POLITECHNIKA POZNAŃSKA

WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I ZARZĄDZANIA

ZARZĄDZANIE PRODUKCJĄ I USŁUGAMI

- PROJEKT IIetap

Wykonawcy: Adrian Nowicki, Tomasz Janczarczyk, Mateusz Kurlus

Wydział: BMiZ

Kierunek: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

Semestr: VI

Specjalizacja: IPR-1

Rok akademicki: 2012/2013

Studia: Stacjonarne I stopnia

Prowadzący zajęcia: mgr inż. Michał Rogalewicz

Poznań, 2013 r.

1. Określenie systemu wytwarzania. Dane wejściowe.

W naszym projekcie zastosowany został system wytwarzania A – zestaw 7. Wszelkie czynności zostały wykonane w oparci o ustalone dane wejściowe oraz zlecenia z zestawu 7.

Poniżej przedstawiono zlecenia, które zostaną wykonane systemem wytwarzania A.

OPERACJA TECHNOLOGICZNA	∑tg [min]
Przecinanie	0,55
Planowanie czół	0,75
Nakiełkowanie	0,60
Toczenie zgrubne	1,85
Toczenie kształtujące	2,10
Frezowanie rowka wpustowego	1,90
Obróbka wykańczająca	3,20
Gwintowanie	1,45

Numer zlecenia: 05

Nazwa wyrobu: Wałek 003

Materiał wyrobu: stal 55

Rodzaj półfabrykatu: Pręt walcowany

Masa 1 szt. Półfabrykatu: 6,7 kg

Liczba sztuk w zleceniu: 55

Zapotrzebowanie: tygodniowe

2. Obliczenia produkcyjne

N_i = N_pi(1+b_pi)

Ni – skorygowana liczność zlecenia produkcyjnego i-tego wyrobu, ,

Npi – planowana (wymagana) liczba sztuk i-tego wyrobu w zleceniu

produkcyjnym

bpi – współczynnik określający planowany poziom braków i-tego wyrobu

Zlecenie nr 05

N_i = 55(1+4%)

N_i = 57,2

Zaokrąglając do liczby całkowitej podzielnej przez 4; 60 sztuk

3. Wskazanie obrabiarek na których możliwe jest wykonanie operacji.

Zlecenie 05; N_i = 60

Przecinanie
∑t_g= 0,55 [min]

• Przecinarka PT 450
  k_j= 2,04
  t_j= k_j*∑tg= 2,04*0,55 = 1,122
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=20+60*1,122=87,32 [min]

Planowanie czół
∑t_g= 0,75 [min]

• Tokarka uniwersalna TUJ 560 M
  k_j= 2,05
  t_j= k_j*∑tg= 2,05*0,75 = 1,538
  N = tpz + n × tj, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej

N=30+60*1,538=122,28 [min]

• Tokarka sterowana numerycznie NEF 320K
  k_j= 1,31
  t_j= k_j*∑tg= 1,31*0,75= 0,9825

N = tpz + n × tj, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej

N=20+60*0,9825=78,95 [min]

• Tokarskie centrum obróbkowe CTX 310
  k_j= 1,33
  t_j= k_j*∑tg= 1,33*0,75 = 0,9975
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*0,9975=89,85 [min]

Nakiełkowanie
∑t_g= 0,60 [min]

• Tokarka uniwersalna TUJ 560 M
  k_j= 2,05
  t_j= k_j*∑tg= 2,05*0,6 = 1,23
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*1,23=103,8 [min]

• Tokarka sterowana numerycznie NEF 320K
  k_j= 1,31
  t_j= k_j*∑tg= 1,31*0,6 = 0,786
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=20+60*0,786=67,16 [min]

• Tokarskie centrum obróbkowe CTX 310
  k_j= 1,33
  t_j= k_j*∑tg= 1,33*0,6 = 0,798
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*0,798=77,88 [min]

Toczenie zgrubne
∑t_g= 1,85 [min]

• Tokarka uniwersalna TUJ 560 M
  k_j= 2,05
  t_j= k_j*∑tg= 2,05*1,85 = 3,383
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*3,383=232,96 [min]

• Tokarka sterowana numerycznie NEF 320K
  k_j= 1,31
  t_j= k_j*∑tg= 1,31*1,85 = 2,424
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=20+60*2,424=165,44 [min]

• Tokarskie centrum obróbkowe CTX 310
  k_j= 1,33
  t_j= k_j*∑tg= 1,33*1,85 = 2,461
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*2,461=177,66 [min]

Toczenie kształtujące
∑t_g= 2,1 [min]

• Tokarka uniwersalna TUJ 560 M
  k_j= 2,05
  t_j= k_j*∑tg= 2,05*2,1 = 4,305
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*4,305=288,3 [min]

• Tokarka sterowana numerycznie NEF 320K
  k_j= 1,31
  t_j= k_j*∑tg= 1,31*2,1 = 2,751
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=20+60*2,751=185,06 [min]

• Tokarskie centrum obróbkowe CTX 310
  k_j= 1,33
  t_j= k_j*∑tg= 1,33*2,1 = 2,793
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*2,793=172,56 [min]

Frezowanie rowka wpustowego
∑t_g= 1,9 [min]

• Frezarskie centrum obróbkowe DMC 63
  k_j= 1,36
  t_j= k_j*∑tg= 1,36*1,9 = 2,584
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=35+60*2,584=190,04 [min]

• Uniwersalna frezarka konwencjonalna FNE 40P
  k_j= 2,06
  t_j= k_j*∑tg= 2,06*1,9 = 3,914
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*3,914=264,84 [min]

Obróbka wykańczająca
∑t_g= 3,2 [min]

• Szlifierka do płaszczyzn SPG 30x80
  k_j= 2,11
  t_j= k_j*∑tg= 2,11*3,2 = 6,752

N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
N=35+60*6,752=440,12 [min]

• Szlifierka do wałków RUP 280
  k_j= 2,09
  t_j= k_j*∑tg= 2,09*3,2 = 6,688
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*6,688=431,28 [min]

Gwintowanie
∑t_g= 1,45 [min]

• Tokarka uniwersalna TUJ 560 M
  k_j= 2,05
  t_j= k_j*∑tg= 2,05*1,45 = 2,973
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*2,973=208,38 [min]

• Tokarka sterowana numerycznie NEF 320K
  k_j= 1,31
  t_j= k_j*∑tg= 1,31*1,45 = 1,899
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=20+60*1,899=133,98 [min]

• Tokarskie centrum obróbkowe CTX 310
  k_j= 1,33
  t_j= k_j*∑tg= 1,33*1,45 = 1,929
  N = t_pz + n × t_j, N – norma czasu pracy wykonania operacji technologicznej
  N=30+60*1,929=145,74 [min]

4. Ekonomika procesu produkcyjnego – obliczenia

Przecinarka PT 450

Cena zakupu: 55000 zł

Zajmowana powierzchnia: 3,5 m²

Moc znamionowa silnika: 4 kW

Okres użytkowania: 10 lat

Koszt amortyzacji

K_Aj = C_obj/U_j

K_Aj – koszt amortyzacji j-tej obrabiarki [zł/rok]

C_obj – cena j-tej obrabiarki [zł] – 55000 zł

U_j – okres użytkowania j-tej obrabiarki (10 lat)

K_A = 55000/10 = 5500 [zł/rok]

Koszt utrzymania powierzchni zajmowanej przez obrabiarkę

K_upj = C_pj * P_oj * D

K_upj – koszt utrzymania powierzchni zajmowanej przez j-tą obrabiarkę [zł/rok]

C_pj – cena utrzymania powierzchni zajmowanej przez j-tą obrabiarkę - 1 [zł/dzień*m2]

P_oj – powierzchnia zajmowana przez j-tą obrabiarkę – 3,5m²

D – liczba dni w roku – 365 dni

Kupj = 1 * 3,5 * 365 = 1277,5 [zł/ rok]

Fundusz maszynowy nominalny

F_MNj = D * h * z

F_MNj – fundusz maszynowy nominalny j-tej obrabiarki [gr/rok]

D – liczba dni roboczych w danym okresie czasu (52 tygodnie * 5 dni = 260 dni)

H – liczba godzin roboczych w ciągu dnia na jednej zmianie roboczej (8 h)

Z – liczba zmian roboczych (1)

F_MNj = 260 * 8 * 1 = 2080 [gr/rok]

Koszt energii

K_Enj = N_sj * w_sj * F_MNj *C_en

K_Enj – koszty energii elektrycznej j-tej obrabiarki [zł/rok]

N_sj - moc zainstalowanych silników j-tej obrabiarki [kW] – 4 [kW]

w_sj - współczynnik wykorzystania mocy znamionowej silników j-tej obrabiarki – 30 %

F_MNj - fundusz maszynowy nominalny j-tej obrabiarki – 2080 [zł]

C_en – cena energii elektrycznej [zł/kWh] – 0,6 [zł/kWh]

K_Enj = 4 * 30% * 2080 * 0,6 = 1497,6 [zł/rok]

Koszt utrzymania obrabiarki

K_uoj = 0,3 * K_Aj

K_uoj – koszt utrzymania j-tej obrabiarki [zł/rok]

K_Aj – koszt amortyzacji j-tej obrabiarki [5500 zł/rok]

K_uoj = 0,3 * 5500 = 1650 [zł/rok]

Koszt maszynogodziny obrabiarki

K_MGOj = (K_Aj + K_upj + K_Enj + K_uoj)/ F_MNj

K_MGOj - koszt maszynogodziny j-tej obrabiarki [zł/h]

K_MGOj = (5500 + 1277,5 + 1497,6 + 1650)/2080 = 9925,1/2080 = 4,77 [zł/h]

Stawka pracownika obsługującego – 8,50 zł/h

Koszt przygotowania stanowisk produkcyjnych.

k_TPZji = t_pzji * ( S_Pj + K_MGOj)

k_TPZji – koszt przygotowania stanowisk produkcyjnych
t_pzji - czas przygotowawczo-zakończeniowy wykonania i-tej operacji procesu technologicznego partii wyrobów na j-tym urządzeniu produkcyjnym (obrabiarce)

Sp_j - stawka wynagrodzenia pracownika obsługującego j-te urządzenie produkcyjne

wraz z narzutami

K_MGOj - koszt maszynogodziny j-tego urządzenia produkcyjnego (obrabiarki)

k_TPZji = 0,33 * (8,5 + 4,77) = 4,42 [zł/h]

Koszt robocizny pracownika.

k_Rji = S_pj * t_ji

k_Rji - koszt robocizny pracownika bezpośrednio produkcyjnego

obsługującego j-te stanowisko produkcyjne,

na którym wykonywana jest i-ta operacja technologiczna

t_ji - czas jednostkowy wykonania i-tej operacji

k_Rji = 0,16 [zł/h]

Koszt narzędzi zużytych podczas operacji.

k_Ni = 0,05 * k_Rji

k_Ni - koszty narzędzi zużytych podczas wykonywania i-tej operacji

procesu technologicznego

k_Ni = 0,01 [zł/h]

Koszt stanowiskowy.

k_STji = K_MGOj * t_ji

k_STji - koszt stanowiskowy j-tego stanowiska produkcyjnego,

na którym wykonywana jest i-ta operacja procesu technologicznego

k_STji = 0,09 [zł/h]

Koszt obróbki.

k_OB = k_Rji + k_Ni + k_STji

k_OB - koszt obróbki związany bezpośrednio z kształtowaniem fizycznym wyrobów,

realizacją kolejnych operacji technologicznych (stopniowym nadawaniem kształtu

półwyrobowi) partii zlecenia.

k_OB = 0,26 [zł/h]

5. Ekonomika procesu technologicznego - tablica wariantów.

Operacja		Obrabiarka	Tpz [h]	Spj	KMGOj	kTPZji	kRji	kNi	kSTji	kobi
10	Przecinanie	Przecinarka PT 450	0,33	8,5	4,77	4,38	0,16	0,01	0,09	0,26
20	Planowanie czół	Tokarka uniwersalna TUJ 560 M	0,5	10,5	8,25	9,38	0,27	0,01	0,21	0,49
		Tokarka sterowana numerycznie NEF 320K	0,33	10,5	13,88	8,05	0,17	0,01	0,23	0,41
		Tokarskie centrum obróbkowe CTX 310	0,5	14	26,65	20,33	0,23	0,01	0,44	0,69
30	Nakiełkowanie	Tokarka uniwersalna TUJ 560 M	0,5	10,5	8,25	9,38	0,22	0,01	0,17	0,40
		Tokarka sterowana numerycznie NEF 320K	0,33	10,5	13,88	8,05	0,14	0,01	0,18	0,33
		Tokarskie centrum obróbkowe CTX 310	0,5	14	26,65	20,33	0,19	0,01	0,35	0,55
40	Toczenie zgrubne	Tokarka uniwersalna TUJ 560 M	0,5	10,5	8,25	9,38	0,59	0,03	0,47	1,09
		Tokarka sterowana numerycznie NEF 320K	0,33	10,5	13,88	8,05	0,42	0,02	0,56	1,00
		Tokarskie centrum obróbkowe CTX 310	0,5	14	26,65	20,33	0,57	0,03	1,09	1,70
50	Toczenie kształtujące	Tokarka uniwersalna TUJ 560 M	0,5	10,5	8,25	9,38	0,75	0,04	0,59	1,38
		Tokarka sterowana numerycznie NEF 320K	0,33	10,5	13,88	8,05	0,48	0,02	0,64	1,14
		Tokarskie centrum obróbkowe CTX 310	0,5	14	26,65	20,33	0,65	0,03	1,24	1,92
60	Frezowanie rowka wpustowego	Frezarskie centrum obróbkowe DMC 63	0,58	14	30,97	26,08	0,60	0,03	1,33	1,97
		Uniwersalna frezarka konwencjonalna FNE 40P	0,5	11,5	10,04	10,77	0,75	0,04	0,65	1,44
70	Obróbka wykańczająca	Szlifierka do płaszczyzn SPG 30x80	0,58	11	11,12	12,83	1,24	0,06	1,25	2,55
		Szlifierka do wałków RUP 280	0,5	14	11,42	12,71	1,56	0,08	1,27	2,91
80	Gwintowanie	Tokarka uniwersalna TUJ 560 M	0,5	10,5	8,25	9,38	0,52	0,03	0,41	0,96
		Tokarka sterowana numerycznie NEF 320K	0,33	10,5	13,88	8,05	0,33	0,02	0,44	0,79
		Tokarskie centrum obróbkowe CTX 310	0,5	14	26,65	20,33	0,45	0,02	0,86	1,33
					Ktpz	255,50			Kob	23,30

6. Ceny i koszty.

Ceny materiałów

· stal konstrukcyjna St3 – 2,70 [zł/kg],

· stal konstrukcyjna St5 – 2,95 [zł/kg],

· stal do ulepszania cieplnego 45 – 4,70 [zł/kg],

· stal do ulepszania cieplnego 55 – 4,90 [zł/kg],

· żeliwo szare Zl 150 – 7,40 [zł/kg],

· żeliwo szare Zl 200 – 7,90 [zł/kg],

· żeliwo szare Zl 250 – 8,35 [zł/kg],

· staliwo L400 – 8,50 [zł/kg],

· staliwo L450 – 9,30 [zł/kg].

Koszt magazynowania (zmienny) – 0,05 zł /szt.

Cena energii elektrycznej – 0,60 [zł/kWh]

Cena dostawy półwyrobów – 500,00 [zł/dostawę]

7. Ekonomika procesu technologicznego – obliczenia dla najniższego kosztu.

Koszt przygotowania stanowisk produkcyjnych dla całego procesu

K_TPZ = 64,21 [zł/h]

Koszt obróbki dla całego procesu technologicznego.

K_OB = 7,92 [zł/h]

Koszt materiałów bezpośrednich.

K_MAT = M_j * C_j

M_j – masa jednej sztuki półwyrobu

C_j – cena jednostkowa półwyrobu

K_MAT = 6,7 * 4,90 = 32,83 zł

Koszt technologiczny wytworzenia partii.

K_T = K_TPZ + n_obr * K_OB + n_obr * K_MAT

K_MAT – koszt materiałów bezpośrednich dla jednej partii.

K_T = 64,21 + 60 * 7,92 + 60 * 32,83 = 2509,21zł

Koszt technologiczny wytworzenia jednej sztuki.

K_Tj = K_T / n_obr

K_Tj = 41,82 zł

Koszt materiałów jednej parti.
K_MATp = K_MAT * n_obr

K_MATp = 1969,8 zł

Obliczenia dla najkrótszego czasu, poszczególnych partii dokonaliśmy analogicznie.

8. Karta kalkulacji kosztów technologicznych.

9. Schemat struktury wytwarzania.

10. Zestawienie.

Wariant I dla najniższego kosztu technologicznego.

Koszt technologiczny jednej sztuki wyrobu: 41,89 zł

Czas rzeczywisty wykonania zlecenia: Start – 1 dzień 12:10 Koniec – 7 dzień 9:40

Co daje 2 980 min (odczytane ZPpro) podczas, gdy obrabiarki pracowały 1 422,68 min.

Współczynnik wydłużenia cyklu:

$$\mathbf{\tau}_{\mathbf{sz - r}}\mathbf{= n*}\sum_{\mathbf{i = 1}}^{\mathbf{m}}\frac{\mathbf{t}_{\mathbf{\text{ji}}}}{\mathbf{s}_{\mathbf{i}}}\mathbf{- \ }\left( \mathbf{n - \ }\mathbf{n}_{\mathbf{\text{tr}}} \right)\mathbf{*\ }\sum_{\mathbf{i = 1,2}}^{\mathbf{m,m - 1}}\frac{\mathbf{t}_{\mathbf{j}_{\mathbf{\min}_{\mathbf{t}}}}}{\mathbf{s}_{\mathbf{i}}}\mathbf{+}\sum_{\mathbf{i = 1}}^{\mathbf{m - 1}}\mathbf{\tau}_{\mathbf{m - 0}}$$

τ_sz−r=60*20,62−(60−60)* 19,29+0=1237,5 [min]

$$w = \frac{\text{\ \ }\tau s}{\mathbf{\tau}_{\mathbf{sz - r}}} = 2,4$$

Wariant II dla najkrótszego czasu wykonania.

Koszt technologiczny jednej sztuki wyrobu wyniósł: 62,74 zł (średnia arytmetyczna 4 partii)

Czas rzeczywisty wykonania zlecenia: Start – 1 dzień 12:10 Koniec – 4 dzień 15:30

Co daje 1 900 min (oczytane z ZPpro) podczas, gdy obrabiarki pracowały 1 653,64 min.

11. Wnioski

1. Sposób realizacji zamówienia zależy przede wszystkim od wymagań klienta co do terminu realizacji.

2. Dla firmy wykonującej zlecenie dobrym rozwiązaniem jest praca wg. najniższego kosztu technologicznego, ponieważ generuje znacznie mniejsze koszty.

3. Taki sposób produkcji eliminuje skrócenie czasu wytwarzania, dzięki zastosowaniu harmonogramowania szeregowo – równoległego.

4. Produkcji wg najniższego kosztu, uniemożliwia wykorzystanie możliwości parku maszynowego, co stawia pytanie czy warto posiadać dużo maszyn.

5. Bardzo duży współczynnik wydłużenie cyklu, wykazuje nieefektywność takiego podejścia.

6. Maksymalne skrócenie czasu wykonania (ponad 2 dni) umożliwia przyjmowanie kolejnych zamówień, co podnosi produktywność firmy.

7. Minimalizuje przestoje maszyn. Skoro zostały zakupione to muszą pracować na swoje utrzymanie.

8. Skrócenie czasu wykonania potrafi podnieść koszty produkcji o 50% (62,74/41,89) co zwraca uwagę na kwestie ekonomiczne.

9. Nie ma jednoznacznej recepty, który wariant wytwarzania wybrać. Wszystko zależy od klienta: czas realizacji, cena jaką zapłaci itd.

10. Najoptymalniejszy rozwiązaniem będzie połączenie tych sposobów w logiczną całość, umożliwiającą podniesienie wydajności przy minimalnie większym nakładzie finansowym.

Projekt pokazał jak skomplikowanym zadaniem jest harmonogramowanie pracy parku maszynowego dla wykonania zleceń klientów. Wielorakość możliwości sprawia wiele problemów. Nie jesteśmy wstanie jednoznacznie wskazać najoptymalniejszych rozwiązań, ze względu na czynniki wynikające z umów podpisanych podczas przyjęcia zleceń. Wielorakość zadań w projekcie w dobitnie ukazały wielość rozwiązań, gdzie każde jest w pewien sposób poprawne. Mimo myślowych uproszczeń takich jak, pominięcie transportu czy ignorancja zmianowa, projekt wymagał skupienia oraz zaangażowania w zrozumienie procesów zachodzących podczas planowania i harmonogramowania produkcji. Każdy błąd powoduje zniekształcenie realizacji, a co za tym idzie opóźnienia i kary finansowe. Bez dobrego planu nie możliwe jest wypracowanie maksymalnego zysku.