Тema:

530577-TEMPUS-1-2012-1-RS-TEMPUS-JPCR

Improvement of Product Development Studies in Serbia and Bosnia and Herzegovina

SEMINAR IZ ODABRANIH POGLAVLJA SAVREMENOG RAZVOJA PROIZVODA

FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA Novi Sad

Dr Dejan Lukić, docent

Cena/proizvodnost

Cena/proizvodnost

Kvalitet

Cena/proizvodnost

Vreme

Kvalitet

Cena/proizvodnost

Vreme

Kvalitet

Program proizvodnje/fleksibilnost

Vreme1960, 1970 1980 1990

Vreme

Kvalitet

Cena/proizvodnost

Program proizvodnje/fleksibilnost

2000 2010

Učenje/inovacije

Ekonomična proizvodnja

Kvalitativna proizvodnja

Brza proizvodnja

time-to-market

Fleksibilna proizvodnja-

kastomizacija

Inovativna proizvodnja

Uvod

1970 2000 GODINA

A

B

A) Broj varijanti proizvoda

Kompleksnost proizvoda Kvalitet proizvoda

B) Vreme izrade proizvoda Životni vek proizvoda

Cena prozvoda na tržištu

Promenljivost proizvodne strategije u vremenu

Osnovni trendovi savremene proizvodnje

Tetraedar kvaliteta proizvoda

Osobine “dobre” konstrukcije proizvoda

Funkcija i performanse, Bezbednost (fizičke povrede i bolesti), Dugoročni kvalitet (kvalitet, pouzdanost i postojanost), Pogodnost za proizvodnju (izradu i montažu), Ekološka podobnost, Pogodnost za održavanje. Jednostavnost primene, Ergonomija, Estetika, Karakteristike primene (npr. dodatna oprema u autu-klima, stereo, itd.) Kratko vreme do tržišta, itd.

Neophodne osobine “dobrog proizvoda”:

Uspešan razvoj novih proizvoda podrazumeva takva rešenja koja su pogodna za sve faze njihovog životnog ciklusa, od projektovanja pa do reciklaže i odlaganja. U tom cilju razvijeni su mnogi alati i tehnike za odlučivanje, koje figurišu pod nazivom Projektovanje za izvrsnost – DFX.

Projektovanje za izvrsnost DFX (Design for eXcellent)

DfXkarakteristika DfXživotna faza

Projektovanje za životnu sredinu (DFE) Projektovanje za izradu i montažu (DFMA)

Projektovanje za kvalitet (DFQ) Projektovanje za životni vek proizvoda (DFEoL)

Projektovanje za održavanje (DFMt) Projektovanje za demontažu (DFD)

Projektovanje za pouzdanost (DFR) Projektovanje za reciklažu (DFR)

Projektovanje za troškove (DFC) ....... Projektovanje za lanac snabdevanja (DFSC) .....

DFX metode prema vrsti optimizacionog zadatka

Uža struktura DFX-a

Alati konkurentnog razvoja proizvoda i mesto DFX metoda

Značaj DFMA (Projektovanja za izradu i montažu)

Generalno, konceptualno projektovanje u ukupnim troškovima proizvodnje učestvuje sa 5-10%, ali pogrešne odluke u ovoj fazi projektovanja mogu da utiču na povećanje troškova proizvodnje i preko 60-70%. Zbog toga je potrebno problem proizvodnje (pre svega izrade i montaže) razmatrati što je moguće ranije, još u fazi projektovanja proizvoda, odnosno razvoja njegovog koncepta, jer su troškovi usled izmena na proizvodu veći ukoliko se te izmene izvrše u kasnijoj fazi razvoja proizvoda.

Mogu

škova(lako

ćnostsmanjenja troća promene)

Znanjeprojektanta

Troškoviizmene

Prostor neodređenosti u projektovanjukao rezultat nedovoljnog znanja

projektanta o svim aspektimaproizvoda i procesa

Definisanost konfiguracije proizvoda, troškova u životnom veku proizvoda,

zahtevanih resursa, itd.

Konceptualnoprojektovanje

proizvoda i procesa

Detaljnoprojektovanjeproizvoda i

procesa

Proizvodnjai/ili instalisanje

Upotreba proizvoda i podrškaproizvodu u fazi upotrebe

Vreme

Zaht

evi i

potre

be

Troš

kovi

5-10%

60%

85%

100%

%

Ned

osta

tak

znan

ja

Prostor neodređenosti u projektovanju i proizvodnji proizvoda

PRAVILO DESETICA: Otkrivena greška i njena ispravka u razvoju proizvoda iznosi 1 novčanu jedinicu, u proizvodnji 10 novčanih jedinica, dok nakon plasmana proizvoda na tržište ona iznosi 100 novčanih jedinica.

Istorijat DFMA (Design for manufacturing and assembly)

Prvo prepoznavanje značaja DFM-a pojavljuje se tokom Drugog svetskog rata – sa ciljem da se proizvede kvalitetno oružje u što kraćem vremenskom periodu – formiranje malih multifunkcionalnih timova ASME – serija priručnika od 1941.god, priručnik „Metals Engineering Processes“ iz 1958. god. - smernice za pomoć projektantima u poboljšanju tehnologičnosti metalnih komponenti koje izrađuju livenjem, kovanjem, obradom rezanjem, itd. Uputstva i smernice za projektovanje tehnologičnih proizvoda u okviru kompanija npr. General Electric “Manufacturing Productibiliti Handbook” (1960. god.) 60 i 70-ih godina sekvencijalni način razvoja proizvoda se počinje zamenjivati konkurentnim (simultanim) – veća zainteresovanost za DFM 80-ih godina DFM i DFA (DFMA) koncepti prihvaćeni u kompanijama

Eli Whitney (kraj XVIII veka) – sistem proizvodnje mušketa na principu zamenljivosti delova (pre toga ručna izrada-jedan majstor jedna puška) – standardizacija delova i izrade – stvorene osnove masovne proizvodnje u USA LeBlanc – sličan sistem proizvodnji mušketa u Francuskoj (10-tak godina ranije) Henry Ford (početak XX veka) – “model T” automobil – osnovni ciljevi: jednostavnost u radu, apsolutna pouzdanost, visok kvalitet materijala i izrade, jednostavnost održavanja Mitrofanov, Sokolov (sredinom XX veka)-grupna tehnologija

Osnovni zadaci i ciljevi DFMA

Pojednostavljenje konstrukcije proizv., Povećanje stepena standardizacije, Pojednostavljenje operacija izrade i

montaže, Smanjenje vremena izrade i montaže i

brži izlazak proizvoda na tržište i Smanjenje troškova izrade i montaže.

Osnovni ciljevi DFMA metodologija:

Pojava kontradiktornosti → veći broj jednostavnijih delova (DFM)

manji broj složenijih delova (DFA) (rešenje-određivanje troškova varijanti)

Osnova studije simultanog inženjerstva, u smislu definisanja smernica projektanskom timu za poboljšanje konstrukcije proizvoda, smanjenje troškova i vremena proizvodnje i kvantifikaciju poboljšanja,

Alat za proučavanje konkurentskih proizvoda i kvantifikovanje kvaliteta procesa izrade i montaže, i

Alat za procenu vremena i troškova proizvodnje

Osnovni zadaci DFMA:

Integracija aktivnosti projektovanja proizvoda i

tehnoloških procesa

Fokus → kooperativnost, posebno na razmenu i deljenje informacija.

Osnovni zadaci i ciljevi DFMA

KONSTRUKCIJA TEHNOLOGIJA

Analiza tehnologičnosti konstrukcije proizvoda, Izbor materijala, pripremaka i osnovnih procesa izrade (materijal/proces) Izbor potrebnih proizvodnih resursa i Procena troškova i vremena proizvodnje.

Osnovni elementi DFM metodologija:

PROJEKTOVANJE TEHNOLOŠKIH

PROCESA(TEHNOLOŠKA

PRIPREMA)

UPRAVLJANJE PROIZVODNJOM

PROJEKTOVANJE PROIZVODA

PREPOZNAVANJE TIPSKIH OBLIKA

PLANIRANJERESURSA

Izbor operacijaIzbor mašina, alata,

pribora i merilaDefinisanje operacija i

zahvata izrade

Izbor pripremkaIzbor materijala

Definisanje strategije proizvodnje

Planiranje operacijaIzrada NC programa

Organizacija proizvodnje

Geometrijski bazirano projektovanje

Projektovanje pomocu tipskih oblika

3D solid modeliranje

Modeliranje bazirano na tipskim

oblicima (TO)

Odnosi tolerancijaOptimizacija konstrukcije proizvoda (ograničenja i

alternative TO)

Izdvajanje i prepoznavanje tipskih

oblika i njihove međusobne interakcije

Proizvodna baza znanja

Plan rasporeda resursaĆelijsko projektovanje

Procena troškovaPlaniranje proizvodnih

resursa MRP

Provera kapaciteta pogona

Planiranje kapaciteta

Raspodela poslovaTerminiranje

proizvodnje u pogonu

Planiranje proizvodnje Proračun i planiranje

proizvodnih kapacitetaMRPI i MRPII

Aktivnosti i zadaci u razvoju proizvoda u mašinskoj industriji

Razvoj proizvoda i DFMA

Digitalna fabrika=integracija virtuelne i realne fabrike

Jedan od načina projektovanja proizvoda sa visokim stepenom tehnologičnosti se odnosi na primenu principa neophodnog minimuma: Da je konstrukcija proizvoda, komponenata i delova minimalne složenosti sa stanovništva tehnologije izrade, montaže, kontrole, itd. Da se maksimalno koriste unificirani kvalitet i dimenzije izabranih materijala, Da se proizvodi sastoje od minimalnog broja delova i komponenata, Da se maksimalno koriste standarizovani, tipizirani i ponovljeni delovi, ali uz zadovoljavanje prethodna tri zahteva i Da se koristi samo neophodni kvalitet i tačnost obrade pri projektovanju proizvoda i izradi na postojećoj opremi.

Modeliranje proizvoda

Preliminarni dizajn

proizvoda

Funkcionalna analiza poizvoda

Analiza tehnologičnosti

proizvoda

DA

Predložene modifikacije

dizajna

NE

Prihvaćeni konceptualni

dizajnproizvoda

Da li su parametri dizajna zadovoljavajući?

Kvalitativna tehnologičnost (opisna pravila netehnologičnosti i tehnologičnosti) Kvantitativna tehnologičnost (standardizacija, unifikacija, tipizacija, modularnost)

Mesto analize tehnologičnosti

Analiza tehnologičnosti konstrukcije proizvoda Ako se osnovni tok projektovanja proširi sistemom za analizu tehnologičnosti, moguće je pri projektovanju proizvoda ispuniti, ne samo funkcionalne zahteve, već i zahteve u pogledu tehnologičnosti izrade, montaže, itd.

Kvalitativna tehnologičnost

1. Podaci sa crteža i/ili modela proizvoda, gde se razmatra ispunjenost sledećih uslova :

Crtež je jasan za čitanje, svi potrebni elementi se vide na crtežu, ima dovoljan broj projekcija i preseka,

Prikazane su sve dimenzije sa tolerancijama mera, ispravno je kotiran i nije predimenzionisan,

Ispunjen je uslov saglasnosti materijala i zahtevane termičke obrade i/ili površinske zaštite,

Konstrukcioni merni lanci odgovaraju zahtevanom stepenu tačnosti, Oznake kvaliteta obrade površina su jasne i dovoljne, Ispunjen uslov saglasnosti kvaliteta obrade površine i tolerancijskog polja

pojedinih mera, Dozvoljena odstupanja geometrijskog oblika i međusobnog odnosa

površina je moguće ostvariti, Ispunjen je uslov podudarnosti konstrukcionih, tehnoloških i mernih baza

2. Elementi tehnologičnosti konstrukcije proizvoda s obzirom na pogodnost izrade, odnosno vreme i troškove izrade za različite vrste mašinske obrade skidanjem materijala, livenjem, deformisanjem, itd.

Primeri nekih elemenata tehnologičnosti konstrukcije proizvoda sa aspekta pogodnosti obrade rezanjem (predlozi izmene elemenata konstrukcije proizvoda)

USLOVI KOJI OBEZBEĐUJU

TEHNOLOGIČNOST

SKICA KONSTRUKCIJE

Netehnologično Tehnologično

Žljeb (B) omogućuje efikasnije postizanje mere D

Profilom žljeba, koji odgovara obliku zuba glodala, obezbeđuje se efikasnija obrada brušenjem

Merom D-0,2, na dužini L1 smanjuje se vreme brušenja prečnika D k6 i obezbeđuje se lakša montaža i demontaža ležaja

Površine koje se obrađuju treba odvojiti odgovarajućim prelazima

U procesu obrade veća pogodnost se postiže pri izradi mere (h) nego (b)

Površine za obradu treba da budu u istom nivou

D

B

N6

Dk6

N5

Dk6

D

N5 N8

-0,2

1L

b h

N8 N8 N8

Najznačajnije elemente kvalitativne tehnologičnosti sa stanovišta izrade i montaže čine: • vrsta pripremka, pogodnost njegove izrade, kvalitet i troškovi izrade, • pogodnost za obradu, odnosno kvalitet, troškovi i vreme obrade, kao i • pogodnost za montažu, kvalitet, vreme i troškovi montaže

USLOVI KOJI OBEZBEĐUJU TEHNOLOGIČNOST

SKICA KONSTRUKCIJE

Netehnologično Tehnologično

Raspored otvora, koji se nalaze sa jedne strane obradka mora biti takav da se njihova obrada može izvršiti u jednom hodu alata

Žljebovi za izlaz alata treba da budu standardnog profila jer se njima postiže veća tehnološka pogodnost, naročito pri završnoj obradi

Kod izrade unutrašnjih navoja dubina otvora mora biti veća od dužine navoja

Veća pogodnost za izradu postiže se ostavljanjem standardnog žljeba za izlaz alata

Kod izrade žljebova za klin veća proizvodnost se postiže glodanjem koturastim glodalom, kada to dozvoljava dužina žljeba za klin

N6 N6

Primeri nekih elemenata tehnologičnosti konstrukcije proizvoda sa aspekta pogodnosti obrade rezanjem (predlozi izmene elemenata konstrukcije proizvoda)

Primeri nekih elemenata tehnologičnosti konstrukcije odlivaka (predlozi izmene elemenata konstrukcije proizvoda)

USLOVI KOJI OBEZBEĐUJU

TEHNOLOGIČNOST

SKICA KONSTRUKCIJE

Netehnologično Tehnologično

Za lakšu izradu odlivaka podela modela treba biti u istoj ravni

Unutrašnje površine treba da budu otvorene

Gornje horizontalne površine treba zameniti površinama sa nagibom

Konstrukcija dela treba da omogući pričvršćivanje jezgra bez podmetača

Površine za obradu treba odvojiti odgovarajućim prelazima (R)

Ispupčeni elementi na površinama odlivka treba da budu objedinjeni i u istoj ravni

Zidovi delova treba da imaju ravnomeran presek

R

USLOVI KOJI OBEZBEĐUJU

TEHNOLOGIČNOST

SKICA KONSTRUKCIJE

Netehnologično Tehnologično

Treba izbegavati otkovke sa koničnim oblicima, kao i otkovke oblika klina, naročito sa malim konusom i uglom

Presek dveju cilindričnih površina kod otkovaka je nepovoljan

Presek cilindričnih i prizmatičnih površina otkovaka je nepovoljan

Dvostrana ispupčenja otkovaka treba zameniti jednostranim

Treba izbegavati ispupčenja na telu otkovka

Otkovke sa izrazito različitim poprečnim presecima treba zameniti jednostavnijim delovima

Ispupčenja na unutrašnjim površinama treba izbegavati

Otkovke sa složenom konstrukcijom treba zameniti sa nekoliko delova jednostavnije konstrukcije

Primeri nekih elemenata tehnologičnosti konstrukcije otkovaka

M1

C

d 1

M

C

d

h 1

h

USLOVI KOJI OBEZBEĐUJU TEHNOLOGIČNOST

SKICA KONSTRUKCIJE

Netehnologično Tehnologično

Kontrola tačnosti izrade lastinog repa vrši se preko mere valjčića (d) i mere (M)

Pri izradi žljeba sa stezanjem obradka u prizme, lakše je postići meru (h) nego (h1)

Površine, za koje funkcionalna struktura proizvoda zahteva visoku tačnost, obrađuju se u sklopu, što se naznačuje na crtežu

Primeri nekih elemenata tehnologičnosti konstrukcije sa aspekta pogodnosti obrade i merenja

Kvantitativna tehnologičnost

Najznačajnije pokazatelje ove tehnologičnosti čini stepen, odnosno nivo standardizacije konstrukcije proizvoda, kao i specifični troškovi i vreme izrade.

Pod unifikacijom se podrazumeva utvrđivanje zajedničkih delova proizvoda, koji imaju istu funkcionalnu namenu i mogućnost ugradnje u različite proizvode. Tako, na primer, u okviru unifikacije profila, utvrđuju se oni profili koji se ugrađuju u različite proizvode.

Unificirani oblici profila

Pod tipizacijom delova proizvoda podrazumeva se utvrđivanje najcelishodnijih oblika, ali različitih dimenzija, najčešće u okviru istog materijala.

Pod modularnim sistemom projektovanja podrazumeva se kombinovanje ili sastavljanje proizvoda korišćenjem standardnih modula. Sistem modularnog projektovanja je od posebnog interesa u oblasti složenih mašinskih sistema, kao što su, na primer mašine, pribori, alati, razni uređaji, itd.

Unifikacija i tipizacija u okviru CAD sistema

Modularni koncept razvoja proizvoda predstavlja jedan od najkreativnijih prilaza u projektovanju. On zahteva svestranu analizu asortimana proizvoda koji se kombinuje na bazi razvijenih osnovnih i složenih modula, kao i delova za njihovo spajanje prema zahtevima funkcionalnih struktura proizvoda.

Tipizacija kvadratnog profila

Modularni koncept razvoja proizvoda

Opšti ciljevi modularnog projektovanja

Еfekti modularnog projektovanja proizvoda posebno izraženi kod primene CAD sistema.

N01

N40

N02

N20

N04

N50

N30

N10B

N10A

N03

Simplifikacija profila

Specijalizacija podrazumeva proizvodnju onih proizvoda ili njihovih delova, za koje su troškovi i vreme, kao i kvalitet izrade, najpovoljniji. Na primeru profila, specijalizacija podrazumeva proizvodnju samo jedne veličine profila.

Specijalizacija profila

Najvažniji pokazatelji standardizacije i unifikacije su koeficijenti primenljivosti, ponovljivosti, zasićenosti proizvoda, kao i unifikacije grupe proizvoda.

opr

n nKn

n - broj standardnih sastavnih delova proizvoda, no - broj originalnih sastavnih delova.

Koeficijent ponovljivosti Kpo definisan je odnosom broja sastavnih delova koji dolaze na jedan proizvod i broja standardnih sastavnih delova proizvoda, odnosno:

poNKn

N - broj sastavnih delova proizvoda

Koeficijent zasićenosti proizvoda određuje se po formuli: 1zN n NK

n n

Pod simplifikacijom se podrazumeva izbor onih proizvoda iz proizvodnog programa, koji će omogućiti proizvodnju sa visokim efektima. Simplifikacijom se npr. iz procesa proizvodnje izostavljaju neki od profila.

Koeficijent primenljivosti Kpr izračunava se po formuli:

Koeficijent unifikacije grupe proizvoda Kun određuje se iz:

i i

1

i

1

D C

C

m

prii

un m

ii

KK

D

gde su: m - broj proizvoda u grupi, Kpri - koeficijent primenljivosti za i-ti proizvod, Di - godišnji obim proizvodnje za i-ti proizvod, Ci - cena koštanja i-tog proizvoda.

Pri razvoju i usvajanju konstrukcije delova proizvoda, takođe treba težiti najvećem stepenu standardizacije elemenata površina koje obrazuju unutrašnju ili spoljašnju konturu. Elementarne oblike konture delova čine razni radijalni i aksijalni profilni žljebovi, navoji, ozubljenja, ožljebljenja, radijusi, cilindri, konusi, torusi i sfere.

Stepen standardizacije oblika delova proizvoda, odnosno pojedinih pozicija određuje se na osnovu: s

uk

nkN

ns - broj standardizovanih elemenata konture dela, Nk - ukupni broj elemenata konture dela.

Standardizacija oblika jedne od pozicija nekog proizvoda

120,92

13uk

Standardizacijom oblika delova čini se značajan doprinos, pre svega, povećanju proizvodnosti i smanjenju troškova obrade i montaže.

Primer analize tehnologičnosti

1. Predimenzionisanost kota

U posmatranom slučaju jedna kota u nizu 25;8;32,3;9,5) je višak, odnosno deo je predimenzionisan

A) Kvalitativna tehnologičnost

3. Zahtev u pogledu međusobnog odnosa površina,

U ovom slučaju međusobni odnosi površina (rukavci Ø12j6 i ozubljenje) realno su postavljeni s obzirom na funkcionalnost i mogućnost izrade.

2. Zahtev saglasnosti izabranog materijala Č.4720 i zahtevane termičke obrade (poboljšanje i bruniranje)

Posmatrani zahtev nije ispunjen jer je Č.4720 čelik za cementaciju, potrebno je revidirati ili materijal ili vrstu termičke obrade.

Mera Toler. polje (mm)

Hrapavost Obrađ. povr.

Oznaka klase ISO tolerancije

Vrednost tolerancije

12j6 0,011 N6 IT 8 0,027 ne zadovolj.

10h8 0,022 N6 IT 8 0,022 zadovoljava

3P9 0,025 N8 IT 12 0,100 ne zadovolj.

15,2h11 0,110 N8 IT 11 0,110 zadovoljava

4. Analiza zahteva saglasnosti između kvaliteta obrađene površine i tolerancijskog polja

- mera Ø12j6 zahteva kvalitet obrađene površine (klasa hrapavosti) N5 Ø12j6 (tol. polje 0,011mm) u T.2→IT6 / za IT6 (meru 12) u T.1→N5

T1. Zavisnost klase hrapavosti i klase ISO tolerancije T2.Vrednosti osnovnih tolerancija IT po ISO sistemu

B) Kvantitativna tehnologičnost

3. Radijalni žljebovi 1; 1,5; 2; 3 i R1,5

-Postoje standardni alati za izradu žljebova -Proveriti sa konstruktorom mogućnost unifikacije ovih žljebova – lakša, brža i jeftinija izrada sa istim alatom/ima

4. Žljeb za segmentni klin Ø13 širine 3P9

-Ne postoji standardan alat – koturasto glodalo Ø13 širine 3P9 (nije standardan ni žljeb)

2. Navoj M7X1

-Navoj nije standardan po JUS-u (mogućnost zamene sa standardnim M6x1 ili M8x1) Ako je standardan ovaj navoj upotrebiće se i standardna navrtka (niža cena izrade)

1. Ozubljenje

-Podaci o ozubljenju su kompletni prema JUS-u i dovoljni su za izradu. -Modul m=0,8 mm je standardan po JUS-u

1) Prilaz - Direktan prilaz–baziran na pravilima (rule-base) - Indirektan prilaz–baziran na TP (plan-base) 2) Ocena tehnologičnosti - Binarna ocena (netehnologičan=0, tehnologičan=1) - Kvalitativna ocena (loš, prosečan, odličan, …) - Kvantitativna ocena (0÷1 za atribute proizvoda) - Brojčana vrednost vremena i troškova 3) Nivo automatizacije

Proizvod, deo

Analiza tehnologičnosti

Rezultati analize

Baza pravila

Povr

atne

info

rmac

ije z

a ko

rekc

iju d

izaj

na p

roiz

voda

Proizvod, deo

Analiza tehnologičnosti

Rezultati analize

Povr

atne

info

rmac

ije z

a ko

rekc

iju d

izaj

na p

roiz

voda

Baza podataka proizvodnih

resursa

Preliminarni tehnološki

procesi

Proizvodni zahtevi

C(n.j.)

Cmin

Stepen tehnologičnosti

Direktan prilaz Indirektan prilaz

Sistemi za analizu tehnologičnosti

Osnovna ideja jednog od prilaza analizi tehnologičnosti odnosi se na mogućnost modeliranja alternativnih interpretacija dela kao skupa tipskih oblika. Zatim se za ove interpretacije projektuju rešenja idejnog tehnološkog procesa, na osnovu čega se ocenjuje tehnologičnost proizvoda. Predloženi redosled koraka za posmatrani prilaz analize tehnologičnosti dat je na slici.

CAD modeliranje

Preliminarni dizajn

Da li proizvod može da se

modelira pomoću

raspoloživog skupa tipskih

oblika

Da li postoji bar jedan

plan izrade pogodan za

kreiranje željenog oblika I

dimenzija

Da li postoji bar jedan

plan izrade pogodan za ostvarivanje zahtevanih tolerancija i

kvaliteta obrade

Da li postoji bar jedan tehnološki

proces koji zadovoljava predviđene

troškove i vreme proizvodnje

DA DA DA DA DA

Predložene modifikacije

dizajna NE NE NE NE

Prihvaćeni konceptualni

dizajn proizvoda

Prema ovom modelu postoje četiri slučaja kada proizvod nije tehnologičan:

Ukoliko neki delovi konstrukcije ne odgovaraju ni jednom postojećem tipskom obliku, Ukoliko se ne može naći odgovarajući plan izrade kojim se može izraditi kreirani

oblik konstrukcije proizvoda, onda su oblik i/ili dimenzije nezadovoljavajući Ukoliko ni jedan plan izrade ne može da zadovolji zahtevane tolerancije/kvalitet

obrade Ukoliko postoji zadato vreme i/ili cena i ni jedan plan izrade ne može to da ostvari

CAD pristup analizi tehnologičnosti – feature based

Prvo materijal pa proces Prvo proces pa materijal

Dva osnovna prilaza za izbor kombinacije materijal/proces su:

Zadatak razvoja i osvajanja proizvodnje novog proizvoda je višedimenzionalni problem koji određuju zahtevi uslova upotrebe i eksploatacije proizvoda, njegova funkcionalnost i uslovi koje određuju društvo i tržište, sa jedne strane, i proces proizvodnje u uslovima ograničenja izrade i montaže.

Izbor materijala, pripremaka i proizvodnih procesa

Kod prilaza prvo materijal pa proces proizvodnje, projektanti prvo biraju klasu materijala na osnovu ulaznih zahteva, nakon toga se vrši izbor mogućih pripremaka i procesa proizvodnje, uključujući i mogućnost izbora optimalnog procesa proizvodnje. Kod prilaza prvo proces proizvodnje pa materijal, projektanti prvo projektuju preliminarni tehnološki proces, a potom se vrši izbor i evaluacija odgovarajućih potencijalnih materijala na osnovu ulaznih proizvodnih zahteva.

Izbor procesa proizvodnje

Prva faza – preslikavanje zahteva dizajna proizvoda Funkcije, odnosno zahtevi koji se

očekuju od procesa, kao i vrsta procesa koje je potrebno primeniti, Ograničenja u okviru kojih se

identifikuje željena klasa materijala, klasa oblika i atributi procesa i Kriterijumi za ocenu i izbor tehnoloških

procesa.

Osnovnih pitanja koja se postavljaju su: Kako biramo proizvodne procese? Kako materijal utiče na izbor procesa? Da li funkcija proizvoda i potebna

sojstva eksploatacije utiču na izbor proizvodnog procesa? Koji kriterijumi se koriste pri izboru

procesa? Koji kriterijumi su značajniji? Kako definisate težinske koeficijente

za kriterijume? Kako doneti konačnu odluku?

Osnovni algoritam izbora procesa proizvodnje

Druga faza – faza izvodljivosti U okviru ove faze se vrši provera postavljenih ograničenja i eliminacija neodgovarajućih procesa. Ova faza se analitički najčešće realizuje pretraživanjem tabela u kojima su matrično definisane mogućnosti ili ograničenja procesa s obzirom na atribute proizvoda, proizvodnje i procesa. Najčešći atributi, odnosno kriterijumi su vrsta materijala, oblik, količine, tačnost, i dr.

1. Utisnuće materijala – Da 2. Jedinstvena debljina zida – Da 3. Jedinstveni poprečni presek – Da 4. Osa rotacije – Ne 5. Pravilan poprečni presek – Ne 6. Šupljine – Ne 7. Ograđenost – Ne 8. Slobodna površina – Da

Primer izbora procesa prema Boothroyd-u

A-livenje B-obrada deformisanjem C-obrada skidanjem

materijala D-spajanje E-montaža F-dodavanje materijala

Primer izbora procesa prema Halevi-u

Treća faza – vrednovanje i rangiranje procesa

)(1

i

n

ii WPWRV

WRV – ponderisani rang vrednosti procesa

n – ukupan broj kriterijuma Pi – ponderisana ocena

procesa za određeni kriterijum Wi – težinski koeficijent

kriterijuma ASM sistem vrednovanja procesa

Primer vrednovanja pojedinih procesa-vrednosti Pi

Četvrta faza – analiza rezultata vrednovanja

Wi - težinski koeficijenti kriterijuma se mogu dodeliti slobodno prema mišljenju donosioca odluke ili se proračunavaju primenom neke od metoda višekriterijumskog odlučivanja/optimizacije (AHP )

Najbolje rangirani procesi se detaljno analiziraju i ispituju u cilju dobijanja dodatnih i potvrdnih informacija o kvalitetu izbora, razmatraju se eventualne moguće štetne posledice za neke kriterijume koji nisu uzeti u razmatranje.

Geometrijske osobine CAMPS MAS EPSS DCA MaMPS CPS COMPASS

Zapremina dela x x x x x

Masa dela x x x

Opis oblika dela x x x x x x x

Sekundarne geometrijske osobine x x x x x x x

Tolerancije x x x x x x x

Kvaliteti površina x x x x x x x

Debljine zidova dela x x x

Mera za kompleksnost dela x x

Provera unifikacije zidova dela x x

Koristi CAD bazirano okruženje x

Koristi CAD ulazne podatke x

CAMPS (Computer-Aided Material and Process Selection), Shea i Dewhurst MAS (Manufacturing Advisory Service), Smith EPSS (Expert Processing Sequence Selector), Farris MaMPS (Material and Manufacturing Process Selection), Giachetti CMS (Cambridge Materials Selector) and CPS system (Cambridge Process

Selector), Esawi i Ashby COMPASS (Computer Oriented Material, Processes, and Apparatus Selection

System), Chen i dr.

Komparacija ulaznih geometrijskih informacija razvijenih sistema za izbor i rangiranje procesa

Programski sistemi za izbor i rangiranje procesa

Određivanje troškova i vremena proizvodnje predstavlja u velikom broju slučajeva osnovu za donošenje kvalitetnih odluka u proizvodnoj praksi. U zavisnosti od faze razvoja proizvoda postoje različiti načini određivanja troškova i vremena, u početnim fazama se uglavnom vrši procena, a u kasnijim fazama detaljan proračun troškova i vremena. Jedan od osnovnih zadataka konceptualnog projektovanja tehnoloških procesa je procena i smanjenje proizvodnih troškova, koje se uopšteno može realizovati: Primenom i nabavkom jeftinijih materijala, Proizvodnjom sa malo proizvodnog otpada, Proizvodima sa što manjom masom, Proizvodnjom u većim serijama, Izborom proizvodnih procesa koji imaju kratko vreme i niske troškove izrade

po jedinici vremena, Projektovanjem tehnologičnog proizvoda primenom DFMA i drugih DFX

metoda, itd.

Nemogućnost preduzeća da brzo i uspešno proceni troškove i cenu proizvoda može značajno da ugrozi njegov ekonomski opstanak na konkurentnom tržištu. Procena troškova je veoma značajna s obzirom na održivost projekta i smanjenje troškova razvoja i proizvodnje proizvoda. Jedan od bitnih zadataka procene troškova izrade proizvoda predstavlja obezbeđivanje dovoljno pouzdanih informacija o elementima troškova u ranoj fazi razvoja proizvoda, na osnovu kojih se mogu doneti odluke o izboru kvalitetnih varijanti proizvoda i ekonomičnosti njihove proizvodnje.

Određivanje troškova i vremena proizvodnje

Posledice loše procene troškova i vremena: Previsoka procena troškova proizvodnje utiče na formiranje visoke cene proizvoda, što ima za posledicu nekonkurentnost na tržištu, Premala procena troškova proizvoda utiče na formiranje niske cene proizvoda, što ima za posledicu ostvarivanje gubitaka u poslovanju, Prevelika procena vremena proizvodnje povlači posledice previsoke procene troškova, kao i nemogućnosti zadovoljenja zahtevanih rokova isporuke i Premala procena vremena proizvodnje povlači posledice premale procene troškova, kao i nemogućnosti poštovanja definisanih rokova proizvodnje.

Metoda Opis Najbolja primena za

Preciznost (nivo greške)

Intuitivna Procena troškova na bazi ličnog znanja, iskustva i intuicije.

Globalno planiranje

proizvodnje 30-50 %

Komparativna (Metoda

poređenja)

Procena na osnovu postojećih troškova sličnih delova.

Globalno planiranje

proizvodnje 30-50 %

Analogna Procena na bazi troškova sličnih delova,

definišu se osnovni parametri za poređenje sa prethodnim slučajevima.

Konceptualno projektovanje 14-30 %

Parametarska

Vrši se izbor jednog ili više parametara koji će se posmatrati. Oni se koriste zajedno sa

težinskim koeficijentima za procenu troškova.

Konceptualno projektovanje 14-30 %

Analitička

U obzir se uzimaju direktni i indirektni troškovi. Vrši se proračun svih elementarnih troškova i njihovim sabiranjem se dobijaju

ukupni troškovi proizvodnje.

Detaljno projektovanje 5-15 %

Podela metoda za proračun i procenu troškova

Redukcija troškova proizvodnje primenom

ABC analize

Prikaz analogne metode za procenu troškova (prema Swift-u) Troškovi proizvodnje T određenog dela sastoje se od troškova materijala Tm, troškova izrade Ti i troškovi termičke obrade i/ili površinske zaštite Tt, gde n predstavlja broj različitih operacija izrade:

t

n

iim TTTT

1

Za određivanje pojedinih koeficijenata koji figurišu u izrazima za proračun, potrebno je prethodno izvršiti klasifikaciju proizvoda prema geometrijskom obliku. Svi proizvodi su podeljeni u tri osnovne klase, koje se potom dele na pet različitih podklasa po složenosti. Osnovne klase su:

A – rotaciono-simetrični i rotaciono-nesimetrični delovi B – prizmatični i kutijasti puni delovi C – prizmatični i kutijasti tankozidni delovi

Troškovi materijala Tm

Tm = VP ∙ Cmt

VP=V∙WC

Troškovi materijala se određuju kao proizvod zapremine pripremka VP i jedinične cene materijala Cmt (cena materijala po jedinici zapremine):

Zapremina pripremka se određuje lako kada je u pitanju jednostavan oblik, kao što je na primer šipka. Međutim, kada je zapremina pripremka složena ili nije poznat oblik pripremka, onda se ona može odrediti kao proizvod zapremine gotovog dela V i koeficijenta WC koji uzima u obzir količinu skinutog materijala. Koeficijent WC zavisi od vrste proizvodnog procesa i složenosti oblika proizvoda prema prethodno izvršenoj klasifikaciji.

Složenost geom. oblika

PROCES

CF CH SC PDC CDF SMW AM MM CNC

PM IM SM CPM VF GDC

A1 1 1 1.1 1 1.1 - 1.6 1 1 1 1 1 1

A2 1 1 1.1 1.1 1.1 - 2 1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1

A3 1 1 1.2 1.1 1.2 - 2.5 1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1

A4 - - 1.3 1.2 1.2 - 3 1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.2

A5 - - 1.4 1.3 1.3 - 4 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3

Koeficijent skinutog materijala Wc

Troškovi izrade Ti

Kao osnova za određivanje troškova izrade proizvoda uzimaju se troškovi "idealnog proizvoda", uz korekciju sa relativnim koeficijentom troškova koji iskazuje razliku posmatranog proizvoda i idealnog proizvoda, s obzirom na vrstu materijala, složenost oblika, određene dimenzije, tolerancije i kvalitete površina, odnosno:

Ti=PC∙RC •PC – Troškovi izrade idealnog proizvoda •RC – Relativni koeficijent troškova

Idealan proizvod je proizvod iz određene klase proizvoda koji ima najjednostavniji oblik, najniže zahteve u pogledu tačnosti, odnosno tolerancija i kvaliteta obrade površina. Na slici je prikazan jedan od grafika funkcija za određivanje troškova idealnog proizvoda od primenjene tehnologije izrade, odnosno proizvodnog procesa i obima proizvodnje.

Troškovi idealnog proizvoda Pc

VF-termoformiranje PM-metalurgija praha CDF-kovanje CF-hladno istiskivanje CH-hladno oblikovanje SMW-obrada lima

Relativni koeficijent troškova Rc se računa na osnovu sledećeg izraza: Cc – Koeficijent složenosti oblika proizvoda Cmp – Koeficijent pogodnosti materijala za određeni proces Cs – Koeficijent koji uzima u obzir debljinu zida proizvoda Ct – Koeficijent tolerancija Cf – Koeficijent kvaliteta obrade površina

Za idealan proizvod svi ovi koeficijenti su jednaki jedinici, dok se za konkretne proizvode koeficijenti očitavaju sa odgovarajućih grafika funkcija ili iz tabela, u zavisnosti od određenih karakteristika proizvoda vezanih za odgovarajući koeficijent redukcije. Nakon određivanja koeficijenata tolerancija Ct i kvaliteta obrade površina Cf, uzima se u obzir koeficijent sa većom vrednošću, koji dobija oznaku Cft. Za određivanje koeficijenta složenosti proizvoda potrebno je prethodno izvršiti klasifikaciju proizvoda prema klasi oblika (A, B ili C) i podklasi složenosti (1,2,3,4,5), nakon čega se koeficijent složenosti očitava sa grafika funkcija

RC = Cc∙Cmp∙Cs ∙ Cft (Ct ili Cf)

Koeficijent složenosti Cc za klasu oblika A

Primeri primene analogne metode za procenu troškova

Proračun vremena obrade

Za zahvate koji se izvode jednim alatom, odnosno diferencirano, vreme obrade određuje se izrazom:

1

pzz g a p p me i

s z

Tt t t t t t t

z n

Vreme zamene i regulisanja alata: 1

ga

tt t

T

Vreme operacije obrade sa (k) zahvata je: 1

k

k zii

t t

R.BR. OZNAKA ZNAČENJE

1. tg , tgi Osnovno vreme obrade

2. ta Vreme zamene i regulisanja alata na mašini 3. Dodatak za obradu

4. Dubina rezanja u jednom prolazu

5. tp1 Vreme povratnog hoda alata

6. tp Pomoćno vreme

7. tme Vreme merenja koje zahteva zastoj u obradi 8. Tpz Pripremnozavršno vreme po seriji 9. zs Veličina serije

10. nz Broj zahvata operacije

11. ti Izgubljeno vreme

12. t1 Vreme zamene i regulisanja alata po jednom sečivu

13. T , Ti Postojanost alata

14. tgm Merodavno osnovno vreme obrade

d2d1

d3

dm

su

sp

Lp1

Lpm

L3

Lm

L2

n

1 2 3

5 4

Primer koncentrisane obrade na strugu

a kod koncentrisane obrade: 1

1

ngi

ai i

tt t

T

a kod koncentrisane obrade, kod koje se određeni broj pojedinačnih zahvata izvodi istovremeno odgovarajućim brojem alata, vreme ovog složenog zahvata obrade je :

pzz gm a p me i

s z

Tt t t t t t

z n

Proračun troškova obrade

Kao ekvivalent ekonomičnosti posmatraju se troškovi obrade. Za efikasno određivanje troškova operacija i tehnološkog procesa određuju se troškovi zahvata obrade. Troškovi obrade obuhvataju bruto zarade poslužioca i stručnog radnika R1, troškove mašine М1, troškove alata А1 i ostale direktne troškove В1, tako da su troškovi zahvata obrade:

1111 BAMRU z

Pomenuti elementi troškova obrade mogu se odrediti pomoću izraza:

zo tRR 1

zo tMM 1

Tt

AtBMRA goooo 11

EzozS

PS

z

TP UtBnz

UnQ

UB

1

Gde su usvojene sledeće oznake: 3600

RPo

SSR

100

MM

Mo F

pCM

Za alate sa izmenljivim pločicama:

RARARLDP

o tKzC

zZ

zC

zCA

4321

a za alate koji se oštre :

RARAooA

o tKtKiC

A

1

Oznake Ro, Mo, Ao и Bo predstavljaju respektivno: bruto zaradu u jedinici vremena, troškove mašine u jedinici vremena, troškove po jednom sečivu alata i ostale troškove u jedinici vremena.

dok su troškovi energije za rad pogonskog motora:

EphMHgM

E CtPtP

U

3600

Troškovi zahvata obrade sa jednim alatom imaju krajni oblik:

phpmoooogZS

PS

z

TPz tCtC

TAtCCCt

nzU

nQUU

211

1

gde su oznake: oooo BMRC 3600

1EM CP

C

3600

2EMH CP

C

izs

pzmepppm t

nzT

tttt 1 meppph tttt

1

Za operaciju obrade sa k zahvata troškovi će iznositi:

k

izik UU

1

РЕДНИ

БРОЈ

ОЗНАКА ЗНАЧЕЊЕ

1. UTP Трошкови једноструке технолошке припреме 2. UPS Трошкови понављања серије 3. SP, SR Бруто зарада послужиоца машине и стручног

радника 4. Q Обим производње 5. FM Годишњи ефективни временски капацитет

машине 6. CM Цена машине 7. М Степен искоришћења временског капацитета

машине 8. р Амортизациона стопа 9. CP,CD,CL,

CR Цена плочице, држача, ломача струготине и резервни делова

10. z1 Број резних сечива плочице

11. z2, z3, z4 Век држача, ломача струготине и резервних делова изражен бројем истрошених сечива плочице

12. KRA Трошкови регулисања алата ван машине

13. tRA Време регулисања алата ван машине 14. Ko Трошкови оштрења алата 15. to Време оштрења алата 16. CA Цена алата 17. i Број оштрења алата 18. РМ Снага погонског мотора машине 19. РМН Снага празних ходова машине 20. tph Време празних ходова машине 21. СЕ Цена електричне енергије 22. USP Годишњи трошкови специјалног прибора 23. UGO Годишњи трошкови одржавања машине 24. UKA Годишњи износ камата за отплату машине 25. UPOV Годишњи трошкови површине радног места 26. UPM Годишњи трошкови помоћног материјала радног места 27. UGK Годишњи трошкови грејања и климатизације 28. USD Годишњи трошкови пробне серије, прототипа, дораде и шкарта 29. UME Годишњи трошкови мерила 30. FPR,

FME Годишњи ефективни времен. капацитет рада прибора и мерила

31. PR, ME

Степен искоришћења временског капацитета специјалног прибора и мерила

U proizvodnoj praksi, čest zadatak optimizacije postavlja određivanje granice primenljivosti varijanti tehnoloških rešenja, koja se mogu odnositi na varijante pripremaka, operacija, zahvata, mašina, pribora, alata. Da bi se odredila granica primenljivosti varijanti elemenata tehnologije preko graničnog obima proizvodnje (Qk), potrebno je izvršiti transformaciju opštih izraza za vreme i troškove operacija obrade na sledeći način:

TP PPo

s

UUU UQ z

os

PZ tz

Tt

Kod određivanja granice primenljivosti varijanti pripremaka troškove ili vreme obrade treba izraziti na nivou tehnoloških procesa izrade za obe varijante, s tim što se troškovima obrade dodaju i cene odgovarajućih pripremaka.

Granice primenljivosti varijanti tehnoloških rešenja

a) b)

0 0

( ) ( )TP TPK

I II

PP PP

s sII I

U UQU UU U

z z

III

IIPZIPZK toto

TTQ

Primer određivanja granice primenljivosti

Profil alata i način obrade Pribor-Plivajući stezač

Telo ručice (serijska proizvodnja)

Granica primenljivosti varijanti operacija

Principi grupne tehnologije u procesu razvoja proizvoda U cilju racionalizacije proizvodnje, grupni i tipski prilaz nalazi svoju primenu i u drugim aktivnostima proizvodnog sistema, kao što su projektovanje, konstruisanje i proizvodnja proizvoda. Osnovni cilj primene grupisanja u području projektovanja, konstruisanja i proizvodnje je izrada i ugradnja delova unificiranih oblika, standardizovanih veličina, sličnih kvaliteta i materijala, itd., čime se povećava serijnost delova i prelazi na više tipove proizvodnje i primenu obradnih sistema većeg stepena efikasnosti.

Stru

govi

Glo

dalic

e

Buši

lice

Rev

olve

rst

rugo

vi

Brus

ilice

NC

stru

govi

Obr

adni

cent

ri

Formiranje grupa delova

Klasa delova za obradu namašinama

Grupni i tipski tehnološkiprocesi

Formiranje grupa i tipova

Individualni tehnološkiprocesi

Individualni delovi

Asortiman delovaproizvodnog sistema

Grupne operacije i grupnitehnološki procesi

Klase delova sa unificiranimtehnološkim procesom

Auto

mat

i

Postoji realankompleksan deo

ULAZTehnološka grupa delova

Izbor dela

Projektovanje grupnogtehnološkog procesa

ili grupne operacije obrade

Projektovanje tehnološkogprocesa ili operacije

obrade za deo

IZLAZTehnološka dokumentacija

Definisanje imaginarnogkompleksnog dela

Klasfikacija delovau grupe

DA

NE

Značaj uvođenja grupne i tipske tehnologije najbolje se uočava kroz njihove osnovne karakteristike u primeni: Povišenje stepena serijnosti u proizvodnom sistemu, Izvođenje koncepcijski istih konstrukcionih rešenja

ukoliko funkcija proizvoda to dozvoljava, Svođenje različitih operacija i zahvata u okviru

tehnoloških procesa na neophodni minimum, Olakšano konstruisanje, projektovanje tehnoloških

procesa izrade i proizvodnja sličnih proizvoda, Skraćenje vremena trajanja ciklusa proizvodnje, Značajno smanjenje neproduktivnih vremena u

proizvodnom procesu, Smanjenje troškova izrade proizvoda, Povećanje ukupnih efekata proizvodnih sistema, i dr.

Algoritam projektovanja grupnih tehnoloških procesa

Određivanje vremena obrade na principima grupne tehnologije Za primenu ovih metoda prethodno je potrebno usvojeni proizvodni program proizvodnje podeliti u nephodni broj tehnoloških, odnosno operacijskih grupa. Formiranje tehnoloških, odnosno operacijskih grupa vrši se primenom konstruktivno-tehnoloških klasifikacionih sistema i dodatnih kriterijuma grupisanja koji određuju potrebni nivo tehnološke podobnosti za izradu na pojedinim operacijama.

Metode zasnovane na karakteristikama grupne i tipske tehnologije koriste se za određivanje osnovnog (tg), pomoćnog (tp) i pripremnozavršnog vremena obrade (Tpz) operacijskih, odnosno tehnoloških grupa. One se u praktičnoj primeni koriste kao grafičke ili analitičke metode. U oba slučaja metode obezbeđuju približno određivanje ciklusnih i pripremnozavršnih vremena, čime se u proizvodnoj praksi dobijaju zadovoljavajući rezultati pri određivanju normativa vremena za pojedine operacije obrade, a time i podloga za određivanje broja obradnih sistema i utvrđivanja vremenskog stepena njihovog iskorišćenja.

Podela proizvodnog programa na tehnološke grupe

Najpoznatiji sistemi klasifikacije, odnosno konstrukciono-tehnološki klasifikatori su: OPITZ (Univ. Aachen, Nemačka), CODE (SAD), MICLASS/MULTICLASS (Holandija), DCLASS (SAD), KK-3 (Japan), IAMA (domaći)

Na osnovu prethodno izvršene klasifikacije delova i formiranja odgovarajućih tehnoloških, odnosno operacijskih grupa, projektuju se grupni tehnološki procesi i odgovarajuće grupne operacije za kompleksne delove, koji mogu biti stvarni ili imaginarni.

Grafoanalitička metoda

Tehnološka grupa osovina TG1, kao deo proizvodnog programa

kompleksni deo grupe za obradu na FTĆ

DEO OBIM PROIZVODNJE

(kom/god) 1 150 2 200 3 450 4 120 5 500 6 110 7 850 8 120

2 1

2 1

c ct tk

z z

1c ct t k z

1ic c it t k z

Ukupno ciklusno vreme za određenu operacijsku grupu za obradu na posmatranoj operaciji određuje se prema izrazu:

1

( )i

k

c i ci

T Q t

Metoda zasnovana na reprezentima tehnoloških grupa

Izbor reprezenata vrši se na osnovu ABC analize, koja utvrđuje zavisnost između vrste prizvoda i odgovarajućih količina, masa, vrednosti i dobiti, i dr.

Za svaku tehnološku grupu biraju se reprezenti i za njih preciziraju operacije obrade na osnovu odgovarajućih grupnih tehnoloških procesa, uključujući i određivanje vremena operacija reprezenata (tkp).

Da bi se odredilo vreme angažovanja obradnog sistema za obradu posmatrane operacijske grupe potrebno je odrediti redukovanu količinu delova te grupe (Qr). Redukovane količine pojedinih delova određene operacijske grupe određuju se na osnovu izraza:

ir i iQ Q r

Stepen redukcije određenog dela operacijske grupe obuhvata redukciju za masu (rm), za složenost (rs) itd, što se može izraziti u vidu izraza: ...

i i ii m s kr r r r

Stepen tehnološke složenosti pojedinih delova operacijske grupe određuje se odnosom broja zahvata delova i broja zahvata odgovarajućeg reprezenta ili na osnovu podloga datih tabelarno. Redukovana količina svih delova operacijske grupe određena je izrazom: 1

k

r i ii

Q Q r

Opšti model tehnološke pripreme proizvodnje i mesto konceptualnog PTP

STRATEGIJSKOPLANIRANJE

ORGANIZACIJA I INFORMATIKA

UPRAVLJANJE FINANSIJAMA

ISTRAŽIVANJE I RAZVOJ

MARKETING

PRODAJA

NABAVKA I KOOPERACIJA

KONSTRUKCIONA PRIPREMA

PROIZVODNJE (CAD)

TEHNOLOŠKA PRIPREMA

PROIZVODNJE (CAPP/CAM)

PROIZVODNJA (CAM)upravljanje proizvodnim tokovima

izrada - montaža - kontrola

PLANIRANJE I UPRAVLJANJE

PROIZVODNJOM(PPS)

SISTEMSKA PODRŠKAtransport - skladištenjeodržavanje - energetika

DOBAVLJAČI

KUPCI

TRŽIŠTE

UPRAVLJANJE PREDUZEĆEM

UPR

AVL

JAN

JE K

VALI

TETO

M (C

AQ

)

isporuka gotovih proizvoda

sirovine, poluproizvodi, pripremci i energenti

Model proizvodnog (CIM) sistema

Funkcionalni model tehnološke pripreme proizvodnje

Razvijeni IDEF0 model tehnološke pripreme proizvodnje se sastoji od 12 dijagrama aktivnosti koji pokazuju različite nivoe dekompozicije, A_0, A0, A1, A12, A13, A2, A2', A3, A33, A4, A5, i A6.

Kontekstni dijagram modela tehnološke pripreme proizvodnje A_0

Dekompozicioni dijagrami modela tehnološke pripreme

Dekompozicioni dijagram modela tehnološke pripreme proizvodnje_A0

Dekompozicioni dijagrami – Konceptualno projektovanje tehnoloških procesa-DFM

TITLE:NODE: NO.: 3A1 KONCEPTUALNO PROJEKTOVANJE TEHNOLOŠKIH PROCESA

A11

ANALIZA TEHNOLOGICNOSTI

PROIZVODA

A12

IZBOR OSNOVNIH PROCESA

PROIZVODNJE

A13

IZBOR VRSTE PROIZVODNIH

RESURSA

A14

PROCENA VREMENA I TROŠKOVA

I1I3

I4I5

O11

Izabrani procesi i vrste pripremaka

Izabrana vrsta proizvodnih resursa

M3M2M1

M2

M5

O11

O7

O1

C1 C3

C1 C3

C1

C1

O10

TITLE:NODE: NO.: 4A12 IZBOR OSNOVNIH PROCESA I VRSTE PRIPREMAKA

A121

IZBOR PROCESA NA OSNOVU MATERIJALA

A122

IZBOR PROCESA NA OSNOVU

KOLICINA

A123

IZBOR PROCESA NA OSNOVU

OBLIKA I VELICINE

A124

IZBOR PROCESA NA OSNOVU

TOLERANCIJA I KVALITETA POVRŠINA

A125

IZBOR PROCESA NA OSNOVU Xi

ATRIBUTA

I1I3

I4I5

I4

Izabrani tehnološki procesi

Kandidati tehnološkog procesa

Kandidati tehnološkog procesa

Kandidatitehnološkog procesa

Kandidati tehnološkog procesa

M3

M3

M3

I1

I1

I1

I1

M3M1

M3

Izabrane vrste pripremaka

Zahtevi za novim procesima

C1 C3

C1

C1

C1

C1

O11

A131

IZBOR VRSTE OBRADNIH I

TEHNOLOŠKIH SISTEMA

A132

IZBOR VRSTE ALATA/PRIBORA/MERILA/UREĐAJA

A133

DEFINISANJE POTREBNIH

PROIZVODNIH VEŠTINA

Izabrane vrste obradnih i tehnoloških

sistema

M2

M2

Izabran vrstealata/pribora/merila/uređaja

I5

I3

I1

O11

I5

I3

I1

M2

TITLE:NODE: NO.: 5A13 IZBOR VRSTE PROIZVODNIH RESURSA

Izabrani procesi i pripremci

Izabrani procesi i pripremci

I5

I3Izabrana vrsta

proizvodnih resursa

Izabrani procesi i pripremci

Zahtev za novim resursima

C1

C1

C1

Izbor osnovnih procesa proizvodnje_A12

Izbor vrste proizvodnih resursa_A13

Konceptualno projektovanje tehnoloških procesa_A1

Prikaz konceptualnog CAPP sistema – DFM sistema

POČETAK

ULAZNI PODACI O PROIZVODNJI

- OBIM PROIZVODNJE- RASPOLOŽIVI PROIZVODNI RESURSI- DRUGI ZADATI USLOVI

ULAZNI PODACI O PROIZVODU

ANALIZA TEHNOLOGIČNOSTI KONSTRUKCIJE PROIZVODA

IZBOR OSNOVNIHPROCESA PROIZVODNJE

BAZE PODATAKA

PROCENA VREMENA I TROŠKOVA PROIZVODNJE

PRELIMINARNI TEHNOLOŠKI PROCESIPROCENJENO VREME I TROŠKOVI

ZAHTEVI ZA NOVIM RESURSIMA I PROCESIMAZAHTEVI ZA PROMENU DIZAJNA PROIZVODA

IZLAZ

KRAJ

IZBOR VRSTE PROIZVODNIH RESURSA

BAZE ZNANJA

U okviru programskog rešenja konceptualnog CAPP sistema razvijena su sledeća tri modula:

Analiza tehnologičnosti konstrukcije proizvoda,

Izbor osnovnih procesa proizvodnje i

Procena troškova proizvodnje

Ove aktivnosti u okviru programskog rešenja mogu da se primenjuju nezavisno, jer je posmatrano rešenje razvijeno na modularnom principu.

Algoritamska struktura konceptualnog CAPP sistema

Modul za analizu tehnologičnosti konstrukcije proizvoda

Modul za analizu tehnologičnosti konstrukcije proizvoda

Ako je B = E Ako je B > E Ako je B < E

- Ispunjen uslov saglasnosti - Smanjiti tolerancijsko polje B=E - Smanjiti kvalitet obrađene površine C=X - Ne menjati ni tolerisanu meru ni oznaku kvaliteta obrade, jer konstrukciono-eksploatacijske karakteristike dela zahtevaju povećan kvalitet obrade površine

- Povećati tolerancijsko polje B=E - Povećati kvalitet obrađene površine C=X

Modul za analizu tehnologičnosti konstrukcije proizvoda

Modul za analizu tehnologičnosti konstrukcije proizvoda

Modul za izbor osnovnih procesa proizvodnje POČETAK

ULAZNI PODACI

- VRSTA MATERIJALA- GODIŠNJI OBIM PROIZVODNJE - POTREBNA PROIZVODNOST- TAČNOST DIMENZIJA - TOLERANCIJE- KVALITET OBRADE POVRŠINA- OBLIK DELA- DRUGI PODACI

CRTEŽ I MODEL PROIZVODA

KRAJ

DA LI JE IZABRANI MATERIJAL POGODAN ZA OBLIKOVANJE I OBRADU

DA LI JE PROCES EKONOMIČAN ZA ZADATI OBIM

PROIZVODNJE I POTREBNU PROIZVODNOST

ELIMINISATI PROCESE

DA LI JE PROCESOM MOGUĆE DOBITI ZAHTEVANI

OBLIK DELA

ELIMINISATI PROCESE

ELIMINISATI PROCESE

DA LI JE PROCESOMMOGUĆE DOBITI ZAHTEVANU

TAČNOST-TOLERANCIJE I KVALITET OBRADE

ELIMINISATI PROCESE

DA LI PROCES ZADOVOLJAVA OSTALE

KRITERIJUME

ELIMINISATI PROCESE

DA LI JE POTREBNO UZETI U RAZMATRANJE

JOŠ NEKI PROCES

UBACITI PROCESE

POZNATE SU PONDERISANE VREDNOSTI

TEŽINSKIH KOEF. KRITERIJUMA ZA OCENU PROCESA

UNOS PONDERISANIH VREDNOSTI TEŽINSKIH

KOEFICIJENATA KRITERIJUMA ZA OCENU PROCESA

PRORAČUN NORMALIZOVANIH TEŽINSKIH KOEFICIJENATA

KRITERIJUMA ZA VREDNOVANJE PROCESA (Wi )

MEĐUSOBNO POREĐENJE KRITERIJUMA PRIMENOM SKALE

DEVET TAČAKA

PRORAČUN NORMALIZOVANIHTEŽINSKIH KOEF. KRITERIJUMA

ZA VREDNOVANJE PROCESA (Wi )

PONDERISANE OCENE PROCESA ZA ODREĐENE KRITERIJUME

PROCESA (Pi )BP PONDERISANIH OCENA PROCESA

PRORAČUN PONDERISANOG RANGA VREDNOSTI PROCESA

(WRV) I RANGIRANJE PROCESA

VREDNOVANI I RANGIRANI PRIMARNI TEHNOLOŠKI PROCESI

IZLAZ

IZLAZ

VARIJANTE PRIMARNIH TEHNOLOŠKIH PROCESA

DA

DA

DA

DA

DA

DA

DA

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

ni

iti WPWRV

1

PREPORUČENI PRIMARNI TEHNOLOŠKI PROCESI

BP PROCESA I KRITERIJUMA

BZ ZA IZBOR PROCESA

U okviru ovog modula rešavaju se zadaci: Izbora osnovnih procesa proizvodnje (na osnovu) - materijala - količina - proizvodnosti - tačnosti-tolerancija - kvaliteta obrade - osnovnog oblika dela Ocene, odnosno vrednovanja i rangiranja izabranih alternativnih varijanti procesa 1. unos poznatih ili usvojenih ponderisanih vrednosti i proračun normalizovanih težinskih koeficijenata kriterijuma za ocenu procesa 2. međusobno poređenje kriterijuma za ocenu procesa primenom skale 9 tačaka (AHP-Saaty) i proračun normalizovanih težinskih koeficijenata kriterijuma za ocenu procesa

Analogna metoda za procenu troškova (Prema Swift-u i dr.) Bazira na odgovarajućim podacima iz proizvodne prakse koji su sistematizovani u obliku pogodnom za proračun i procenu troškova proizvodnje pojedinih delova.

t

n

iim TTTT

1

Troškovi proizvodnje dela T

Troškovi materijala Tm

Tm = VP ∙ Cmt VP=V∙WC

Troškovi izrade Ti

Ti=PC∙RC

RC = Cc∙Cmp∙Cs ∙ Cft (Ct ili Cf)

V – Zapremina dela, VP – Zapremina pripremka Cmt – Cena materijala po jedinici zapremine WC – Koeficijent skinutog materijala PC – Troškovi izrade idealnog proizvoda RC – Relativni koeficijent troškova Cc – Koeficijent složenosti oblika proizvoda Cmp – Koeficijent pogodnosti materijala za određeni proces proizvodnje Cs – Koeficijent koji uzima u obzir debljinu zida proizvoda i određene dimenzije Ct – Koeficijent tolerancija Cf – Koeficijent kvaliteta obrade površina

Troškovi termiče obrade Tt

A- Rotaciono-simetrični i rotaciono-nesimetrični delovi B – Prizmatični i kutijasti puni delovi C – Prizmatični i kutijasti tankozidni delovi

Osnovne klase delova:

Modul za procenu troškova

Modul za procenu troškova

Osnovni ulazni podaci su:

•Vrsta materijala dela,

•Ukupan broj primarnih i sekundarnih procesa (n),

•Vrsta ovih procesa,

•Godišnji obim proizvodnje,

•Minimalna debljina zida ili sekcije dela,

•Najuža tolerancija mere dela i broj ortogonalnih ravni u kojima se ona javlja (1 ravan, 2 ravni ili 3+ ravni) i

•Najstrožiji kvalitet obrade površina na delu, odnosno klasa hrapavosti i broj ortogonalnih ravni u kojima se javlja (1 ravan, 2 ravni ili 3+ ravni).

POČETAK ULAZNI PODACI

- VRSTA MATERIJALA- GODIŠNJI OBIM PROIZVODNJE - UKUPAN BROJ PROCESA-OPERACIJA IZRADE (n)- VRSTE PROCESA-OPERACIJA IZRADE- MINIMALNA DEBLJINA ZIDA - SEKCIJE- NAJSTROŽIJA TOLERANCIJA I BROJ ORTOGONALNIH RAVNI U KOJIMA SE JAVLJA- NAJSTROŽIJI KVALITET OBRADE I BROJ ORTOGONALNIH RAVNI U KOJIMA SE JAVLJA

CRTEŽ I MODEL PROIZVODA

KLASIFIKACIJA DELOVA PREMA SLOŽENOSTI GEOMETRIJSKOG OBLIKA U KLASE (A, B ILI C) I

PODKLASE (A1-A5, B1-B5, C1-C5)

POZNATA JE ZAPREMINA PRIPREMKA

UNETI ZAPREMINU DELA (V )

ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA SKINUTOG MATERIJALA (WC )

UNETI ZAPREMINU PRIREMKA (VP )

PRORAČUN TROŠKOVA MATERIJALATM=VP*Cmt ili TM=V*WC*Cmt

ODREĐIVANJE TROŠKOVA MATERIJALA PO JEDINICI

ZAPREMINE (Cmt )

i=1Niz (1,..n)

ODREĐIVANJE TROŠKOVA IZRADE IDEALNOG DELA (PC )

ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA SLOŽENOSTI OBLIKA (CC )

ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA POGODNOSTI MATERIJALA ZA

IZABRANI PROCES IZRADE (Cmp )

ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA KOJI UZIMA U OBZIR DEBLJINU ZIDA (Cs )

ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA TOLERANCIJE (Ct )

ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA KVALITETA OBRADE (Cf )

Ct > Cf Cft = CfCft = Ct

PRORAČUN TROŠKOVA IZRADE

DA

NE

NE

DA NE

i = i+1

PRORAČUN TROŠKOVA PROIZVODNJE

UNETI TROŠKOVE TERMIČKE OBRADE I/ILI POVRŠINSKE ZAŠTITE Tt

KRAJ

i > n

DA

ni

i

ni

iCCi iii

RPT1 1

ni

itIM TTTT

i1

PRORAČUN RELATIVNOG KOEFICIJENTA TROŠKOVA

RC=Cc*Cmp*Cs*Cft

f ( Vrsta procesa, Složenost geometrijskog oblika)

f ( Vrsta materijala)

f ( Obim proizvodnje, Vrsta procesa )

f ( Vrsta procesa, Složenost geometrijskog oblika )

f ( Vrsta materijala, Vrsta procesa )

f ( Vrsta procesa, Minimalna debljina zida )

f ( Najstrožija tolerancija, Broj ortogonalnih ravni u kojima se javlja, Vrsta procesa )

f ( Najstrožiji kvalitet obrade, Broj ortogonalnih ravni u kojima se javlja, Vrsta procesa )

IZLAZ

IZLAZ

IZLAZ

Telo endoproteze zgloba kuka

Primer primene DFM sistema za analizu primene tehnologija izrade implatata

Osnovni ulazni podaci za izbor tehnološkog procesa izrade tela endoproteze su:

Vrsta materijala: Nerđajući čelik Obim proizvodnje:

-Var.1 (1-100 kom/god) pojedinačna i maloserijska proizvodnja

-Var.2 (100-10000) uzeto u obzir Zahtevana proizvodnost: niska

ispod 10 (kom/sat) Tačnost dimenzija, odnosno nivo

tolerancija mera: visoka (<0,13mm) Kvalitet obrade površina:

visok (<Ra=1,6 (N7))

Višekriterijumski izbor i ocena procesa proizvodnje

1) Unosom ponderisanih vrednosti težinskih koeficijenata i njihovom normalizacijom

Definisanje težinskih koeficijenata navedenih kriterijuma (Wi), u posmatranom programskom rešenju je moguće realizovati na dva načina:

2) Međusobnim poređenjem kriterijuma primenom Saaty-jeve skale devet tačaka prema principima AHP metode i proračunom normalizovanih vrednosti težinskih koeficijenata.

Osnovni ulazni podaci za procenu troškova tela endoproteze su:

Ukupan broj procesa, n=1 ili n=2 u zavisnosti od alternativnih varijanti; Vrsta tehnološkog procesa, definisana usvojenim varijantama iz modula 2

o Varijanta I – Obrada rezanjem CNC (pripremak odsečak od ploče-lima) o Varijanta II – Precizno livenje+ Obrada rezanjem CNC o Varijanta III – Kovanje u zatvorenom kalupu + Obrada rezanjem CNC o Varijanta IV – Metalurgija praha + Obrada rezanjem CNC

Obim proizvodnje, varijante Q=10, 50, 100 (200, 600,1000,10000) [kom./god.], i dr.

Procena troškova proizvodnje

Tehnološki proces Obim proizvodnje Q [kom./god.]

10 50 100 200 400 1000 10000 Varijanta I 219,2 186,37 181,19 179,46 178,25 177,73 177,38 Varijanta II 231,27 188,53 181,77 179,65 178,08 177,34 176,87 Varijanta III 1457 444,97 317,88 254,36 222,73 203,85 192,49 Varijanta IV 1978,4 537,57 356,38 266,66 221,44 194,53 178,45

Najzastupljeniji DFMA sistemi: DFMA, Boothroyd Dewhurst Inc., USA, prema metodologiji Boothroyd-Dewhursta TeamSET, CSC Computer Sciences Ltd, UK, prema metodologiji Lucas-Hull AEM, Assembly Evaluation Method, Hitachi Corp., Japan, Miyakawa i Ohashi

Najzastupljeniji DFMA sistemi

Koncept proizvoda

Projektovanje za montažu (DFA)

Preporuke za unapređenje i pojednostavljenje strukture

proizvoda

Izbor materijala i procesa i rana DFM procena troškova

Najbolji koncept proizvoda

Projektovanje za Izradu (DFM)

Preporuke za najekonomičnije materijale i procese

Detaljan dizajn delova sa miminimalnim troškovima

proizvodnje

Prototip

Proces proizvodnje

DFM Concurent Costing 2.3 i DFA 9.4

Dve osnovne aplikacije u okviru „DFMA“ softvera su:

Algoritam DFMA programskog sistema

DFM Concurent Costing 2.3:

1. Stablo modela, 2. Polje za definisanje određenih podataka koji se odnose na komponente i 3.Polje za prikaz procene troškova.

<<Select process and material>>

Proces i materijal su kompatibilni Ograničenje procesa Nepotpuni podaci o materijalu-analiza nije moguća Proces i materijal su inkompatibilni-analiza nije moguća

Crtež dela

Unos osnovnih podataka

Izbor procesa i materijala

Podaci o ceni pripremka

Izbor mašine

Primena DFM Concurent Costing 2.3 za detaljnu analizu

Izbor pribora

Izbor alata i definisanje zahvata

Izbor nove operacije/mašine

Izbor alata i definisanje zahvata

Izbor pribora

Crtež dela

Unos osnovnih podataka

Izbor procesa i materijala

Podaci o ceni pripremka

Izbor opcije-brze procene

Primena DFM Concurent Costing 2.3 za brzu procenu troškova

Unos podataka o TTO (feature)

Definisanje zahvata

Procena troškova

TeamSET softver za DFMA

Lucas-Hull procedura-algoritam TeamSET

Materijal

Zapremina

materijala

(cm3)

Troškovi

materijala

(funte)

Troškovi

procesa

(funte)

Ukupni

troškovi

(funte)

Kućište

Livenje u pesku Liveno gvožđe 15200 0,30 0,47 0,67

CNC obrada rezanjem Niskougljenični čelik 43200 2,12 0,14 2,26

Precizno livenje Liveno gvožđe 13340 0,26 0,37 0,63

Vratilo

Kovanje Legura bakra 1200 0,21 0,17 0,38

CNC obrada rezanjem Legura bakra 1080 0,56 0,13 0,69

Precizno livenje Legura bakra 650 0,11 0,27 0,38

Telo svećice

Livenje u pesku Legura bakra 9000 1,56 2,32 3,88

CNC obrada rezanjem Legura bakra 20900 14,45 0,15 14,60

Precizno livenje Legura bakra 9000 1,56 0,47 2,03

Ležaj

Precizno brizganje Plastika 280 0,00 0,02 0,02

Kompresiono

presovanje Plastika 280 0,00 0,03 0,03

CNC obrada rezanjem Plastika 280 0,01 0,17 0,18

Kugla

Kovanje Legura bakra 1100 0,19 0,29 0,48

Livenje u pesku Legura bakra 710 0,19 0,94 1,13

Precizno livenje Legura bakra 710 0,12 0,94 1,06

Ručica

Gravitaciono livenje Legura aluminijuma 5800 0,17 0,10 0,28

Livenje u pesku Legura aluminijuma 5800 0,17 2,13 2,30

Precizno livenje Legura aluminijuma 5800 0,17 0,47 0,62

Kućište 1 Vratilo 11

Izolator 2 Prsten O oblika (2 kom.) 12

Gornja glava 3 Ručica 13

Zaptivka 4 Klin 14

Donja glava 5 Provodnik 15

Ravna podloška 6 Konektor 16

Telo svećice 7 Cevčica 17

Ležaj (2 kom.) 8 Crevo za vazduh 18

Kugla 9 Osigurač 19

Muški konektor 10

Što jednostavnija konstrukcija, sa što manje delova, Maksimalna standardizacija delova i površina za izradu, kao i materijala i

pripremaka, Izbor varijante tehnološkog procesa za lakšu, bržu i jeftiniju izradu, Izbor procesa koji poboljšava uniformnost, Izbor odgovarajućih tolerancija i kvaliteta obrade površina

uže tolerancije-veći troškovi (dodatne operacije i zahvati, duža ciklusna vremena proizvodnje, dorada i škarta, potrebe za visokokvalifikovanim radnicima, značajne investicija za preciznu obradu, i dr.)

Izbor materijala pogodnih za izradu (dobra obradivost), Minimizacija broja operacija, pripremnih i pomoćnih vremena, Minimizacija potrebnih resursa, Uključivanje novih materijala i procesa, i dr.

Osnovne DFM smernice za razvoj proizvoda pogodnih za izradu:

Zaključak

Zaključak

Osnovni problemi implemetacije DFMA prilaza: Nedostatak vremena za razvoj proizvoda Sindrom „nije primenljivo ovde“ (neprihvatanje novih tehnika od strane

projektanata) Sindrom „ružna beba“ (kritika upućena projektantu) Neprihvatanje pravila projektovanja (DFMA tehnike imaju svoje procedure

kojih se treba pridržavati) Nedostupnost komercijalnih DFMA softvera (posebno u našim

preduzećima) Sve manje (domaćih) preduzeća koja razvijaju svoje proizvode, itd.

Smanjenje troškova izrade za 42%, Smanjenje broja delova za 54%, Smanjenje vremena montaže za 60%, Kraći ciklus razvoja proizvoda za 45% Smanjenje cene proizvoda za 50%

Rezultati primene DFMA metodologija i softvera (izvor: DFMA sajt):

HVALA NA PAŽNJI !

Тema:

SEMINAR IZ ODABRANIH POGLAVLJA SAVREMENOG RAZVOJA PROIZVODA

Dr Dejan Lukić, docent