigma (DFSS) je p�ístup, který rozši�uje koncept procesu zlepšování Six Sigma tak, že se snaží dát dohromady návrh nových výrobk� a služeb, �i re-design stávajících produkt� spolu s pe�livým �ešením podp�rných proces�, které dodávají tyto produkty a služby na trh. I p�esto, že mnoho dnešních p�ístup� založených na metodologii DFSS podporuje p�ísné konstruk�ní návrhy se siln�jším zam��ením na koncového zákazníka, chybí vize a integrace s úsp�šnými podnikovými procesy a ochota zavedení n��eho "nového". [9]

1.3.1 DMADV

DMADV je velmi efektivní zp�sob, jak vytvo�it nový produkt nebo nový proces. Metodika DMADV nelze lépe vysv�tlit než srovnáním s metodikou DMAIC s ohledem na jejich zásadní rozdíly. Podobnost t�chto dvou metod kon�í po t�etí fázi obou proces� a to fázi "Analyze".

D jako Design (konstruovat)

"Které požadavky zákazníka mají být dosaženy?"

V této fázi je navrženo množství alternativních postup� k dosažení p�ání a pot�eb koncových zákazník�. Na tyto procesy se pak nahlíží jako na p�ípustná �ešení, z kterých je pot�eba vybrat to, které nejvíce odpovídá požadavk�m zákazníka. [14]

V jako Verify (ov��it)

"Které požadavky jsou uspokojovány lépe?"


DIPLOMOVÁ PRÁCE

DMADV používá objektivní prohlášení k ov��ení skute�nosti, zda pot�eby a p�ání zákazník� jsou uspokojovány dle vytý�ených cíl� a p�edpoklad�. Jednotlivá m��ení jsou pak srovnávána s p�edchozími m��eními za ú�elem zjišt�ní, zda došlo ke zlepšení a jestli se firma ubírá správným sm�rem. [14]`

Tab. 1- 1 Nástroje DMAIC ��

�� !�� "�� #� �� $��% ��&��'��( ��) ��*��+ �� *��( �� !� !��,��#��'�� (� �('��-�� "�� #$��%.(�� #��% �� &��!�'�� #�()%

��

�� (!��&��!�� /��'� �� 0��'�� /'�%"�� '�� *+��.(�� %��'�&�� ,��-��1�&/��'('��%�&/�� +.��/0/��&�� "�� #$��%2�*��'��'��'% ��+� �� *��( $�!�1��!�� 2��

��

��'�� "� ��$��#�� ( ��2�*�� (�/�� '�� /��!��#��%2�*�� /*��(� 3� ��.��4��5*+-��)#�"�&� ��(�� *��( #�#�� 34'! /��

��

0�� 3��% ,�� ,��#�� /�"�� 0�'�%��'�� '��#�� -��1�� +�� '��0�� ('�� 61�&/�� "�� % �5��2�� 5�/� �� /�"�� 7�6�

��

�� &/�� /�� $�!�1��!�� 2��,��#��'� �� '�%�� &��* ��$��'� ��'��'��( 8 !��5��!�1��,��#�� %!�/�� '�� &��!��

1.3.2 DMAIC vs. DMADV

I když DMAIC a DMADV jsou ur�eny pro r�zné pracovní procesy, i tak mají tyto metodiky n�které základní podobnosti:

� snížení po�tu závad na mén� než 3,4 na milion p�íležitostí, které mohou nastat, � užití fakt a statistických nástroj� pro hledání �ešení problém� týkajících se jakosti,


DIPLOMOVÁ PRÁCE

� soust�ed�ní na dosažení finan�ních a obchodních cíl� organizace, � nutnost podpory zodpov�dné osoby dohlížející na daný proces. [14]

Ob� metody mohou sdílet první písmena charakteristických fází, ale tímhle vzájemná podobnost kon�í. Hlavní rozdíly vymezující jejich typické vlastnosti jsou následující:

� DMAIC je spojena s definicí podnikových proces� a jejich použitelnosti, zatímco DMADV pomáhá p�i definování pot�eb zákazník� ve vztahu k výrobku nebo služb�. � DMAIC se používá pro m��ení aktuální výkonnosti podnikových proces� a namísto toho DMADV se používá pro m��ení pot�eb a požadavk� zákazníka. � V DMAIC jsou podnikové procesy analyzovány za ú�elem stanovení ko�enové p�í�iny závady nebo opakující se problém. V DMADV jsou podnikové procesy analyzovány k zjišt�ní možností, které pomohou p�i uspokojování p�ání a pot�eb zákazníka. � V DMAIC jsou zlepšení v podnikových procesech realizována pro odstran�ní nebo redukování vady, zatímco v DMADV je navržen vhodný podnikový model, který pomáhá p�i pln�ní požadavk� zákazníka. � V DMAIC jsou zavedeny �ídicí systémy, aby dohlížely na budoucí výkonnost podnikových proces�. V DMADV je navrhovaný podnikový model podroben simula�ním test�m pro ov��ení ú�innosti p�i dosahování a pln�ní p�ání a pot�eb zákazníka. [14]

Výše uvedeným porovnáním jednotlivých metod lze dojít k záv�ru, že DMAIC se používá u proces� nebo produkt�, které již existují, ale nejsou schopny plnit p�ání a požadavky zákazníka. Naproti tomu metoda DMADV je vhodná pro nový výrobek nebo proces, který musí být vyvinut práv� tak, aby byl schopen dostát p�áním a požadavk�m koncového zákazníka. DMADV m�že být také použit pro optimalizaci již stávajícího produktu nebo procesu tak, aby byl schopen plnit pot�eby a p�ání zákazník� nebo dosáhnout úrovn� Six Sigma. [14]

1.4 Honeywell Technology Solution Brno

Firma Honeywell je synonymem nadnárodní spole�nosti pat�ící do žeb�í�ku stovky spole�ností zabývajících se návrhem a realizací technologií pro �ešení náro�ných úkol�spojených s nejmodern�jšími trendy, jako jsou bezpe�nost, spolehlivost a energie. S p�ibližn�122 000 zam�stnanc� po celém sv�t� v �ele s více jak 19 000 inženýr� a v�dc� se firma zam��uje na neustále se zlepšující kvalitu, dodávky, hodnoty a technologie ve všech odv�tvích jejího p�sobení. [15]

Na globální úrovni se Honeywell realizuje v následujících oblastech pr�myslu (Obr. 1- 2):

� letecký a obranný pr�mysl,


DIPLOMOVÁ PRÁCE

� automobilový pr�mysl a doprava, � budovy, stavby a údržba, � chemikálie, speciální materiály a hnojiva, � spot�ebitelé a domácnost, � technologie �ízení pro domov, budovy a pr�mysl, � požární ochrana, � zdravotní pé�e a léka�ství, � �ízení pr�myslových proces�, � petrochemie a biopaliva, � bezpe�nost a zabezpe�ení, � ... [15]

Obr. 1- 2 Portfolio firmy Honeywell

V lednu 2003 se spole�nost Honeywell zasloužila o vznik integrovaného Design Centra (IDC (Honeywell Technology Solution)) v Brn�. Po dvou úsp�šných letech se stala sou�ástí korporace IDC (HTS), jako IDC (HTS) – Brno. IDC (HTS) – Brno p�ináší výsledky v oblasti automatizace a �ízení (Automation and Control Solutions (ACS)). Dále se soust�edí na technologie �ízení pro domov, budovy a pr�mysl, nap�. termostaty, pohán�cí za�ízení, ventily, �ešení pro bezpe�nostní systémy apod. V oblasti leteckého pr�myslu (Aero) se HTS Brno v�nuje softwarovému �ešení palubních displej�, systém� �ízení letu, verifikaci a validaci pomocí matematického modelování, funk�ní kontrole a analýze jeho sou�ástí. Honeywell Turbo Technologies (HTT) je poslední sou�ástí brn�nské pobo�ky spole�nosti. [15, 16]

HTT jako jednotka HTS – Brno (Obr. 1- 3) je jednou ze �ty� hlavních divizí v rámci spole�nosti a je uznávána po celém sv�t� jako jeden z p�edních výrobc� p�epl�ovaných systém� motoru osobních automobil� i užitkových vozidel. V oblasti automobilového pr�myslu a dopravy je klí�ovým objektem zájmu moderní automobilové technologie v pop�edí s vývojem a konstrukcí turbodmychadel. Turbodmychadla však nejsou jediným


DIPLOMOVÁ PRÁCE

zájmem spole�nosti v oblasti moderních automobilových technologií. Je t�eba také upozornit na výrobu brzdových desti�ek, chladiv, vestav�ných senzor�, vypína�� a ovládacích prvk� a v neposlední �ad� také testovacích a m��ících senzor�. [15, 16]

Obr. 1- 3 Portfolio HTS

1.5 P�eplované motory

Budoucnost pat�í p�epl�ování! Nejenom z d�vodu zvýšeného p�ívodu množství vzduchu a tím i dodávky paliva do spalovacího prostoru, ani ne kv�li vyššímu to�ivému momentu a výkonu u objemov� srovnatelných motor�, nikoli jen kv�li nižší m�rné spot�eb� a výkonové hmotnosti, ale p�edevším díky svému velkému potenciálu, který postupn�odkrývají. [1, 3]

P�epl�ování nabízí elegantní �ešení jedné zásadní nevýhody spalovacího motoru, kterou jsou nízké hodnoty to�ivého momentu p�i nízkých, v praxi nej�ast�ji používaných, otá�kách motoru. Proto se nejvyšší ú�inek p�epl�ování umis�uje zpravidla do nízkých otá�ek, aby byla tato nevýhoda odstran�na nebo alespo� omezena. Bohužel i zde �eká na motorá�e �ada úskalí. Zvýšení plnících tlak� znamená také vyšší maximální tlaky ve spalovacím prostoru a tedy i v�tší zatížení pro klikový h�ídel a jeho ložiska nebo samotný píst. Limitem stla�ení sm�si ve válci (tj. kompresního pom�ru) spalovacího motoru je u benzínových motor� také tzv. klepání motoru neboli ne�ízené samozápaly. I tyto problémy však mají �ešení. Optimální využití oktanového potenciálu paliva dnes �eší �ídící jednotka nap�íklad �ízením p�edstihu zážehu motoru, který bývá podstatn� zmenšen proti atmosférickým motor�m. [2]

V neposlední �ad� d�lají inženýr�m starosti vysoké teploty výfukových plyn� na výstupu z motoru (proto se p�i maximálních zatíženích aplikuje bohatá sm�s, která výfukové


DIPLOMOVÁ PRÁCE

plyny ochlazuje za cenu zvýšené spot�eby paliva), (Obr. 1- 4). Omezení teplot musí být provedeno s ohledem na životnost turbíny (u p�epl�ování turbodmychadlem) i správnou funkci katalyzátoru. I na druhé stran� motoru- v sání – jde o teploty. Cílem je dostat do válce maximum vzduchu, jehož hustota se zvyšuje s klesající teplotou. Proto je dmychadlem stla�ený (a tím i zah�átý) vzduch ješt� p�ed vstupem do válce ochlazen v mezichladi�i. Teplota stla�eného vzduchu na výstupu z mezichladi�e dosahuje p�ibližn� teploty p�vodn�nasátého vzduchu. [2]

Obr. 1- 4 Tepelný ob�h turbodmychadla

Sou�asný rozruch ve sv�t� automobilového pr�myslu se to�í kolem alternativních pohon� vozidel. Zatímco ve�ejné diskuze o sm��ování pr�myslu vedou k elektrickému a hybridnímu pohonu vozidel, tak výrobci osobních a užitkových automobil� se zam��ují p�edevším na snižování zdvihového objemu spalovacích motor� tzv. downsizingu k zajišt�ní nízké spot�eby a pln�ní p�ísných požadavk� US CAFE standard� a na�ízení Evropské unie v oblasti regulace emisí CO2 u osobních a užitkových automobil�. [17]

P�epl�ování je nejdostupn�jší "zelenou" technologii, která je dnes k dispozici, nebo�práv� ona p�i tzv. downsizingu (zmenšování) motoru zvyšuje efektivní ú�innost, aniž by docházelo k degradaci výkonu motoru a požitku z jízdy. Turbo motory ve srovnání se stejn�výkonnými atmosférickými motory nabízí až o 20% nižší spot�ebu paliva u vozidel s benzínovým motorem a až 40% u motor� dieselových. [17]

1.5.1 Turbodmychadla

Turbodmychadlo neboli turbo je speciální typ vzduchového kompresoru pohán�ného výfukovými plyny, jehož pohonnou jednotku tvo�í turbína. Turbodmychadlo se skládá ze t�í hlavních �ástí: kompresorové sloužící k nasávání �erstvého vzduchu, jeho stla�ení a dodávce


DIPLOMOVÁ PRÁCE

do spalovacího prostoru, turbínové zajiš�ující pohon turbodmychadla a ložiskové zabezpe�ující uložení, chlazení a mazání rota�ních skupin. [18, 19]

�ásti a materiál turbodmychadla

� turbínová sk�í�

Hlavní úlohou turbínové sk�ín� (Obr. 1- 5) je nést funk�ní celky a zajistit jejich správnou funkci za provozu. Z tohoto d�vodu jsou kladeny na konstrukci turbínových sk�íní vysoké požadavky, a to p�edevším nároky na pevnost, nosnost, odolnost proti teplot� a vibracím. Krom� nosné funkce plní sk�í� také funkci rozvád�cí, p�i�emž p�ivádí výfukové plyny z motoru pro turbínu. [20, 21]

Obr. 1- 5 Turbínová sk�í�

Velmi d�ležitou funkcí z hlediska bezpe�nosti je schopnost turbínové sk�ín� v p�ípad�poruchy chránit okolní stroje, za�ízení nebo lidské životy. Vzhledem k vysokým kinetickým energiím, jakých rotor turbodmychadla nabývá, totiž dochází p�i poškození k porušení jeho vyváženého stavu a následnému utržení. Sk�í� proto musí utržený rotor, �i jeho �ásti, zadržet a zabránit tak vzniku dalších škod. Její pevnost se ov��uje nejen výpo�ty, ale i zkouškami, kdy se do provozu uvede zám�rn� specificky poškozené turbodmychadlo. [20, 21]

Technologií pro výrobu turbínových sk�íní je odlévání. Turbínové sk�ín� použité u turbodmychadel pracujících za nižších provozních teplot (nap�. dieselové motory) jsou odlévány z tvárné litiny. Naproti tomu turbínové sk�ín� používané u turbodmychadel za vyšších teplot jsou vyrobeny z vysokoteplotních materiál�. [20, 21]

Sk�í� také slouží k upevn�ní turbodmychadla. Požadavky se liší podle velikosti a hmotnosti. Nejsiln�jším parazitním vlivem na upevn�ní jsou vibrace, p�i návrhu uchycení je nutné na n� brát z�etel. [20, 21]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

� kompresorová sk�í�

Kompresorová sk�í� (Obr. 1- 6) je na rozdíl od turbínové vyráb�na ze slitin hliníku, pokud ovšem není turbodmychadlo použito pro v�tší motory s vyšším stla�ením. V tomto p�ípad� je použitým materiálem tvárná litina, která má vyšší pevnost v tahu. [21]

Obr. 1- 6 Kompresorová sk�í�

Princip kompresorové sk�ín� je obdobný, jak je tomu u sk�ín� turbínové, avšak s tím rozdílem, že kompresorová sk�í� se stará o správné nasm�rování vzduchu na kompresorové kolo a stla�ování vzduchu. [21]

V kompresorové sk�íni je uloženo kompresorové kolo nasávající vzduch, který po stla�ení v ob�žném kole dále sm��uje na difuzor a p�es difuzor odchází spirálov� sto�enou sk�íní (rozši�ující se sm�rem od st�edu) do plnícího potrubí a dále pak do prostoru válc�spalovacího motoru. Úlohou difuzoru je zpomalování proudu vzduchu (tedy p�em�na kinetické energie proudu na mechanickou) beze ztrát, �ímž lze získat v�tší plnící tlak. [20, 21]

� rota�ní skupina

Rota�ní skupina (Obr. 1- 7) turbodmychadla p�edstavuje pojem seskupující turbínové kolo, h�ídel turbínového kola a kolo kompresorové. Turbínové kolo bývá k h�ídeli nej�ast�ji p�iva�eno t�ením nebo elektronovým paprskem. Materiálem v�tšinou bývá kvalitní ocel. [20, 21]

Celá rota�ní skupina je vystavena vysokým obvodovým rychlostem a tudíž i odst�edivým silám, které jsou tlumeny v ložiscích. [21]

Na rota�ní skupinu jsou kladeny vysoké požadavky z d�vodu zajišt�ní dynamické rovnováhy. P�i sestavování celé rota�ní skupiny je nutné její vyvážení na vyvažovacím


DIPLOMOVÁ PRÁCE

za�ízení, kde se p�ípadná nerovnováha �eší úb�rem materiálu z kompresorového p�íp. turbínového kola. [20, 21]

Obr. 1- 7 Rota�ní skupina

� ložisková sk�í�

Primární funkcí ložiskové sk�ín� (Obr. 1- 8) je její mazací a chladící schopnost a zárove� udržuje rota�ní skupinu v dynamické rovnováze. Prost�ednictvím ložisek (kluzná nebo kuli�ková) je v ložiskové sk�íni uložena h�ídel, která spojuje kompresorové a turbínové kolo na jednotlivých stranách turbodmychadla. Vzhledem k vysoké rychlosti otá�ení vzniká extrémní teplo v nábojích ložisek, a proto je u turbodmychadel pracujících za vysokých teplot nutné neustálé chlazení pomocí vody, vody a oleje nebo jen oleje. [20, 21]

Obr. 1- 8 Ložisková sk�í� s rota�ní skupinou


DIPLOMOVÁ PRÁCE

K ložiskové sk�íni je p�ipojena turbínová a kompresorová sk�í� a z hlediska bezpe�nosti zde platí obdobné požadavky, jako je tomu u výše zmi�ovaných sk�íní.

� turbínové kolo

Turbínové kolo (Obr. 1- 9) p�em��uje tepelnou energii spalin na kinetickou energii kompresorového kola. Nej�ast�ji jsou vyráb�na odléváním metodou vytavitelného modelu ze speciálních vysokoteplotních slitin. [20, 21]

Obr. 1- 9 Turbínové kolo

� kompresorové kolo

Úlohou kompresorového kola (Obr. 1- 10) je axiální nasávání vzduchu z okolí, který je kompresorovým kolem dále urychlován a následn� prohnán difuzorem, kde je p�i zvýšení

Obr. 1- 10 Kompresorové kolo


DIPLOMOVÁ PRÁCE

tlaku a teploty zpomalen a p�es spirální �ást sk�ín� odveden dál sm�rem k motoru. Jeho tvar a velikost vychází z výpo�t� s ohledem na požadované stla�ení. [20, 21]

Kompresorové kolo u malých turbodmychadel bývá vyráb�no odléváním slitin hliníku. Nej�ast�jší metodou je odlévání s vytavitelným modelem. U v�tších turbodmychadel se kompresorová kola zhotovují jako výkovky, kde dochází ke zpevn�ní materiálu a kola tak mohou pracovat za v�tších stla�ení. Lopatky takto vyrobených kol se následn� frézují. [20, 21]

1.5.2 Regulace p�eplovaných motor�

Všem zp�sob�m p�epl�ování je spole�né to, že je pot�eba omezovat velikost plnícího tlaku s rostoucími otá�kami motoru. Nevýhodou spalovacích motor� jsou nízké hodnoty to�ivého momentu p�i nízkých (v praxi nej�ast�ji používaných) otá�kách motoru. Aby byla tato nevýhoda odstran�na nebo alespo� omezena je snahou umis�ovat maximální ú�inek p�epl�ování do nízkých otá�ek. Avšak p�i tomto dimenzování dmychadla by další zvyšování otá�ek motoru znamenalo vyšší otá�ky dmychadla a tedy i vyšší plnící tlaky, které by nadm�rn� zat�žovaly celý motor, a jeho životnost by se tedy velmi snížila. Proto se do systému p�epl�ování �adí obtokový ventil („waste-gate“) nebo prom�nná geometrie lopatek turbíny (zatím u vzn�tových motor�, vzhledem k nižším teplotám výfukových plyn�), p�ípadn� jejich kombinace. [2, 22]

� regulace tlaku pomocí „waste-gatu“

Waste-gate (Obr. 1- 11) neboli paralelní obtokový ventil výfukových plyn� slouží k regulaci plnícího tlaku, zejména ve vysokých otá�kách motoru. Je to z toho d�vodu, že moderní p�epl�ované motory mají maximum svého to�ivého momentu motoru posazeno do

Obr. 1- 11 Turbodmychadlo s regulací pomocí waste-gatu


DIPLOMOVÁ PRÁCE

nízkých otá�ek (cca 2000 ot/min) a aby bylo tohoto požadavku dosaženo, bývá turbodmychadlo dimenzováno pro malé hmotnostní toky výfukových plyn�, odpovídající nízkým otá�kám. [22, 23, 24]

S vyššími otá�kami a zatíženími však dochází k nežádoucímu nár�stu plnícího tlaku, který je pot�eba omezit. D�íve mén� elegantní �ešení pomocí odpoušt�ní sta�eného vzduchu ze sání, je v dnešní dob� nahrazováno odvád�ním p�ebyte�ného toku výfukových plyn� p�i vyšších otá�kách motoru paralelním obtokovým kanálem neboli waste-gatem, který bývá v�tšinou zabudován do t�lesa turbodmychadla. Jeho otevírání se �ídí tlakem v sacím potrubí a i do této oblasti zasahuje elektronika. [22, 23]

Waste-gate je otevírán prost�ednictvím elektromagnetického ventilu, který dostává informace z elektronické �ídící jednotky motoru, která vyhodnocuje signály sníma�� nato�ení škrticí klapky, klepání motoru, p�edstihu zážehu, množství a teploty nasávaného vzduchu (a mnohých dalších) a srovnává aktuální stav s polem charakteristik uloženým v �ídící jednotce motoru. P�ípadné odchylky odstra�uje vhodným regula�ním zásahem zm�nou polohy obtokového ventilu. V kombinaci s regulací klepání motoru jsou získávány nejen požadované dynamické vlastnosti motoru, ale na vhodné (nízké) hodnot� je udržována teplota výfukových plyn�. Použitím sníma�e absolutního tlaku m�že být regulována hodnota plnícího tlaku nezávisle na tlaku okolního vzduchu, �ímž se koriguje nižší atmosférický tlak ve vyšších nadmo�ských výškách. [22]

Uvedený zp�sob regulace p�edpokládá, že turbodmychadlo je udržováno ve vyšších vlastních otá�kách v celém otá�kovém spektru motoru. Dávkování výkonu se �ídí otevíráním škrticí klapky motoru (obtokový ventil se p�izp�sobuje, nejd�íve je zav�ený a postupn� s rostoucími otá�kami se otevírá). Výhodou tohoto �ešení je velmi rychlá odezva na sešlápnutí pedálu akcelerátoru. Nevýhodou je v�tší protitlak ve výfukovém potrubí, protože rozto�ené turbo vlastn� brání vyprazd�ování válce motoru, tedy v�tší mechanické ztráty a v�tší spot�eba. [22]

Druhým extrémem z hlediska dynamické odezvy motoru je situace, kdy je zpo�átku obtokový ventil pln� otev�en (a postupn� se uzavírá), turbodmychadlo se sice otá�í, ale jen relativn� nízkými otá�kami (bez výrazného nár�stu plnícího tlaku) a teprve po sešlápnutí pedálu akcelerátoru se turbo za�íná urychlovat a dodávat požadovaný plnící tlak. Výhodou tohoto �ešení je nižší protitlak ve výfukovém potrubí, nižší mechanické ztráty, nižší spot�eba. Nevýhodou pak delší �as pot�ebný pro rozto�ení turbodmychadla, tedy známý turbo-efekt. [22]

Výše popsaný zp�sob p�edstavuje interní regulaci p�epl�ovaných motor�. Správné nalad�ní turbodmychadla je stále jeden z nejv�tších o�íšk� konstrukce motoru a také zde v posledních letech výrazn� pomáhají po�íta�ové simulace, které umož�ují s velkou p�esností p�edpov�d�t, jak se bude reálný motor chovat v provozu, aniž by se cokoli vyrobilo. [22, 25]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

� regulace tlaku pomocí prom�nné geometrie rozvád�cích lopatek turbíny (VNT)

Turbodmychadla s prom�nnou geometrií rozvád�cích lopatek turbíny (VNT) (Obr. 1- 12) pracují na principu plynulé zm�ny pr�toku výfukových plyn� turbínovou sk�íní s cílem optimalizovat výkon turbíny s požadovanou rychlostí proud�ní. [26]

Obr. 1- 12 Turbodmychadla s prom�nnou geometrií rozvád�cích lopatek turbíny (VNT)

VNT mechanismus se skládá z množství lopatek rozmíst�ných po obvodu turbínového kola a jejich natá�ením tak umož�uje zm�nu výstupního pr�to�ného pr��ezu plyn� na výstupu z turbíny. Turbínu je nutné navrhnout na maximální hmotnostní tok, aby p�i plném otev�ení nedocházelo k p�ekro�ení maximálního plnícího tlaku. Dále je nutné klást vysoký d�raz na geometrii rozvád�cích lopatek, které se na rozdíl od turbíny dimenzují na hmotnostní tok odpovídající p�ibližn� st�edu regulované oblasti. Nato�ení rozvád�cích lopatek zp�sobí zm�nu

Obr. 1- 13 VNT mechanismus s uzav�enými (vlevo) a otev�enými lopatkami


DIPLOMOVÁ PRÁCE

pr�to�ného pr��ezu statoru. M�ní se úhel a velikost absolutní rychlosti výfukových plyn�proudících na turbínu, která má však stále stejnou pr�to�nou plochu. [26, 27] P�i nízkých otá�kách motoru a malém pr�toku plyn� je zapot�ebí vysokých otá�ek turbodmychadla. Dochází tedy k redukci p�í�ného pr��ezu pr�toku t�chto plyn� a tím ke zvýšení výkonu turbíny a tím ke zvýšení plnicího tlaku. Lopatky statoru se tedy nastaví tak, aby pr�to�ná plocha mezi nimi byla co nejmenší. Naopak p�i plné rychlosti a vysokém pr�toku plyn�, VNT zvyšuje pr��ez pr�toku plyn�, aby se dosáhlo nižšího tlaku výfukových plyn� a zabránilo se tak p�ekro�ení maximální obvodové rychlosti turbodmychadla a tím byl zaru�en požadovaný plnící tlak vzduchu. Pr�to�ná plocha mezi lopatkami tak musí být co nejv�tší (Obr. 1- 13). [26, 27]

Velkou výhodou oproti regulaci pomocí waste-gatu je fakt, že se jedná v podstat� o bez ztrátovou regulaci, p�i které nedochází ke hromad�ní výfukových plyn� p�ed turbínou, �ili jejich tlak i teplota mají podstatn� nižší hodnotu než p�i odpoušt�ní výfukových plyn�. [26, 27]

� regulace tlaku pomocí prom�nné ší�ky statoru turbíny (VGT)

Turbodmychadlo s prom�nnou ší�kou statoru turbíny ((VGT), Obr. 1- 14) pracuje na obdobném principu regulace jako turbodmychadlo s prom�nnou geometrií rozvád�cích lopatek turbíny. Podstatným rozdílem je, že VGT mechanismus se sestává z axiáln�posuvného rozvád�cího kola spojeného s kompresorem, p�i�emž rozvád�cí lopatky umíst�né op�t po obvodu jsou s rozvád�cím kolem spojeny pevn� (neoto�n�). [26, 27]

Celé rozvád�cí kolo se axiáln� posouvá v prostoru turbíny, a tím se sou�asn� lopatky zasouvají do prstence v protilehlé st�n�, ve které jsou otvory ve tvaru lopatek. Pro ovládání tohoto axiálního posuvu není použito membrány napojené na výstupní tlak z kompresoru.

Obr. 1- 14 Turbodmychadlo s prom�nnou ší�kou statoru turbíny (VGT)


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Místo ní se používá pístu, který se pohybuje vlivem tlaku vzduchu z brzdového systému automobilu. Snímání tlaku plnícího vzduchu je realizováno bezdotykovým snímáním otá�ek turbodmychadla magnetickým sníma�em, který je umíst�ný v ložiskové sk�íni uprost�ed rotoru. [26, 27]

Ve srovnání s p�edchozími uvedenými zp�soby regulace lze mechanismus VGT vyzvednout z d�vodu, že turbínou prochází celý hmotnostní tok výfukových plyn� a tím je možné využít co nejvíce energie. Rozvád�cí lopatky jsou nepohyblivé a nastaveny tak, aby vytvá�ely ideální úhel náb�hu proudu na ob�žné kolo v celém rozsahu regulace (u VNT se tento úhel m�ní s nato�ením lopatek). [26, 27]

Existují i další druhy regulací p�epl�ovaných motor�. Jen pro dopln�ní je možné zmínit t�eba regulaci plnicího tlaku �ídící sm�rovou klapkou, kombinovanou regulaci (regulace tlaku sm�rovou klapkou dopln�na o regulaci tlaku pomocí paralelního obtokového ventilu (waste-gatu), pop�. turbodmychadla s elektrickým pohonem, dvoustup�ové regulované p�epl�ování nebo systém zdvojeného p�epl�ování. [26, 27]

1.5.3 Ovládací prvky pro WG a VNT regula�ní systémy

� aktuátory

Aktuátory pat�ily mezi první regula�ní systémy, které byly implementovány na okruh waste-gate za ú�elem jeho regulace. Prvek aktuátoru p�edstavuje svým zp�sobem jednoduchý kinematický mechanismus s velkým potenciálem na rozli�né využití regulace. Aktuátory se postupn� rozší�ily i na regulaci VNT systém� malých turbodmychadel. Tato sofistikovaná za�ízení jsou založena na jedné základní myšlence, vzduchové regulaci z vlastního okruhu turbodmychadla. Jsou �ízena bu� podtlakem, nebo i p�etlakem vzduchu. [28]

Obr. 1- 15 Pneumatický p�etlakový aktuátor


DIPLOMOVÁ PRÁCE

P�etlakový aktuátor (Obr. 1- 15) se skládá ze dvou komor odd�lených membránou. Se zvyšujícími se otá�kami motoru a turbodmychadla dochází k nár�stu plnícího tlaku a ten je �ídícím tlakem pro aktuátor. Proti tlaku p�sobí síla pružiny (Obr. 1- 16), která musí být dimenzovaná proti vysokému tlaku na výstupu z kompresoru. Nej�ast�ji se používá p�i ovládání obtokového ventilu turbodmychadla. Teplotní odolnost aktuátoru se pohybuje kolem 150 °C. Životnost by m�la p�ekro�it 1 mil. cykl�. Reakce aktuátoru se pohybuje v rozmezí 150 – 700 m/s. [28, 29]

Obr. 1- 16 �ez p�etlakových aktuátorem

Naproti tomu podtlakový aktuátor se skládá ze dvou komor, z nichž jedna je vakuová. Atmosféricky tlak p�sobí na spodní stran� membrány. Pružiny použité u tohoto typu aktuátoru mohou být m�k�í, protože podtlak, který je vyvíjen výv�vou, není tak velký jako tlak používaný p�i tlakovém aktuátoru. [28, 29]

Aktuátory v oblasti testování turbodmychadel se užívají jednak jako regula�ní �leny p�ímo pro termodynamický cyklus turbodmychadla, ale také, a to hlavn�, jako regula�ní simulátor pro vyvození r�zných zát�žných cykl� p�edstavujících nárazová proud�ní turbínovou sk�íní. V praxi se setkáváme v podstat� s p�evahou p�etlakem ovládaných aktuátor� WG+ (waste-gate �ízený p�etlakem), což pro simulaci zmín�ných cyklických zm�n je z hlediska celkové ú�innosti obvodu nejspolehliv�jší. P�etlakem ovládaný okruh není tolik náchylný na net�snosti [28]

� REA / SREA systémy regulace

REA (elektronicky �ízený aktuátor s rota�ním mechanismem) �i SREA (elektronicky �ízený aktuátor s rota�ním mechanismem a zp�tnovazebním �ízením) systémy umožnily op�t vysoký nár�st p�esnosti a efektivity regulace turbodmychadel. Tyto mechanické systémy s pom�rn� rozsáhlou regula�ní elektronikou daly nový rozm�r pro vývoj zpracování signálu jak p�íchozího, tedy p�ímo regula�ního, tak i odezvy na dané nastavení. Systém umož�uje p�esnou korekci cykliky pro danou regulaci. REA systémy obecn� byly aplikovány na r�zné typy turbodmychadel, od b�žných pro spalovací motory automobil�, tak pro speciální systémy p�epl�ování ur�ených pro nákladní automobily �i t�žební stroje. [28]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Významnou roli tento systém nalezl v motorsportu. REA mechanika je založena na stejnosm�rném krokovém motoru tzv. DC (Direct current) motoru, zam��eném na p�ímou a p�esnou aretaci polohy. DC motor byl užit z d�vodu malých zástavbových rozm�r�, pom�ru sil vyvozených na ovládací mechanismus, nízkých provozních náklad� a také na základ�praktických zkušeností v automobilovém pr�myslu. Prvním designem užitým v REA systému byla kombinace DC motoru s nástr�ným šroubem a potenciometrickým sníma�em. Druhou vývojovou generací byla REA vybavená v�tším DC (DC motorem, vratnou pružinou (pro ustavení nulové polohy), rota�ním výstupem pro ovládací mechanismus a standardním potenciometrickým sníma�em. Zde vývoj samoz�ejm� nekon�í, dnes se pracuje na mnohem sofistikovan�jších za�ízeních, která by zlepšila rychlost a p�esnost regulace ale taktéž snížila výrobní náklady samotného systému. [28]

1.5.4 Trendy ve spalovacích motorech

„Vid�li jsme budoucnost – a je p�epl�ovaná turbem. Vstupujeme do nového v�ku p�epl�ování, který podle všeho zastíní vše, co bylo p�ed ním. Zatím to byla tichá revoluce, ale pomalu za�íná nabírat otá�ky s exponenciálním zrychlením, trochu jako lopatky turbodmychadla. B�hem n�kolika p�íštích let budou auta vybavená atmosférickými motory odsouzena stát se nepo�etnou, staromilskou výjimkou. Turbo pochopiteln� nikdy nezem�elo. Dokonce ikdyž se p�epl�ované benzínové motory dostaly na dno své popularity – zastín�ny v té samé dob� rostoucí oblíbeností svých hrub�jších bratranc�, turbodiesel� – n�které automobilky v n� stále v��ily. Spousta dalších byla ale š�astná, že se kone�n� mohla zbavit nespolehlivosti a nelineárního výkonu, tedy vlastností starých turbodmychadlových motor�…“ [30]

Zatím to opravdu vypadá, že i blízká budoucnost v automobilovém pr�myslu bude pat�it p�epl�ování, ale je nutné to zmínit s ur�itou mírou nadsázky.

Je pravdou, že sv�tové automobilky slyší na téma „zelených“ technologií a snaží se do svých koncept� zahrnout i myšlenku elektrifikace automobilu, která se stává �astým mediálním trhákem, nicmén� realita je jiná. Technici a výzkumníci automobilek v oblasti pohonu, kte�í dosud pracovali na vývoji spalovacího motoru, v žádném p�ípad� svoji práci jen tak neopustí. V boji se spot�ebou a s emisemi CO2 ne�ekl spalovací motor ješt� zdaleka svoje poslední slovo. [31]

Kam tedy bude sm��ovat budoucnost p�epl�ování? Pro výrazné navýšení výkonu malých motor� již dnes sv�toví výrobci automobil� volí dvojité p�epl�ování kombinující mechanický kompresor s turbodmychadlem (nap�. zážehový motor koncernu VW 1.4 TSI, nebo dvoustup�ové regulované p�epl�ování (nap�. vzn�tový motor BMW) a dokonce se i spekuluje o p�epl�ování t�emi turbodmychadly (nové BMW X3 M). Dalším možným sm�rem p�epl�ování je tzv.“downsizing“ neboli snižování velikosti motoru p�i zachování obdobných výkonových vlastností jako je tomu u motor� atmosférických. Až do extrému dovedli tento


DIPLOMOVÁ PRÁCE

vývojový sm�r (downsizing) u Fiatu, kde u nového zážehového motoru p�ešli až na dvouválec, jehož spot�eba se oproti srovnatelnému �ty�válci snížila o 30 %, což znamená, že emise CO2 jsou pouhých 95 g/km (spot�eba 4 l/100 km). [26, 32]

Avšak ani p�ední dodavatelé automobilového pr�myslu nez�stávají pozadu a p�ispívají celou �adou moderních technických �ešení, která postupn� p�icházejí do sériové výroby. Nap�. variabilní �ízení ventil� s tvorbou sm�si v závislosti na vyžadovaném provozu, volba vhodného p�ímého vst�iku paliva dopln�ného o ješt� precizn�jší proces vst�iku, energeticky optimální �ízení tepelného hospodá�ství, vysokotlakové p�epl�ování nebo p�echodná aktivace pomocných agregát� atd. [26, 32]

Zásluhou t�chto inovací je potla�ení energetických ztrát, pokles spot�eby paliva a redukce škodlivin ve výfukových plynech (homogenním ho�ením sm�si). Pokud je naším primárním cílem snížení spot�eby je nutné nezapomínat na komplexnost této problematiky a také na fakt, že na spot�ebu mají vliv i další celky �i komponenty (hmotnost automobilu, p�evodovka, pneumatiky apod.). [26, 32]

1.6 BMW Group

BMW, MINI a Rolls-Royce Motor Cars. Práv� tyto t�i zna�ky tvo�í sv�tový koncern BMW Group, který se zam��uje na sektor prémiových voz� mezinárodního automobilového trhu. Svých úsp�ch� dosahuje spole�nost rozd�lením své síly s ú�inností, která nemá v automobilovém pr�myslu obdoby. Od výzkumu p�es vývoj až po prodej a marketing je BMW Group spojována s vysokou kvalitou svých produkt� a poskytovaných služeb a práv�její velký úsp�ch tkví ve správnosti této strategie. [33]

1.6.1 BMW

BMW je zkratkou pro Bayerische Motoren Werke AG, firmu která byla založena roku 1916 v Bavorském Mnichov� a zprvu se zabývala výrobou leteckých motor� a teprve pozd�ji se p�es r�zné další produkty v roce 1923 dostala k výrob� motorek a nakonec v roce 1928 vyjel z továrny v Mnichov� první automobil. Dnes jsou Bavorské motorové závody (Bayerische Motoren Werke - BMW) synonymem pro výrobu kvalitních luxusních voz�, které u �idi�� vyvolávají opravdové pot�šení ze samotné jízdy. [34, 35, 36]

V dnešní dob� jsou nejznám�jšími automobily od BMW vozy �ady 3 a 5. Tzv. p�tková série vznikla roku 1972 a stala se symbolem pro luxusní v�z vyšší t�ídy. BMW �ady 3 pak bylo ur�eno pro „mladší“ ro�níky. Ob� �ady si ihned našly své p�íznivce a staly se vlajkovými lod�mi bavorské automobilky. Skute�ného luxusu se však v BMW dopustili až s p�íchodem sedmi�ky, která právem nese ozna�ení nejprestižn�jší �ady elegantních limuzín BMW, vypušt�né v roce 1977. [33, 34, 35, 36]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Po�átkem 90. let BMW vyrobili sv�j první dvanáctiválcový motor, který se zárove�stal prvním takovým motorem v N�mecku. Pod kapotu ho dostaly legendární BMW 750i a BMW 750iL. Tou dobou se již BMW stalo nejprodávan�jší zna�kou luxusních voz� na sv�t�. V sou�asnosti se BMW snaží jít ruku v ruce s požadavky trhu a je možné tak v jeho nabídce najít i skute�n� „malé“ vozy �ady 1 (samoz�ejm� v luxusním provedení), nebo také vyložen�„terénní“ vozy �ady X3, X5 a nov� i X6 a X7. Motory BMW však neustále platí za naprostou technologickou špi�ku a t�žko hledají rovnocennou konkurenci. [33, 34, 35, 36]

1.6.2 BMW M divize

BMW M divize známá také jako M-Technik nebo jen "M" (pro Motorsport) byla p�vodn� vytvo�ena pro podporu závodního programu BMW, který byl velmi úsp�šný v letech 1960 až 1970. Jak �as ubíhal, za�ala BMW M dopl�ovat široké portfolio BMW o speciáln�upravená vozidla s vyšší výbavou jednotlivých model�, které jsou dnes nejvíce známé široké ve�ejnosti. Tyto eMkov� vybavená auta tradi�n� obsahují upravené motory, p�evodovky, zav�šení kol, obložení interiéru, aerodynamické vlastnosti a venkovní úpravy, které je odlišují od jejich prot�jšk�. Všechny modely M jsou testovány a lad�ny v soukromém za�ízení BMW na závodním okruhu Nürburgring v N�mecku. [33, 37]

1.6.3 Používané technologie BMW

� TwinPower Turbo

Pod ozna�ením TwinPower Turbo (Obr. 1- 17) se v technické praxi rozumí taková technologie p�epl�ování zážehových i vzn�tových motor� BMW, která se vyzna�uje skute�ností, že n�která z �ástí systému p�epl�ování je zdvojená. P�ínosem tohoto �ešení je zejména rychlost reakcí p�epl�ovaných jednotek, jež se blíží standardním atmosférickým motor�m. Motory disponující technologiemi TwinPower Turbo dosahují mnohem vyšších výkon� p�i nízké spot�eb� a to na úrovni dané koncepce motoru. Nutno p�ipomenout i výrazn� menší hmotnost ve srovnání s podobn� výkonnými atmosférickými motory. [26, 32, 38]

Pod ozna�ením BMW TwinPower Turbo se ukrývají následující technická �ešení:

o motory p�epl�ované dvojicí stejn� velkých turbodmychadel (nap�íklad osmiválec modelu BMW 750i nebo BMW X6 xDrive50i �i dvanáctiválec BMW 760i),

o jednotky p�epl�ované dvoukomorovým turbodmychadlem twin-scroll (nap�íklad �adový zážehový šestiválec typ� BMW 135i Coupé, BMW 335i, BMW X6 xDrive35i a další),


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 1- 17 M TwinPower Turbo for BMW X5 M and BMW X6 M

o turbodiesely vybavené stup�ovitým p�epl�ováním Variable Twin Turbo (nap�íklad �ty�válec typu BMW 123d nebo šestiválce model� BMW 335d, BMW 740d, BMW X5 xDrive40d a další),

o specialitou je motor používaný v modelech BMW X5 M a BMW X6 M, jejichž osmiválec p�epl�ovaný technologií BMW M TwinPower Turbo používá dvojici dvoukomorových turbodmychadel twin-scroll. [38]

Obr. 1- 18 Detail motoru s turbodmychadlem Twin scroll


DIPLOMOVÁ PRÁCE

� Twin scroll

Twin scroll je ozna�ení dvoukomorového turbodmychadla (Obr. 1- 18) vyzna�ujícího se dvojicí samostatných kanál� na turbínové stran� (každý pro dvojici válc�), které se spojují až t�sn� p�ed samotnou turbínou. Tímto technickým opat�ením se eliminují nežádoucí jevy pulzací výfukových plyn� ve výfukovém potrubí p�i vým�n� nápln� válce. Velkým p�ínosem turbodmychadla twin scroll je p�edevším vyšší ú�innost v nízkých otá�kách a rychlejší reakce motoru v d�sledku lepšího vyplachování válce spalovacího motoru. Dvoukomorová turbodmychadla jsou použita nap�íklad u zážehových šestiválc� model� BMW 135i Coupé, BMW 335i, BMW 535i nebo BMW X6 M. [38]

� High Precision Injection (HPI)

„High Precision Injection dostane z každi�ké kapi�ky benzínu naprosté maximum“, takhle prezentuje technologii vysokotlakého p�ímého vst�ikování neboli High Precision Injection (HPI) automobilka BMW. HPI (Obr. 1- 19) se používá u všech zážehových motor�BMW. Prost�ednictvím piezoelektrických vst�ikova�� umíst�ných ve st�edu spalovacího prostoru a v t�sné blízkosti zapalovací sví�ky dochází ke vst�iku paliva p�ímo do spalovacího prostoru pod tlakem 20 MPa. P�i každém vst�iku paliva tak vzniká kolem zapalovací sví�ky oblak ideální sm�si benzínu a vzduchu, jejíž pom�r klesá s rostoucí vzdáleností od sví�ky ve prosp�ch benzínu (po vrstvách) tzv. chudá vrstvená sm�s. K zážehu proto dochází nejd�íve u samotné zapalovací sví�ky a sm�s s menším obsahem paliva se zapálí postupn� od již zažehnutého paliva. Mimo�ádná úspornost motor� BMW vybavených p�ímým vst�ikováním HPI je zaru�ena faktem, že tyto motory jsou schopné pracovat s tzv. chudou vrstvenou sm�sí v mnohem širším spektru otá�ek a zatížení, než je obvyklé. To je zp�sobeno nejen vysokým pracovním tlakem, ale také velmi p�esným dávkováním. [38] Vysokotlaké p�ímé vst�ikování HPI p�ináší úsporu paliva v závislosti na zp�sobu provozu až ve výši 20 procent, takže se významnou m�rou podílí na p�ínosu strategie BMW Efficient Dynamics, která si klade za cíl neustále zvyšovat ú�innost automobilu jako celku. Motory se vst�ikováním HPI jsou krom� katalyzátoru vybavené také zádržným katalyzátorem oxid�dusíku (NOx). [38]

Obr. 1- 19 High Precision Injection (HPI)


DIPLOMOVÁ PRÁCE

� VALVETRONIC

VALVETRONIC neboli pln� variabilní �asování zážehových motor� spojuje prom�nné �asování sacích i výfukových ventil� (double-VANOS) s možností plynulé zm�ny zdvihu sacích ventil�. Je to práv� zdvih sacích ventil�, jenž umož�uje regulovat chod motoru stejn� jako škrticí klapka, jejímž nahrazením dochází k významné redukci �erpacích ztrát v sacím traktu vznikajících kolem �áste�n� otev�ené klapky konven�ního motoru. Použitím systému VALVETRONIC se poda�ilo snížit podtlak v sacím traktu (50 vs. 800 milibar�konven�ního motoru). Regulace motoru prost�ednictvím zm�ny zdvihu sacích ventil� má p�ínos nejen v menších ztrátách, ale také v rychlejších reakcích na pohyby plynového pedálu. [26, 32, 38]

Vzájemnou kombinací technologií p�ímého vst�ikování HPI se systémem VALVETRONIC tak nové zážehové motory vyžadují po technické stránce nov� �ešený mechanismus m�nící zdvih ventil�. Celý systém se tak stává více kompaktn�jší a vyzna�uje se také rychlejší �inností a menšími mechanickými odpory. [38] Systémem VALVETRONIC rozhodn� vý�et technologií používaných firmou BMW nekon�í. Jen pro rozší�ení je možné zmínit nap�. koncept p�ímého vst�ikování common rail používaný jak u vzn�tových, tak i zážehových motor� BMW, turbodmychadlo s prom�nnou geometrií rozvád�cích lopatek (VNT) zajiš�ující rychlé reakce v nízkých otá�kách a sou�asn� velký plnicí tlak ve vysokých otá�kách, celohliníkové konstrukce motor�, �ímž jsou motory leh�í, což má p�ímý vliv na rozložení hmotnosti a jízdní dynamiku a mnoho dalších. [38]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

2 FORMULACE �EŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO ANALÝZA

Tzv. p�epl�ování motor� v dnešním motoristickém sv�t� není žádnou novinkou a sahá až do po�átk� 20. století, kdy m�lo hlavní uplatn�ní v leteckých motorech. Charakteristickým znakem sou�asných p�epl�ovaných motor� je jejich elektronická regulace, jejíž prudký rozvoj podstatn� rozši�uje užitné vlastnosti motoru. To se promítá i do techniky p�epl�ování, která se stává jednou z hlavních inova�ních metod této oblasti. [39, 40]

P�epl�ované motory nejsou ekvivalentem pouze závodních nebo vysoce výkonných sportovních voz�, ale m�žeme je najít i u malých automobil�, kde by klasický atmosférický motor neumož�oval takový p�ínos jako motor p�epl�ovaný. Základní myšlenkou p�epl�ování je turbodmychadlo a jeho možnost výrazn� zvýšit výkon motoru, aniž by významn� vzrostla jeho hmotnost. Nejenom nižší váha, ale také regulace plnicích agregát� nejen ke zvýšení efektivního výkonu, to�ivého momentu a snížení spot�eby paliva, ale p�edevším k získání maximální pružnosti a tím i akcelerace schopnosti p�epl�ovaných motor�, �iní turbo tak populární. [39, 40, 41]

S p�íchodem voz� X5 M a X6 M se postupn� do slovníku zna�ky BMW dostalo ozna�ení TwinPower Turbo, které p�edstavuje p�epl�ované motory, v nichž je alespo� n�jaká �ást systému p�epl�ování dvojitá. Toto ozna�ení m�že znamenat bu� systém stup�ovitého p�epl�ování vzn�tových motor� pomocí dvojice stejn� velkých turbodmychadel (tzv. bi-turbo) nebo (jak je tomu v p�ípad� BMW X6 M) použití TwinScroll turbodmychadla s dvojicí odd�lených výfukových kanál�. [39]

Standardní provedení obtokového ventilu turbodmychadla (rameno a klapka zvláš�) se používá u všech benzínových aplikací. �ešení pomocí monobloku bylo navrženo speciáln�pro aplikaci BMW X6 M za ú�elem vy�ešení problém� WG p�i zát�žových testech. Dostate�ný výkon a vynikající ú�innost byly hlavními parametry, na jejichž základ� bylo provedení pomocí monobloku shledáno dostate�ným pro BMW X6 M.

V sou�asné dob� podléhá toto �ešení bližšímu zkoumání, zda existuje možnost jeho použití i pro jiné aplikace. Pokud toto �ešení bude ohodnoceno jako úsp�šné, poskytne tak firm� Honeywell lepší celkovou ú�innost, menší opot�ebení jednotlivých �ástí WG, nižší hlu�nost a cenu ve srovnání s konkurencí. Je však nutné zohlednit i p�ípadnou možnost poklesu výkonu motoru vlivem net�snosti obtokového ventilu p�i nízkých otá�kách a ulpívání klapky na dosedací ploše obtokového ventilu.


DIPLOMOVÁ PRÁCE


DIPLOMOVÁ PRÁCE

3 VYMEZENÍ CÍL� PRÁCE

Cílem diplomové práce je analýza mezí praktického uplatn�ní obtokového ventilu TwinScroll turbodmychadla automobilu BMW X6 M užitím nástroj� DFSS (Design For Six Sigma).

Cílem je tedy vytvo�ení speciálního p�ípravku pro m��ení t�snosti obtokového ventilu s možností otestování nejr�zn�jších charakteristik majících vliv na klí�ové parametry turbodmychadla.

Díl�í cíle diplomové práce:

� návrh a tvorba speciálního p�ípravku pro m��ení t�snosti obtokového ventilu turbodmychadla,

� vytvo�ení jednotlivých analýz pro ov��ení kritických vliv� a jejich možných následk�: o hlas zákazníka (Voice of Customer), o kritické požadavky jakosti (Critical to Quality), o analýza požadavk� zákazníka (Quality Function Deployment), o externí funk�ní analýza (Generic External Function Analysis), o p�edb�žné hodnocení rizik (Preliminary Risk Assessment), o diagram p�í�in a následk� (Ishikaw�v diagram), o FMEA (Failure Mode and Effects Analysis),

� m��ení a sb�r dat pro vznik analýzy DOE (Design of Experiments), o graf hlavních ú�ink� faktor� (Main Effects Plot), o graf vzájemných interakcí (Interaction Plot), o graf normální pravd�podobnosti reziduální chyby (Normal Probability Plot).

� zhodnocení získaných údaj�.

Twin Scroll turbodmychadlo vozu BMW X6 M disponuje obtokovým ventilem jiného konstruk�ního provedení než je tomu u standardních benzínových aplikací. Z tohoto d�vodu se firma Honeywell Turbo Technology Brno rozhodla provést zhodnocení technických specifikací a možnosti použít systém monoblokového obtokového ventilu i u turbodmychadel pro menší objemy motoru.

Významný segmentem této práce je návrh speciálního p�ípravku pro m��ení t�snosti obtokového ventilu, jehož realizace je nutnou podmínkou k získání výstup� z m��ení nezbytných p�i tvorb� analýzy DOE.


DIPLOMOVÁ PRÁCE


DIPLOMOVÁ PRÁCE

4 NÁVRH METODICKÉHO P�ÍSTUPU K �EŠENÍ

Pro vytvá�ení a zlepšování podnikových proces� využívá strategie Six Sigma celou �adu pom�cek a nástroj� z oblasti statistické analýzy, zajiš�ování obecné kvality proces� i �ízení systém� jakosti dle normy ISO. Pro zlepšování výkonnosti proces� a udržení jejich kvality používá model DMAIC a jeho modifikace. S postupem �asu byly ve výrobních podnicích postupem DMAIC stále �ast�ji �ešeny otázky logistické povahy nebo otázky plánování a �ízení výroby. Proto byl soubor nástroj� Six Sigma obohacen i o nástroje pr�myslového inženýrství a vzniká Lean Six Sigma. [42, 43]

V následující kapitole je uveden vý�et konkrétních nástroj� Six Sigma použitých p�i zpracování projektu, který je p�edm�tem této diplomové práce. Jsou zde uvedeny jejich definice a principy a jsou uvedeny v �asovém sledu tak, jak byly postupn� na projekt implementovány.

4.1 Hlas zákazníka (Voice of Customer)

Kvalita m�že být definována jako pln�ní pot�eb zákazník� a je jedním z rozhodujících faktor�, kterým se jednotlivé instituce navzájem odlišují. Vyjít vst�íc pot�ebám zákazník�však vyžaduje tyto pot�eby pln� chápat. Hlas zákazníka (dále jen VOC) je termín sloužící k uvedení a popsání nevyjád�ených pot�eb a požadavk� zákazníka. [44, 45] VOC je možné zachytit mnoha zp�soby:

� prost�ednictvím p�ímých jednání �i rozhovor�, � pr�zkumy, pozorováním, � zkušenostmi, specifikacemi zákazníka atd. [44, 45]

VOC nabízí zcela nové možnosti pro uvád�ní výrobk� a služeb na trh, protože jen VOC m�že ur�it, co je skute�n� d�ležité pro zákazníky. VOC do jisté míry p�edstavuje pr�zkum spokojenosti zákazníka, avšak jde více do hloubky a je zam��en jak na ukazatele spokojenosti, tak na ukazatele nespokojenosti zákazníka. VOC následn� umož�uje odv�tví marketingu design a re-design výrobk�, služeb, program� a postup�, které budou skute�n�p�ispívat ke zlepšení spokojenosti a loajality zákazník�. [46, 47, 48]

Pot�eby zákazníka je t�eba dále promítnout do p�edb�žných m��itelných hodnot charakteristik jakosti, které budou následn� p�edstavovat p�edb�žné cíle návrhu. Dalším krokem je tedy stanovení tzv. kritických požadavk� (CTQ), které p�edstavují p�eklad požadavk� zákazníka do podnikové terminologie. Proto je velmi nezbytné v�novat pat�i�nou pozornost VOC. [44, 47]

4.2 Kritické požadavky jakosti (Critical to Quality

dalším krokem je pCTQ)protože pokud nebudeme schopni mspokojenost cílových zákazník

respektování všech znaklze získat pomzp�Následujícísloužící jako specifické limity p

být procesem vytvázákazníka. Postupným pekonomické atd. se dá vdefinovaných znakseznam je vstupem pro vytvo

4.3

pro pQFD se sestává


Jakmile byly jednou zachyceny požadavky zákazníka (dalším krokem je pCTQ), které p�protože pokud nebudeme schopni mspokojenost cílových zákazník

Postupujerespektování všech znaklze získat pomzp�sobem toho má být dosahováno. [46Následující obrázek (sloužící jako specifické limity p

Prost�ednictvím tohoto postupubýt procesem vytvázákazníka. Postupným pekonomické atd. se dá vdefinovaných znakseznam je vstupem pro vytvo

3 Analýza požadavk

Analýza požadavkpro p�evod požadavkQFD se sestává

� plánování kvality produkt� plánování kvality komponent� plánování kvality proces� plánování kvali


Jakmile byly jednou zachyceny požadavky zákazníka (dalším krokem je p�evést je na tzv. m

které p�edstavují pro podnik faktory úspprotože pokud nebudeme schopni mspokojenost cílových zákazník

Postupuje-li se touto metodou systematicky, je reálnrespektování všech znak�lze získat pom�rn� podrobnou

sobem toho má být dosahováno. [46obrázek (Obr. 4

sloužící jako specifické limity p

rost�ednictvím tohoto postupubýt procesem vytvá�eno.zákazníka. Postupným p�ekonomické atd. se dá v konedefinovaných znak�, jejich cílovým hodnotám a pseznam je vstupem pro vytvo

Analýza požadavk

Analýza požadavk��evod požadavk

QFD se sestává z jednotlivých metod:plánování kvality produktplánování kvality komponentplánování kvality procesplánování kvality produkce. [51

��

� ��

Ústav výrobních stroj

DIPLOMOVÁ PRÁCE


Jakmile byly jednou zachyceny požadavky zákazníka (�evést je na tzv. m

edstavují pro podnik faktory úspprotože pokud nebudeme schopni mspokojenost cílových zákazník� s naším výsl

li se touto metodou systematicky, je reálnrespektování všech znak�, které vedou k

podrobnou p�edstavu o tom, co má být procesem vytvásobem toho má být dosahováno. [46

Obr. 4- 1) zachycuje psloužící jako specifické limity pro hodnocení kvality procesu. [50

ednictvím tohoto postupu�eno. Výsledkem

zákazníka. Postupným p�evád�ním funkkone�ném po

, jejich cílovým hodnotám a pseznam je vstupem pro vytvo�ení a se

Analýza požadavk� zákazníka (Quality Function Deployment)

Analýza požadavk� zákazníka (QFD) pevod požadavk� zákazníka do m

jednotlivých metod:plánování kvality produkt�,plánování kvality komponent�plánování kvality proces�,

ty produkce. [51

��

� ��

��

��

Ústav výrobních stroj�

DIPLOMOVÁ PRÁCE


Jakmile byly jednou zachyceny požadavky zákazníka (evést je na tzv. m��itelné cíle neboli kritické parametry kvality (dále

edstavují pro podnik faktory úspprotože pokud nebudeme schopni m��it, jak dob

naším výsledným produktem nebo službou. [44

li se touto metodou systematicky, je reáln, které vedou k uspokoj

�edstavu o tom, co má být procesem vytvásobem toho má být dosahováno. [46, 50]

zachycuje p�evod hlasu zákazro hodnocení kvality procesu. [50

ednictvím tohoto postupu lze získat pomVýsledkem je co nejúpln

�ním funk�ních vlastností na ném po�tu krok�

, jejich cílovým hodnotám a pení a se�ízení procesu i jeho následného

Obr. 4- 1 VOC

zákazníka (Quality Function Deployment)

zákazníka (QFD) p� zákazníka do m

jednotlivých metod:

plánování kvality komponent�,

ty produkce. [51]

��

� ��

��

��

Ústav výrobních stroj�, systém� a robotiky

DIPLOMOVÁ PRÁCE


Jakmile byly jednou zachyceny požadavky zákazníka (itelné cíle neboli kritické parametry kvality (dále

edstavují pro podnik faktory úsp�šnosti na trhu. it, jak dob�e pracujeme, nebudeme moci zaru

edným produktem nebo službou. [44

li se touto metodou systematicky, je reálnuspokojení požadavk

edstavu o tom, co má být procesem vytvá

�evod hlasu zákazro hodnocení kvality procesu. [50

lze získat pom�rn�je co nejúpln�jší popis vlastností produktu z

ních vlastností na krok� dosp�t k seznamu jednoduchých, jednozna

, jejich cílovým hodnotám a p�ípustným tolerancím. Takto vytvoízení procesu i jeho následného

VOC->CTQ


zákazníka (QFD) p�edstavuje systematickou a osv zákazníka do m��itelných specifikací produktu.

� ��

��

��

� a robotiky

DIPLOMOVÁ PRÁCE

4.2 Kritické požadavky jakosti (Critical to Quality)

Jakmile byly jednou zachyceny požadavky zákazníka (zjišt�né právitelné cíle neboli kritické parametry kvality (dále

šnosti na trhu. To je velice �e pracujeme, nebudeme moci zaru


li se touto metodou systematicky, je reáln� vysoká pravdpožadavk� zákazníka. Tímto nástrojem

edstavu o tom, co má být procesem vytvá

evod hlasu zákazníka na kritické znaky jakosti ro hodnocení kvality procesu. [50]

�rn� p�esnou pjší popis vlastností produktu z

ních vlastností na vlastnosti fyzikální, chemické, seznamu jednoduchých, jednozna

�ípustným tolerancím. Takto vytvoízení procesu i jeho následného �


edstavuje systematickou a osv��itelných specifikací produktu.

��

��

zjišt�né práv� pomocí VOC), itelné cíle neboli kritické parametry kvality (dále

To je velice d�e pracujeme, nebudeme moci zaru


� vysoká pravd zákazníka. Tímto nástrojem

edstavu o tom, co má být procesem vytvá�

níka na kritické znaky jakosti

esnou p�edstavu o tom, co má jší popis vlastností produktu z

vlastnosti fyzikální, chemické, seznamu jednoduchých, jednozna

ípustným tolerancím. Takto vytvoízení procesu i jeho následného �ízení. [46, 49]


edstavuje systematickou a osv�d�itelných specifikací produktu.

Str. 48

� pomocí VOC), itelné cíle neboli kritické parametry kvality (dále jen

d�ležitý krok, e pracujeme, nebudeme moci zaru�

edným produktem nebo službou. [44, 49, 50]

vysoká pravd�podobnost zákazníka. Tímto nástrojem

edstavu o tom, co má být procesem vytvá�eno a jakým


edstavu o tom, co má jší popis vlastností produktu z hlediska

vlastnosti fyzikální, chemické, seznamu jednoduchých, jednozna�n�

ípustným tolerancím. Takto vytvo�ený ízení. [46, 49]


�d�enou metodu itelných specifikací produktu.

pomocí VOC), itelné cíle neboli kritické parametry kvality (dále jen

ležitý krok, e pracujeme, nebudeme moci zaru�it

ost zákazníka. Tímto nástrojem

eno a jakým


edstavu o tom, co má hlediska

vlastnosti fyzikální, chemické, seznamu jednoduchých, jednozna�n�

�ený

enou metodu itelných specifikací produktu.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Hlavní podmínkou QFD je d�sledné dodržování hlasu zákazníka (VOC) s cílem p�edstihnout konkurenci. [51]

Sty�ným bodem QFD je tzv. d�m kvality (HOQ - House of Quality; Obr. 4- 2), založený na principu maticového diagramu. HOQ slouží ke stanovení a pochopení pot�eb a požadavk� zákazníka a jejich transformaci do dalších stádií plánování jakosti a vývoje produktu a proces� jeho realizace. B�hem QFD procesu vývojový tým složený z pracovník�ze všech odborných útvar� zapojených do vývoje a výroby produktu prost�ednictvím domu kvality nejprve identifikuje požadavky a p�edstavy zákazník� do konkrétní podoby znak�jakosti produktu, p�es znaky jakosti díl�, parametr� procesu až do výrobních instrukcí pop�. dalších fází návrhu a vývoje produktu. [51, 52, 53]

Obr. 4- 2 Analýza požadavk� zákazníka QFD

D�m kvality je první maticí, kterou vývojový tým používá k zahájení procesu QFD. Je velice silným nástrojem a to z d�vodu zna�ného množství informací, které mohou být zdokumentovány a analyzovány. Metoda QFD vyžaduje, aby si tým kladl konkrétní otázky týkající se pot�eby zákazník�, konkurence a v neposlední �ad� také otázky jak organizace bude reagovat na výzvy p�i poskytování produkt�, které v kone�ném d�sledku povedou k uspokojování p�ání a pot�eb zákazník�. [52, 53, 54]

Stejn� jako u všech ostatních matic p�edstavují �ádky vstupy a sloupce požadované výstupy. Vstupy jsou hlas zákazníka (VOC). Celý diagram disponuje osmi poli (pokoji) a každé z nich reprezentuje rozdílné hledisko plánovaného výrobku. D�m jakosti je „postaven“, jakmile jsou vypln�ny všechny pokoje nezbytnými vstupy a výstupy. [55]

Pokoj 1 p�edstavuje hlas zákazníka (VOC), který je však velmi subjektivní, kvalitativní a netechnický a p�i vývoji nového výrobku je d�ležité, aby byl transformován do jazyka podnikového a to jazyka kvantitativního a technického. Prakticky se jedná o zna�né


DIPLOMOVÁ PRÁCE

množství požadavk� zákazníka, které jsou redukovány na dvacet až t�icet nejd�ležit�jších pot�eb. [55, 56]

Pokoj 2 je dalším krokem p�i tvorb� domu kvality (HOQ). Zde se od celého týmu žádá, aby pro každé „co?“ (požadavky zákazníka) našel odpov�� „jak?“(technická opat�ení). Tým tedy musí p�ijít alespo� s jedním opat�ením, které je možné m��it a tím adekvátn�charakterizovat chování produktu. [55, 56]

Pokoj 3 vymezuje vzájemnou korelaci mezi pokoji 1 a 2. Na základ� rozhodnutí skupiny, tým p�i�adí váhové koeficienty (silná, st�ední, slabá nebo žádná korelace) k jednotlivým požadavk�m zákazníka a technickým opat�ením. Tým zde verifikuje a zlepšuje

p�esnost navržených technických opat�ení. [55, 56]

Pokoj 4 p�edpokládá konkuren�ní srovnání z pohledu zákazníka. Cílem je zjistit, jak zákazník vnímá konkurenci a její schopnost plnit každý z jeho požadavk�. Každý „sout�žní“ výrobek musí být porovnán s požadavky zákazníka [55, 56]

Pokoj 5 reprezentuje technické srovnání jednotlivých výrobk� za použití standardních test�. Analýza konkuren�ního srovnání zákazníka a technického srovnání m�že pomoci odhalit problémy ve vnímání. Technické srovnání totiž paradoxn� nemusí odpovídat srovnávání prost�ednictvím koncového zákazníka, a�koliv technické parametry hovo�í jinak. V p�ípad�, že srovnání není dostupné, ohodnotí se existující pln�ní pot�eb zákazníka. [55, 56]

Pokoj 6 neboli konflikt zájm�. Jsou chvíle, kdy se u mnoha produkt� požadavky zákazníka p�evádí do fyzických vlastností prvk�, které jsou ve vzájemném konfliktu. Tyto konflikty se obvykle zrcadlí v technických opat�eních. Tato korela�ní matice se používá k �ešení t�chto konflikt� tím, že zd�raz�uje, která technická opat�ení mají nejv�tší podíl na p�íslušném konfliktu. [55, 56]

Pokoj 7 je prostor pro vyjád�ení tzv. váhových koeficient� každého požadavku. Nastane-li situace, že dva požadavky jsou d�ležité a složité a dojde k vzájemné iteraci v konfliktu zájm�, pak je t�mto požadavk�m v�nována nejv�tší pozornost. [55, 56]

Pokoj 8 je posledním objektem celého domu jakosti. Je charakteristický kvantifikací požadavk� na nový produkt. Na základ� technického srovnání zde vývojový tým odvozuje hodnoty požadavk� na nový (lepší) produkt. [55, 56]

D�m kvality je �asto ozna�ován první fází matice. V procesu QFD existuje také druhá fáze matice, která p�evádí technické údaje již hotového výrobku do vlastností designu (geometrie, funkce, materiály atd.) a jejich p�íslušných specifikací. N�kdy se používá i t�etí fáze matice a to pro p�isouzení vlastností konstruk�ních specifikací do specifikací výrobního procesu (teplota, tlak, viskozita apod.). [55, 56]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Proces QFD využívá �adu matic, které jsou vzájemn� propojeny v pr�b�hu procesu vývoje produktu nebo služby. Toto kaskádové se�azení p�ání a pot�eb zákazníka se vyhodnocuje provád�ním vyhodnocení každé úrovn� a to procházením jednotlivých místností, které mají své specifické funkce. [51, 52, 53]

D�m jakosti je “postaven”, když jsou vypln�ny všechny nezbytné vstupy a výstupy. Po jeho dokon�ení používá meziútvarový tým QFD pro další p�eklad požadavk� do návrhu výrobku, procesu, atd. Výstup každé matice je vstupem pro další matici. [57, 58]

4.4 Externí funk�ní analýza (Generic External Function Analysis)

Externí funk�ní analýza (dále jen ExtFA) je metoda sb�ru a shromaž�ování požadavk� a specifikací zákazníka. Vyžaduje pochopení požadované funkce výrobku, ale ne nutn� sou�asného designu produktu. Pokud kone�ný produkt (konstrukce) spl�uje p�vodní požadavky zákazníka, shromaž�uje analýza kritéria pro m��ení. Dále m�že být použita k potvrzení stanoviska v p�ípad�, pokud se na nové požadavky zákazníka vztahují stávající kvalifikované návrhy. Externí funk�ní analýza (ExtFA) je úzce spojena i s jinými nástroji jakosti, jako je nap�. hlas zákazníka (VOC), analýza požadavk� zákazníka (QFD), pr�zkum mezi zákazníky aj., ale jejím hlavním úkolem je zachytit technické požadavky a informace o výrobku. [59]

Do tvorby a schvalování ExtFA by m�li být zapojeni: produktový inženýr, APQP inženýr, platformový inženýr, celý aplika�ní tým a programový manažer. ExtFA za�íná ve fázi procesu vývoje produktu (PEP fáze) a je používána ve všech následujících PEP fázích k zajišt�ní shody výrobku s p�vodními požadavky zákazníka. Analýza by m�la být použita pro stanovení funk�nosti a kritérií, které musí daný výrobek spl�ovat, aby uspokojil požadavky zákazníka. [59]

4.5 P�edb�žné hodnocení rizik (Preliminary Risk Assessment)

P�edb�žné hodnocení rizik (dále jen PRA) je metoda ur�ená k pochopení vlivu funk�ních vymezení stanovených externí funk�ní analýzou (ExtFA) a jejich hlavních nežádoucích událostí, které v jejich d�sledku nastávají. Metoda hodnocení rizik (PRA) kvantifikuje tyto nežádoucí události. Jelikož nemusí být nutn� spojena s designem produktu, dívá se na problematiku komplexn�, a to z pohledu koncového zákazníka a interní problematiky firmy, a ne do hloubky, aby odhalila skute�né ko�enové p�í�iny neúsp�chu. [60]

Pomocí hodnocení závažnosti, m�že být PRA použita pro stanovení priorit p�i plánování projekt�. Stejn� jako ExtFA se PRA spouští ve fázi procesu vývoje produktu (PEP fáze) a je používána i ve všech ostatních PEP fázích. [60]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

PRA využívá všech funkcí stanovených b�hem ExtFA k odhalení a porozum�ní toho, co by se stalo, kdyby této funkce nebylo dosaženo. V p�ípad�, že této funkci není dostáno, výsledkem je tzv. nežádoucí událost a to jak z pohledu firmy, tak z pohledu koncového zákazníka. Hlavní nežádoucí události mohou být dále použity jako p�ímý vstup pro analýzu stromu poruch (FTA - Fault Tree Analysis). [60]

4.6 Diagram p�í�in a následk� (Ishikaw�v diagram)

Diagram p�í�in a následk� (Ishikaw�v diagram) je také znám jako diagram „rybí kostry“. Jedná se o nástroj používaný k systematické identifikaci a prezentaci všech možných p�í�in a následk� (jednotlivé vstupy) pomocí grafického formátu a m�l by být prvním krokem k �ešení všech problém�, jež mohou být zp�sobeny více p�í�inami. V�tšinou se jedná o vstupy z brainstormingu projektového týmu, který se prost�ednictvím Ishikawova diagramu m�že soust�edit na d�vod, pro� se daný problém vyskytuje a ne na jeho historii nebo p�íznaky, které by tak mohly uškodit p�vodnímu zám�ru zasedání projektového týmu.[61, 62]

Možné p�í�iny jsou prezentovány na r�zných úrovních jednotlivých v�tví p�ipojených k hlavní vodorovné linii. Jádrem diagramu je p�esn� vymezený problém zaznamenaný v ráme�ku na pravé stran� (Obr. 4- 3), z n�hož vychází úst�ední p�ímka, ke které sm��ují

Obr. 4- 3 Ishikaw�v diagram

hlavní v�tve reprezentující základní p�í�iny, které jsou pak dále rozkládány na p�í�iny díl�í na postupn� rostoucí úrovni podrobnosti. P�ehledné soust�ed�ní všech p�í�in pak umožní celý problém rozebrat a následn� nalézt p�ípustné �ešení. [61, 62, 63]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Správn� vytvo�ený Ishikaw�v diagram lze použít k efektivnímu �ešení organiza�ním problém� spole�nosti. Neexistují totiž žádná omezení p�i aplikaci schémat na r�zné problémy nebo oblasti �ešení. Úrove� a intenzita brainstormingu ur�ují úsp�šnost diagramu p�í�in a následk� a proto by m�ly být p�ítomny všechny p�íslušné strany projektového týmu s cílem identifikovat všechny možné p�í�iny. Jakmile je identifikována nejpravd�podobn�jší p�í�ina, jsou nutná další šet�ení za ú�elem stanovení dalších podrobností. [64]

4.7 FMEA (Failure Mode and Effects Analysis)

Zvýšené nároky spole�nosti na vysoce kvalitní a spolehlivé výrobky nutí výrobce udržet kvalitu a spolehlivost svých produkt� na co nejvyšší možné úrovni. B�žn� bývalo spolehlivosti dosahováno prost�ednictvím rozsáhlého testování a používání technik, jako je spolehlivost pravd�podobnostních model�. Tyto techniky se však používají v pozdních fázích vývoje. Úkolem tak bylo navrhnout nástroj pro ranou fázi vývojového cyklu, který by pomohl odhalit možné vady a jejich d�sledky. [65, 66]

Analýza možných vad a jejich d�sledk� (FMEA) je strukturovaná metoda, která umož�uje odhalovat a priorizovat možné problémy a jejich následky a následn� pak vyhodnocovat vhodnost opat�ení, které slouží k eliminaci t�chto problém�. Jedná se o metodiku probíhající v rané fázi vývojového cyklu, kde je snadn�jší p�ijmout opat�ení k p�ekonání t�chto problém� a zvýšit tak spolehlivost prost�ednictvím konstruk�ních nebo procesních návrh�. FMEA pomáhá identifikovat možné zp�soby selhání, ur�it jejich vliv na provoz výrobku nebo procesu a stanovit opat�ení ke zmírn�ní poruch. Klí�ovým krokem je p�edvídat, jak by mohl výsledný produkt/proces selhat. A�koli není možné p�edvídat veškeré možné režimy selhání, m�l by se vývojový tým pokusit formulovat rozsáhlý seznam možných zp�sob� selhání do takové míry, jak je to jen možné. [65, 66, 67]

V�asné a d�sledné používání FMEA v procesu návrhu umož�uje vyvarovat se možným chybám a produkovat spolehlivé, bezpe�né a zákazník�m atraktivní výrobky. FMEA je schopná také zachytit informace, které mohou být v budoucnu použity ke zlepšení stávajících produkt�. [65, 66, 67]

Existuje n�kolik typ� FMEA s tím, že n�které se používají mnohem �ast�ji než ostatní. FMEA by m�la být provedena vždy, když by selhání znamenalo škody, zran�ní nebo újmu pro koncového uživatele. [66, 67]

Druhy FMEA: � systémová

o zam��uje se na globální funkce systému, � konstruk�ní

o zam��uje se na druhy vad zp�sobené nedostatky konstrukce,


DIPLOMOVÁ PRÁCE

� procesní o zam��uje se na výrobní a montážní procesy, nedostatky procesu, výroby nebo

montáže, � servisní

o zam��uje se na procesy v sektoru služeb, � softwarová

o zam��uje se na softwarové funkce. [67, 68]

4. 8 DOE (Design of Experiments)

Statisticky navržený experiment (DOE) je v dnešní dob� bezesporu nejsiln�jším nástrojem zlepšování proces�. Metody pro ur�ování zp�sobu zvyšování produktivity a zlepšování kvality se neustále vyvíjejí a od nákladných a �asov� náro�ných pokus� a omyl�se zm�nily na elegantní a cenov� p�íznivé statistické metody jako je práv� DOE. [68, 69]

DOE se dá popsat jako systematický p�ístup k vyšet�ování systému nebo procesu. Série strukturovaných test� jsou navrženy tak, aby byly ovliv�ující faktory systematicky studovány a tím tak dosaženy požadované �i specifikované jakostní parametry nastavením t�chto faktor�. Cílem je pak zkoumat dopady t�chto zm�n na p�edem definované výstupy. [70, 71]

Dob�e provedený experiment m�že poskytnout odpov�di na otázky jako: � Jaké jsou klí�ové faktory procesu? � P�i jakém nastavení by proces poskytl p�ijatelný výstup? � Jaké jsou hlavní ú�inky procesu a p�ípadné interakce mezi jednotlivými hlavními

ú�inky? � Jaké nastavení by p�ineslo menší rozdíly ve výsledku? [71]

DOE se používá pro testování složitých úloh, u kterých je kone�ný výsledek dán kombinací mnoha faktor�. Za ú�elem minimalizace optimaliza�ních problém� je d�ležité udržet nízké náklady tím, že se provádí pouze n�kolik pokus�. Statisticky navržený experiment je užite�ný v tom, že vyžaduje jen malý po�et vzork� podstatných z hlediska kvality, a tím výrazn� p�ispívá ke snižování náklad�. [69, 71, 72]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

[STRANY 55-92 NEZVE�EJN�NY]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

6 ZÁV�R

Tato diplomová práce m�la poukázat na meze praktického uplatn�ní obtokového ventilu TwinScroll turbodmychadla automobilu BMW X6 M užitím nástroj� DFSS (Design For Six Sigma). Charakteristické provedení systému obtokového ventilu turbodmychadla TwinScroll bylo speciáln� navrženo pro motor BMW X6 M za ú�elem vy�ešení problém�s paralelním obtokovým ventilem výfukových plyn�, který slouží k regulaci plnícího tlaku zejména ve vysokých otá�kách motoru, p�i zát�žových testech. V sou�asné dob� podléhá toto �ešení bližšímu zkoumání, zdali existuje možnost jeho použití i pro jiné aplikace.

Hlavním úkolem tedy bylo vytvo�ení speciálního p�ípravku pro m��ení t�snosti obtokového ventilu s možností otestování nejr�zn�jších charakteristik majících vliv na klí�ové parametry turbodmychadla, jehož realizace byla nutnou podmínkou k získání výstup�z m��ení nezbytných p�i tvorb� analýzy DOE, která byla zpracována v záv�ru diplomové práce.

Z výsledk� m��ení a jednotlivých test� uvedených v kapitole 5 je patrný významný vliv zkoumaných parametr� (tlak v systému, radiální v�le a zatížení klapky obtokového ventilu) na systém klapky a sedla obtokového ventilu turbodmychadla. Je však nutné si uv�domit, že testováno bylo pouze úzké spektrum možných faktor� a pro komplexnost celého problému je zapot�ebí ov��it i ú�inky dalších parametr�. K tomuto ú�elu poslouží výstupy z p�edchozích studií a to zejména analýza požadavk� zákazníka a FMEA. Práv� tyto analýzy hovo�í o ú�inku jak radiálních tak axiálních v�li mezi klapkou a sedlem obtokového ventilu, zd�raz�ují d�ležitost p�sobení zatížení na rameno klapky ventilu reprezentující ú�inek pneumatického aktuátoru a definující velikost uzavírací síly ventilu v závislosti na velikosti klapky a sedla ventilu resp. uzp�sobení vzájemné dosedací plochy. Studiemi takto vyzdvižené charakteristiky je vhodné ov��it a posoudit z hlediska jejich statistické významnosti. D�ležitým aspektem paralelního obtokového ventilu v provedení tzv. monoblocku je absence v�lí v uložení, kde rameno a klapka ventilu jsou vyrobeny z jednoho dílu. Naproti tomu u tzv. standardního provedení, kde rameno a klapka ventilu jsou zvláš� a navzájem spojené prost�ednictvím nýtu se zaru�enou v�lí umož�ující pohyb, je zapot�ebí si položit otázku: “Do jaké míry je existence v�le v uložení schopna minimalizovat ú�inky nevyhovujícího konstruk�ního provedení klapky a sedla ventilu?“

Jak už bylo �e�eno, tato práce se nezabývá zdaleka všemi vlivy, které je možné testovat v rámci zmín�né problematiky. Poznatky získané prost�ednictvím této práce by m�ly posloužit k dalšímu prohloubení znalostí a p�ípadnému zpracování diserta�ní nebo jiné diplomové práce nebo jako výchozí bod pro komplexní studii shrnující diagnostiku obtokového ventilu turbodmychadla v tomto oboru.

Je nutné podotknout, že výzkumná �innost v oblasti testování konstruk�ního návrhu obtokového ventilu TwinScroll turbodmychadla automobilu BMW X6 M probíhala a probíhá


DIPLOMOVÁ PRÁCE

paraleln� a nezávisle na této diplomové práci a v nadcházejícím období se p�edpokládá intenzivní výzkum pro odhalení možností použitelnosti vhodného konstruk�ního uspo�ádání.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

7 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJ�

[1] AUTO TUNING WALLPAPERS, O Auto Tuning - TURBO a P�EPL�OVÁNÍ [online]. c2011. [cit. 1.10.2011]. Dostupné z:< http://www.autotuning.on-line-obchod.cz/tuning-turbo-preplnovani.html>.

[2] AUTO.CZ, P�epl�ování (1. díl): teorie+mechanické p�epl�ování [online]. c2011. [cit. 1.10.2011]. Dostupné z:< http://www.auto.cz/preplnovani-1-dil-teorie-mechanicke-preplnovani-16778>.

[3] BOOSTER ONLINE, Turbocharging – Revolution Through Evolution [online]. c2011. [cit. 1.10.2011]. Dostupné z:< http://www.honeywellbooster.com/turbotalk/turbocharging-%E2%80%93-revolution-through-evolution/>.

[4] TRILOGIQ, Filozofie štíhlé výroby [online]. c2010. [cit. 23.10.2011]. Dostupné z:<http://trilogiq.cz/filosofie-stihle-vyroby/>.

[5] DESIGNING KAIZEN, What is Lean Manufacturing? [online]. c2010. [cit. 23.10.2011]. Dostupné z:< http://www.designingkaizen.com/what-is-lean-manufacturing.html>.

[6] PROCESS QUALITY ASSOCIATES INC., Lean Manufacturing [online]. c2009. [cit. 23.10.2011]. Dostupné z:< http://www.pqa.net/ProdServices/leanmfg/lean.html>.

[7] NEUSTRO, What is Lean Manufacturing? [online]. c2008. [cit. 23.10.2011]. Dostupné z:<http://www.neustro.com/lean_manufacturing.aspx>.

[8] LEAN MANUFACTURING, What is Lean Manufacturing? [online]. c2009. [cit. 23.10.2011]. Dostupné z:< http://whatisleanmanufacturing.com/>.

[9] DESIGN FOR SIX SIGMA, Design For Six Sigma [online]. c2011. [cit. 22.10.2011]. Dostupné z:<http://www.designsixsigma.com/>.

[10] VELACTION, Lean definition: DMAIC (lean six sigma problem solving) [online]. c2008. [cit. 22.10.2011]. dostupné z:< http://www.velaction.com/lean-dmaic-methodology-problem-solving/>.

[11] CREATIVE SAFE SUPPLY, DMAIC [online]. c2009. [cit. 22.10.2011]. Dostupné z:<http://www.creativesafetysupply.com/ProductInfo/DMAIC.html>.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

[12] EXECUTIVE DASHBOARD, Six Sigma, DMAIC DMADV Methodology [online]. c2009. [cit. 22.10.2011]. Dostupné z:<http://www.executive-dashboard.org/six-sigma/dmaic-method.htm>.

[13] BUZZLE.COM, Six Sigma DMAIC Tools [online]. c2009. [cit. 22.10.2011]. Dostupné z:<http://www.buzzle.com/articles/six-sigma-dmaic-tools.html>.

[14] MANAGEMENT STUDY GUIDE, DMADV Methodology – Meaning and Rules For Implementing DMADV [online]. c2010. [cit. 22.10.2011]. Dostupné z:<http://www.managementstudyguide.com/dmadv-methodology.htm>.

[15] HONEYWELL, About Us [online]. c2011. [cit. 22.10.2011]. Dostupné z:< http://honeywell.com/About/Pages/our-company.aspx>.

[16] HONEYWELL, Technology and Research [online]. c2011. [cit. 22.10.2011]. Dostupné z:< http://www.honeywell.com/sites/cz/en/Honeywell-Technology.htm>.

[17] AUTOMOTIVE WORLD.COM, The Futur eis Turbocharged! [online]. c2010. [cit. 27.10.2011]. Dostupné z:<http://www.automotiveworld.com/news/suppliers/86446-the-future-is-turbocharged>.

[18] TURBO TEC, Turbodmychadla [online]. c2011. [cit. 27.10.2011]. Dostupné z:<http://www.turbo-tec.eu/cz/index.php?page=sub_turbochargers>.

[19] OCTAVIA CLUB, Turbodmychadlo [online]. c2010. [cit. 27.10.2011]. Dostupné z:<http://www.octaviaclub.cz/clanky/turbodmychadlo-315.html>.

[20] SKETA SHOP, Turbodmychadla [online]. c2008. [cit. 30.10.2011]. Dostupné z:<www.sketa-shop.ic.cz/predmety/bspe/BSPE-Turbodmychadla.doc>.

[21] HOLÍK, P. Turbodmychadla spalovacích motor�. Brno: Vysoké u�ení technické v Brn�, Fakulta strojního inženýrství, 2009. 29 s. Vedoucí bakalá�ské práce Ing. Ji�í Škorpík, Ph.D.

[22] AUTO.CZ, P�epl�ování (2. díl): turbodmychadla [online]. c2011. [cit. 5.11.2011]. Dostupné z:< http://www.auto.cz/preplnovani-2-dil-turbodmychadla-16765>.

[23] SKETA SHOP, Turbodmychadla [online]. c2008. [cit. 30.10.2011]. Dostupné z:<www.sketa-shop.ic.cz/predmety/bspe/BSPE-Turbodmychadla.doc>.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

[24] HOLÍK, P. Turbodmychadla spalovacích motor�. Brno: Vysoké u�ení technické v Brn�, Fakulta strojního inženýrství, 2009. 29 s. Vedoucí bakalá�ské práce Ing. Ji�í Škorpík, Ph.D.

[25] KADLE�EK, J. P�epl�ování spalovacích motor�. Brno: Vysoké u�ení technické v Brn�, Fakulta strojního inženýrství, 2011. 50 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Jan Van�ura.

[26] HONEYWELL TURBO TECHNOLOGIES, How VNT Works? [online]. c2011. [cit. 27.12.2011]. Dostupné z:<http://www.honeywell.com/sites/ts/tt/turbofactsbenifits_VNTworks.htm>.

[27] HOFMANN, K. Alternativní pohony. Studijní opory dopravního a automobilního inženýrství. 73 s. [online]. c2009. [cit. 27.12.2011]. Dostupné z: <http://www.iae.fme.vutbr.cz/cs/studium/opory/alt.pohony.pdf>.

[28] STAN�K, L. Regulace turbodmychadel. Brno: Vysoké u�ení technické v Brn�, Fakulta strojního inženýrství, 2011. 68 s. Vedoucí bakalá�ské práce Ing. Jan Van�ura.

[29] VERTA, Peter. Provoz a údržba vozidel s p�epl�ovanými motory turbodmychadly: diplomová práce. Brno, 2010. 65s. Vysoké u�ení technické v Brn�. Ústav soudního inženýrství. Vedoucí diplomové práce Doc. Ing. Aleš Vémola, PhD.

[30] EVO, P�epl�ovaná auta- budoucnost! [online]. c2011. [cit. 27.12.2011]. Dostupné z:<http://www.i-evo.cz/clanky/preplnovana-auta-budoucnost>.

[31] BUSINESS CAR, Spalovací motor do penze jen tak nep�jde [online]. c2011. [cit. 27.12.2011]. dostupné z:< http://www.business-car.cz/clanek/spalovaci-motor-do-penze-jen-tak-nepujde>.

[32] AUTO WEB, BMW X5 M a BMW X6 M oficiáln�! [online]. c2011. [cit. 27.12.2011]. Dostupné z:<http://www.autoweb.cz/bmw-x5-m-a-bmw-x6-m-oficialne/>.

[33] BMW, Mezinárodní úsp�ch [online]. c2011. [cit. 28.12.2011]. Dostupné z:<http://www.bmw.cz/cz/cs/insights/corporation/bmwgroup/content.html>.

[34] TO�IVÝ MOMENT, Automobilka BMW [online]. c2011. [cit. 28.12.2011]. Dostupné z:<http://www.tocivymoment.cz/bmw/>.

[35] E91, BMW Moto [online]. c2010. [cit. 28.12.2011]. Dostupné z:<http://e91.cz/tag/bayerische-motoren-werke-ag>.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

[36] MÓDA TUNING TECHNIKA, Motorky BMW [online]. c2008. [cit. 28.12.2011]. Dostupné z:< http://www.motobazar-brno.cz/motorky/?p=17>.

[37] BMW DRIVES, BMW M history BMW [online]. c2011. [cit. 28.12.2011]. Dostupné z:< http://www.bmwdrives.com/bmw-m-history.php>.

[38] FAMOUS BMW, Technologie motor� ve vozech BMW pro rok 2010 [online]. c2010. [cit. 27.12.2011]. Dostupné z:< http://www.famousbmw.cz/technologie-motoru-ve-vozech-bmw-pro-rok-2010/>.

[39] BMW REVUE, BMW TwinPower Turbo [online]. c2011. [cit. 1.10.2009]. Dostupné z:< http://bmwrevue.cz/clanek.php?id=218>.

[40] HOW STUFF WORKS???, How Turbochargers Works? [online]. c2010. [cit. 1.10.2011]. Dostupné z:<http://auto.howstuffworks.com/turbo.htm>.

[41] ÚDT FSI VUT BRNO, Regulované p�epl�ovaní vozidlových motor� [online]. c2011. [cit. 1.10.2008]. Dostupné z:<www.ksd.tul.cz/studenti/texty/Hofmann_Preplnovani.pdf>.

[42] 6σ, Six Sigma [online]. c2011. [cit. 25.3.2012]. Dostupné z:< http://www.6s.cz/nastroje/>.

[43] INTER QUALITY, Six Sigma v pr�myslu [online]. c2010. [cit. 25.3.2012]. Dostupné z:< http://www.sixsigma-iq.cz/SIXSIGMAVPR%C5%AEMYSLU.aspx>.

[44] VOICE OF CUSTOMER, Voice of the Customer: A Whole New World for the Marketing Professional [online]. c2009. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:<http://www.voiceofthecustomer.ca/>.

[45] VOICE OF CUSTOMER, Capturing the voice of the customer [online]. c2002. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:<http://www.npd-solutions.com/voc.html>.

[46] FIALA A., Monitorování a �ízení proces�. VUT v Brn� Fakulta strojního inženýrství [online]. c2009. Dostupné z:<http://gps.fme.vutbr.cz/STAH_INFO/2512_Fiala_procesy.pdf>.

[47] PQM OSTRAVA, Plánování kvality (APQP) [online]. c2010. Dostupné z:<http://www.pqm.cz/NVCSS/met_PDF/APQP_webcss.pdf>.

[48] SYSTEM ON LINE, Od akvizice k maximalizaci hodnoty vztahu - iii. díl [online]. c2011. [cit. 1.10.2011]. dostupné z:< http://www.systemonline.cz/clanky/od-akvizice-k-maximalizaci-hodnoty-vztahu-iii-dil.htm>.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

[49] BORKOVÁ I., �ízení a zlepšování výrobních proces� pomocí metodologie six sigma.Brno: Masarykova universita v Brn�, Ekonomicko-správní fakulta, 2009. 53s. Vedoucí bakalá�ské práce Ing. Radoslav ŠKAPA, Ph.D.

[50] PROCESSMA, Critical to quality [online]. c2009. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:< http://www.processma.com/resource/critical_to_quality.htm>.

[51] VŠB TECNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA, Využití metody QFD p�i optimalizaci návrhu sva�ovacího drátu[online]. c2011. [cit. 3.9.2011]. dostupné z:<http://katedry.fmmi.vsb.cz/639/qmag/mj37-cz.htm>.

[52] CREATIVE INDUSTRIES RESEARCH INSTITUTE, Quality Function Deployment[online]. c2009. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:< http://www.ciri.org.nz/downloads/Quality%20Function%20Deployment.pdf>.

[53] QI MACROS, Quality Function Deployment House of Quality [online]. c2011. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:< http://www.qimacros.com/free-lean-six-sigma-tips/qfd-house-of-quality.html>.

[54] BECKER-ASSOCIATES, The house of quality: matrix "1" in a QFd proces [online]. c2011. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:< http://www.becker-associates.com/thehouse.htm>.

[55] K3 - Konzulta�ní st�edisko T�inec - VŠP,a.s. Ostrava, Pokro�ilé nástroje jakosti [online]. c2011. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:<http://www.k3.silesnet.cz/Materialy/TQM/TQM5.pdf>.

[56] MASET, Description of the QFD Process [online]. c2011. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:<http://www.masetllc.com/products/418.shtml>.

[57] PQM OSTRAVA, QFD – Quality Function Deployment [online]. c2010. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:< http://www.pqm.cz/NVCSS/met_PDF/qfd_webcss.pdf>.

[58] CALIFORNIA STATE UNIVERSITY CHICO, The house of quality [online]. c2010. [cit. 3.9.2011]. Dostupné z:< http://www.csuchico.edu/~jtrailer/HOQ.pdf>.

[59] McARDLE Nathan, 24.2.2. External Functional Analysis, Torrance CA, USA; Honeywell. [cit. 3.9.2011].

[60] CARMIER Eric, Generic External Functional Analysis, Torrance CA, USA; Honeywell. [cit. 3.9.2011].


DIPLOMOVÁ PRÁCE

[61] SILICONFAREAST.COM, Ishikawa Diagram [online]. c2005. [cit. 17.9.2011]. Dostupné z:<http://www.siliconfareast.com/ishikawa.htm>.

[62] PODPRNÉ STRÁNKY PAVLA ST�ÍŽE, Výkonnost podniku a její zvyšování [online]. c2005. [cit. 17.9.2011]. Dostupné z:< http://striz8.fame.utb.cz/msmt2008b/index_soubory/Page662.htm>.

[63] VEBER, J., et al. �ízení jakosti a ochrana spot�ebitele. 2. vyd. Praha: Grada Publishing, a.s., 2007, 204 str., ISBN 978-80-247-1782-1.

[64] TUTORIALS POINT.COM, Cause and effect diagram [online]. c2011. [cit. 17.9.2011]. dostupné z:< http://www.tutorialspoint.com/management_concepts/cause_and_effect_diagram.htm>.

[65] NEW PRODUCT DEVELOPMENT SOLUTIONS, Failure modes and effects analysis (FMEA) [online]. c2002. [cit. 4.9.2011]. Dostupné z:< http://www.npd-solutions.com/fmea.html>.

[66] FMEA – FMECA.COM, FMEA and FMECA information [online]. c2011. [cit. 4.9.2011]. dostupné z:< http://www.fmea-fmeca.com/>.

[67] VLASTNÍ CESTA.CZ, FMEA - Analýza možných vad a jejich d�sledk� [online]. c2011. [cit. 4.9.2011]. Dostupné z:< http://www.vlastnicesta.cz/metody/metody-kvalita-system-kvality-iso/fmea-analyza-moznych-vad-a-jejich-dusledku/>.

[68] VŠB TECNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA, Statistické plánování experiment� pro ú�ely vyhodnocování kvality pájených spoj� [online]. c2011. [cit. 10.9.2011]. Dostupné z:< http://katedry.fmmi.vsb.cz/639/qmag/st12-cz.pdf>.

[69] THE QUALITY PORTAL, Design of Experiments : Overview [online]. c2011. [cit. 10.9.2011]. Dostupné z:< http://thequalityportal.com/q_know02.htm>. [70] JPM, [online]. Design of Experiments [online]. c2011. [cit. 10.9.2011]. Dostupné z:< http://www.jmp.com/support/downloads/pdf/jmp8/jmp_doe_guide.pdf>.

[71] ASQ, Data Collection and Analysis Tools�[online]. c2011. [cit. 10.9.2011]. Dostupné z:< http://asq.org/learn-about-quality/data-collection-analysis-tools/overview/design-of-experiments.html>.

[72] MANAGEMENT MANIA, DOE (Design of Experiments) [online]. c2011. [cit. 10.9.2011]. Dostupné z:< http://managementmania.com/index.php/component/content/article/486>.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

[73] BIMMER TODAY, Technische Details zum Motor von BMW X5 M & X6 M (S63)[online]. c2012. [cit. 23.3.2012]. Dostupné z:< http://www.bimmertoday.de/2009/05/05/technische-details-zum-motor-von-bmw-x5-m-x6-m/>.

[74] AUTO HIT, BMW M5 (F10) [online]. c2012. [cit. 23.3.2012]. Dostupné z:< http://www.autohit.cz/superauta/auto/bmw-m5-f10>.

[75] AUTO MOBIL REVUE, BMW X5M a X6M - Pon�kud jiné M [online]. c2011. [cit. 23.3.2012]. Dostupné z:< http://www.automobilrevue.cz/rubriky/novinky/bmw-x5m-a-x6m-ponekud-jine-m_39755.html>.

[76] CUMMINS TURBO TECHNOLOGIES, Laboratory Operations [online]. c2012. [cit. 10.3.2012]. Dostupné z:< http://www.holset.co.uk/mainsite/files/2_4_3_3-Laboratory%20Operations%20.php>.

[77] E HOW, How a turbo wastegate works [online]. c2011. [cit. 11.9.2011]. dostupné z:<http://www.ehow.com/how-does_5412665_turbo-wastegate-works.html>.

[78] STAN�K, L. Regulace turbodmychadel. Brno, Vysoké u�ení technické v Brn�, Fakulta strojního inženýrství, 2011. 68 s. Vedoucí bakalá�ské práce Ing. Jan Van�ura.

[79] FSI �VUT, FMEA [online]. c2011. [cit. 22.9.2011]. dostupné z:< http://u12134.fsid.cvut.cz/podklady/RJ/metoda_fmea.pps>.

[80] RELIA SOFT, Examining Risk Priority Numbers in FMEA [online]. c2011. [cit. 22.9.2011]. dostupné z:< http://www.reliasoft.com/newsletter/2q2003/rpns.htm>.

[81] NASKL, Klinické aspekty validace kvantitativních metod [online]. c2012. [cit. 14.4.2012]. dostupné z:< http://www.naskl.cz/rada/zapisy/doc/POSTUP%20PRO%20VALIDACI%20-%20def..pdf>.

[82] KSQ, Metoda R&R Online [online]. c2012. [cit. 28.4.2012]. dostupné z:< http://www.ksq.cz/metoda_rar>.

[83] NAVRÁTIL, T. Název: Optimalizace kontrolních proces� ve výrob� stator�elektromotor�. Brno: Vysoké u�ení technické v Brn�, Fakulta strojního inženýrství, 2008. 38 s. Vedoucí práce doc. Ing. JIRÍ PERNIKÁR, CSc.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

[84] BUSINESS VIZE, Paretova (ABC) analýza – mocný nástroj v logistice, marketingu i obchodu [online]. c2012. [cit. 28.4.2012]. dostupné z:< http://www.businessvize.cz/rizeni-a-optimalizace/paretova-abc-analyza-mocny-nastroj-v-logistice-marketingu-i-obchodu>.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

8 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK, SYMBOL� A VELI�IN

Seznam použitých zkratek

BMW - Bayerische Motoren Werke DFSS - Design For Six Sigma VNT - Variable Nozzle Turbine WG - Waste-gate TPS - Toyota Production Systém DMAIC - Define Measure Analyze Improve Control CTQ - Critical to Quality VOC - Voice of Customer DOE - Design of Experiment FMEA - Failure Mode and Effects Analysis DMADV - Define Measure Analyze Design Verify IDC - Integrated Design Center HTS - Honeywell Technology Solution HTT - Honeywell Turbo Technologies US CAFE - United States Corporate Average Fuel Economy VGT - Variable Geometry Turbocharger REA - Rotary Electrical Actuator SREA - Simple Rotary Electronic Actuator DC - Direct Current VW - Volkswagen HPI - High Precision Injection QFD - Quality Function Deployment HOQ - House of Quality ExtFA - Externí funk�ní analýza PEP - Product Evolution Process PRA - Preliminary Risk Assessment FTA - Fault Tree Analysis FEA - Finite Element Methods YR - Yield Ration TIG - Tungsten-Inert-Gas EBW - Electron beam welding CAE - Computer-aided Engineering SUV - Sportovn� užitkový v�z


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Seznam použitých symbol� a veli�in

Max S1 [MPa] - maximální nap�tí v tahu Min S3 [MPa] - maximální nap�tí v tlaku Max Seqv [MPa] - maximální redukované nap�tí Max YR [-] - pom�r redukovaného nap�tí a meze kluzu F [N] - síla mezi podložkou a ramenem obtokového ventilu


DIPLOMOVÁ PRÁCE

9 SEZNAM OBRÁZK� Seznam obrázk�

Obr. 1- 1 DMAIC I 19�Obr. 1- 2 Portfolio firmy Honeywell 24�Obr. 1- 3 Portfolio HTS 25�Obr. 1- 4 Tepelný ob�h turbodmychadla 26�Obr. 1- 5 Turbínová sk�í� 27�Obr. 1- 6 Kompresorová sk�í� 28�Obr. 1- 7 Rota�ní skupina 29�Obr. 1- 8 Ložisková sk�í� s rota�ní skupinou 29�Obr. 1- 9 Turbínové kolo 30�Obr. 1- 10 Kompresorové kolo 30�Obr. 1- 11 Turbodmychadlo s regulací pomocí waste-gatu 31�Obr. 1- 12 Turbodmychadla s prom�nnou geometrií rozvád�cích lopatek turbíny (VNT) 33�Obr. 1- 13 VNT mechanismus s uzav�enými (vlevo) a otev�enými lopatkami 33�Obr. 1- 14 Turbodmychadlo s prom�nnou ší�kou statoru turbíny (VGT) 34�Obr. 1- 15 Pneumatický p�etlakový aktuátor 35�Obr. 1- 16 �ez p�etlakových aktuátorem 36�Obr. 1- 17 M TwinPower Turbo for BMW X5 M and BMW X6 M 40�Obr. 1- 18 Detail motoru s turbodmychadlem Twin scroll 40�Obr. 1- 19 High Precision Injection (HPI) 41�

Obr. 4- 1 VOC->CTQ 48�Obr. 4- 2 Analýza požadavk� zákazníka QFD 49�Obr. 4- 3 Ishikaw�v diagram 52�

Obr. 5- 1 M TwinPower Turbo pro BMW X5 M a BMW X6 M 56�Obr. 5- 2 M TwinPower Turbo s k�íženými jednodílnými výfukovými svody [74] 56�Obr. 5- 3 Zm�ny tzv. základního designu ramene a klapky ventilu 58�Obr. 5- 4 Zm�ny designu GEN 2 ramene a klapky ventilu 58�Obr. 5- 5 Design GEN 3 ramene a klapky ventilu 58�Obr. 5- 6 Kone�ný design klapky a ramene ventilu (GEN 2 (vlevo); GEN 3) 58�Obr. 5- 7 FEA analýza ramene a klapky s anti-rota�ními �epy 59�Obr. 5- 8 FEA analýza klapky s anti-rota�ními �epy 59�Obr. 5- 9 Rameno a klapka ventilu jako tzv. monoblock 60�Obr. 5- 10 Poškození ramene obtokového ventilu po zát�žovém testu 60�Obr. 5- 11 Poškození ramene obtokového ventilu p�i zát�žovém testu D20 62�Obr. 5- 12 Poškození ramene obtokového ventilu p�i zát�žovém testu D60 63�Obr. 5- 13 Poškození klapky obtokového ventilu p�i zát�žovém testu DE10 63�Obr. 5- 14 Poškození TIG svaru mezi ramenem a klapkou obtokového ventilu p�i zát�žovém testu DE10 64�Obr. 5- 15 Poškození p�ipojovacího rádiusu �epu ventilu p�i zát�žovém testu D60 64�Obr. 5- 16 Sestava turbínové sk�ín� se zaslepenými p�írubami 66�Obr. 5- 17 Princip m��ení t�snosti turbínové sk�ín� 66�


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 5- 18 P�ípravek pro m��ení net�snosti obtokového ventilu I 69�Obr. 5- 19 P�ípravek pro m��ení net�snosti obtokového ventilu II 70�Obr. 5- 20 Popis speciálního p�ípravku 71�Obr. 5- 21 Konstruk�ní prvky na turbínové sk�íni 73�Obr. 5- 22 Ishikaw�v diagram polohy ramene 77�Obr. 5- 23 Speciální p�ípravek zapojený v tzv. zkušebním okruhu 81�Obr. 5- 24 Variabilita sou�ástí (Components of Variation) 84�Obr. 5- 25 Rozptyl m��ení pro každého operátora (R chart by Operator) 84�Obr. 5- 26 Rozptyl m��ení vztažen k celkovému pr�m�ru pro každého operátora (Xbar chart by Operator) 85�Obr. 5- 27 Analýza R&R 85�Obr. 5- 28 Graf hlavních efekt� (Main Effects Plot) 88�Obr. 5- 29 Graf vzájemných interakcí (Interaction Plot) 89�Obr. 5- 30 Grafy reziduálních chyb 89�Obr. 5- 31 Výsledky DOE analýzy 90�


DIPLOMOVÁ PRÁCE

10 SEZNAM TABULEK

Tab. 1- 1 Nástroje DMAIC 22�

Tab. 5- 1 Technické parametry motoru 57�Tab. 5- 2 Výsledky FEA analýzy 59�Tab. 5- 3 Net�snost klapky a sedla obtokového ventilu (1 bar, 25°C) 68�Tab. 5- 4 Net�snost klapky a sedla obtokového ventilu (0,7 baru, 25°C) 68�Tab. 5- 5 Net�snost mezi ramenem a pouzdrem obtokového ventilu (1 bar, 25°C) I 68�Tab. 5- 6 Net�snost mezi ramenem a pouzdrem obtokového ventilu (1 bar, 25°C) II 68�Tab. 5- 7 Net�snost mezi ramenem a pouzdrem obtokového ventilu (2 bary, 25°C) 69�Tab. 5- 8 Hlas zákazníka (VOC – Voice of Customer) 72�Tab. 5- 9 Technické požadavky 73�Tab. 5- 10 Analýza požadavk� zákazníka 74�Tab. 5- 11 Externí funk�ní analýza 75�Tab. 5- 12 P�edb�žné hodnocení rizik 76�Tab. 5- 13 FMEA 78�Tab. 5- 14 FMEA - vybrané kritické p�í�iny 79�Tab. 5- 15 Mezní hodnoty opakovatelnosti a reprodukovatelnosti 83�Tab. 5- 16 Hodnoty poklesu tlaku v systému nam��ené operátorem �. 1 83�Tab. 5- 17 Hodnoty poklesu tlaku v systému nam��ené operátorem �. 2 83�Tab. 5- 18 Vstupní nam��ená data pro analýzu DOE 87�

design for six sigma · 1.2.1 dmaic 19 1.2.2 nástroje dmaic 21 1.3 design for six sigma (dfss) 21...

Documents