dnes je 20.6.2021

Input:

Uspořádání materiálového toku

20.6.2021, , Zdroj: Verlag Dashöfer

8.5.3 Uspořádání materiálového toku

Ing. Leo Tvrdoň, Ph.D., ALog., Ing. Jaroslav Bazala, Ph.D., ALog. a kolektiv autorů

Informácie platné podľa legislatívy v ČR!

Manipulace s materiálem nezvyšuje hodnotu materiálu – naopak zvyšuje provozní náklady. Hlavní zásadou je manipulaci z výrobního procesu vyloučit nebo aspoň podstatně omezit například sloučením manipulačních a technologických operací.

Uspořádání pracovišť – dispozice je efektivní tehdy, pohybuje-li se materiál vždy ve směru výrobního postupu co nejpříměji, beze změny směru pohybu, bez zbytečných vedlejších cest, vracení, křižování po nejkratší trase. S narůstající délkou trasy rostou náklady na manipulaci a možnosti rušení plynulého toku materiálu. Požadavku co nejkratší trasy vyhovuje nejlépe linkové nebo alespoň předmětné uspořádání výrobních pracovišť, kde jsou po sobě následující technologické operace co nejblíže u sebe.

Jednotlivé výrobky se mají tam, kde je to vhodné, sdružovat v dopravních dávkách do manipulačních jednotek. Tvar, velikost a manipulovatelnost manipulačních jednotek mají být takové, aby zároveň plnily funkci jednotky přepravní, skladovací i výrobní.

Počet manipulačních úkonů má být co nejmenší. Je třeba se vyhýbat překládání z jednoho manipulačního zařízení na druhé. Kapacity manipulačních zařízení musí na sebe vzájemně navazovat a být v souladu s výrobními kapacitami. Touto návazností kapacit se vytvářejí předpoklady k odstranění skladování v průběhu mezioperační manipulace.

Vztahy činností

V případech, kdy materiálový tok není rozhodujícím činitelem, je dispoziční řešení prováděno podle jiných kritérií:

  • použití téhož manipulačního zařízení nebo vybavení – pracoviště, jejichž obsluha vyžaduje stejný typ manipulačního zařízení, mají být umístěna co nejblíže vedle sebe,

  • návaznost na pomocné provozy – například nářaďovna se umísťuje poblíž obrobny, sklad raznic je umístěn vedle lisovny,

  • využívání odborné kvalifikace pracovníků – obsazování více pracovišť jedním nebo skupinou pracovníků pro dokonalejší využití schopností, zejména odbornosti a kvalifikace, protože jedním pracovištěm není dostatečně vytížen jejich časový fond,

  • používání téhož prostoru – některá pracoviště vyžadují určité vlastnosti prostoru, např. únosnost podlah, osvětlení, klimatizace apod. - sdružováním pracovišť se stejnými požadavky na vlastnosti prostoru lze snížit náklady.

Z uvedeného neúplného výčtu vztahů je zřejmé, že na rozmístění pracovišť, meziskladů, odkládacích ploch, kontrolních míst a ostatních míst, jimiž protéká materiálový tok, působí mnoho vlivů.

Druhy dispozičních řešení

Dispoziční řešení – způsob rozmístění a seskupení jednotlivých pracovišť je dáno úrovní specializace závodu. Používají se tři typy dispozic:

Technologická – vyznačuje se tím, stejné výrobní operace jsou sloučeny do společných výrobních úseků. Stejné stroje jsou sdruženy podle profesí. Tento typ dispozice se uplatňuje ve výrobě kusové, malo- až středně- sériové a především v hutnictví a těžkém strojírenství. Časový průběh výroby je postupný. Výhodou je lepší využití strojů, kvalifikace pracovníků, snadnější údržba. Změny výrobního programu nenaruší výrobu. Nevýhodou je komplikovaný materiálový tok, delší průběžná doba výroby a poměrně značné nároky na výrobní plochy. To znamená vyšší vlastní náklady. Výrobky jsou různorodé, jejich množství je však malé.

Předmětné – stroje a zařízení jsou rozmístěny dle sledu operací. Pohyb součástí výrobou dostává stejný směr a vzniká výrobní proud – výrobní linka. Nejvyšší úroveň představuje linka pro výrobu jednoho předmětu, často s vysokým podílem automatizace. Výhodou je krátký, jednoduchý, plynulý materiálový tok, krátká průběžná doba výroby, menší výrobní plocha, vyšší kvalita řízení, úspory na skladování. Dispozice se uplatňuje v hromadné a velkosériové výrobě.

Kombinované uspořádání – v praxi nastávají případy, kdy je výhodné oba způsoby kombinovat. V mechanicko-montážním provozu se často vyplatí uspořádat obrobny technologicky a vyrábět součásti v ekonomických dávkách na mezisklad. Vlastní montáž je pak uspořádána předmětně do montážní linky. Tato dispozice bývá obvyklá ve středně- a velko- sériové výrobě. Výhody a nevýhody plynou z kombinací obou předchozích způsobů.

Technický vývoj výroby vyžaduje všude tam, kde je to možné, přecházet od technologického k předmětnému uspořádání pracovišť. Podmínkou přechodu je ale předpokládaná hromadnost a životnost výroby a dostatečné procento využití strojů.

Rozbor pohybu materiálu

Jak již bylo uvedeno, při rozborech pohybu materiálu je cílem získat přehled o:

  • materiálu (výrobky nebo skupiny materiálu),

  • trase (výchozí místo a místo určení nebo průběh pohybu),

  • toku (nebo pohybu) materiálu.

Materiál musí být analyzován a roztříděn dříve, než bude započato s rozborem jeho pohybu. O třídění materiálu je pojednáno výše – jsou uvedeny základní skupiny a charakteristické rysy materiálu.

Každá trasa, po níž se materiál pohybuje, je určena výchozím místem a místem určení. Začátek a konec trasy je určen dispozicí. Délka trasy je dána vzdáleností výchozího místa a místa určení. Každá trasa má svůj nějaký fyzický stav (přímá, oblouková, lomená, šikmá, svislá...).

Důležitá je:

  • zaplněnost trasy (dopravní špičky, jiné překážky),

  • povrch trasy (udržovaný, neudržovaný, dlážděný, asfaltovaný, únosnost podlah...),

  • klima na trase (vnitřní nebo venkovní plochy, vytápěné či nevytápěné prostory, výbušné či nevýbušné prostředí),

  • čisté nebo znečištěné plochy (prašnost),

  • situace v koncových bodech (počet nebo rozložení míst nakládky a vykládky, organizace práce v nich).

Je obvyklé, že dopravních tras je ve zkoumaném objektu více. Podmínkou úspěšné analýzy je podrobit rozboru všechny trasy a detailně se seznámit se situací.

Tok materiálu

Tokem materiálu se rozumí organizovaný pohyb materiálu mezi jednotlivými technologickými místy. Zahrnuje v sobě jak pochody pohybové, tak i stavy klidu. Na každý pohyb se vztahuje jak intenzita toku, tak podmínky ovlivňující tok materiálu.

Intenzita toku materiálu je definována jako množství přepravovaného materiálu za jednotku času na určité trase. Množství se udává v tunách, m3, nebo kusech. Časová jednotka může být hodina, směna, den, měsíc nebo rok. K podmínkám materiálového toku patří:

  • množství, tj. velikost dávky, počet přepravovaných kusů, skladba nákladu,

  • podmínky provozu (např. požaduje-li se udržování nižší teploty...),

  • časové požadavky na přepravu – požadovaná rychlost, naléhavost přepravy, synchronizace pohybu materiálu apod.).

Znamená to tedy, že pro každou materiálovou skupinu na určité trase je třeba mít k dispozici údaje o intenzitě materiálového toku a jeho podmínkách.

Tyto údaje je nejlépe zpracovat do tzv. šachovnicové tabulky.

Šachovnicová tabulka

Systém pohybu materiálu

Jde v podstatě o způsob, kterým jsou různé pohyby materiálu vzájemně svázány na pozadí možností místa a dalších fyzických hledisek.

Přímé systémy – různé druhy materiálu lze přepravovat odděleně a přímo z výchozího místa k místu určení.

Nepřímé systémy – pohyby materiálu se spojují, různé druhy materiálu se pohybují z různých míst na několik míst určení a přepravují se společně po stejné trase a pomocí stejných manipulačních prostředků.

Systémy manipulace s materiálem

Diagram vzdálenosti a intenzity toku materiálu ve vztahu k systému manipulace s materiálem

Přímý systém – materiál se pohybuje z výchozího místa k místu určení po nejkratší možné trase – tento systém je nejhospodárnější při velké intenzitě toku a malých vzdálenostech.

Kanálový systém – materiál se pohybuje po předem určené trase a postupuje k cíli společně s jiným materiálem z jiných ploch nebo naopak do těchto ploch. Při malé nebo střední intenzitě toku je hospodárný na střední a velké vzdálenosti.

Centrální systém – materiál se pohybuje po předem určené trase z výchozího místa do centrálního třídícího a odesílacího prostoru a potom k místu určení. Při malé intenzitě toku a střední nebo velké vzdálenosti bývá hospodárný, zejména je-li plocha závodu přibližně čtvercová a řízení materiálového toku důležité.

V praxi existují modifikace nepřímých systémů jako například systém kruhový, tj. tehdy, když se v kanálovém systému materiál vrací z B do A.

Náklady na manipulaci s materiálem jsou přímo ovlivněny přepravním systémem. Je zcela logické, že na kratší vzdálenost je přeprava levnější, a dále platí, že čím větší množství se přepravuje, tím nižší jsou náklady na jednotku přepravy – viz diagram.

Diagram vzdálenosti a intenzity toku materiálu ve vztahu k systému manipulace s materiálem

Z diagramu mimo jiné plyne, že velmi intenzívní pohyb materiálu na velké vzdálenosti je z hlediska dispozičního řešení nevhodný. Samozřejmě tam, kde je operace svázaná s pohybem (např. chlazení odlitků vzduchem během jejich pohybu), může být velká vzdálenost při velké intenzitě toku oprávněná.

Znázornění pohybu materiálu

Množství manipulovaného materiálu se v jednotlivých úsecích materiálového toku mění. Je to dáno tím, že materiálový tok se dělí na proudy, vlastnosti materiálu se na jednotlivých pracovištích mění, vzniká odpad, v materiálovém toku jsou začleněny mezisklady.

O stavu manipulace dává velmi dobrý přehled grafické znázornění materiálového toku. V diagramech názorně vyniknou všechny uzly, protisměrné pohyby, křížení proudů a další úzká místa, na něž je zapotřebí soustředit pozornost. Mezi nejpoužívanější grafické metody patří:

zjednodušené schematické diagramy materiálového toku,

schémata toku materiálu, zakreslená do dispozičních řešení.

Zjednodušené schéma materiálového toku představuje uspořádání pracovišť podle jejich sledu v materiálovém toku. Nebere ohled na jejich skutečné umístění – chybí vzdálenosti a vazba na dispoziční řešení. Objem přepravovaného materiálu (intenzita toku materiálu) je znázorněn tloušťkou spojovacích čar. Takovýto diagram je v podstatě mezistupněm při rozboru. Při jeho zpracování se vychází z šachovnicové tabulky.

Zjednodušené schéma materiálového toku

Toto zjednodušené schéma materiálového toku zakreslené v měřítku do dispozičního řešení, kdy jsou čáry (proudy toku materiálu vyjadřující intenzitu) přibližně vedeny po skutečných trasách, pak přechází v Sankeyův diagram. V tomto diagramu je pak v měřítku vidět kromě směru materiálových proudů přibližně i jeho délka. Lze usuzovat na zatíženost jednotlivých přepravních tras a posoudit správnost dispozičního rozmístění pracovišť.

Dalším způsobem schematického vyjádření materiálového toku je kombinace grafického a numerického vyjádření.

Zjednodušené schéma materiálového toku – kombinace grafického a numerického vyjádření

Směr toku materiálu je znázorněn šipkou, číselné údaje u koncového místa znamenají délku trasy v metrech. Intenzita toku materiálu je vyjádřena číselně vedle označení materiálu.

Pro znázornění materiálového toku je možné také použít tzv. Sphagetti diagram. Ten ukazuje intenzitu manipulací a pohybu materiálu.

Sphagetti diagram