W tym artykule kontynuuję zagadnienie kalkulowania czasu obróbki i opiszę szacowanie czasów pomocniczych t_p oraz przygotowawczo-zakończeniowych t_pz normy czasów technologicznych. Kalkulowanie czasu obróbki odgrywa istotną rolę przy wycenie zapytania ofertowego, w tym przy określeniu własnych kosztów. Bardzo często podstawą do wyceny jest czas pracy maszyny technologicznej. Przyjęło się, że kartę normowania czasu opracowuje się dla operacji technologicznej realizowanej z wykorzystaniem konwencjonalnych obrabiarek. W rzeczywistości również w przypadku stosowania obrabiarek CNC konieczne jest kalkulowanie czasu. O ile w przypadku obróbki CNC czas główny maszynowy wynika z programu obróbkowego (można pobrać z oprogramowania CAM oraz z układu sterowania CNC, o tyle te dane nie uwzlgędniają czasów pomocniczych t_p oraz przygotowawczo-zakończeniowych t_pz. Poniżej możliwa do pobrania karta normowania czasu jest dedykowana zdecydowanie do obróbki z użyciem obrabiarek konwencjonalnych.

Karta normowania czasu operacji technologicznej 23.71 KB 4391 downloads

Karta normowania czasu operacji technologicznej. Karta ta stanowi przykład i jeżeli...

Download

W rzeczywistości przemysłowej kiedy to coraz częściej stosuje się różnego rodzaju informatyczne systemy zarządzania produkcją (m.in. PDM, PLM) to w jakiej formie są dane prezentowane nie ma znaczenia o ile umożliwiają analizę wielowariantową i umożliwiają jednoznaczny odczyt danych. Sama papierowa wersja karty normowania czasu w każdym zakładzie produkcyjnym może być różna co wynika przede wszystkim z lokalnych potrzeb danego zakładu.

W dalszej części omówię wraz z przedstawieniem danych tabelarycznych [1, 2, 4, 6] wykorzystaną przeze mnie kartę normowania czasu. Dzięki temu wraz z wcześniejszym artykułem dotyczącym czasu głównego możliwe będzie opracowanie karty normowania czasu dla wybranej operacji technologicznej z realizowanego projektu procesu technologicznego.

Czas przygotowawczo-zakończeniowy t_pz

Czas przygotowawczo-zakończeniowy t_pz to czas jaki należy poświęcić na czynności związane z przygotowaniem do przeprowadzenia i zakończenia danej operacji technologicznej. W przypadku produkcji seryjnej danej części czas ten występuje tylko raz dla całej partii produkcyjnej. Do czasu przygotowawczo-zakończeniowego t_pz zalicza się takie czynności jak:

• zapoznanie się z dokumentacją technologiczną;
• pobranie i zdanie narzędzi oraz niezbędnego oprzyrządowania technologicznego;
• uzbrojenie i rozbrojenie obrabiarki;
• obsługa półfabrykatów i przedmiotów obrobionych.

Spośród czynności wymienionych powyżej najbardziej niedoprecyzowaną wydaje się obsługa półfabrykatów i przedmiotów obrobionych. Współcześnie (ilustracja 1) robotyzacja w ramach automatyzacja oprócz obsługi oprzyrządowania technologicznego i narzędzi dotyczy obsługi przedmiotów obrabianych.

Ilustracja 1. Zautomatyzowane stanowisko obróbkowe – stoisko firmy Yamazaki Mazak – targi STOM 2019

Na ilustracji 1 widzimy, iż do tokarki CNC dostawiono i zintegrowano zrobotyzowane stanowisko z paletowym systemem dla obsługi przedmiotów obrabianych. Rolę palet pełnią szuflady, na których operator układa półfabrykaty, a robot przemysłowy obsługuje dodatkowo przedmioty obrobione. Szuflady wysuwa się w obydwu kierunkach co ułatwia obsługę przez operatora. W tym przypadku za partię należy uznać liczbę sztuk półfabrykatów jaką można ustalić na szufladach. Wówczas czas przygotowawczo-zakończeniowy związany z obsługą przedmiotów obrabianych obejmuje ich załadowanie i wyładowanie po obróbce. Zwróćmy jednak uwagę, że te czynności można częściowo realizować w trakcie obróbki. Dzięki temu w zasadzie można zapewnić obsługę znacznie większej partii przedmiotów niż wynosi maksymalna liczba jaką można załadować na szuflady.

Jak widać w zależności od przyjętej strategii obsługi przedmiotów obrabianych możemy różnie określić ten czas przygotowawczo-zakończeniowy. Przy opracowywaniu projektu technologicznego konieczne jest jednoznaczne określenie przyjętej strategii lub przeprowadzenie obliczeń dla kilku wariantów.

Czas przygotowawczo-zakończeniowy – tokarki

W tabeli 1 przedstawiono czasy w ramach czasu przygotowawczo-zakończeniowego dla tokarek produkcyjnych i uniwersalnych [4].

Powyższe dane są orientacyjne i można je traktować jako prawidłowe, lecz przybliżone. W każdym zakładzie produkcyjnym w zależności od uwarunkowań związanych z lokalizacją poszczególnych komórek organizacyjnych oraz od właściwości użytkowych posiadanych maszyn technologicznych czas przygotowawczo-zakończeniowy będzie inny ale zbliżony. W przypadku obróbki z wykorzystaniem obrabiarek CNC można empirycznie określić wartości składowych czasu t_pz. Pomiary czasu trwania poszczególnych czynności nazywamy chronometrażem i zagadnienie to zostało opisane w dalszej części.

Czas przygotowawczo-zakończeniowy – wiertarki

W tabeli 2 przedstawiono czasy w ramach czasu przygotowawczo-zakończeniowego dla wiertarek stołowych i kadłubowych [4].

Analizując powyższe dane należy pamiętać, że w niektórych przypadkach, szczególnie przy obróbce przedmiotów wielkogabarytowych konieczne jest uwzględnienie wykorzystania np. suwnicy lub dźwigu czy zawiesia (od 5 do 9 min.).

Ilustracja 2. Przykład uchwytu obróbkowego wiertarskiego.

Na ilustracji 2 przedstawiono uchwyt obróbkowy wiertarski, który ustalany i mocowany jest na stole obróbkowym. Przedmiot obrabiany jest ustalany na kołku pełnym i powierzchni jako bazie stykowej głównej. Mocowanie odbywa się za pomocą dwóch łap dociskowych. Na drugim planie widać płytę wiertarską z tulejami wiertarskimi ustalaną w uchwycie na powierzchni. Ustalenie kątowe płyty wiertarskiej odbywa się za pomocą pary kołków pełnego i ściętego.

Czas przygotowawczo-zakończeniowy – frezarki

W tabeli 3 przedstawiono czasy w ramach czasu przygotowawczo-zakończeniowego dla frezarek uniwersalnych poziomych i pionowych [4].

Na ilustracji 3 przedstawiono uchwyt obróbkowy frezarski. Przedmiot obrabiany był ustalany na powierzchni stykowej oraz na kołkach pełnym i ściętym. Ustalenie kątowe wynikało z istnienia powierzchni względem, których rowek wykonywany z wykorzystaniem tego uchwytu ma mieć określone położenie.

Ilustracja 3. Przykład uchwytu obróbkowego frezarskiego dla frezarki konwencjonalnej. Po lewej stronie widać tzw. ustawiak dla freza.

Czas pomocniczy

Czas pomocniczy t_p to czas niezbędny do wykonania powtarzających się czynności przy operacji technologicznej (obróbka lub montaż) przy każdej sztuce lub sztukach przedmiotu obrabianego bądź kilku bez zmian właściwości przedmiotu. Czynności te mogą być wykonywane przez operatora i/lub przez urządzenia, w tym roboty, w ramach automatyzacji stanowiska obróbkowego. Do przykładowych czynności w ramach czasu pomocniczego zalicza się:

• ustalenie i mocowanie przedmiotu obrabianego;
• zdejmowanie przedmiotu obrabianego;
• zmiana parametrów obróbki;
• czynności pomiarowe w ramach stanowiskowej kontroli technicznej (wykonywane ręcznie przez operatora lub z użyciem sondy przedmiotowej na obrabiarkach CNC);
• inne czynności sterowania obrabiarką (np. zmiana położenia suportu).

Czas pomocniczy – tokarki

W tabeli 4 zawarto czas pomocniczy dla ustalenia i zamocowania oraz zdjęcia pojedynczego przedmiotu obrabianego włącznie z włączeniem i wyłączeniem obrotów wrzeciona (napędu głównego).

Czas przemieszczeń narzędzia na tokarce produkcyjnej oraz uniwersalnej w warunkach produkcji średnioseryjnej w zależności od maksymalnej średnicy obróbki dla danej tokarki oraz długości samego przejścia obróbkowego może się wahać od 0,16 do 2,1 (obróbka wykańczająca). Celem precyzyjniejszego określenia czasów związanych z przejściem narzędzia (np. dojście i odejście od przedmiotu obrabianego) należy zweryfikować dane w materiałach źródłowych.

W tabeli 5 zawarto wartości czasów dla wybranych czynności związanych głównie ze zmianą warunków obróbki.

Czas pomocniczy – wiertarki

W tabeli 6 zawarto czas pomocniczy dla ustalenia i zamocowania oraz zdjęcia pojedynczego przedmiotu obrabianego wraz z pierwszym ustawieniem pod pierwszą oś wrzeciona.

W tabeli 7 zawarto wartości czasów dla wybranych czynności związanych głównie ze zmianą warunków obróbki.

Podobnie jak wcześniej i poniżej przedstawione dane tak i te w powyższej tabeli są wybrane i mają charakter szacunkowy i orientacyjny. W przypadku nie wymienionych czynności należy sięgnąć do literatury źródłowej.

Czas pomocniczy – frezarki

W tabeli 8 zawarto czas pomocniczy dla ustalenia i zamocowania oraz zdjęcia pojedynczego przedmiotu obrabianego dla frezarek poziomych i pionowych.

W tabeli 9 zawarto wartości czasów dla wybranych czynności związanych głównie ze zmianą warunków obróbki.

Chronometraż

Chronometraż stanowi pomocniczą technikę w zarządzaniu produkcją. Chronometraż jako metoda rozwija się wraz ze zmieniającymi się potrzebami informacyjnymi zakładów produkcyjnych. Na początku chronometraż wykorzystywano do pomiaru czasu trwania poszczególnych czynności. Dzięki temu możliwe było określenie ile czasu potrzeba by wykonać określone zadania technologiczne na danym stanowisku, a w konsekwencji czasochłonność całego procesu produkcyjnego.

W pełni zgadzam się z autorem [5], iż współcześnie chronometraż zyskał na znaczeniu. Przede wszystkim wykroczył poza tradycyjny pomiar czasu pracy włącznie z jego dotychczasową analizą i interpretacją. Dziś technika chronometrażu stosowana jest również w analizie właśnie czasów pomocniczych i przygotowawczo-zakończeniowych. Jednocześnie jednak mam nieodparte wrażenie, że i wcześniej chronometraż miał takie zastosowanie. Biorąc jednak współczesne środki produkcji, w tym automatyzację i informatyzację zarządzania produkcją technika chronometrażu nadal jest stosowana i jest ważna. Z jednej strony indywidualizacja stosowanych rozwiązań technicznych, a z drugiej potrzeba wynikająca z metod zarządzania procesami produkcyjnymi (standaryzacja, procedury).

Kiedy sięgamy do takich źródeł jak [1, 4] i wykorzystujemy zawarte w nich czasy to musimy zdawać sobie sprawę, że właśnie dzięki chronometrażowi możliwe było opracowanie tabel, szczególnie  tych obejmujących czas przygotowawczo-zakończeniowy t_pz oraz czas pomocniczy t_p.

W ramach dydaktycznie realizowanych projektów technologicznych z powodzeniem można stosować dane tabelaryczne, choć pochodzą za lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych ubiegłego wieku. Sam postęp technologiczny o charakterze jakościowym bez wątpienia wpływa na poszczególne czasy. Producenci obrabiarek CNC podają czas wymiany narzędzia od wióra do wióra, czyli od przerwania obróbki, poprzez przejście narzędzia do określonej bezpiecznej pozycji, wymiany narzędzia, przejścia narzędzia do kolejnej pozycji i wznowienia procesu obróbkowego. W warunkach rzeczywistych trzeba sięgać do wiedzy innych pracowników, danych wewnętrznych oraz do techniki chronometrażu.

Źródła

1. Wołk R., Normowanie czasu pracy na obrabiarkach do obróbki skrawaniem, WNT 1972
2. Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
3. Durlik I., Inżynieria zarządzania. Strategia i projektowanie systemów produkcyjnych. Strategie organizacji i zarządzania produkcją, Placet 1993
4. Górski E. (koordynator), Poradnik inżyniera. Obróbka Skrawaniem, tom II, WNT 1993
5. Wacławik Ł., Rozwój zastosowań chronometrażu od klasyki po współczesność, Przegląd Organizacji 8/2018
6. Notatki własne autora.

Lista artykułów dotyczących normy czasów technologicznych na wortalu

• Norma czasów technologicznych
• Określanie czasu obróbki – czas główny

Zdjęcie wyróżniające: https://pixabay.com/photos/macro-cogwheel-gear-engine-vintage-1452987/