bobkova: innovation methods for projection of ergonomic assembly systems

TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH STROJNÍCKA FAKULTA

Katedra manažmentu a ekonomiky

Inovačné metódy v projektovaní ergonomických montážnych systémov

Dizertačná práca na získanie akademickej hodnosti

philosophiae doctor

Doktorand: Ing. Denisa BOBKOVÁ

Školiteľ: prof. Ing. Jozef KOVÁ Č, CSc. Vedný odbor: 5-2-52 Priemyselné inžinierstvo

Košice, 2009

Dizerta čná práca 2009

ANOTÁCIA

Druh publikácie: Doktorandská dizerta čná práca Denisa BOBKOVÁ, Ing. Inova čné metódy v projektovaní ergonomických montážnych s ystémov KMaE, Košice, 2009, 114 strán, 42 obrázkov, 23 tabuliek, 3 prílohy a 155 titulov literatúry

Dizertačná práca je z obsahového hľadiska štruktúrovaná do piatich častí, ktoré sa orientujú na priblíženie štruktúry informácií a znalostí pre rozvoj projektovania neautomatizovaných montážnych systémov, na špecifikáciu cieľov dizertačnej práce, výber základných metód pre jej spracovanie, prezentáciu riešených výsledkov s uvedením nových poznatkov a formulovanie záverov pre rozvoj vedného odboru a realizáciou výsledkov v spoločenskej praxi.

Hlavná časť práce vychádza zo základného trojprvkového modelu montáže, ktorý je premietnutý do troch základných blokov referenčnej metodiky projektovania: metodiky návrhu tvorby modelov montovaných výrobkov, metodiky identifikácie a tvorby montážnych procesov a metodiky projektovania ergonomických montážnych systémov.

Základný princíp inovácie procesu projektovania montážnych systémov vychádza z filozofie virtuálneho inžinieringu, ktorého cieľom je úplná digitalizácia výrobku a optimalizácia výrobných procesov a systémov v prostredí virtuálnej reality s využitím poznatkov reálnych podmienok. Kompatibilita s existujúcimi metódami a postupmi uľahčuje eventuálnu postupnú implementáciu. Na základe výsledkov a záverov z návrhovej časti inovatívnych postupov projektovania digitálnych modelov montovaných výrobkov a digitálneho projektovania montážnych procesov je možné v druhej fáze vypracovať metodický postup projektovania ergonomických montážnych systémov stanovením systémových charakteristík a výberom štruktúry montážneho systému pre montovaný výrobok, ktorý predstavuje v širšom ponímaní uzol celkového výrobku.

Súčasťou metodiky sú postupy ergonomických analýz vykonávané v prostredí virtuálnej reality na modelovanom montážnom pracovisku Vypracovaná znalostná báza inovačných metód a techník umožňuje individuálny výber vhodného nástroja pre riešenie segmentu projektovania, jeho modifikáciu a individuálne prispôsobenie, ako aj vypracovanie uceleného modelu na základe prepojenia viacerých metód a techník.

V závere práce sú uvedené príklady aplikácie metodiky projektovania pri riešení projektov montáže vybraných typov výrobkov.


ANNOTATION Publication type: Dissertation thesis

Denisa BOBKOVÁ, Ing. Innovation methods for projection of ergonomic asse mbly systems KMaE, Košice, 2009, 114 pages, 42 pictures, 23 tables, 3 attachments and 155 literatures

Thesis in terms of content is structured into five parts, which are oriented to bring the structure of information and knowledge for the development of the design of un-automated assembly systems for the specification of the thesis, the choice of the basic methods for its processing, presentation of ongoing results to the introduction of new knowledge, and formulate conclusions for the development and implementation of scientific results in social practice.

The main part of the work based on the basic model tree-part system assembly, which is reflected in three basic blocks of the reference design methodology: a methodology proposal for creating models of assembled products, the methodology of identification and the creation of assembly processes and methodologies to design ergonomic mounting system.

The fundamental principle of innovation of the design process assembly systems based on the philosophy of virtual engineering, which aims to complete digitization of the product and optimization of production processes and systems in virtual reality environment using knowledge of real conditions. Compatibility with existing methods and procedures facilitates eventual gradual implementation. Based on the results and conclusions of the design part of innovative techniques to design digital models of assembled products, and digital design of assembly processes can be in the second phase to develop a methodical approach to design ergonomic assembly systems by setting the system characteristics and selecting the structure of assembly system installed for a product that represents a node in a wider sense total product.

Part of the methodology, the procedures performed ergonomic analysis in virtual reality to model the assembly work elaborated knowledge base of innovative methods and techniques, allows a choice of a suitable instrument for addressing the design segment, its modification and adaptation of the individual as well as develop an integrated model based on the links several methods and techniques.

At the end of this work are examples of the application design methodology in dealing with projects selected types of assembly products.


Poďakovanie

Ďakujem týmto svojmu školiteľovi prof. Ing. Jozefovi Ková čovi, CSc. za jeho usmernenia, pripomienky, cenné rady, neoceniteľnú pomoc a podporu pri koncipovaní mojej práce. Zároveň ďakujem všetkým svojim kolegom, priateľom a najbližším za pomoc, podporu a inšpiráciu.

SjF TU v Košiciach Katedra manažmentu a ekonomiky strana 5


OBSAH

ZOZNAM OBRÁZKOV ................................... ............................................................ 6

ZOZNAM TABULIEK ................................... ............................................................... 8

ÚVOD .......................................................................................................................... 9

1 SÚČASNÝ STAV ZNALOSTNEJ A INFORMA ČNEJ BÁZY ................................ 10

1.1 TRENDY V ROZVOJI MONTÁŽNYCH PROCESOV A SYSTÉMOV .............. 10

1.1.1 Montovaný výrobok ................................................................................. 11

1.1.2 Montážny proces .................................................................................... 14

1.1.3 Montážny systém .................................................................................... 20

1.2 PROJEKTOVANIE MONTÁŽNEHO SYSTÉMU ............................................. 25

1.2.1 Ergonómia v pracovnom prostredí .......................................................... 27

1.2.2 Navrhovanie ergonomických riešení montážnych systémov................... 28

1.2.3 Ergonomické zásady projektovania pracovísk ........................................ 30

1.2.4 Rozmerové projektovanie montážneho pracoviska ................................ 31

1.2.5 Metodický postup projektovania montážnych systémov ......................... 37

1.3 INOVAČNÉ METÓDY UPLATŇOVANÉ V PROCESE PROJEKTOVANIA MONTÁŽNYCH SYSTÉMOV .......................................................................... 40

1.3.1 Metódy orientované na zber informácií a ich systematické usporiadanie42

1.3.2 Metódy orientované na hľadanie riešení ................................................. 45

1.3.3 Metódy orientované na hodnotenie navrhnutých variantov ..................... 47

1.3.4 Metódy orientované na rozhodovanie ..................................................... 49

1.3.5 Inovačné metódy orientované na digitálne riešenie ................................ 50

2 CIELE DIZERTAČNEJ PRÁCE ......................................... ................................... 52

3 ZVOLENÉ METÓDY A NÁSTROJE SPRACOVANIA ............. ............................ 54

4 VÝSLEDKY DIZERTAČNEJ PRÁCE S UVEDENÍM NOVÝCH POZNATKOV .... 60

4.1 NÁVRH INOVATÍVNYCH POSTUPOV PROJEKTOVANIA MONTOVANÝCH VÝROBKOV A MONTÁŽNYCH PROCESOV .................... 61

4.1.1 Metodický postup projektovania digitálnych modelov výrobkov .............. 62

4.1.2 Metodický postup projektovania montážnych procesov .......................... 74

4.2 NÁVRH ERGONOMICKÉHO MONTÁŽNEHO SYSTÉMU A EXPERIMENTÁLNE OVERENIE VYBRANÝCH MONTÁŽNYCH ČINNOSTÍ ....................................................................................................... 83

4.2.1 Stanovenie systémových charakteristík a výber typu ručného montážneho pracoviska .......................................................................... 86

4.2.2 Štruktúra montážneho systému .............................................................. 88

4.2.3 Výber optimálneho variantu montážneho systému ................................. 94

4.2.4 Ergonomická optimalizácia vybraného montážneho systému................. 95

5 ZÁVERY PRE ROZVOJ VEDNÉHO ODBORU A REALIZÁCIOU VÝSL EDKOV V SPOLOČENSKEJ PRAXI ...................................... ......................................... 101

LITERATÚRA ........................................ ................................................................. 104

PRÍLOHY ................................................................................................................ 114



Zoznam obrázkov Obrázok 1.1.1 Koncepčný model expertného systému 10

Obrázok 1.1.2 Štruktúrny kusovník montovaného výrobku – vlastné spracovanie [128] 12

Obrázok 1.1.3 Štrukturálna skladba montážnej operácie [79] 14

Obrázok 1.1.4 Proces definovania a modelovania montážnych procesov [138] 16

Obrázok 1.1.5 Štruktúra montážnej úlohy [80][93] 20

Obrázok 1.1.6 Model montážneho systému v tvare čiernej skrinky – vlastné spracovanie [80] 21

Obrázok 1.2.1 Znázornenie systému človek – pracovné prostredie – vlastné spracovanie [57][108] 28

Obrázok 1.2.2 Vybavenie pracoviska náradím, pomôckami a prípravkami [80] 31

Obrázok 1.2.3 Štandardné vybavenie ručnej pracovnej stanice [139] 36

Obrázok 1.2.4 Metodický postup projektovania montážnych pracovísk – vlastné spracovanie 37

Obrázok 1.2.5 Technicko-organizačné formy montáže [98] 39

Obrázok 1.3.1 Štruktúra projektu a jeho hlavné väzby 54

Obrázok 4.1 Metodický postup projektovania montážnych systémov 61

Obrázok 4.1.1 Algoritmus postupu analýzy digitálneho modelu ručne montovaného výrobku 62

Obrázok 4.1.2 Montážny strom variačnej jednotky klapkového prietoku 64

Obrázok 4.1.3 Dekompozícia výrobku - príklad 65

Obrázok 4.1.4 DFA analýza pre počiatočný dizajn klapkového ventilu 66

Obrázok 4.1.5 DFA analýza pre redizajn klapkového ventilu 66

Obrázok 4.1.6 Identifikovaná montážna podskupina výrobku – príklad 67

Obrázok 4.1.7 Hierarchická štruktúra klapkového prietoku – príklad 67

Obrázok 4.1.8 Štruktúrny kusovník klapkového ventilu – príklad 68

Obrázok 4.1.9 Morfologická skrinka pre posúdenie vhodnosti recyklácie materiálových kombinácií – príklad– vlastné spracovanie [103] 71

Obrázok 4.1.10 Koláčový graf skladby výrobku - príklad 72

Obrázok 4.1.11 Vytváranie výkresovej dokumentácie modelov komponentov princípom top-down – príklad 73

Obrázok 4.1.12 Algoritmus postupu analýzy montážnych procesov 74

Obrázok 4.1.13 Základná dekompozícia montážnej úlohy - príklad 76

Obrázok 4.1.14 Montážny spojovací graf výrobku - príklad 76

Obrázok 4.1.15 Graf postupnosti montážnych operácií – príklad 78

Obrázok 4.1.16 Transformácia znakového modelu do priestorového modelu - príklad 78

Obrázok 4.1.17 Algoritmus pre overenie správnosti postupnosti spojovania použitím dátovej rukavice 79

Obrázok 4.1.18 Komponenty určené pre montážny proces – príklad 80

Obrázok 4.2.1 Základné úlohy optimalizácie montážneho systému – vlastné spracovanie [62] 84



Obrázok 4.2.2 Algoritmus postupu projektovania montážneho systému 84

Obrázok 4.2.3 Kontrola kompatibility systémových charakteristík – vlastné spracovanie [93] 87

Obrázok 4.2.4 Návrh koncepčného modelu pre výber prvkov neautomatizovaného montážneho systému 90

Obrázok 4.2.5 Algoritmus generovania variantov štruktúr montážneho systému 91

Obrázok 4.2.6 Modifikovaný model štruktúry montážneho systému – príklad 91

Obrázok 4.2.7 Morfologická tabuľka štandardných typov štruktúr montážnych systémov a pracovísk – vlastné spracovanie [93][144] 92

Obrázok 4.2.8 Rozpracovaný projekt montážneho systému 93

Obrázok 4.2.9 Algoritmus analýzy pracovného miesta pomocou dátovej rukavice 98

Obrázok 4.2.10 Trajektória pohybu ukazováka zaznamenaná pri montáži 98

Obrázok 4.2.11 Postup pre analýzu 3D modelu montážneho pracovného miesta vo virtuálnej realite 99



Zoznam tabuliek Tabuľka 1.1.1 Charakteristiky štruktúrnych spájaní montovaného výrobku –

vlastné spracovanie [93] 13

Tabuľka 1.1.2 Základné prvky a štruktúry montážnych procesov – vlastné spracovanie [136] 17

Tabuľka 1.1.3 Základne štruktúry usporiadania montážnych systémov – vlastné spracovanie [39] 22

Tabuľka 1.2.1 Porovnanie výhod pracovnej činnosti v sede a v stoji 33

Tabuľka 1.2.2 Výšky pracovných polôh pri práci v sede pre výšku pracovníka 175 cm – vlastné spracovanie [120][135] 34

Tabuľka 1.2.3 Výšky pracovných polôh pri práci v stoji pre výšku pracovníka 175 cm – vlastné spracovanie [120][135] 35

Tabuľka 1.2.4 Optimálna výška pracovného priestoru [120] 35

Tabuľka 1.2.5 Pohybový priestor pre nohy a priestor pre nožné ovládače [120] 35

Tabuľka 1.2.6 Referenčné príklady aplikácii usporiadania pracovísk v montážnych systémoch [80][56] 38

Tabuľka 1.3.1 Prehľad charakteristík vybraných inovačných metód [27][93][101] 41

Tabuľka 1.3.2 Charakteristiky základných morfologických metód a techník [91] 45

Tabuľka 1.3.3 Rizikové body s priradenými farbami [147] 48

Tabuľka 4.1.1 Identifikačný list klapkového prietoku – príklad 68

Tabuľka 4.1.2 Morfologická matica pre špecifikáciu parametrov montovaného výrobku – príklad 69

Tabuľka 4.1.3 Hodnotenie materiálových nákladov na komponenty pred a po použití DFA analýzy – príklad 70

Tabuľka 4.1.4 Morfologická matica posúdenia demontážne spôsobilej konštrukcie výrobku – príklad 71

Tabuľka 4.1.5 Identifikácia základných častí a vzťahov výrobku – príklad 77

Tabuľka 4.1.6 Modely manipulačných a orientačných operácií pre vybrané komponenty a súčiastky – príklad 78

Tabuľka 4.1.7 Hodnotenie montážnych a manipulačných operácií 81


Tabuľka 4.2.1 Identifikačný list systémových charakteristík zabezpečenia ručného montážneho pracoviska – vlastné spracovanie [93] 86

Tabuľka 4.2.2 Morfologická analýza pre výber prvkov montážneho pracoviska – vlastné spracovanie – príklad [91] 89

Tabuľka 4.2.3 Identifikačný list ergonomických parametrov pracovného miesta – príklad 96

Tabuľka 4.2.4 Identifikácia ergonomického rizika pre ručnú montáž [24] 97





ÚVOD Ekonomická realita akcentuje potrebu neustále zvyšovať produktivitu práce.

Úlohou inžiniera v tomto procese je hľadať nové pracovné postupy s minimálnou spotrebou času a nákladov. Jednotlivé pracovné úkony musia byť čo najkratšie a najjednoduchšie, aby vyžadovali minimum vynakladania ľudských síl.

Strojárska výroba si vyžaduje inovatívne metódy pre zvyšovanie produktivity práce, pre zvyšovanie kvality pri minimálnom zaťažovaní životného prostredia. To je možné len pri dobre projektovaných a vysoko optimalizovaných výrobách. To sa dá dosiahnuť progresívnym a účelným využitím modelovania a simulácie výrobných systémov, čo má mnoho výhod. Voľba najvhodnejšieho prostriedku pre simuláciu je dôležitá, pretože môže ovplyvniť výsledky simulácie. Dizertačná práca by mala smerovať k presadzovaniu nových technických prostriedkov na simuláciu finálnych procesov výrobného systému ako výhodného inovačného nástroja. Práve tu je priestor pre aplikovanie nových metód, techník a nástrojov pre zvyšovanie produktivity práce vo finálnych fázach výroby.

V súčasnosti mnoho spoločností rieši zvyšovanie efektívnosti montáže automatizáciou, no existuje mnoho montážnych úloh, kde sa preferuje ručná montáž. Trendom v projektovaní montážneho pracoviska je ergonomické hľadisko, ktoré rieši interakciu pracovníka a jeho pracovného prostredia na zvýšenie produktivity práce, efektívnosti a v neposlednej rade bezpečnosti práce.

Základom vysokej produktivity práce je kvalitné naprojektovanie pracoviska, či už pri zavádzaní novej výroby alebo pri reštrukturalizácii podnikových procesov. Samostatnou časťou projektovania pracoviska je človek, pracovný priestor a ich interakcia z hľadiska ergonómie, bezpečnosti a ďalších požiadaviek.



1 SÚČASNÝ STAV ZNALOSTNEJ A INFORMA ČNEJ BÁZY

1.1 Trendy v rozvoji montážnych procesov a systémov Pokrok vo všetkých oblastiach výroby a služieb umožňuje zvyšovanie

produktivity práce. Štúdie nových projektov strojárskej výroby ukazujú, že súčasná doba si vyžaduje využívať nové prístupy vo všetkých etapách jej prípravy a realizácie. V súčasnom projektovaní sa vyžadujú programové a informačné prostriedky, ktoré umožňujú modelovanie a simuláciu. Za hlavnú príčinu potrebných zmien je možné považovať to, že tradičné projektové metódy a nástroje neumožňujú optimálne a spoľahlivé riešenie projektov moderných montážnych systémov.

Tento vývoj projektovania montážnych systémov si nutne vyžaduje využívanie počítačovej podpory s najnovšími poznatkami a údajmi. Táto predvýrobná etapa je z hľadiska počítačom integrovanej výroby veľmi dôležitou oblasťou. Je určujúcou nielen pre rast produktivity, ale zásadne ovplyvňuje i náklady spojené s montážou, kvalitu i celý systém organizácie a riadenia výroby.

Súčasný vývoj výrobkov je silne podporovaný 3D CAD systémami, ktoré umožňujú vytvárať objemové a povrchové modely v expertných systémoch (obrázok 1.1.1). Počítačový model budúceho výrobku sa dnes stáva nevyhnutnosťou v procese konštrukčného návrhu, technologickej komunikácie analýzy a výroby súčastí. Všetky počítačové systémy tvoria jadro počítačom integrovanej výroby (CIM) [93][54].

Obrázok 1.1.1 Koncepčný model expertného systému

CIM predstavuje zmenu nielen v montážnom systéme, ale v celej štruktúre

výrobného systému. Informačné technológie sa nasadia do všetkých činností od konceptu a konštruovania výrobku až po jeho expedíciu s cieľom znížiť materiálovú a energetickú náročnosť, zvýšiť produktivitu práce, znížiť zásoby, skrátiť priebežnú dobu vývoja a výroby, zvýšiť časové a výkonové využitie výrobných zariadení a zvýšiť kvalitu výrobkov [54].

Nová koncepcia produktu alebo modernizácia existujúceho

Grafická prezentácia a počítačový záznam

konštrukcie REZIDENTNÝ CAD

SYSTÉM

Analýza a klasifikácia produktov a častí Plánovanie a klasifikácia technológií výrobných modulov

Expertný systém CATIA Rozhranie, vytvorenie základného neurčitého teoretického výrobného systému

Vytváranie variantov Určenie optimálneho variantu Analýza

jednotlivých variantov



Požiadavky na inovácie v montáži narastajú nielen kvantitatívne, ale i kvalitatívne. Montáž predstavuje jednu z finálnych operácií vykonávaných v strojárskej výrobe a má vo výrobnom procese špecifické postavenie. V tejto oblasti však existujú značné rezervy z hľadiska času a kvality a je významnou a potenciálnou oblasťou inovačných aktivít vzhľadom na svoje špecifické postavenie vo výrobnom procese. V montáži je množstvo manuálnej práce a vysoká prácnosť z hľadiska jej podielu na celkovom čase výroby výrobku, a to je predpokladom pre zvyšovanie produktivity práce v tejto oblasti. Zvyšovaním produktivity sa môžu dosiahnuť hmotné i nehmotné prínosy. Medzi hmotné prínosy podľa [143] patrí:

− odhalenie plytvania a potenciálov pre zlepšenie,

− získanie objektívnych údajov pre rozhodovanie,

− vytvorenie jednotnej bázy pre riadenie produktivity,

− zvýšenie produktivity riadenia. Za nehmotné prínosy možno podľa [143] považovať:

− zlepšenie komunikácie pracovníkov,

− zapojenie pracovníkov do riadiacich procesov,

− zjednodušenie riadenia. Použitie CIM by mohlo výrazne znížiť potrebný čas na projektovanie

montážneho systému (podľa niektorých zdrojov až 40 %). Dosiahnutie tejto výhody vyžaduje zlepšenie technologických i podnikových procesov. Tie zahŕňajú použitie systémového a procesného prístupu, virtuálneho inžinieringu a zlepšenie vizualizácie a umožnenie simulácie montážnych operácií. Digitalizácia a zdieľanie dát podľa [33] znižuje čas pre vyhľadávanie informácií až o 80 %. Produktový a procesný projektanti získajú spätnú väzbu oveľa skôr, a tým sa zníži čas potrebný na vyriešenie problému.

1.1.1 Montovaný výrobok Montovaný výrobok je z hľadiska montáže buď finálny výrobok, alebo časť

finálneho výrobku, ktorého montáž je predmetom riešenia. Svojimi charakteristickými vlastnosťami zásadným spôsobom ovplyvňuje všetky etapy projektovania, implementácie a prevádzkovania montážneho pracoviska. Z hľadiska montážnej činnosti je možné objekty montáže klasifikovať ako [128]:

– výrobok – finálny hmotný produkt funkčne a technologicky uzavretý, vytvorený zo súčiastok, dielov, podskupín a skupín spojených montážnymi spojmi.

– skupina – funkčne alebo konštrukčne uzavretá základná časť výrobku, ktorá sa tvorí spojením minimálne dvoch súčiastok resp. dielov a podskupín. Skupina v danom výrobku plní samostatnú funkciu.

– podskupina – funkčne alebo konštrukčne neuzavretá základná časť výrobku, ktorá sa tvorí spojením minimálne dvoch súčiastok resp. dielov, montážnou operáciou, ktorej výsledkom je toto spojenie. Podskupina v danom výrobku neplní samostatnú funkciu.



– montážny uzol – časť výrobku, ktorá vznikne spojením zo súčiastok, dielov, alebo ich kombináciou. Niekedy sa hovorí o montážnom celku. Montážny uzol sa pozná tiež ako podskupina alebo ako skupina.

– diel – predstavuje tiež prvotný článok montážneho procesu. Je to súčiastka nenormalizovaná, netypizovaná a neštandardizovaná.

– súčiastka – predstavuje prvotný článok montážneho procesu. Je to finálny produkt výrobného procesu, resp. výsledok technologického spracovania s presne definovanými požiadavkami na jeho výrobu, bez aplikácie montážnych operácií. Súčiastky so základnými povrchmi plnia v uzle úlohu spojovacieho článku, ktorý zabezpečuje zodpovedajúcu polohu ostatných súčiastok pri montáži. Takéto súčiastky nazývame - základné súčiastky.

Veľmi dôležitým faktorom v montáži je štruktúra výrobku. Z hľadiska montáže je

potrebné spracovať tzv. štruktúrny kusovník montovaného výrobku (obrázok 1.1.2). Jedná sa o stromový graf, ktorý vyjadruje štruktúru výrobku, t.j. prehľadne znázorňuje z akých súčiastok je zmontovaná nadradená podzostava, zostava. Graf predstavuje východiskový dokument pre návrh montážneho procesu.

Obrázok 1.1.2 Štruktúrny kusovník montovaného výrobku – vlastné spracovanie [128]

Nevýhodou tohto typu kusovníka je chýbajúca informácia o časovej postupnosti

montáže, tzn. nie je možné zistiť poradie montáže jednotlivých súčiastok. Tvorbu postupu montáže podmieňuje zjednodušená štrukturálna schéma, t.j. vzájomné vzťahy medzi jednotlivými súčiastkami a dielcami, a tým podmieňuje aj dispozíciu montážneho pracoviska, resp. systému.

Každý výrobok pozostáva z konkrétneho počtu súčiastok tvoriacich uzly, ktoré sú následne zoskupované do podskupín, funkčných skupín a nakoniec do celkov. Prepojenia jednotlivých častí výrobku sú vytvorené pri montážnych operáciách spojovacími súčiastkami a spojovacími médiami.

Štruktúru všetkých montážnych procesov je možné zložiť z konečného počtu typových elementárnych prvkov, ktoré realizujú jednu montážnu operáciu (tabuľka 1.1.1).

VÝROBOK

SKUPINA

SKUPINA

SKUPINA

Podskupina

Podskupina

Podskupina

Podskupina

Podskupina

Podskupina

súčiastka

súčiastka súčiastka

súčiastka

súčiastka

súčiastka

súčiastka

súčiastka

súčiastka

súčiastka

súčiastka

súčiastka

diel

diel

diel

diel

diel



Tabuľka 1.1.1 Charakteristiky štruktúrnych spájaní montovaného výrobku – vlastné spracovanie [93]

Štruktúrne spojenie Charakteristika

Lineárna štruktúra

Každý prvok sa spája so susednými. V systéme nie sú nadriadené a podriadené prvky. Pri porušení ľubovoľnej väzby systém prestáva plniť svoje funkcie.

Sieťová štruktúra

Zložité prepojenie prvkov umožňuje funkčné spojenia viacerými cestami, čím sa zabezpečuje vyššia spoľahlivosť systému.

Hviezdicová štruktúra

Centrálny prvok má väzby so všetkými prvkami. Funkčné prepojenia sa uzatvárajú cez centrálny prvok. Vyznačuje sa vysokou operatívnosťou a spoľahlivou funkciou vtedy, keď centrálny prvok má vysokú spoľahlivosť.

Hierarchická štruktúra

Špeciálny prípad lineárnej štruktúry, v ktorej je stanovená nadriadenosť a podriadenosť prvkov systému. Pri porušení väzieb na nižších úrovniach môže systém plniť obmedzené funkcie. Výhodou štruktúry je vysoká riaditeľnosť.

Zložitosť montovaného výrobku je možné rozdeliť na jednoduché (počet

súčiastok <31), stredne zložité (31 – 500 súčiastok) a zložité výrobky (>500). V každom výrobku je zároveň možné identifikovať z hľadiska funkcií tri základné typy súčiastok [93]:

– základné sú čiastky – sú to súčiastky, „na ktoré sa montuje“ a plnia funkciu nosného a syntetizujúceho prvku, napr. základné rámy, telesá a pod.,

– stavebné sú čiastky – sú určujúce pre plnenie funkcie výrobku a zvyčajne podmieňujú celkové riešenie montážneho systému, sú to obvykle súčiastky typu hriadeľ, ložisko, vreteno a pod.

– spojovacie sú čiastky – sú zvyčajne normalizované, sú súčasťou spojov a podmieňujú hlavne montážnu technológiu. Ide napr. o skrutky, podložky perá a pod. Technické a ekonomické vlastnosti montovaného výrobku rozhodujúco vplývajú

na montážny proces. Medzi hlavné technické vlastnosti patria [93]:

− rozmerová veľkosť výrobku,

− počet súčiastok a montážna štruktúra výrobku,

− charakteristické montážne operácie,

− stupeň typizácie, unifikácie a stavebnicovosti výrobku,

− konštrukčná stálosť výrobku,

− montážna kvalita súčiastok,

− hlavné smery montáže,

− tvar súčiastok z hľadiska orientácie.



1.1.2 Montážny proces Montážny proces pozostáva z montážnych operácií spájania súčiastok do

uzlov, montážnych celkov a finálnych výrobkov v určitom množstve, kvalite a za určitý čas. Realizovaný je v konkrétnej technicky a ekonomicky efektívnej postupnosti. Súčasťou montážneho procesu sú aj prípravné, pomocné a obslužné činnosti, ktoré celý proces podporujú a racionalizujú. Montážne procesy prebiehajú v konkrétnych technických, technologických, organizačných a ekonomických podmienkach [43][55].

Montážne procesy sa realizujú podľa vopred určených pravidiel, ktoré vyplývajú zo štruktúry montovaných výrobkov a sú záverečnou a najzložitejšou etapou výrobného procesu. Z hľadiska stupňa automatizácie sa delia na ručné, hybridné a automatizované.

Základné znaky montážneho procesu sú podľa zdroja [43] nasledovné:

− pri montáži dochádza ku kompletnej zmene (nejedná sa len o zmenu vlastností), nové vlastnosti finálneho produktu sú syntézou vlastností montovaných súčiastok,

− realizuje sa spájanie minimálne dvoch, obvykle však viacerých súčiastok, montážnych uzlov do vyšších celkov až do úrovne finálneho produktu,

− organizácia a synchronizácia montážneho procesu je vždy vo väzbe na vstupné súčiastky, ktoré sú vyrábané v rôznom čase a na rôznych výrobných miestach,

− efektívnosť montážneho procesu podmieňuje aj pre montáž prispôsobená konštrukcia výrobku,

− montážne procesy sa realizujú podľa vopred určených pravidiel, ktoré vyplývajú z danej štruktúry finálneho produktu,

− v montážnom procese dominujú ručné úkony, ktoré sú sťažka nahrádzané strojmi.

Základnou štrukturálnou jednotkou montážnych procesov je montážna operácia

(obrázok 1.1.3), ktorá je realizovaná na montážnom mieste.

Obrázok 1.1.3 Štrukturálna skladba montážnej operácie [79]

Podľa [52] montážny proces vzhľadom na charakter práce sa vyznačuje

nasledovnými špecifikami:

− veľká intenzita materiálového a informačného toku – musí byť zabezpečené zásobovanie strojov včas a v dostatočnom množstve,

− krátke časy pri operácií – vykonávajú sa zložité pohyby a úkony,

PODÁVANIE MONTOVANÝCH

SÚČIASTOK

ORIENTOVANIE MONTOVANÝCH

SÚČIASTOK

UPEVŇOVANIE MONTOVANÝCH

SÚČIASTOK

ODOBERANIE VÝROBKU

SPOJOVANIE MONTOVANÝCH

SÚČIASTOK

KONTROLA VÝROBKU



− stochastický charakter montáže – dôležitá vlastnosť súčiastok v zásobníkoch je orientácia súčiastok,

− zložitosť montážnych operácií – využívajú sa logické schopnosti ľudského mozgu, ktorá sa pri automatizovanej montáži veľmi ťažko nahradzuje,

− veľká koncentrácia ľudí,

− veľká závislosť kvality a produktivity montáže od predchádzajúcich fáz výroby,

− hlavná montážna činnosť je operačná manipulácia. Organizácia montážnych procesov má vplyv na realizáciu montáže a jej

základnou úlohou je zabezpečiť racionálny časový, priestorový a hmotný priebeh montážneho procesu. Pre zabezpečenie splnenia tejto úlohy je potrebné detailne naprojektovať montážne pracovisko aj z hľadiska ergonómie na základe technologického postupu montážnych procesov.

1.1.2.1 Definovanie a modelovanie montážnych proces ov

Definovanie montážnych procesov Definovaním montážnych procesov je ich slovný opis, prípadne ich grafické

znázornenie a matematické vyjadrenie. Informácie o určitom reálnom objekte pre definovanie montážnych procesov je možné získať štyrmi spôsobmi:

– experimentom na reálnom objekte, – vytvorením matematického modelu a jeho riešením analytickými

a numerickými metódami, – pomocou fyzikálnych modelov, – pomocou virtuálnych modelov.

Prvým krokom pri definovaní montážnych procesov je stanovenie štruktúry

montovaného výrobku a druhým krokom je definovanie technologického postupu montážnych procesov zohľadňujúc široké spektrum individuálnych požiadaviek. Zadefinovaním montážnych procesov na základe identifikovaných súčiastok a komponentov je možné pristúpiť k ich modelovaniu.

Modelovanie montážnych procesov

Modelovanie je znázorňovanie objektívnych javov pomocou vhodných zobrazovacích spôsobov. Znázorňujú sa iba črty, ktoré sú podstatné z hľadiska sledovaného cieľa. V podstate ide o zostavovanie blokových, či iných schém, t.j. modelov organizačnej, procesnej, časovej alebo inej štruktúry. Ich úlohou je priblížiť štruktúru, vzťahy a ich príčinnosť skúmanej činnosti, no taktiež umožniť zachytenie všetkých dôležitých prvkov, na ktoré sa nesmie zabudnúť.

Za modelovanie montážneho procesu sa považuje princíp hierarchickej dekompozície na podprocesy a jednotlivé montážne operácie a základné úkony na rôznej úrovni podrobnosti. Základným cieľom definovania a modelovania (obrázok 1.1.4) je uľahčenie plánovania a realizácie montážnych procesov pri zabezpečení uspokojujúcej úrovne požiadaviek kladených na montážny systém.



Obrázok 1.1.4 Proces definovania a modelovania montážnych procesov [138]

Vo svojej podstate je montáž charakterizovaná relatívnym premiestňovaním

a orientáciou skladaných súčiastok a montážnych uzlov. Z hľadiska definovania a modelovania montážnych procesov je potrebné analyzovať a naprojektovať manipulačné a montážne operácie, východiskom ktorých sú metodiky analýzy manipulačných činností vyúsťujúce do klasifikačných systémov. Medzi najznámejšie metódy analýzy manipulačných operácií patria [52]: 1. Študijná karta . Zostavuje sa podľa klasickej otázkovej metódy „čo? ako? prečo?

kto? kde?“. Otázky v tejto karte sú v poradí: účel, prostriedok, poradie, miesto, zodpovedná osoba. Systematické odpovede podľa dotazníka dávajú obraz o priebehu manipulačného procesu.

2. Diagram oboch rúk . Pri analýze jednotlivých manipulačných priebehov sa uplatňuje tzv. „dvojruký diagram“, v ktorom sú zaznamenané priebehy pohybov obidvoch rúk pomocou formálnych symbolov. Ide o identifikáciu zosúladenosti oboch rúk pri práci.

3. Mikropohybové štúdie. Zjemnenie „dvojrukého diagramu“ vedie k mikropohybovým štúdiám, ktoré sa často robia kamerami. Pri týchto štúdiách sú zaregistrované nielen úkony pracovníka, ale aj ich priestorové a časové rozloženie.

4. Metóda MTM (Method-Time Measurement). Tento systém zisťovania spotreby pracovného času je určený na normovanie ručných manipulačných úkonov podľa predpísaných kritérií.

Montážne pracoviská sú tvorené montážnymi zariadeniami, prostriedkami operačnej manipulácie, prostriedkami vstupu a výstupu objektov montáže, pomocnými zariadeniami a prostriedkami riadenia a sú spojené materiálovými, informačnými a funkčnými väzbami (tabuľka 1.1.2).

DEFINOVANIE A MODELOVANIE MONTÁŽNYCH PROCESOV

� DEFINOVANIE MONTÁŽNEHO PROCESU

� MODELOVANIE MONTÁŽNEHO PROCESU

� MODELOVANIE MONTÁŽNEJ OPERÁCIE

� MOŽNOSTI POZOROVAŤ MONTÁŽNY PROCES

� PROSTRIEDKY POZOROVANIA MONTÁŽNEHO PROCESU

� KOMPETENTNOSŤ A TVORIVOSŤ RIEŠITEĽSKÉHO TÍMU

ZADANIE ÚLOHY A CIEĽA DEFINOVANIA

A MODELOVANIA MONTÁŽNEHO

PROCESU

DEFINÍCIA A MODEL MONTÁŽNEHO

PROCESU OPERÁCIÍ

RIADENIE DEFINOVANIA

A MODELOVANIA MONTÁŽNYCH

PROCESOV MODERÁTOROM



Tabuľka 1.1.2 Základné prvky a štruktúry montážnych procesov – vlastné spracovanie [136]

Názov Znak Popis

VSTUP

Určité materiály, polotovary (materiálový tok), ktoré sa viaže na určité miesto a čas. Je charakterizovaný časovými a kvalitatívnymi a kvantitatívnymi parametrami.

STROJ Stroj možno definovať ako stroj, zariadenie, agregát,

pracovisko, ktoré vykonáva jednu montážnu operáciu na jednom výrobku.

ZÁSOBNÍK

V zásobníku sa hromadí zásoba vstupov. Zásoba vzniká ak:

− stroj nestihne spracovať všetky výrobky, ktoré k nemu prichádzajú,

− vyrovnáva nerovnomernosť tým, že sa presunú výrobky k danému stroju s účelom využiť jeho kapacitu,

− vyrovnáva rozdiel výkonov po sebe nasledujúcich strojov.

STROJE S PEVNOU VÄZBOU

Výkon sériovo zoradených strojov bez zásobníka je zmenšený o výkon zapríčinený prestojmi obidvoch strojov

STROJE S PRUŽNOU VÄZBOU

Vložením zásobníka medzi sériovo zoradené stroje sa zvýši výkon a zásoba prekryje strednú dobu prestoja stroja.

PARALELNE ZORADENÉ STROJE

Dva alebo viac strojov môže pracovať ako paralelný systém, ak pracujú z jedného zásobníka, a výrobok v poradí na obsluhu musí sa podriadiť mechanizmu obsluhy, t.j. ide na spracovanie na ten stroj, ktorý je voľný. Ak to nie je možné dodržať, potom daný výrobný systém funguje ako niekoľko paralelne pracujúcich strojov zo zásobníkom.

VETVENIE MATERÁLOVÉHO TOKU

Vetvenie materiálového toku sa môže uskutočniť na stroji pri výrobnej operácií alebo mimo stroja.

SPÁJANIE MATERIÁLOVÉHO TOKU

Jedná sa o vstup rôznych výrobkov, pričom bod stretu plní funkciu synchronizácie. Spájanie plní funkciu:

− montáž – vstup n výrobkov, výstup 1 výrobok,

− synchronizácie - vstup n výrobkov, výstup m výrobkov, ktoré sa čakajú.

HVIEZDICA – OBOJSTRANNÉ VETVENIE

Hviezdica súčasne spája a súčasne vetví, musí mať minimálne 2 vstupy, a súčasne minimálne 2 výstupy. Za hviezdicu považujeme 3 stroje za sebou spojené pevnou väzbou.

STROJ SO ZÁSOBNÍKOM SO SPÄTNOU VÄZBOU

V bode vetvenia sa výrobky rozdeľujú podľa určitého kritéria, napr. nepodarky sa vracajú nazad, aby boli opravené. Výkon, intenzitu na výstupe počítame ako prechodový jav, po určitom čase sa intenzita výstupu = intenzite vstupu. Systém má v sebe určitú zotrvačnosť.

VÝSTUP

Za výstup z výrobného procesu považujeme ukončenie činnosti spracovania na stroji. Môže byť:

− obmedzený – pred výstupom sa tvorí sklad (výstupný sklad),

− neobmedzený – neovplyvňuje množstvo vystupujúcich výrobkov.

PRAC. PRAC.

PRAC. zásobník

PRAC. PRAC.

zásobník

PRAC.

PRAC.

zásobník

zásobník PRAC.

PRACOVISKO



1.1.2.2 Podpora modelovania montážnych procesov vo virtuálnej realite Na ručných montážnych pracoviskách možno dosiahnuť efekt v podobe

zvýšenia kvality a produktivity práce pracovníkov vytvorením tzv. pracovného pohodlia, čo sa prejavuje v znížení pocitu únavy [35]. Pre riešenie týchto parametrov je možné využiť nové moderné prístupy a metódy, medzi ktoré patrí aj virtuálna realita a jej nástroje. Tie umožňujú rýchlejšie spracovať skutočne namerané hodnoty, analyzovať ich a navrhnúť zlepšenia, či už v oblasti zvýšenia produktivity práce pri montáži alebo v oblasti znižovania záťaže na človeka.

Virtuálna realita je veľmi zložitý systém slúžiaci k znázorňovaniu skutočností v imaginárnom svete vytvorenom počítačom. Tento systém umožňuje pracovať v trojrozmernom priestore, kde sú stimulované ľudské zmysly ako zrak, sluch a hmat.

Pre vytvorenie ilúzie reálneho priestoru je potrebné, aby systém reagoval hneď v reálnom čase, a aby bolo možné tento fiktívny svet pretvárať, pohybovať sa a pracovať v ňom.

Virtuálnu realitu je možné využiť v strojárskom priemysle pri navrhovaní a modelovaní inovácií produkčného systému. Pre vstup údajov do virtuálneho prostredia je možné využiť niektoré hardvérové prostriedky, ktoré umožňujú rýchly transport informácií priamo do programu pre vytváranie virtuálneho prostredia.

Hardvérové prostriedky pre vstup do virtuálnej real ity

Virtuálna realita v interakcii s ďalšou informačnou technológiou búra hranice alternatív riešení, ktoré nie sú limitované fyzikálnym ohraničením nášho reálneho sveta. Preto prostredníctvom virtuálnej reality je možné uvažovať o návrhoch a informačnom simulovaní priestoru bez použitia „zdrojov“ z reálneho sveta, a tak vytvoriť kópiu reálneho priestoru a reálneho času. Na posúdenie virtuálneho sveta je však potrebné stimulovať ľudské zmysly pomocou rôznych technických prostriedkov. Súčasné aplikácie pracujú so zrakom, sluchom a hmatom, pričom sa experimentuje s čuchom a chuťou. Zariadenia a pomôcky pre virtuálnu realitu je potom možné deliť podľa vnemov: zrak, sluch, hmat.

Pri modelovaní montážnych procesov je najdôležitejším zmyslom hmat a zrak. Pre transfer informácií do virtuálnej reality sa využíva hmatové zariadenie – dátová rukavica, ktorá zaznamenáva reálnu trajektóriu pohybu v priestore a čase a prenáša dáta do virtuálneho prostredia v rozhraní programu CATIA V5. Pre tento softvér bol vyvinutý špeciálny modul, ktorý umožňuje prácu s dátovou rukavicou a zaznamenáva všetky informácie o pohybe rúk v čase.

Okrem dátovej rukavice je možné využiť dátový oblek, no z ekonomických dôvodov sa často používa iba dátová rukavica, v jednoduchších prípadoch dokonca bez spätnej väzby.

Predtým, ako sa využijú jednotlivé zariadenia pre stimuláciu jednotlivých vnemov, je potrebné virtuálne prostredie najprv vytvoriť, čo je možné so vstupnými zariadeniami ako klávesnica, myš, trackball, tablety, 3D dotykové systémy, polohovacie zariadenia pre obojručnú prácu.

Cieľom využitia týchto zariadení je vytvoriť kópiu reálneho pracovného prostredia, namodelovať a analyzovať pracovné prostredie, získať optimálne podmienky pre zvýšenie produktivity práce využitím ergonomických znalostí zo somatografie, a taktiež využitím inovatívnych metód a zásad pri tvorbe pracovného prostredia.



Softvér pre vstup do virtuálnej reality Systém CATIA (Computer Aided Three dimensional Interactive Application) je

PLM/CAD/CAM/CAE komerčný softvér vyvíjaný firmou Dassault Systemes. Je tiež známy ako 3D PLM (Product Lifecycle Management) softvér. CATIA podporuje rôzne stupne vývoja produktov, ktoré sa týkajú od konceptualizácie, cez dizajn (CAD) a výrobu (CAM), až po analýzu (CAE). Využitie CATIA V5 je pomerne veľké v automobilovom, leteckom a strojárskom priemysle.

CATIA a jej moduly

Podľa [123] každé pracovisko vybavené systémom CATIA môže využiť možnosti na vlastnú špecifickú konfiguráciu modulov, a môže tak vlastniť iba moduly, ktoré skutočne potrebuje. Pre modelovanie a analýzu interakcie pracovného prostredia a človeka sú potrebné moduly:

Mechanical design – dovoľuje užívateľom rýchle konštruovanie dielov pomocou prevádzania 2D konštrukcií na 3D, v ktorých budú skomponované ich drôtené modely a základné plošné vlastnosti. To umožňuje vytváranie väzieb medzi jednotlivými dielmi a uloženie dielov do správnych pozícii.

Ergonomics Design & Analysis – obsahuje moduly umožňujúce maximalizáciu ľudského komfortu a bezpečnosti za pomoci nastaviteľnej postavy človeka. Tento model je možné využiť pri projektovaní pracovného miesta, ktoré spĺňa ergonomické požiadavky kladené na pohodlie a bezpečnosť pri práci. Tento nástroj pozostáva zo 4 modulov, z ktorých najdôležitejšie sú: Human Measurement Editor, Human Activity Analysis.

Moduly CAD systémov

Predvýrobná etapa súčiastky zahŕňa vyhotovovanie konštrukčnej, technologickej a projektovej dokumentácie. Súčiastka je analyzovaná, vykonáva sa na nej veľké množstvo inžinierskych činností a až po dôkladnej analýze sa súčiastka vyrába. Je to prácna etapa, časovo veľmi náročná, vo veľkej miere ovplyvňuje výrobné náklady – cenu výrobku. Preto boli nasadené počítačom podporované systémy pre návrh súčiastky CAD (Computed Aided Design) [147].

Architektúra CAD systémov tvorí sústavu modulov, z ktorých je možné posladať celkovú konfiguráciu systému. Z jednotlivých modulov sa konfiguruje CAD, resp. CAD/CAM systém. Tento systém sa odlišuje oproti CAD systému modulmi na podporu strojárskych technológií.

CAD ponúka možnosť tvorby databázy, ktorá môže byť využitá v ďalších etapách života výrobku, ktorými sú technická príprava výroby (TPV), vlastný proces výroby (CAM – Computer Aided Manufacturing), riadenie kvality výroby a súčiastky (CAQ – Computer Aided Quality) a v systémoch pre plánovanie a riadenie výroby (PPS – Production Planning System).

Pojem počítačová podpora inžinierskych prác v predvýrobných etapách zahŕňa spomínané systémy, ktoré vykonávajú všetky činnosti vo vývojovo návrhovej etape, v ktorej je súčiastka podrobovaná mnohým analýzam, testujú sa rôzne varianty, optimalizuje sa návrh a pod. [52].



1.1.2.3 Analýza montážneho procesu Základom skúmania interakcie človeka a jeho pracovného prostredia je jeho

fyzická stavba tela a možnosti zaťaženia. Ľudské telo je súčasťou fyzikálneho sveta a platia preň rovnaké fyzikálne zákony ako pre ostatné objekty. Cieľom ergonómie na tejto úrovni je optimalizovať interakciu medzi telom a fyzikálnymi zákonitosťami jeho okolia s využítím znalostí z antropometrie. To si vyžaduje pochopenie pracovnej pozície z hľadiska namáhania kĺbov a svalov pri pracovných úkonoch.

Analýza montážnej úlohy

Montážna úloha je najvyššia úroveň, v ktorej sa rozhoduje o stupni koncentrácie operácií, o montáži podskupín, o spôsobe ich začlenenia do finálnej montáže a pod. Okrem spojovania sú súčasťou montážnej úlohy všetky operácie vykonávané pred aj po procese vytvorenia spoja, ktoré sú zobrazené na obrázku 1.1.5.

Obrázok 1.1.5 Štruktúra montážnej úlohy [80][93]

Analýza priestorových pohybov v manipulačnej úlohe závisí od konkrétnych

podmienok a pri ich riešení je potrebné zohľadniť nasledujúce hľadiská: – vylučovať nadbytočné pracovné polohy – každá pracovná poloha vyžaduje

presné ustavenie manipulovaného prvku, – voliť dráhy pohybu medzi polohami na základe minimálnej dráhy – zásobníky,

nástroje a pod. presunúť bližšie k montážnemu miestu, no nesmú zasahovať do montážneho priestoru,

– voliť dráhy pohybu s ohľadom na bezpečnosť prevádzky – vyhýbať sa pohybom vykonávaným v tesnej blízkosti ostatných zariadení pracoviska.

1.1.3 Montážny systém Montážny systém je vymedzená časť výrobnej plochy (dielne, prevádzky

a pod.), ktorá je vybavená potrebnými montážnymi prostriedkami (montážne stroje a jednotky, nástroje a prípravky a pod.). Umožňuje realizáciu jednotlivých druhov montážnych operácií. Príklad modelu montážneho systému je na obrázku 1.1.6.

MONTÁŽNA ÚLOHA

SPOJOVANIE

Vstup Výstup

materiál

informácie

energia

materiál

informácie

energia

ORIENTÁCIA

MANIPULÁCIA

USTAVENIE

KONTROLA

INÉ

ORIENTÁCIA

MANIPULÁCIA

USTAVENIE

KONTROLA

INÉ

Zakladanie Skrutkovanie Lisovanie Nitovanie Lepenie Zváranie Spojovanie tvarovaním

Iné



Obrázok 1.1.6 Model montážneho systému v tvare čiernej skrinky – vlastné spracovanie [80]

Základný model montáže vychádza z definovania a klasifikácie typov

montážnych systémov, pri ktorých sa zohľadňujú kľúčové parametre objemu výroby, počet variantov výrobku, taktový čas, komplexnosť výrobku, prípadne jeho hmotnosť. Typy montážnych systémov je možné rozdeliť na tieto základné druhy [52][94]:

– synchrónny krokový systém – medzioperačný dopravník v pravidelných rytmoch presúva súčiastku od jednej stanice k druhej, tzn. vynútený, pravidelný pracovný rytmus, ktorý nie je vhodný z humanizačného hľadiska,

– synchrónny rotorový systém – jedná sa o tuho zviazané operačné a medzioperačné rotory s vysokou výkonnosťou, kde operácie sa vykonávajú za pohybu upínača v pracovnom rotore. Systém je vhodný pre montáž jednoduchých drobných výrobkov, kde montáž je uskutočňovaná v jednej osi,

– asynchrónny systém – charakteristickou črtou je existencia medzioperačných zásobníkov, čím nemusí byť rytmus práce na staniciach navzájom synchronizovaný, je tak možné meniť pracovný rytmus práce. Nevýhodou je však zložitejší riadiaci systém,

stroje nástroje prípravky

manipulátory riadiace systémy

ZAKLADANIE

SKRUTKOVANIE

LEPENIE

ZVÁRANIE

SPOJOVANIE TVAROVANÍM

INÉ

LISOVANIE

NITOVANIE

SP

OJO

VA

NIE

VÝ

ST

UP

VS

TU

P

materiál, polotovary

informácie

energia

montážny celok, finálny výrobok

informácie

energia

orientácia

manipulácia

iné (skladovanie)

kontrola

ustavenie

orientácia

manipulácia

kontrola

ustavenie

PROCES MONTÁŽE

TECHNICKÉ PROSTRIEDKY PRE MONTÁŽ

priestor čas

odpad

PRIDÁVANIE HODNOTY

financie

servisné a obslužné zabezpečenie

iné (skladov anie)

hlavné montážne funkcie

ľudský faktor

SPÄTNÁ VÄZBA



– hviezdový alebo hviezdicový systém – celý výrobok je montovaný na jedinom mieste, je tu využívaná flexibilita človeka. Pracoviská tohto typu sú vysoko mechanizované a automatizované,

– skupinový systém – nahrádzaný je montážny pás. Tento systém je uplatňovaný hlavne pri väčších výrobkoch (napr. automobilový priemysel), kde skupina pracovníkov realizuje určité množstvo montážnych operácií. Rytmus práce je voľný. Je možné konštatovať, že výber typu montážneho systému na základe

doporučení vypracovaných rôznymi autormi (tabuľka 1.1.3), má orientačný charakter, tzn. že je potrebné vykonať ďalšie podrobnejšie analýzy (ekonomickú, ergonomickú, priestorovú a pod.).

Tabuľka 1.1.3 Základne štruktúry usporiadania montážnych systémov – vlastné spracovanie [39]

Usporiadanie Princíp Charakteristika

TECHNOLOGICKÉ

Princíp je založený na myšlienke realizácie rovnakých technologických funkcií v elementárnom montážnom systéme (napr. skrutkovacie, nitovacie zváracie operácie).

− Rovnosť a nízky počet vykonávaných montážnych operácií na každom výrobku.

− Rovnosť a nízky počet súboru prvkov. − Malá rozdielnosť a diskrétnosť väzieb medzi prvkami. − Vysoký stupeň univerzálnosti strojov. − Zložitá časová organizácia. − Kusová a malosériová výroba.

PREDMETOVÉ

Každý elementárny priestor, ktorý postupne za sebou nasleduje, má priradené funkcie v poradí sekvencií montážneho postupu zostaveného pre montáž jedného typu výrobku (napr. montážna linka).

− Menej zložité vonkajšie väzby ako technologické usporiadanie.

− Väčší počet vnútorných väzieb medzi svojimi prvkami. − Väčšia stabilita. − Jednoduchšia časová organizácia. − Malosériová opakovaná výroba, vyššia sériovosť výroby.

MODULÁRNE

Princíp predstavuje v podstate predmetové usporiadanie, no v každom elementárnom priestore je sústredený rad technologických funkcií rovnakého druhu. Toto usporiadanie je vhodné pre montáž viac druhov výrobkov.

− Analogické väzbové vlastnosti ako predmetové usporiadanie.

− Skladá sa z množiny rovnakých alebo podobných modulov (skupín pracovísk).

BUNKOVÉ

Montážny systém je rozdelený na samostatné moduly (bunky). Bunka predstavuje samostatné montážne pracovisko a je vytvorené zo skupiny realizačných prvkov (realizujúcich skupinový postup).

− Využíva výhody technologického usporiadania vo vonkajších vzťahoch

− Zachováva výhody predmetového usporiadania vo vnútorných vzťahoch.

− Realizácia dielčích montážnych procesov pre konštrukčne a technologicky podobné skupiny výrobkov.

Z pohľadu stavby montážnych systémov je užitočná dekompozícia vstupov do

montážneho procesu, ktoré predstavujú časovo usporiadanú postupnosť materiálov, energií a informácií, a taktiež dekompozícia výstupov, ktoré sú výsledkom funkčného pôsobenia na vstupy. Rozmanitosť objektov a metód montáže ovplyvňujú relatívne vysokú početnosť štruktúr montážnych systémov, preto je výber optimálnej štruktúry mnohokriteriálnym rozhodovacím procesom závislým od množstva ukazovateľov a ich parametrov. Rozvoj projektových metodík je preto ovplyvňovaný aj formulovaním zákonitostí rozhodovacích procesov a optimalizácie systémových charakteristík a parametrov navrhovaných, resp. už realizovaných štruktúr montážnych systémov.

Pre hodnotenie a výber optimálnej štruktúry montážneho systému je možné využívať rôzne postupy a optimalizačné kriteriálne funkcie (náklady, úroveň výrobnosti, pružnosti a pod.). Využívať je možné aj množinu parciálnych podsystémov hodnotenia, ktoré operujú so súbormi relatívnych ukazovateľov. Po ich vyčíslení je možné hodnotený montážny systém zaradiť do príslušných klasifikačných



tried podľa jednotlivých ukazovateľov a na základe zvolených priorít korigovať, resp. optimalizovať voľbu štruktúry [39][43].

Hľadanie ciest na zvyšovanie produktivity v montáži vedie k analýze materiálových a informačných tokov a ich optimalizácií a modernej technickej interpretácií. Uplatňujú sa nové princípy, vyvíjajú sa nové druhy technických prostriedkov, aplikujú sa nové spôsoby vyvažovania montážnych liniek, vo väzbe na človeka sa aplikujú nové ergonomické prístupy. Na základe komplexného ukazovateľa a vhodných optimalizačných kritérií je možné vybrať vhodnú štruktúru montážneho systému.

1.1.3.1 Charakteristiky montážnych systémov Montážne systémy sa vo všeobecnosti skladajú z rozsiahlej množiny

výstavbových prvkov, jednotiek a podsystémov, ktoré sú viazané množinou zložitých funkčných vzťahov, väzieb a vlastností. Využívanie systémových prístupov v projektovaní montážnych systémov vedie k ich dekompozícii na parciálne podsystémy, jednotky a prvky, ktoré je možné analyzovať z hľadiska ich vlastností, väzieb a funkčného správania sa v montážnom procese [39][43]. Systémové charakteristiky montážneho systému

Analýzou radu prístupov v oblasti definovania a klasifikácie systémových charakteristík je možné konštatovať, že výber typu montážneho systému na základe vypracovaných doporučení je vždy orientačný a je potrebné vykonať podrobnejšie analýzy v závislosti od zvolených kritérií systému.

Trend vo vývoji montážneho systému sa zameriava na nové princípy, ktoré sú charakterizované v nasledujúcich črtách [61]:

– zväčšovanie pracovného obsahu operácie, – zväčšovanie času trvania operácie, – možnosť cirkulácie operácií, – voľba pracovného rytmu zodpovedajúca osobným schopnostiam a zárobkovým

ambíciám, – individuálna možnosť krátkej pracovnej prestávky, – skupinová zodpovednosť za kvalitu a výkon, – individuálne a skupinové formy odmeňovania, – zvýšenie vplyvu ergonomického hľadiska na vývoj montážneho systému.

Typy montážnych štruktúr majú podľa [13] vplyv na systémové charakteristiky

ako sú flexibilita, počet pracovníkov, typ prevádzky a pod. Pri navrhovaní a analýze systémových charakteristík je možné vychádzať z porovnania existujúcich a navrhovaných systémov. Štruktúra montážneho systému

Rozmanitosť objektov montáže a základných metód, stupeň automatizácie, stupeň pružnosti, ako aj ďalšie ukazovatele ovplyvňujú relatívne vysokú početnosť štruktúr montážnych systémov. Výber optimálnej štruktúry je preto mnohokriteriálnym rozhodovacím procesom, ktorý je závislý od desiatok ukazovateľov a ich parametrov.



Pre hodnotenie a výber optimálnej štruktúry montážneho systému možno využiť rôzne postupy a optimalizačné kritériá ako náklady, úroveň výrobnosti, pružnosti a pod. Na základe komplexného ukazovateľa a vhodných optimalizačných kritérií je potom možné vybrať vhodnú štruktúru montážneho systému [43].

Kľúčovým trendom v oblasti vytvárania typových štruktúr montážnych pracovísk sú tieto aplikácie [31][39]:

– aplikácia modulových a stavebnicových princípov pri konštrukčnom riešení jednotlivých prvkov a zariadení,

– aplikácia štandardizácie v oblasti typových projektov, – aplikácia vzájomnej kompatibility jednotlivých prvkov a zariadení, – aplikácia možnosti dodatočného doplňovania nových prvkov.

Montáž je tvorená vo vopred stanovených logických krokoch. Podľa [43]

z postupnej analýzy montážnych procesov je možné stanoviť:

− ergonomicky optimálne pracovné miesto pracovníka (opierky rúk, nôh a pod.),

− používanie jednoduchých upínacích prípravkov,

− používanie univerzálnych montážnych nástrojov,

− ustavovanie spájaných súčiastok, pri ich minimálnom premiestnení,

− ekonomická manipulácia a doprava manipulovaných súčiastok. Vzhľadom na rozmanitosť objektov montáže, montážnych operácií a ďalších

faktorov sú štruktúry montážnych systémov značne rozmanité [43]. Pri definovaní a klasifikácii typov montážnych systémov sú kľúčovými parametrami objem výroby, požadovaná pružnosť, počet variantov výrobku, taktový čas, komplexnosť výrobku, prípadne jeho hmotnosť.

1.1.3.2 Technické prostriedky montážneho systému Základným trendom vo vývoji technických prostriedkov určených pre montáž je

zvyšovanie ich pružnosti, presnosti a výkonnosti s prihliadaním na ergonomické požiadavky, ktoré sa zameriavajú na interakciu medzi pracovníkom a jeho pracovným prostredí pre zvýšenie bezpečnosti, efektívnosti a produktivity práce. Dôležitou podmienkou je taktiež kompatibilita s inými zariadeniami pre zabezpečenie komplexnosti riešenia [59][72].

V rámci riešenia montážneho systému počítačovou podporou je výhodné využívať databázy technických prostriedkov významných výrobcov montážnej techniky. Vývoj zariadení pre neautomatizovanú montáž smeruje k modulovým profilovým systémom, ktoré umožňuje zostaviť individuálne montážne pracoviská s nastaviteľnými parametrami. Prvky sú základnou stavebnou jednotkou, z ktorých sa profiluje montážne pracovisko. Montážne pracoviská sú tvorené montážnymi zariadeniami, prostriedkami operačnej manipulácie, prostriedkami vstupu a výstupu objektov montáže, pomocnými zariadeniami a prostriedkami riadenia, a tie sú spojené materiálovými, informačnými a funkčnými väzbami. Výrobcovia sa zameriavajú nielen na stavbu stolov, zásobníkov, nadstavieb a pod., ale aj na možnosť integrácie rozvodov energií, dopravných systémov, zariadení pre prívod a orientáciu súčiastok, čím je možné vytvárať komplexné montážne systémy.



1.2 Projektovanie montážneho systému Projektovanie sa vzťahuje na iteratívny a štruktúrovaný proces určitého počtu

návrhových fáz, čo vyúsťuje do návrhu alebo prepracovaného návrhu. V jednotlivých fázach návrhového procesu sa uskutočňujú tieto činnosti: analýza, syntéza, simulácia a hodnotenie. Často sa stáva, že v priebehu tohto procesu sa v niektorej z predchádzajúcich fáz odhalia nepredvídané ťažkosti, resp. sa zistia nové a zároveň lepšie možnosti. Tým sa môže charakter východiskového problému zásadným spôsobom zmeniť, čo vráti proces projektovania na začiatok riešenia. Táto nestabilita samotnej úlohy pridáva procesu projektovania oveľa zložitejší charakter [93].

Projektovanie montážneho systému je v skutočnosti zložitý proces vzájomne sa prelínajúcich aktivít, ktoré si vyžadujú znalostnú bázu a tvorivý prístup projektanta. Proces vyhodnotenia vhodných alternatív môže byť iteratívny až po zhromaždení dostatočného množstva informácií pre každú oblasť. Zoradenie a konečné zohľadnenie informácií sa potom uskutoční v ďalších fázach návrhového procesu. Musí sa zabezpečiť, že v realizácií návrhu nového pracovného systému sa použijú primerané metódy a techniky [95][118].

Pri vypracovávaní projektu montáže je potrebné dodržiavať nasledujúce základné kritériá [74]: a) zabezpečiť efektívnosť procesu montáže – pri väčších sériách a zložitých

výrobkoch montovať na viacerých pracoviskách postupne linkovým spôsobom, pri malosériovej alebo kusovej výrobe je výhodnejšie zmontovať celý výrobok na jednom stabilnom pracovisku,

b) odstrániť telesnú námahu – použitím manipulačných zariadení, náradia, nástrojov a montážnych prípravkov,

c) odstrániť duševnú námahu – vznikajúcu opakovanými jednotvárnymi pohybmi pri linkovej montáži vo veľkosériovej výrobe,

Splnením podmienok b a c sa získa pozitívny vplyv na efektívnosť výroby.

Okrem toho je potrebné zaistiť hlavné technické a organizačné podmienky pre projektovanie montážnych liniek [74]:

− mechanizovať pohyb výrobku medzi jednotlivými montážnymi pracoviskami,

− projektovať montovanie zostáv bližšie k pracovisku pre finálnu montáž (výhodné je smerovať montážne pracoviská zostáv kolmo na hlavnú montážnu linku),

− zabezpečiť pravidelné zásobovanie materiálom každého montážneho pracoviska,

− celý proces montáže rozdeliť rovnomerne na jednotlivé pracoviská,

− projektovať účelné a praktické uloženie montážneho náradia na pracoviskách,

− takt montážnej linky stanoviť podľa možnosti tak, aby na konci pracovnej zmeny bol výrobok ukončený (v závislosti od zložitosti montovaného výrobku).

V procese projektovania možno identifikovať rozličné typy úloh, ktoré si

vyžadujú rozličné analytické nástroje a techniky pre riešenie. Pomocou nich je možné v závislosti od typu metódy riešiť inovačné úlohy, ktorými sa posudzuje súčasný stav a navrhujú nové riešenia. Jedným z najdôležitejších ovplyvňujúcich faktorov v procese projektovania ručných montážnych pracovísk je montovaný výrobok, ktorý



svojimi konštrukčnými a technologickými charakteristikami ovplyvňuje výber technických prostriedkov, ako aj ostatné charakteristiky navrhovaného montážneho systému.

Z postupu projektovania montážnych systémov vychádza základný model montáže, ktorý pozostáva z troch základných prvkov:

− montovaný výrobok – je z hľadiska montáže buď finálny výrobok alebo časť finálneho výrobku (montážna podskupina, celok). Montovaný výrobok je tvorený štruktúrou rozčlenenou na jednotlivé súčiastky, diely, montážne celky (uzly), podskupiny a skupiny [95],

− montážny proces – pozostáva z montážnych operácií spájania súčiastok do celkov a finálnych výrobkov, ktorý je realizovaný v konkrétnej technicky a ekonomicky účelnej postupnosti [35],

− montážny systém – je charakterizovaný [94]: � systémovými charakteristikami – ide o stanovenie základných

charakteristík systému ako stupeň automatizácie, pružnosť, a pod., � komponentmi montážneho systému – určenie prvkov montážneho

systému, ktoré realizujú funkcie systému, ich výber a/alebo konštrukčný návrh (technické zariadenia, roboty, dopravné systémy a pod.),

� štruktúrou montážneho systému – stanovenie celkového umiestnenia komponentov montážneho systému a ich vzájomné vzťahy, analýza fungovania a pod..

Projektovanie štruktúry montážneho systému sa opiera o poznatky vyplývajúce

z interakcie medzi jednou alebo viacerými osobami a prvkami pracovného systému, ako sú úlohy, zariadenia, pracovný priestor a pracovné prostredie. Tieto interakcie vytvárajú požiadavky na pracovníka a spoločne predstavujú pracovné zaťaženie.

V prípade nového návrhu montážneho systému bude analýza požiadaviek systému vyžadovať zhromaždenie informácií o produkcii alebo o požiadavkách na výkonnosť montážneho procesu spolu s charakteristikami a obmedzeniami ľudí, ktorí budú pracovať v novom systéme. Pri existencii podobného systému je potrebné identifikovať informácie o ergonomických problémoch, ktoré sa ukázali v týchto existujúcich montážnych systémoch. Po zhromaždení a analýze informácií sa vytvorí báza nárokov, požiadaviek a špecifikácií, čo sa týka výkonnosti, bezpečnosti, zdravia a pohody pracovníkov, ako aj technických požiadaviek na výkonnosť nového systému [118].

Po definovaní požiadaviek na nový systém je ďalším krokom stanovenie tých funkcií, ktoré musia byť podľa týchto požiadaviek splnené montážnym systémom. Táto analýza zahŕňa analýzu schopností a obmedzení pri plnení požiadaviek systému ľuďmi a technickými prvkami plánovaného systému. Primerané ergonomické metódy a techniky potrebné na tento účel zahŕňajú schémy, vyhodnocovacie nástroje, počítačové modely a laboratórne skúšky. Pridelenie funkcií musí vyústiť do úloh a pracovných činností, ktoré sú v súlade s ergonomickými princípmi špecifikovanými v norme STN EN ISO 6385.



1.2.1 Ergonómia v pracovnom prostredí V literatúre sa objavuje viacero definícií ergonómie. Za najkomplexnejšiu

považujeme definíciu, podľa ktorej je ergonómia v širšom slova zmysle vedou o človeku pri práci. Pre efektívne využitie pracovných síl v pracovnom procese je potrebné vytvoriť vhodné pracovné prostredie, a to posudzovať z vedeckého hľadiska vednou disciplínou nazývanou ergonómia.

Podľa STN EN ISO 6385: „Ergonómia je profesia, ktorá používa teóriu, princípy, údaje a metódy navrhovania s cieľom optimalizovať ľudskú pohodu a celkovú výkonnosť systému.“

Iná definícia ergonómie je podľa [108]: „Ergonómia je interdisciplinárnou vedou zameranou na objasnenie interakcií medzi ľudskými a inými systémovými prvkami. Cieľom je uchovanie zdravia, či už duševného alebo fyzického, vytvorenie podmienok pre optimálnu činnosť človeka, zabezpečenie rozvoja osobnosti, ako aj vytvorenie pocitu pohody na pracovisku.“ Predmet skúmania ergonómie

Podstatou skúmania ergonómie je ľudská práca. Hlavnou myšlienkou je prispôsobenie práce a pracovných podmienok človeku, zlepšenie podmienok práce bez ohrozenia zdravia, spríjemnenie pracovného prostredia a zvýšenie efektívnosti pracovných činností. Ergonómia má dva jednoznačné ukazovatele pre hodnotenie kvality riešenia: pozitívny dopad na zdravie pracovníka a ekonomický efekt [20].

Pri ergonomickom riešení sa v podmienkach trhovej ekonomiky uplatňujú dva základné prístupy: 1. proaktívny prístup – znamená uplatňovanie ergonomických poznatkov pri vývoji

nových strojov a zariadení, pri vytváraní nových závodov, prevádzok, a tiež pri racionalizácii práce.

2. operatívne reagujúci prístup – zameriava sa na aktuálne problémy zabezpečovania efektívnosti ľudskej práce, aby nedochádzalo k poškodzovaniu zdravia pracovníkov. Typickým pre tento prístup je pravidelná kontrola dopadu na zdravie pracovníkov a ekonomických prínosov realizovaných opatrení prostredníctvom top manažmentu podniku.

Činitele v komplexnom pracovnom procese (človek, pracovný proces,

pracovisko, pracovné prostredie, pracovné prostriedky) je potrebné v pracovnom procese neustále zdokonaľovať. Človek musí byť pripravený na prácu, tak po stránke kvalifikačnej, ako aj po stránke psycho-fyzickej.

Keďže človek je možným problematickým článkom montážneho procesu, preto je potrebné prispôsobiť pracovné miesto jeho možnostiam, schopnostiam a vedomostiam. Výkon človeka je možné zvýšiť práve aplikáciou ergonomických poznatkov do projektovania pracovného prostredia, a tak súčasne znížiť jeho zaťaženie. To prináša zvýšenie ekonomického zisku a zníženie nákladov na odstraňovanie škôd zapríčinených vysokým zaťažením pracovníka nesprávnym usporiadaním pracovného prostredia.

Vzťah systému človek – pracovné prostredie s prepojením na vzťahy tvorenými okolím je na obrázku 1.2.1.



Obrázok 1.2.1 Znázornenie systému človek – pracovné prostredie – vlastné spracovanie [57][108]

Podľa [20] v rámci ergonómie ako vednej disciplíny existujú oblasti vnútornej

špecializácie, ktoré predstavujú širšie kompetencie v špecifických ľudských vlastnostiach alebo charakteristikách ľudskej interakcie. Jedná sa o nasledujúce oblasti širšej špecializácie:

− fyzická ergonómia – zaoberá sa ľudskými anatomickými, antropometrickými, fyziologickými a biomechanickými charakteristikami vo vzťahu k fyzickej aktivite. Ide o riešenie problematiky pracovnej polohy, manipulácie s materiálom, opakovaných pohybov, a pod.

− ergonómia poznávania – zameriava sa na otázky psychického zaťaženia pri pracovných a vzdelávacích aktivitách,

− ergonómia organizácií – je zameraná na integráciu poznatkov fyzickej ergonómie a ergonómie poznávania v aplikačných preventívne zameraných ergonomických programoch.

Pracovný proces musí mať zabezpečené optimálne a najvyššie možné

ekonomické využitie pri zohľadnení možností človeka. Pracovné miesto má umožňovať maximálnu produktivitu pri minimálnej námahe. Elimináciu rušivých činiteľov a umocňovanie činiteľov priaznivo ovplyvňujúcich zdravie, výkon a bezpečnosť človeka musí zabezpečovať pracovné prostredie. Posledným činiteľom v pracovnom procese sú pracovné prostriedky, ktoré musia byť konštruované a umiestnené tak, aby ich obsluha bola čo najľahšia a najjednoduchšia. Ergonomický systém človek – pracovné prostredie umožňuje analyzovať systém, modelovať ho, racionalizovať a v neposlednom rade ho projektovať podľa ergonomických zásad.

1.2.2 Navrhovanie ergonomických riešení montážnych systémov Navrhovanie pracovných systémov pomocou ergonomických zásad je potrebné

zvážiť z niekoľkých hľadísk, aby návrh pracovného systému bol komplexný a slúžil svojmu účelu. Montážne pracovisko sa rieši z hľadiska telesných rozmerov pracovníka, z hľadiska polohy tela, svalovej sily a telesných pohybov, z hľadiska rozmiestnenia zásobníkov súčiastok na pracovnej ploche, z hľadiska perimetrie a v neposlednom rade z hľadiska osvetlenia pracoviska.

PRACOVNÉ PROSTREDIE

Vstup Výstup

informácie

energia

materiál

výsledok

kvalita práce

objem práce

Človek

Informácie Pracovná úloha,

činnos ť

Technické prostriedky

odpad

potreba

Technický rozvoj Poruchy Oprava a

údržba Pracovná

klíma

Hygiena a bezpečnos ť

pri práci

Sociálna klíma

Motivácia Prostredie Pracovné zaťaženie

Riadenie

Manipulácia



Riešenie pracoviska z hľadiska telesných rozmerov pracovníka má vyhovovať pracovníkom s rôznymi telesnými rozmermi. Pri rozmerovom riešení pracovného miesta sa majú zohľadniť tieto faktory [57][118]:

– pracovná výška musí zodpovedať telesným rozmerom a charakteru vykonávanej práce,

– sedadlo a pracovná plocha musia byť navrhnuté ako jeden celok tak, aby bola zaistená vhodná poloha tela,

– sedadlo musí byť individuálne prispôsobiteľné anatomickým a fyziologickým charakteristikám užívateľov,

– musí byť zabezpečený dostatočne voľný priestor na pohyby tela, – ovládače sa musia nachádzať v hraniciach funkčného dosahu končatín, – rukoväte ovládačov musia vyhovovať funkčnej anatómii rúk, – umiestnenie komponentov a nástrojov má byť v správnej vzdialenosti a výške, – umiestnenie manipulačného vozíka so zásobníkmi materiálu v dosahovom

priestore a v uhle prístupnejšieho úchopu súčiastok. Riešenie pracoviska z hľadiska polohy tela, svalovej sily a telesných pohybov

sa zaoberá týmito faktormi ovplyvňujúcimi projektovanie pracoviska [57][140]: – pracovník by mal mať možnosť striedať polohu v stoji a v sede, – poloha tela by nemala spôsobiť telesnú únavu z dlhého statického napätia

svalov, – silové požiadavky musia byť v súlade s fyzickými predpokladmi pracovníka, – ak sú silové požiadavky vyššie ako sila svalových skupín, musia byť

v pracovnom priestore nasadené pomocné zdroje energie, – musí byť vylúčené udržiavanie dlhodobého statického napätia jednotlivých

svalov, – jednotlivé pohyby musia byť vzájomne vyvážené, – musí byť zabezpečená možnosť vzájomného prispôsobenia amplitúdy, sily,

rýchlosti a rytmu pohybu, – pohyby so zvýšenými nárokmi na presnosť nesmú byť súčasne náročné na

vynaloženie sily, – vykonávanie pohybov a určovanie ich postupnosti musí byť uľahčené vhodnými

pomocnými zariadeniami. Optimalizácia rozmiestnenia zásobníkov sa rieši pre redukciu nepotrebných

pohybov, čím sa urýchli montážna fáza výroby. Riešenie pracoviska z hľadiska rozmiestnenia zásobníkov súčiastok na pracovnej ploche v sebe zahŕňa tieto požiadavky [21][24][57]:

– rozmiestnenie komponentov na pracovnej ploche môže byť riešené na základe limitných hodnôt stanovených odborníkmi,

– zásobníky s najčastejšie používanými montážnymi súčiastkami by mal byť prístupný s vynaložením minimálneho pohybu,

– v spodných zásobníkoch by mali byť ťažšie komponenty, – maximum zásobníkov by malo byť umiestnených v optimálnom priestore B, – rozmery zásobníkov je potrebné voliť z hľadiska množstva a tvaru súčiastok.



1.2.3 Ergonomické zásady projektovania pracovísk Projektovanie výrobných systémov zahŕňa predovšetkým prvotné technické

práce na príprave, navrhovaní a grafickom znázorňovaní príslušného výrobného procesu. Technologický projekt plánovaného výrobného procesu alebo premiestnenia výrobných prostriedkov podáva obraz o usporiadaní a vzájomnom priradení výrobných strojov, manipulačných a iných zariadení a slúži priamo na prenesenie ich polohy.

Podľa [58] schopnosť adaptácie pracovného prostredia a dizajnu výrobnej stanice antropometrickým parametrom pracovníkov umožňuje dosiahnuť pozitívne efekty z hľadiska zdravia zamestnancov, ich výkonnosti, zaťaženia a únavy, koncentrácie na výrobnú úlohu.

Význam ergonómie spočíva najmä v poskytovaní podkladov a návrhov pre projekčné, konštrukčné a racionalizačné riešenie vzťahov v systéme človek – stroj – prostredie. Na prvom mieste v štruktúre skúmania ergonómie je človek. Ten je možným slabým článkom pracovného procesu, a preto je nutné prispôsobiť celý systém jeho schopnostiam, znalostiam a možnostiam. Akékoľvek zvyšovanie kvality systému je limitované možnosťami človeka.

Rozhodujúcu úlohu má ergonómia pri znižovaní spotreby času v priebehu výroby, t.j. zložité pohyby pre vyberanie náradia komponentov zo zásobníkov, prísun a odsun dielcov v rámci zásobovania a vzdialenosť pracovníkov, ktorú pri práci prejdú, bezprostredne súvisí s výslednou produktivitou [110].

Pri projektovaní systémov v ergonómii je potrebné poznať minimálne základné antropometrické parametre človeka, fyziológiu a psychológiu práce. Na základe týchto poznatkov sa navrhujú:

− optimálne pracovné prostriedky,

− optimálne rozmery pracoviska,

− optimálne usporiadanie pracoviska.

Pri správnom projektovaní pracovného priestoru treba starostlivo zhodnotiť faktory vplývajúce na tvorbu pracovného priestoru, využiť poznatky z ich rozboru a analyzovať sekundárne faktory, ktoré môžu, ale aj nemusia ovplyvňovať pracovný priestor. Ergonomicky správne navrhnuté pracovisko je nielen bezpečnejšie, ale súčasne znižuje únavu pracovníka, a tým kvantitatívne, ako aj kvalitatívne ovplyvňuje výkon [90].

Kritériá ergonomického projektovania je možné rozdeliť do týchto oblastí: pracovná zóna, priestorové požiadavky, vybavenie pracoviska a pracovné prostredie.

Vybavenie pracoviska – optimálne pracovné prostried ky

Pri navrhovaní pracovných prostriedkov (obrázok 1.2.2) je potrebné dbať na tvar a rozmery, hmotnosť, bezpečnosť a hygienu, materiál a kvalitu povrchu a v neposlednom rade na estetické pôsobenie. Optimálne pracovné prostriedky umožňujú pracovníkovi rýchlo a efektívne pracovať, a preto tie najpoužívanejšie by mali mať svoje stále miesto v blízkosti pred pracovníkom spolu s používaným materiálom. Na manipuláciu s materiálom je potrebné navrhnúť také tvary podnosov a zásobníkov pre predmety, ktoré umožňujú jednoduché a rýchle uchopenie a vybratie predmetu. Za optimálne pracovné náradie sa považujú také nástroje, ktoré umožňujú rýchlu a pohodlnú manipuláciu s nimi. Taktiež sú potrebné ergonomicky



tvarované ovládacie prvky (páky, tlačidlá, rukoväte, atď.), ktoré umožňujú lepšie držanie a bezpečnejšiu manipuláciu pri práci.

Obrázok 1.2.2 Vybavenie pracoviska náradím, pomôckami a prípravkami [80]

1.2.4 Rozmerové projektovanie montážneho pracoviska Pri rozmerovom projektovaní pracoviska je možné použiť viacero spôsobov,

ktoré majú rôznu presnosť a náročnosť. Medzi základné spôsoby rozmerového projektovania pracovísk patria [111]:

− odhad , ktorý je najmenej presný. Vychádza zo skúseností hodnotiteľa a je málo pravdepodobné, že sa odhadom dosiahne požadované ergonomické riešenie,

− kopírovanie je založené na využívaní iných vzorov, čím vzniká nebezpečenstvo „zakonzervovania“ tradičných chýb, a takto získané riešenie je málokedy optimálne,

− použitie doporu čených hodnôt vychádza z tabuľkových rozmerov človeka, čím sa dosahujú lepšie výsledky ako u predchádzajúcich spôsobov projektovania pracovísk,

− somatografia graficky znázorňuje ľudskú postavu v technickej dokumentácii, kde sa riešia rozmerové vzťahy človeka a stroja, resp. pracoviska. Metóda je rýchla a názorná hlavne pri použití modernejšej verzie – videosomatografie,

− modelovanie je najpresnejšia, no aj najnáročnejšia metóda. Pri tvorbe modelu sa používajú mierky pre plošné alebo priestorové makety človeka. V dnešnej technicky vyspelej dobe je toto modelovanie možné vytvárať v modelovacích softvéroch, čo šetrí vo veľkej miere čas.

Keďže finálne procesy ako montáž, baliace procesy sú v prevažnom rozsahu

tvorené prácou človeka, somatografia a modelovanie bude preferovanými spôsobom pre rozmerové projektovanie pracoviska.

ručné náradie

• skrutkovače, • píly, • kladivá, • kľúče, • kliešte, • pilníky, • sady náradia, • ostatné:

nožnice, nožnice na káble, sekáče, hasáky, nože na káble, zveráky

elektrické náradie

• skrutkovače, • nožnice, • horúcovzdušné

pištole, • vŕtacie a sekacie

kladivá, • rozbrusovačky, • vŕtačky, • píly/rezačky

pneumatické náradie

• skrutkovače, • kladivá

akumulátorové náradie

• vŕtacie skrutkovače,

• píly, • rázové

skrutkovače, • špeciálne

skrutkovače, • špeciálne

náradie: kladivá, vysávač, brúska

dielenský nábytok

• stoly, • stoličky, • osvetlenie, • kontajnery, • regály, • zásobníky, • prepravky, • informačné

tabule

ochranné pomôcky

• ochrana hlavy, • ochrana sluchu, • ochrana zraku, • ochrana rúk, • ochrana tela, • ochrana

dýchacích ciest, • označovanie

priestorov, • uzamykacie

a označovacie systémy

VYBAVENIE PRACOVISKA



Priestorové požiadavky pracovného priestoru Základné faktory, o ktorých je známe, že ovplyvňujú tvorbu pracovného

priestoru, môžeme zhrnúť podľa [108] do týchto bodov:

− antropometrické údaje o stavbe a rozmeroch ľudského tela, ako aj možnosti pohybu jednotlivých častí tela,

− pracovná poloha,

− počet pracovníkov, pre ktorých sa vytvára pracovný priestor, ich vek, pohlavie a fyzická zdatnosť,

− bezpečnostné a hygienické predpisy, smernice a nariadenia,

− psychologicko – fyziologické informácie,

− informácie o nutnej dĺžke pobytu v priestore (vplyv na deformáciu ľudského tela),

− informácie o časovej náročnosti používania priestoru (vplyv škodlivín na človeka),

− údaje o charaktere vykonávanej pracovnej činnosti v priestore, údaje o vybavenosti pracoviska, o pohyblivosti pracoviska, o optimálnej polohe pri práci, o organizácii práce na pracovisku, špecifické údaje o pracovisku (svetelné podmienky...) a pod.

Pri projektovaní ergonomického montážneho pracoviska je hlavne nutné

venovať zvláštnu pozornosť pracovnému priestoru pracovníka. Do úvahy je potrebné brať fyziologické a antropometrické vlastnosti človeka – pracovníka, rozbor vykonávaných pohybov pri práci, zaťaženie pracovníka (statické, dynamické), ktoré spôsobuje rýchlejšiu únavu, a tým častejšie nutné prestávky na oddych [108].

Cieľom ergonomicky riešeného pracovného miesta je vytvoriť také pracovné podmienky, aby nedochádzalo k neprimeranej pracovnej záťaži. Pracovný priestor by mal zo všetkých stránok vyhovovať nárokom a potrebám človeka, a preto projektovanie takého priestoru je náročným procesom, ktorý si vyžaduje nielen znalosti technické, ale aj znalosti z oblasti ergonómie. Čím je naprojektovaný pracovný priestor viac prispôsobený predpokladanej práci človeka, tým vyššia je jeho produktivita práce.

Pracovný priestor vymedzujú tieto základné parametre [108]:

− pohyby končatín a tela musia byť vyvážené, aby nedošlo k jednostrannému pohybovému zaťaženiu,

− parametre pracoviska musia vo všetkých smeroch zodpovedať dosahovým možnostiam a pohyblivosti rúka a nôh; smery, dráhy a rozsah pracovných pohybov je potrebné riešiť pohybovou ekonómiou,

− vybavenosť pracoviska musí byť dostatočná, aby nenarúšala plynulosť pracovného procesu,

− organizácia práce na pracovisku musí zabezpečovať minimálny pracovný priestor pre pohodlnú prácu.

Pri projektovaní pracovného priestoru treba starostlivo zhodnotiť faktory

vplývajúce na jeho tvorbu, taktiež je potrebné analyzovať všetky faktory, ktoré by mohli ovplyvňovať pracovný priestor. Všetky vzdialenosti, výšky a uhly musia byť



nastavené tak, aby zodpovedali antropometrickým, biomechanickým požiadavkám a fyziológii príslušného užívateľa. Preto je potrebné vyriešiť základné problémy súvisiace s vhodnou voľbou pracovnej polohy, so stanovením optimálnej pracovnej výšky, so stanovením optimálnych zorných podmienok pri práci, s optimálnym riešením pracovných sedadiel a s optimálnym manipulačným priestorom.[110]

Na základe týchto poznatkov je možná ergonomická úprava montážneho pracoviska. Adaptácia pracovného prostredia na konkrétne potreby a požiadavky pracovníkov prispieva k zvýšeniu kvality a produktivity práce a k lepšiemu využitiu zručností pracovníkov. Problémy týkajúce sa zvyšovania produktivity montovaných výrobkov, montážnych technológií, montážnej techniky, montážnych systémov a pod. je potrebné riešiť.

Pri inovácii a modernizácii pracovných miest montážneho charakteru je potrebné riešiť najmä rozmerové a priestorové usporiadanie, organizáciu pracovných pohybov, fyzickú a psychickú záťaž pri práci. Jedným z riešení je implementovať ergonómiu do projektovania montážnych pracovísk pomocou nových informačných technológií.

Pri projektovaní montážneho pracoviska je prioritou riešenie celého montážneho procesu predovšetkým z hľadiska racionalizácie priestorového usporiadania. Kľúčovými parametrami pri projektovaní montážneho procesu sú [94]:

− objem výroby,

− stupeň opakovateľnosti montážneho procesu,

− technická zložitosť výrobku,

− použitá montážna technika a technológia,

− sortiment vyrábaných súčiastok.

Pracovná poloha Človek pri každej pracovnej činnosti zaujme istú polohu, ktorú obyčajne

nazývame pracovnou polohou. Optimálna voľba pracovnej polohy závisí najmä od veľkosti vynaloženej sily na prácu, intenzity a jemnosti práce (jemnosť a presnosť práce je podmienená vzdialenosťou očí od predmetu práce).

Najčastejšou pracovnou polohou sú sed a stoj, no nie je možné vylúčiť ani ostatné polohy ako je kľak, predklon, drep a ľah. Za základnú polohu človeka je považovaná taktiež chôdza. Z fyziologického hľadiska je sed energeticky menej náročný a dolné končatiny pri ňom nie sú trvale zaťažené. Avšak ani trvalá práce v sede nie je vhodná [135].

Každá z pracovných polôh má svoje výhody, a tie sú porovnané v tabuľke 1.2.1.

Tabuľka 1.2.1 Porovnanie výhod pracovnej činnosti v sede a v stoji

VÝHODY PRÁCE V SEDE VÝHODY PRÁCE V STOJI

MENŠIA ENERGETICKÁ NÁROČNOSŤ POLÔH MOŽNOSŤ STRIEDANIA POLÔH

JEMNEJŠIE A PRESNEJŠIE POHYBY VÄČŠÍ DOSAH KONČATÍN, ČIŽE VÄČŠÍ ROZSAH POHYBOV

ODĽAHČENIE NÔH VÄČŠIA SILA

VYUŽÍVANIE ČINNOSTI NÔH VÄČŠIA BDELOSŤ

VÄČŠIE SÚSTREDENIE MOŽNOSŤ RÝCHLEHO ÚNIKU

ODPOČINOK PRI MIKROPAUZÁCH PRUŽNEJŠIE STRIEDANIE PRACOVÍSK



V súčasnosti sa navrhujú najmä kombinované pracovné polohy. Umožňujú striedať prácu v sede s prácou v stoji, avšak vyžadujú špeciálnu úpravu pracoviska, preto ich nemožno vždy použiť.

Pri riešení tlakových a ťahových síl pre horné končatiny sú k dispozícii mimoriadne presné informácie o týchto hodnotách a to v závislosti od stupňov pohyblivosti, ale aj v závislosti od polohy tela.

Rozhodujúcim kritériom pri riešení pracovného priestoru je pohyblivosť tela meraná parametrom uhla, z ktorej je možné vybrať niekoľko najdôležitejších informácií ako [120]:

− rotácia hlavy ± 15°;

− sklon hlavy + 30°; - 15°;

− rotácia predlaktia + 40°, - 50°;

− atď.. Za všeobecne nevhodné alebo nesprávne pracovné polohy, ktoré je potrebné

vylúčiť alebo najviac obmedziť, sa považujú [120]:

− trvalý stoj na mieste bez pohybu,

− trvalý alebo častý predklon, t.j. viac než 15 ohnutí chrbta za minútu,

− úklon, hlboké ohyby alebo neprirodzené polohy tela v drepe,

− častý stoj na jednej nohe (napr. ovládanie stroja jednostrannou nožnou pákou),

− dlhodobá práca s natiahnutými alebo predpaženými pažami.

V tabuľke 1.2.2 sú popísané rozmerové parametre pracovných plôch pri práci v sede podľa charakteru pracovnej činnosti pre priemernú výšku pracovníka 175 cm [120][135].

Tabuľka 1.2.2 Výšky pracovných polôh pri práci v sede pre výšku pracovníka 175 cm – vlastné

spracovanie [120][135]

OZNAČENIE PRACOVNEJ PLOCHY

ROZMER PRACOVNEJ PLOCHY (cm)

CHARAKTERISTIKA

A 60 Najmenšia výška priestoru pre nohy.

B 66 Pre práce vyžadujúce vynaloženie väčšej sily.

C 74 Bežný pracovný stôl určený pre manipuláciu bez zvýšenej námahy a bez nutnosti zvýšenej zrakovej náročnosti.

D 84 Pre práce s väčšou zrakovou náročnosťou.

E 88 Pre veľmi jemné práce (montáž hodiniek, špeciálne pracovné odbory vyžadujúce veľmi presnú manipuláciu).

F 45 Výška sedadla.

G 75 Výška očí nad sedacou plochou.

V tabuľke 1.2.3 sú popísané rozmerové parametre pracovných plôch podľa

charakteru pracovnej činnosti pri práci v stoji pre priemernú výšku pracovníka 175 cm [120][135].



Tabuľka 1.2.3 Výšky pracovných polôh pri práci v stoji pre výšku pracovníka 175 cm – vlastné spracovanie [120][135]

OZNAČENIE PRACOVNEJ PLOCHY

ROZMER PRACOVNEJ PLOCHY (cm)

CHARAKTERISTIKA

A 80 – 95 Pre prácu vyžadujúcu väčšiu námahu, prácu s objemnejšími predmetmi hrubšej zámočníckej práce.

B 95 – 100 Pre práce vyžadujúce zručnosť, montáž, ľahká ručná práca.

C 113 Horná čeľusť zveráku pri zámočníckej práci.

D 105 – 115 Pre jemné a presné práce.

E 165 Výška očí.

Pri projektovaní montážnych pracovísk z hľadiska ergonómie je potrebné sa

zaoberať najmä telesnými rozmermi populácie s rozlíšením dospelých mužov a žien a pohybovými možnosťami ľudského tela a jeho častí.

Pohybový priestor

Pohybovým priestorom je myslený priestor, v ktorom je vykonávaná samotná pracovná činnosť. Pomocou tzv. referenčného bodu je vymedzený priestor pre horné (manipulačné) a dolné (pedipulačné) končatiny. Tri na seba navzájom kolmé roviny vymedzujú tento referenčný bod a to [120]:

− vodorovná manipulačná rovina,

− zvislá rovina preložená osou tela, ktorá je kolmá k prednej hrane stroja, či pracovného stola,

− zvislá rovina rovnobežná s prednou hranou stroja, či pracovného stola. Pre väčšinu činností je možné presne definovať manipulačnú rovinu a pre

každú prácu jej optimálnu výšku. Pre všeobecné prípady je manipulačná rovina určená v tabuľke 1.2.4.

Tabuľka 1.2.4 Optimálna výška pracovného priestoru [120]

PRACOVNÁ POLOHA MUŽI ŽENY

Sed 70 cm 65 cm

Stoj 103 cm 95 cm

Ak nie sú predmety, s ktorými pracovník manipuluje vyššie ako 5 cm, potom

výška pracovného stolu je totožná s výškou manipulačnej roviny. Pohybový priestor pre nohy (pedipulačný) a priestor pre nožné ovládače je vymedzený v tabuľke 1.2.5.

Tabuľka 1.2.5 Pohybový priestor pre nohy a priestor pre nožné ovládače [120]

POHYBOVÝ PRIESTOR MUŽI I ŽENY

Najmenšia výška nad podlahou 60 cm

Najmenšia celková šírka 50 cm

Najmenšia hĺbka od hrany stola (stroja) 50 cm

Optimálna hĺbka 70 cm



Riešeniu pracovného priestoru je nutné venovať veľkú pozornosť, pretože je tým do značnej miery ovplyvnený výkon i zaťaženie pracovníka.

Príslušenstvo ru čných pracovných staníc

Pracovné prostriedky, ktoré sú ergonomicky prispôsobené možnostiam človeka na jeho prácu, vytvárajú pracovné pohodlie, a tým zvyšujú produktivitu práce pri ručných operáciách v produkčnom systéme. Výhodou ručných pracovných staníc a doplnkových zariadení stavebnicových pracovísk je jednoduchosť upevnenia na základnú konštrukciu.

Zo základných pravidiel, zásad a požiadaviek je možné navrhnúť produkčné pracovné prostredie z hľadiska ergonómie ako produktívnejšie, efektívnejšie pracovisko. Stavebnicové pracovné stanice (obrázok 1.2.3) je možné nastaviť „na mieru“ pre každého pracovníka. Vybavenie montážnych pracovísk závisí od konkrétnej technologickej operácie, ktorá sa na projektovanom pracovisku vykonáva. Koncepcie týchto staníc pre prácu v sede alebo v stoji sú zriadené pre dynamickú a bezstresovú prácu a založené na individuálne prispôsobiteľných pracovných staniciach, čím je dosiahnutá ergonomická optimalizácia výšky pracovnej dosky stola, opierky nôh, opierky predlaktia, umiestnenie zásobníkov, výška a operadlo otočnej stoličky a nastavenia ďalších prvkov [57][59].

Obrázok 1.2.3 Štandardné vybavenie ručnej pracovnej stanice [139]

Kvôli bezpečnosti práce by mali mať všetky nástroje používané na ručnom

pracovisku vyhradený držiak na náradia, čím je možné spozorovať chýbajúce nástroje.

Pre ručnú montáž je potrebné prispôsobiť montážne pracovisko a podľa potreby ho vybaviť náradím, pracovnými a ochrannými prostriedkami.

OSVETLENIE

BOČNÉ PANELY

MANŽETA

RÁM NADSTAVCA

OPIERKA RUKY

ZÁSOBNÍKY NA NÁRADIE

OPIERKA NÔH

UZEMŇOVACÍ KOMPONENT

TLMIACE KRÚŽKY

INFORMAČNÁ TABUĽA

PREPRAVNÝ ZÁSOBNÍK

ZÁSOBNÍKY NA MATERIÁL

NADSTAVEC

PRACOVNÁ LIŠTA

ÚCHYT NA ZÁSOBNÍKY

PRACOVNÁ DOSKA

SKRINKA

STOLIČKA

RUČNÁ PRACOVNÁ

STANICA



1.2.5 Metodický postup projektovania montážnych sys témov Projektovanie montážnych pracovísk je zložité a časovo náročné. Táto etapa

rozhodujúcim spôsobom ovplyvňuje kvalitu a spoľahlivosť montovaných výrobkov, ale taktiež priebežnú dobu výroby, produktivitu práce i efektívnosť celého systému. Potrebné je urobiť prvotnú analýzu existujúceho stavu, navrhnúť niekoľko variantov riešenia, zhodnotiť a zvoliť optimálne riešenie. Riešenie musí obsahovať také prvky, pomocou ktorých možno vytvárať variabilné montážne pracoviská. Vybraný variant je potom potrebné podrobne rozpracovať a následne zrealizovať návrh riešenia [11].

Znížením pocitu únavy hlavne odstránením neproduktívnych, zbytočných pohybov sa zvyšuje „komfort“ a produktivita práce v rámci ručných pracovísk. Projektovanie montážnych pracovísk sa koncentruje na zvyšovanie produktivity práce, redukciu nákladov na manipuláciu a redukciu chýb pri manipulácii a montáži [6]. Metodický postup projektovania montážnych pracovísk je zobrazený na obrázku 1.2.4.

Obrázok 1.2.4 Metodický postup projektovania montážnych pracovísk – vlastné spracovanie

Pri tvorbe samostatných a skupinových pracovísk sa odporúča využívať

stavebnicové montážne prostriedky, pretože to umožňuje typizáciu pracovísk, pričom sa rešpektujú príslušné rozmery pre usporiadanie pracoviska. Riešenie jednotlivých typov pracovísk má svoje špecifické zvláštnosti. Každý typ pracovísk má rozdielne organizačné usporiadanie jednotlivých prvkov, čo ovplyvňuje niektoré pohybové sekvencie a série pohybov ako napr. podávanie a premiestňovanie súčiastok na miesto vykonávania operácie. Priestorové usporiadanie montážnych pracovísk však závisí aj od mnohých ďalších faktorov, ako sú: veľkosť výrobku, jeho zložitosť, počet súčiastok na pracovisku, ročný objem výroby, sortiment montovaných výrobkov, použitá technológia a pod. Pri rozmiestňovaní pracovísk je potrebné zohľadňovať stupeň mechanizácie montážnych prác. Z toho vyplýva, že tvorba montážneho pracoviska spätne ovplyvňuje priestorové usporiadanie montážneho procesu a výber vhodnej formy organizácie montáže [37].

Formy organizácie montáže na samostatných pracoviskách a skupinová montáž sú v neustálom vývoji. Zdokonaľujú sa, detailnejšie prepracovávajú a overujú sa v rámci riešenia konkrétnych racionalizačných projektov. V tabuľke 1.3.1 sú referenčné príklady aplikácie usporiadania pracovísk v montážnych systémoch [80].

ANALÝZA MONTOVANÉHO

VÝROBKU

VYPRACOVANIE TECHNOLOGICKÉHO POSTUPU MONTÁŽE

RIEŠENIE MANIPULAČNÉHO

PODSYSTÉMU

VÝBER ZARIADENÍ MONTÁŽNEHO PRACOVISKA

ANALÝZA MONTÁŽNEHO PRACOVISKA

MODELOVANIE MONTÁŽNEHO PRACOVISKA

NÁVRH OKOLIA MONTÁŽNEHO PRACOVISKA

PRIESTOROVÉ ROZMIESTNENIE MONTÁŽNEHO PRACOVISKA

ZHODNOTENIE NAVRHOVANÝCH VARIANTOV A VOĽBA

OPTIMÁLNEHO VARIANTU

ROZPRACOVANIE VYBRANÉHO

VARIANTU

REALIZÁCIA NAVRHNUTÉHO MONTÁŽNEHO PRACOVISKA



Tabuľka 1.2.6 Referenčné príklady aplikácii usporiadania pracovísk v montážnych systémoch [80][56]

Referen čné príklady aplikácii optimálneho usporiadania prac ovísk v montážnych systémoch bez automatického podávania montážnych dielcov

PRAVOUHLÉ USPORIADANIE

Pracoviská sú usporiadané vzájomne do dvojíc oproti sebe. Ručné podávanie výrobku medzi pracoviskami môže byť pomocou sklzu alebo presúvača (paleta nie je potrebná) - dodávka súčiastok je možná zo všetkých strán montážneho systému.

Výhody: dobrá organizácia prísunu súčiastok, nízke investície do základného systému, vhodné pre tímovú prácu.

Nevýhody: môže byť ťažký prístup ku kontajnerom, v čase ich výmeny alebo plnenia na miestach medzi stolmi, minimálne alebo žiadne zásobníky medzi pracoviskami.

U-USPORIADANIE

Pracoviská sú rozmiestnené do U-tvaru z vnútornej strany. Rotácia pracovníkov je nevyhnutná, ak montážny systém obsahuje viac pracovných miest ako pracovníkov. Výrobky sa podávajú ručne (bez palety).

Výhody: žiadne zásobníky, alebo je ich len malý počet, podávané množstvo nie je dôležité, vhodné pre tímovú prácu s pracovnou rotáciou (7 pracovných miest a 5 pracovníkov), krátke vzdialenosti od miesta k miestu, krátke časy reakcie v prípade porúch a nízke investície do základného systému.

Nevýhody: môže byť nepriamy očný kontakt medzi pracovníkmi, ťažká realizácia dodávky väčších súčiastok, prísun priamo na stoly by obmedzovala pohyb, sed/stoj na pracoviskách.

LINKOVÉ USPORIADANIE

Rozmiestnenie pracovísk je do jedného radu. Ručné dopravovanie výrobkov prostredníctvom sklzu bez palety. Dodávka súčiastok je na jednu stranu pozdĺž linky.

Výhody: úzke usporiadanie pracovísk, nízke priestorové požiadavky, dobrý prístup k dodávke súčiastok z oboch strán, možná dodávka väčších súčiastok v paletách na pracovisko.

Nevýhody: nie vhodné pre tímovú prácu, ťažkosti v komunikácii, nijaký očný kontakt medzi pracovníkmi.

KRÍŽOVÉ USPORIADANIE

(VARIANT 1)

Dodávka súčiastok je možná zo všetkých strán.

Výhody: dobrý očný kontakt a dobrá komunikácia, veľmi praktické nakladanie kontajnerov súčiastok zo zadnej časti pracovísk, ľahká stavba zo štandardizovaných komponentov.

Nevýhody: vhodné len pre tímy so 4 pracovníkmi.

KRÍŽOVÉ USPORIADANIE

(VARIANT 2)

Dopravník pôsobí ako rozvodná sústava a zásobník medzi pracoviskami. Montážne komponenty sú presúvané ručne po pracovnom stole uprostred montážnych staníc.

Výhody: ako variant 1, navyše je možné prevádzať súbežnú montáž 2 rôznych typov (variantov) výrobku, nízke kapitálové investície

Nevýhody: veľké množstvo paliet je nebezpečné a môže sa stať neprehľadným, spojovací dopravník si vyžaduje veľa priestoru, ručné posúvanie paliet na oboch koncoch dopravníka



Montážne pracoviská sa navrhujú aj podľa toho, či ide o výrobu kusovú, malosériovú, sériovú, veľkosériovú alebo hromadnú (obrázok 1.2.5). Pri kusovej a malosériovej výrobe sa využíva prevažne stacionárna montáž a tomu je potrebné prispôsobiť montážne pracovisko. Pohyblivá montáž je využívaná pri výrobách s vyšším množstvom kusov v dávkach. Tomu sú aj prispôsobené montážne miesta, kde nie je potrebné uvažovať s vysokým počtom zásobníkov na súčiastky a nástrojov.

Obrázok 1.2.5 Technicko-organizačné formy montáže [98]

Organizačné usporiadanie pracoviska ovplyvňuje vybavenie jednotlivých

pracovísk. Vždy však existuje riziko, že navrhnuté montážne pracovisko nie je v skutočnosti to optimálne, ktoré zaručí vyššiu produktivitu práce. Pri kusovej výrobe je pracovisko univerzálne, vybavené len minimálne mechanickými zariadeniami. Základná časť montovaného výrobku je položená na montážne miesto a výrobok sa postupne montuje do úplného ukončenia. Pre rozmerné a zložité zariadenia sa

STACIONÁRNA MONTÁŽ POHYBLIVÁ MONTÁŽ

sústredená rozčlenená predmetná linková prúdová

• stacionárny montážny objekt aj pracovisko

• rámcové montážne postupy

• nespracované časové normy

• stacionárne montážne celky

• striedanie pracovných miest

• montáž vykonávaná podľa montážneho predpisu

• určená norma času pre montážne celky

• pohyb montovaných objektov

• stacionárne pracovné miesta

• montážne schémy a postupy

• s voľným taktom montáže

• pohyblivé montážne celky

• stacionárne pracoviská

• rozdelenie práce do operácií

• s pevným taktom (nesynchronizované)

• pohyblivé montážne celky

• stacionárne pracoviská

• podrobné rozdelenie práce v operáciách

• s pevným taktom (synchronizované)

stupe ň mechanizácie, členenie montážnych činností

prispôsobite ľnos ť k zmene montážnych celkov

DRUH MONTÁŽNYCH CELKOV

výrobky a zariadenia veľkých rozmerov

a hmotnosti

výrobky a montážne celky veľkých rozmerov

a hmotnosti

výrobky a montážne celky stredných až veľkých rozmerov

a hmotnosti

montážne celky stredných rozmerov

a hmotnosti a strednej zložitosti

HROMADNÁ SÉRIOVÁ A

VEĽKOSÉRIOVÁ MALOSÉRIOVÁ KUSOVÁ

jednoduché montážne celky

malých rozmerov a hmotnosti

PRÍKLADY el. vypínače, ložiská,

meradlá automobily, el. prístroje, motory

autopríslušenstvo obrábacie stroje, stavebné stroje,

lokomotívy veľké motory a veľké obrábacie stroje



montážne pracovisko zriaďuje priamo na mieste, kde má zariadenie po zmontovaní pracovať [48].

Pri projektovaní montážneho pracoviska v malosériovej aj strednesériovej výrobe treba prehodnotiť efektívnosť prostriedkov vložených do vybavenia montážneho pracoviska. Vybavenie pracoviska teda priamo závisí od ročného počtu vyrábaných kusov a od celkového obdobia, počas ktorého sa výrobok má vyrábať.

Počet pracovísk na montážnej linke závisí od zložitosti montovanej zostavy a od veľkosti vyrábanej série. No z psychologického hľadiska nie je vhodné prílišné rozdrobenie montážneho procesu, pretože práca by sa mohla stať príliš monotónnou a rýchlo by vyčerpávala pracovníkov.

Tvorbu a projektovanie montážnych systémov je možné zabezpečiť len pomocou rozvinutých metód a techník predovšetkým simulačného charakteru. Výhodné je preto integrovať do projektovania montážnych procesov nové moderné počítačové prostriedky, čo vo všeobecnosti zvyšuje pravdepodobnosť optimálne navrhnutého montážneho pracoviska. Simuláciou je možné zisťovať správanie sa montážnych systémov, výstupy, náklady, ale aj ďalšie projektové atribúty [38].

1.3 Inovačné metódy uplat ňované v procese projektovania montážnych systémov Pojem inovácia zaviedol v roku 1935 vedec Schumpeter, ktorý ju definoval ako

„zmenu s cieľom využívať nové druhy spotrebného tovaru, nových výrobných a dopravných prostriedkov, nových trhov a foriem organizácie výroby a služieb“ [45].

Ďalšie definície inovácií spresňovali tento pojem a ukazovali prienik inovácií do manažérskych a výrobných teórií a praxe. Súčasné pojatie inovácií zdôrazňuje globálne pojatie pojmu inovácia ako filozofiu činnosti, ktorá zasahuje všetky zložky reprodukčného procesu. Z toho hľadiska je možné inovačné metódy a techniky považovať za nástroje podnecujúce a napomáhajúce tvorivému procesu [45][93].

V tabuľke 1.3.1 je uvedený prehľad vybraných inovačných metód a techník s ich základnou charakteristikou, ktoré boli vytypované ako vhodné pre aplikáciu projektovania montážnych systémov pre ručné pracoviská. Tieto metódy a techniky dopĺňajú a rozširujú konvenčné metódy a postupy aplikované v projektovaní. Pri ich výbere a aplikácii je predovšetkým potrebné [35][43][93]:

– identifikovať modelovú situáciu, nájsť a zvážiť významnosť problémových situácií pre proces projektovania,

– analyzovať metódy a metodiky riešenia používané v modelových projektoch a charakterizovať problémové situácie,

– vybrať vhodnú resp. vhodné metódy, – detailne naštudovať metódu, prípadne ju modifikovať a prepojiť s inou metódou, – aplikovať modifikovanú metódu pre riešenie problémovej situácie, – zhodnotiť výsledný efekt aplikovanej metódy – ak je výsledok kladného

charakteru, metódu alebo metódy je vhodné zahrnúť do štandardného postupu projektovania.



Tabuľka 1.3.1 Prehľad charakteristík vybraných inovačných metód [27][93][101]

METÓDA TYP RIEŠENÉHO PROBLÉMU PODMIENKY APLIKÁCIE

DOPLŇUJÚCA METÓDA

Algoritmizácia Zostavovanie algoritmov na základe logickej postupnosti inštrukcií.

Znalosť odbornej problematiky Neurčené

DFA analýza Posudzovanie konštrukcie výrobku pri jeho návrhu resp. pri návrhu zmien výrobku.

Znalosť odbornej problematiky, tímová práca, znalosť metódy príp. odborné vedenie

MTM analýza, modelovanie

Analýza ergonomických parametrov

Analýza na základe somatografie, klasifikácia modelovaného pracovného miesta.

Znalosť odbornej problematiky, výhodou sú skúsenosti a znalosť

Somatografia

Identifika čné listy

Systematické usporiadanie a zber informácií.

Znalosť odbornej problematiky

Morfologická tabuľka, podielové grafy.

Modelovanie Znázorňovanie štruktúry, vzťahov a príčinnosti skúmanej činnosti modelmi s vysokou vypovedacou schopnosťou.


Morfologická matica

Štruktúrované systematické spracovanie komplexnej problematiky, vytváranie kombinácií s možnosťou identifikácie nezmyslených kombinácií a nulových polí.

Možnosť skupinovej aplikácie, dobrá znalosť odbornej problematiky

Rozhodovacia analýza, identifikačné listy.

Morfologická tabu ľka

Systematické hľadanie všetkých možných variantov riešenia problému, problém komplexný, stredne zložitý, dobre štruktúrovaný, možnosť rozdeliť ho na navzájom nezávislé pod problémy.

Možnosť skupinovej aplikácie, dobrá znalosť odbornej problematiky.

Rozhodovacia analýza, identifikačné listy.

MTM analýza Systém zisťovania spotreby pracovného času ručných manipulačných úkonov.



Podielový graf Grafická interpretácia získaných údajov vo forme koláčového grafu.

Znalosť odbornej problematiky Neurčené.

Rozhodovacia analýza

Hodnotenie navrhnutých riešení podľa viacerých kvantifikovateľných a nekvantifikovateľných kritérií, možnosť aplikácie tak v rozhodovaní za istoty, ako aj s uvažovaním rizika.


Morfologická tabuľka, zoznam atribútov.

Rozhodovacie tabu ľky

Analýza a dokumentovanie logiky zložitého problému jednoznačnou a prehľadnou formou s možnosťou vyjadriť alternatívne smery činnosti, zložitý dobre štruktúrovaný problém.

Znalosť odbornej problematiky, metóda je náročná, výhodou sú znalosť a skúsenosti

Neurčené.

RULA analýza

Analýza navrhnutých riešení podľa kritérií fyzickej záťaže na človeka pri práci v sede alebo v stoji v stupnici od 1 – 7.

Znalosť odbornej problematiky, znalosť metódy a odbornej problematiky


Somatografia Pri projektovaní pracoviska umožňuje prispôsobiť rozmery manipulačného priestoru pre vyšší výkon pracovníka.


Neurčené

Teória grafov Stanovovanie variantov postupnosti definovaných prvkov, analýza

Znalosť odbornej problematiky, znalosť teórie grafov, prípadne odborné vedenie

Matica vzťahov, sieť vzťahov



1.3.1 Metódy orientované na zber informácií a ich s ystematické usporiadanie Pre lepšie zobrazenie návrhov pre ručné pracoviská sa v dnešnom modernom,

technologicky vyspelom svete využívajú nekonvenčné metódy kvôli zníženiu nákladov na racionalizáciu pracoviska, a taktiež na zvýšenie produktivity pracovných výkonov. Jednou z možností je využitie virtuálnej reality pre modelovanie a analýzu návrhov zlepšovania výkonov.

V prvých etapách projektovania sú v popredí metódy orientované na zber informácií a ich systematické usporiadanie. Pre tieto účely sa úspešne používanú grafické modely doplnené o identifikačné listy vo forme tabuliek, ktoré prehľadne podávajú informácie o skúmanom objekte, a preto sú umožňujú rýchlu orientáciu a počítačové spracovanie ako vstupný podklad pre nasledujúce etapy projektovania. Ďalšie etapy sa zameriavajú na systematické hľadanie riešení všetkých možných variantov a ich vzájomne kombinácie. Algoritmizácia

Postupnosť procesu projektovania nie je jednoznačne stanovená, čo znamená, že ide o zložitú sieť metód a techník s rôznym stupňom abstrakcie s možnými, niekedy aj nutnými návratmi do predošlých etáp. Takúto sieť je možné popísať algoritmami, ktoré prehľadne zobrazujú postup riešenia problému. Riešenie problémov montážneho systému pomocou algoritmov je dosť náročné, pretože správny algoritmus vždy berie do úvahy všetky možnosti, detaily, náhody alebo zriedkavé situácie. Použitie tejto metódy má zmysel pri návrhu postupnosti projektovania montážneho procesu, pretože je k dispozícii určitá množina príkazov, pomocou ktorých je možné navrhnúť postup pri riešení.

Pri riešení zadaných úloh často narazíme na prekážku, ktorou je nejasná formulácia postupnosti operácií pre jej vyriešenie. Preto je potrebné stanoviť presné pravidlá riešenia, t.j. algoritmovať. Výsledkom algoritmizácie je zostavenie algoritmu. Algoritmus možno definovať ako presný a jednoznačný systém pravidiel určujúci postup riešenia úlohy. Algoritmizácia úlohy prebieha v troch etapách:

1. formulácia - zadanie úlohy, 2. analýza - zovšeobecnenie úlohy, stanovenie podmienok postupu, 3. zostavenie algoritmu – presné vyjadrenie logiky a postupu riešenia.

Algoritmus musí nadobúdať nasledujúce vlastnosti:

− elementárnosť – postupnosť krokov je zložená z úkonov, ktoré sú pre prípadného realizátora elementárne jasné a zrozumiteľné,

− determinovanosť – presne daná následnosť krokov, prípadné opakovanie predchádzajúceho kroku,

− hromadnosť – použiteľnosť pre riešenie každej úlohy podobného typu pri rôznych vstupných údajoch, existujú aj jednoúčelové postupy, ktoré nemajú premenlivé vstupné údaje a sú pritom algoritmami,

− rezultatívnosť – po ukončení celej cesty vedie k výsledku, − konečnosť – časové ohraničenie riešenia, algoritmus končí v konečnom čase

pre ľubovoľné vstupné údaje,



− efektívnosť – cieľom je zostaviť funkčný algoritmus, ktorý sa dá s lepšou znalosťou problému vylepšovať, kritériá efektívnosti sú časová a pamäťová zložitosť algoritmu. Existujú dva typy zápis algoritmov:

− slovný – pre jednoduchšie úlohy je vhodný, pre zložitejšie je neprehľadný, nedostatočne zvýrazňuje zmeny v postupe, môže dôjsť k nepresnostiam,

− vývojové diagramy – bloková grafická schéma postupnosti riešenia zadanej úlohy, veľmi prehľadný spôsob ako dospieť k výsledku.

Modelovanie

Prvým krokom na zber informácií je skúmanie reálnych objektov pomocou fyzicky alebo virtuálne (v programovom rozhraní) vytvorených modelov, v ktorých sú vyjadrené, charakterizované a definované iba vybrané vlastnosti, väzbové vzťahy reálneho objektu. Modelovanie je preto špecifickým procesom vedeckého postupu získavania informácií o určitom objekte, či už je to montovaný výrobok, montážny proces alebo montážny systém. Techniky modelovania sa môžu od seba značne líšiť podľa toho, či sa jedná o grafické, schematické, symbolické, matematické alebo iné modely. Grafické modelovanie

Výhodnou technikou pri projektovaní montážneho systému sa javí modelovanie trojrozmerných virtuálnych modelov montovaných výrobkov, ktoré nepohlcujú náklady na vytvorenie reálneho modelu. Ide o grafické modelovanie [43]. Pre tvorbu montážnych systémov sú dobré využiteľné virtuálne metódy a techniky. Aplikujú sa v systémoch virtuálneho projektovania. Tento princíp, jeho metodické postupy a nástroje predstavujú v podstate vyššie štádium aplikácie počítačovej grafiky v predmetnej oblasti. Ide o pracovný postup, prostredníctvom ktorého sa vytvárajú dvojrozmerné (2D) alebo trojrozmerné (3D) modely montážnych prostriedkov a prvkov, t.j. montážnych staníc, pomocných nástrojov a zariadení, dopravných a skladovacích jednotiek a pod. a ich zoskupení.

Symbolické modelovanie

Symbolické modelovanie využíva pre zobrazovanie objektov a procesov v etape ich tvorby systém formalizovaných znakov, dohodnutých symbolov, kódov a parametrických údajov. V projektovaní výrobných procesov a systémov sa výhodne a efektívne využívajú systémy špecifických formalizovaných znakov - dohodnutých symbolov, kódov a parametrických údajov. Prostredníctvom nich je možné modelovať funkčnú činnosť výrobných procesov a ich realizačných systémov [86].

Aplikácia tejto metódy je možná na koncepčnej, ale aj parciálnej optimalizačnej projektovej úrovni. Integráciou metodík a nástrojov generovania formalizovaných znakov a princípov variantného riešenia projektových úloh, interaktívnych, komunikačných metód a počítačových a informačných technológií sa získava účinný simulačný systém. Ide o efektívny, racionálny a účinný prostriedok pre generovanie a simulačné overovanie konceptov variantov montážnych procesov (vrátane ich parciálnych častí) a ich realizačných systémov. Výhodou je hľadanie všetkých možných variantov riešení, ktoré spĺňajú požiadavky na ne kladené.



Identifika čné listy Informácie získané modelovaním a výsledkom analýzy je možné systematicky

a prehľadne usporiadať do štruktúrovaných identifikačných listov, ktoré sú obvykle vo forme tabuľky. Táto prehľadná forma zhromaždených informácií je predpokladom kvalitných vstupných informácií pre ďalšie spracovanie a použitie pri riešení montážnych systémov [94].

S identifikačnými listami sa systematicky hľadajú všetky možnosti rôznych zlepšení. Je to ideálna metóda pre predĺženie „krivky životnosti” príslušného produktu na základe inovácií nižšieho rádu (nie principiálna inovácia). Dominantnou zásadou identifikačných listín je systematická obmena.

Metóda identifikačných listov je založená na nasledovných krokoch [77]: 1. Rozklad výrobku, procesu, výkonu, atď. podľa jeho, resp. ich jednotlivých

znakov. 2. Opis všetkých znakov (skutkový stav). 3. Systematické hľadanie stvárnenia každého znaku na základe možnosti variácie. 4. Výber a realizácia zaujímavých variantov.

Metóda identifikačných listov je podobná metóde morfologických skriniek. Má

však v porovnaní s ňou užší okruh použitia. Využíva sa zväčša vtedy, ak je potrebné už existujúce produkty alebo postupy zlepšiť, resp. ďalej rozvíjať. Somatografia

Somatografia je definovaná ako pracovný odbor, ktorý sa zaoberá konštruovaním schematických obrazov ľudského tela v rôznych polohách s použitím všetkých noriem a zvyklostí technického kreslenia a pravidiel deskriptívnej geometrie. Hlavným poslaním je dať projektantom podklady zobrazenia ľudskej postavy pri riešení priestorového usporiadania pracoviska [108].

Podľa výskumov ergonómie delíme požiadavky na človeka, ktorý je súčasťou systému, podľa fáz jeho chovania v týchto procesoch [150]:

– požiadavky týkajúce sa prijímania informácií, – požiadavky týkajúce sa rozhodovania, – požiadavky týkajúce sa ovládacích akcií, – požiadavky týkajúce sa systému ako celku.

Metóda umožňuje exaktne a objektívne zobraziť ľudskú postavu

v ergonomickom prístupe, keďže nepracuje výlučne s fiktívnou, tzn. priemernou postavou, ale berie do úvahy všetky početnosti výskytu, sleduje i odchýlky od priemeru. Vytvorila si svoju vlastnú morfologickú typológiu v kombinácií horizontálnych a vertikálnych mier [150].

Pri navrhovaní pracovného priestoru vychádza z nákresu ľudskej postavy, prípadne časti tela do výkresu pracovného miesta, čím sú získané limitujúce rozmery pre riešenie navrhovaného objektu. Výhodou tejto metódy je rýchlosť a názornosť, najmä ak je použitá modernejšia verzia, a to videosomatografia. Nevýhodou je, že šablóna nemôže simulovať napr. pohyblivosť ľudského tela. Táto nevýhoda je odbúraná počítačovými modulmi somatografických štúdií [108][111].



1.3.2 Metódy orientované na h ľadanie riešení Veľká časť problémov v projektovaní si vyžaduje systematické hľadanie

všetkých možných variantov a ich vzájomné kombinácie. V závislosti od typu metódy je možné pomocou nich riešiť ako inovačné úlohy, tak aj nové riešenia problému. Jednou z možností je aplikácia morfologickej analýzy.

Morfologická analýza

Metóda morfologickej analýzy si vyžaduje systematické skúmanie a kombinovanie prvkov príslušného systému na určenie úplnej množiny teoretických riešení s konečným výberom optimálnych riešení. Je metodickým prostriedkom pre vyvolanie asociatívneho pochodu na hľadanie myšlienok pre novú koncepciu riešenia. Problémy je potrebné dekomponovať na niekoľko úrovní a pre každú z nich zostaviť všetky možné a známe riešenia. Z množstva riešení je potrebné odvodiť nové kombinácie. K prvkom, ktoré riešiteľ pozná z osobnej skúsenosti, pristupujú ešte prvky zo známych a osvedčených riešení, takže počet prvkov a tým aj podnety pre asociačné myslenie sa ešte rozširujú. K tomu sa dajú využiť ďalšie morfologické metódy [77][80].

Metódy morfologickej analýzy umožňujú identifikovať aj nekompatibilné riešenia a umožňujú nevynechať žiadne kombinácie, čím podporuje a rozširuje variantnosť jednotlivých riešení problémov nielen kombinovaním existujúcich prvkov, ale aj tým, že umožňuje vznik nových vyšších celkov. Táto metóda umožňuje vhodne kombinovať kolektívnu tvorivú prácu s presne definovanými princípmi a zásadami. Prehľad základných morfologických metód a techník, ktoré boli analyzované a overované v procesoch projektovania montáže [91].

Tabuľka 1.3.2 Charakteristiky základných morfologických metód a techník [91]

NÁZOV METÓDY CHARAKTERISTIKA

MORFOLOGICKÁ SKRINKA

Metóda je určená pre štruktúrované systematické generovanie variantov riešení. Jej cieľom je zobrazenie výsledných riešení v schéme vo forme tabuľky. Pre každý parameter je do tabuľky uvádzaných niekoľko čiastkových návrhov a prostredníctvom kombinovanej integrácie týchto čiastkových návrhov sa v tabuľke lineárne zobrazia výsledné riešenia.

MORFOLOGICKÁ MATICA

Slúži k štruktúrovanému systematickému spracovaniu komplexnej problematiky, pričom každej kombinácií charakteristík je v morfologickej matici priradené jedno pole s riešením čo umožňuje všetky už známe riešenia zapísať a nezmyselné kombinácie je možné vyznačiť ako nulové polia, ktoré sú zreteľne identifikované a signalizujú oblasti, v ktorých nie sú známe žiadne riešenia.

STROM RIEŠENIA PROBLÉMOV

Nástroj pre získanie všetkých alternatív riešení a ich zobrazenie v usporiadanom stave. Pre túto metódu je typická stromová štruktúra, ktorá sa hierarchicky rozvetvuje a každé rozvetvenie sa uskutočňuje podľa určitého kritéria diferenciácie analyzovanej oblasti.

Morfologická skrinka

Metóda morfologickej skrinky je zapísaná vo forme tabuľky, ktorú je možné použiť aj ako preddefinovaný analytický podklad, na základe ktorého sú odporúčané určité riešenie. Realizovaná je v niekoľkých krokoch [77][93]:

1. Rozbor, definícia a prípadne vhodné zovšeobecnenie projektového problému. 2. Určenie parametrov riešeného projektového problému.



3. Rozmiestnenie parametrov v predstĺpcoch tabuľky. 4. Každá možná kombinácia príslušného výrazu z každého riadku znázorňuje

riešenie v morfologickej skrinke, ktoré môže byť označené kľukatou čiarou. 5. Nájdenie vyhovujúcich riešení je iteračný proces, pri ktorom v mysli zohráva

úlohu veľmi veľa (čiastkových) kombinácií. Optimalizácia je realizovaná na základe špecifických kritérií po riadkoch. Zisťujú

sa najpriaznivejšie výrazy, a tie sú spájané do optimálneho riešenia.

Morfologická matica Podľa [77] je princípom metódy usporiadanie charakteristických znakov daného

problému do určitých zostáv − matíc. Podľa povahy problému je možné použiť dvojrozmerné (2-D tabuľky) alebo trojrozmerné matice (3-D kocky, hranoly). Cieľom je nájsť vertikálne kombinácie riešení uvedených v riadkoch, ktoré predstavujú optimálne komplexné riešenie. Prostredníctvom kombinácie znakov, uvedených v maticiach, vznikajú všeobecné riešenia problému. Vzniknuté kombinácie je možné rozdeliť do dvoch skupín :

− známe a existujúce riešenia,

− doposiaľ neexistujúce riešenia (čo do počtu podstatne rozsiahlejšia skupina). Zostavovanie matice sa viaže na presne vymedzený cieľ, s ohľadom na riešený

problém, ako aj s ohľadom na objektívne použiteľné prostriedky, ktoré sú dané súčasným stavom vedy a techniky. Postupnou selekciou sa najprv vylúčia technicky protichodné riešenia a ďalšou selekciou, spočívajúcou v postupnom uplatňovaní rôznych kritérií, sa postupne zužuje počet variantov riešení až k cieľovému riešeniu. Technické kritérium umožňuje po uskutočnení analýzy vylúčiť evidentne protichodné riešenia a ostatné riešenia ohodnotiť z hľadiska ich technických vlastností. Ekonomické kritérium umožní vylúčiť ekonomicky neefektívne riešenia a zostávajúce hodnotiť podľa ekonomickej efektívnosti. Komplexné posúdenie má komplexnú povahu nielen z hľadiska súhrnného porovnávania technicko-ekonomických účinkov navrhovaných riešení, ale tiež uplatnením rôznych celospoločenských, národohospodárskych alebo podnikových záujmov [77].

Strom riešenia problémov

Pri tejto metóde sa alternatívy nevytvárajú tak ako pri morfologickej skrinke použitím ťahu čiary, ale každej kombinácii výrazov je pridelené políčko morfologickej matice. Strom významnosti určuje význam jednotlivých kritérií pre selekciu riešení získaných z morfologickej matice [77].

Stromový diagram sprostredkováva detailnú dekompozíciu všetkých aspektov riešeného problému tým, že postupom od obecného ku konkrétnemu detailizuje jednotlivé prvky na niekoľkých úrovniach (každá úroveň by však mala vyjadrovať prvky na rovnakej úrovni konkrétnosti). Dôvodom je, že prvky na nižších úrovniach je možné spravidla lepšie pochopiť a analyzovať. Všetky aspekty môžu byť spoločne posúdené vo vzájomných väzbách a úrovniach a vyústia do návrhu celkom konkrétneho opatrenia [93].



1.3.3 Metódy orientované na hodnotenie navrhnutých variantov Pre hodnotenie a výber optimálnej štruktúry montážneho systému je možné

využívať rôzne postupy a optimalizačné kriteriálne funkcie. Pri aplikácii princípu variantnosti sa v procese projektovania často vyskytuje

situácia, keď je potrebné rozhodnúť o riešení a o ďalšom postupe. Toto rozhodnutie obvykle ovplyvní následné aktivity a často nie je možné ho urobiť iba na základe ekonomických údajov. Kritériá rozhodovania môžu byť veľmi rôznorodé prípadne nie je možné získať konkrétne údaje pre rozhodovanie, alebo ide o súbor kvantifikovateľných a nekvantifikovateľných parametrov, prípadne je potrebné zakomponovať aj faktor rizika.

DFA analýza

Analýzou vytvorených variantov je možné vyselektovať tie varianty, ktoré prinášajú nákladovú úsporu. Najznámejšou metódou je DFA analýza umožňujúca identifikovať a hodnotiť dôležité vlastnosti montovaného výrobku, a tým nájsť prijateľné varianty vhodné pre ekonomické riešenie. DFA analýza sa zaoberá analýzou montáže. Skúma a posudzuje montovaný výrobok z hľadiska počtu a variantnosti súčiastok a dielov, z hľadiska času montáže a nákladov na montáž [27][94]. Posudzovanie priestorových parametrov pracoviska

Ide o somatografickú metódu, ktorá na posudzovanie priestorových pomerov a ich riešenie používa dvojrozmerné až trojrozmerné modely človeka. Jadrom metódy sú odborníkmi definované limitné hodnoty pracovných priestorov na základe antropometrických rozmerov. Táto metóda sa ukázala účinná na použitie pri ergonomických analýzach, hygienickom hodnotení, a tiež pri riešení pracovísk na stacionárnych i mobilných strojoch a technických zariadeniach [21].

Komplexná metóda - hodnotenie ergonomického rizika

Metódou sú identifikované zdravotné riziká spájajúce sa s lokálnou svalovou záťažou. Identifikácia ergonomického rizika predchádza predvídateľnému vzniku poškodenia zdravia pracovníka. Aplikácia tejto analýzy preveruje optimalizáciu rozmiestnenia prvkov v pracovnom systéme a určuje výskyt rizikových polôh, ktoré by pre pracovníka mohli znamenať poškodenie jeho zdravia. Identifikácia ergonomického rizika prebieha pozorovaním, zaznamenaním a ohodnotením rizikových polôh [24].

RULA analýza

Podľa [147] Rapid Upper Limb Assessment (RULA) analýza znamená v preklade rýchle hodnotenie horných končatín. Využíva sa hlavne pri hodnotení pracovných pozícií, ktoré vykonávajú pracovníci pri ručných prácach ako je montáž a demontáž. Táto analýza je súčasťou programového rozhrania softvéru CATIA.

Metodika je určená prevažne pre hodnotenie rizika poškodenia horných končatín. Táto metodika však nezahŕňa hodnotenie polôh len horných končatín, ale taktiež krku, trupu a nôh. Pri jednotlivých častiach tela je popísaná základná poloha k stanoveniu základného skóre, ďalej sú uvedené popisy polôh pre získanie



dodatočných bodov. V hodnotení je zahrnuté taktiež silové – záťažové skóre zohľadňujúce silu a záťaž vynakladanú pri práci. Do úvahy sa berie taktiež vplyv statickej polohy pri práci. Skóre hodnotenia jednotlivých polôh pri práci môže dosahovať hodnoty v rozpätí od 1 do 7, no ako modul softvérového produktu sú to hodnoty 1 – 6 (tabuľka 1.3.1) [9].

Tabuľka 1.3.3 Rizikové body s priradenými farbami [147]

Segment Rozsah bodov

Farba priradená k bodom

1 2 3 4 5 6

Rameno 1 – 6

Predlaktie 1 – 3

Zápästie 1 – 4

Otočenie zápästia 1 – 2

Krk 1 – 6

Trup 1 - 6

Celkové konečné skóre RULA analýzy je možné vyhodnotiť aj takto:

− ak je finálne skóre 1 alebo 2, zaťaženie je akceptovateľné – zelená,

− ak je finálne skóre 3 alebo 4, zaťaženie je potrebné bližšie skúmať – žltá,

− ak je finálne skóre 5 alebo 6, okrem bližšieho skúmania je potrebná skorá zmena - oranžová,

− ak je finálne skóre 7, je potrebné skúmanie a zmena sa musí vykonať ihneď – červená.

MTM analýza Metóda MTM sa využíva pri optimalizácii a racionalizácii pracovnej činnosti

a pracovného miesta. Predstavuje jeden z nástrojov štúdia ľudskej práce a času, ktorý sa dá použiť v každom priemyselnom odvetví. Veľkou výhodou tejto metódy je fakt, že časové hodnoty a štandardy MTM sú medzinárodne platné. MTM analyzuje a poskytuje informácie o [109]:

− obmedzeniach pohybov,

− možných kombináciách pohybov,

− neefektívnych alebo zbytočných pohyboch. Metódu MTM je možné použiť aj na zlepšenie existujúcich metód na zvýšenie

výroby a zníženie potreby práce, na vytvorenie časových noriem pre odmeňovanie a stimuláciu pracovníkov, a taktiež aj pri výbere efektívneho zariadenia [145].

Metóda je založená na princípe, že každú manuálnu prácu možno rozdeliť na základné pohyby, z ktorých možno utvoriť spätne akýkoľvek pracovný postup. Jednou z podmienok efektívneho využitia metódy MTM je presný popis analyzovaného pracovného postupu. Takýto popis sa dosahuje používaním vhodne zvolených symbolov pre každý základný pohyb. Kategórie základných pohybov a ich označenie sú spracované v tabuľkách [109].



1.3.4 Metódy orientované na rozhodovanie Pre hodnotenie a výber optimálnej štruktúry montážneho systému je možné

využívať rôzne postupy a optimalizačné kriteriálne funkcie.

Teória systémov Celá časť úloh v projektovaní montážnych systémov vyžaduje komplexný

analyticko-syntetický prístup založený na určitom stupni abstrakcie a zovšeobecnenia. Základom riešenia takých to úloh je teória systémov, ktorá umožňuje definovanie systému, jeho prvkov a vzájomných väzieb s presne definovaným cieľom tak, aby sa úlohy dali riešiť na rôznych hierarchických úrovniach a v príslušných vzájomných súvislostiach [122][93].

Teória grafov

Podľa [155] táto metóda je grafickým vyjadrením vzťahov medzi definovanými prvkami systému. Pre úlohy, v ktorých je potrebné stanoviť postupnosť definovaných krokov alebo prvkov sa ako vhodná ukázala aplikácia teórie grafov. Na základe tejto známej teórie je možné spracovať napr. technologický postup montáže. Orientované hrany grafu môžu vyjadrovať sled a obsahovať aj informácie napr. o poradí a o počte montovaných súčiastok. Na tomto základe je možné postupne, s rozličným stupňom podrobnosti prehľadne rozpracovať technologický postup aj pomerne zložitých výrobkov. Ten istý postup aplikovaný na montážne podskupiny umožňuje vytvorenie celkového technologického postupu .

Znakové modelovanie

Metóda sa opiera o teóriu systémov a využíva modulový princíp, ktorý sa aplikuje v konštrukciách montážnej techniky má tú výhodu, že spracovávanie grafickej vizuálnej informácie človekom je rýchlejšie. Znakové modely nahrádzajú zložitejší a menej prehľadný slovný popis. Túto metódu je možné použitie pre výber a návrh technických prvkov a zariadení [40]. Bodovacia metóda

Znakom tejto metódy je výskyt rovnako dôležitých kritérií pre výber optimálneho variantu. Zvolí sa počet stupňov bodovacieho systému jednotných pre všetky kritériá. Tieto kritériá sa ohodnotia v jednotlivých variantoch podľa splnenia požiadaviek tak, že bodovacia hodnota 1 bude najlepším riešením. Týmto sa optimálnym variantom stane ten, ktorého súčet bodov bude najmenší [74].

Klasifika čná metóda

Výber optimálneho variantu touto metódou je realizovaný pri klasifikovaní rôznej dôležitosti jednotlivých hľadísk. Táto metóda spočíva v roztriedení kritérií podľa dôležitosti. Kritériá sú hodnotené od najdôležitejšieho. Vykoná sa analýza stupňa splnenia jednotlivých hľadísk vzájomným porovnávaním medzi variantmi a určí sa počet bodov pre každé hľadisko. Výsledná hodnota stupňa splnenia každého hľadiska je daná súčinom klasifikácie dôležitosti hľadiska a akosti splnenia daného hľadiska v rámci posudzovaných variantov. Optimálny variant ten, ktorý spĺňa požiadavku najmenšej hodnoty súčtov súčinov klasifikácie hľadísk a bodovaného hodnotenia [74].



1.3.5 Inova čné metódy orientované na digitálne riešenie Kľúčovými metódami pre inovatívne projektovanie montážnych systémov sú

počítačom podporované systémy. Tieto systémy sú určené na podporu inžinierskych činností, ktoré sú využívané v rôznych odvetviach priemyslu. Umožňujú urýchliť a zjednodušiť tzv. inžinierske činnosti ako kreslenie, konštruovanie, projektovanie a pod. Existuje celá rada počítačom podporovaných systémov nazývaných aj ako CA systémy, ktoré podporujú projektantskú prácu vo virtuálnej realite.

CA systémy

V projektantskej praxi existuje celá rada počítačom podporovaných (CA) systémov, no budú spomenuté len nie najznámejšie z nich, ktoré sa prevažnou mierou zaslúžili o racionalizáciu inžinierskych činností, znižovanie nákladov a skracovanie časov potrebných na výrobu súčiastky a projektovanie výrobných systémov na to potrebných [53].

CAD (Computed Aided Design)

Tento systém podporuje všetky typy činností spojených s vyhotovením konštrukčnej dokumentácie výrobku. Počítače sa využívajú pre vývoj, analýzu alebo modifikáciu určitého riešenia. Patria tu úlohy interaktívneho konštruovania, vytváranie grafických modelov objektov, manipulácia s modelmi a transformácia týchto modelov do digitálnej formy. CAD ponúka možnosť tvorby databázy, ktorá môže byť využitá v ďalších etapách života výrobku, ktorými sú technická príprava výrobky, vlastný proces výroby, riadenie kvality výroby a súčiastky a v systémoch pre plánovanie a riadenie výroby. Najväčšia prepracovanosť CAD systémov je v strojárskej oblasti [53][147].

CAPP (Computer Aided Process Planning)

Pri návrhu technologickej dokumentácie predstavuje počítačovú podporu, ktorá je navrhovaná na základe konštrukčnej dokumentácie. V technologickej dokumentácií sú informácie, ktoré určujú čo sa bude vyrábať, ako (aké výrobné metódy), kde (na akom strojnom vybavení) a za akých podmienok. CAPP systémy umožňujú vytvárať NC programy pre NC a CNC stroje ako i riadiace programy pre priemyselné roboty. Výstupom týchto systémov je technologická dokumentácia, ktorá slúži pre operatívne plánovanie a riadenie výroby. Väčšinou sú CAPP systémy vytvárané v databázových systémoch. CAPP systémy tvoria dôležité prepojenie medzi CAD a CAM systémami [53][124].

CAM (Computer Aided Manufacturing)

Je to označenie pre oblasť počítačom podporovanej výroby. CAM systémy zahrňujú počítačové číslicové riadenie (CNC) výrobnej techniky, robotov, medzioperačnej dopravy výrobkov, polotovarov, náradia a pod. Patrí sem automatizované operatívne riadenie výroby na dielenskej úrovni, číslicovo riadené výrobné systémy, automatizované dopravníky, automatizované sklady a pod. [124]. CAQ (Computer Aided Quality)

Predstavuje počítačom podporovanú kvalitu, pričom CAQ lepšie vystihuje pojem počítačom riadená kvalita. Prelína sa všetkými CA systémami, nakoľko



riadenie kvality sa nechápe len ako ”výstupná kontrola”, ale ako neustály proces ovplyvňovania kvality na všetkých stupňoch výroby súčiastok. To znamená v konštrukcií, technológií, v samotnej výrobe ale aj pri montáži a iných činnostiach. Jedná sa o zabezpečenie kontroly výroby a riadenie kvality výrobku. Okrem sledovania parametrov vyrábaných súčiastok slúži aj na sledovanie parametrov výrobných strojov a nástrojov. Základom sú štatistické metódy. Ide o komplexnú starostlivosť o kvalitu výrobku. V súčasnosti najmä z hľadiska zavádzania noriem radu ISO 9000, majú CAQ systémy veľký význam [53][124].

PPS (Production Planning System)

I keď v názve nie je priamo slovo computer, sú v súčasnosti tieto systémy zväčša počítačom podporované. PPS systémy majú za úlohu plánovanie a riadenie výroby tak, aby bola optimálna z kapacitného, ekonomického a časového hľadiska. Jedná sa o úlohy ekonomických kalkulácii, vytvárania optimálnych ročných, mesačných, denných výrobných plánov s ohľadom na výrobné kapacity výrobných zariadení a pod. [124].

CATIA (Computer Aided Three dimensional Interactive Application) Uplatnenie najnovších vedeckých poznatkov a samotná technológia systému

CATIA v oblasti CAD/CAM/CAE umožňuje dosiahnutie rôznych cieľov v oblasti virtuálneho modelovania 3D výrobkov, pevnostných a iných matematických analýz a optimalizácií, s možnosťou ihneď aplikovať zmeny na výrobok podľa dosiahnutých výsledkov, vytvárať varianty a samozrejme riešiť i finálny dizajn za účelom úspešného vstupu výrobku na trh. Tento integrovaný proces uplatnenia zmien a návrhov má rozhodujúci dopad na uvedenie optimalizovaného finálneho výrobku na trh [134].

Virtuálna realita

Virtuálna realita je prostredie modelované prostriedkami počítača simulujúce „kváziskutočnosť“. Primárne sa ním chápe vytváranie vizuálneho zážitku zobrazovaného na obrazovke počítača, prípadne cez špeciálne stereoskopické zariadenia. V sofistikovanejších prípadoch sú stimulované aj ďalšie zmysly ako napr. sluch, čuch a hmat. Interakciu s používateľom zabezpečuje buď klasické vybavenie počítača ako klávesnica a myš, alebo špeciálne prispôsobené zariadenia ako okuliare vytvárajúce dojem trojrozmernosti, rukavice zaznamenávajúce trajektórie pohybu a umožňujúce manipuláciu s virtuálnymi objektmi, oblečenie snímajúce pohyb a stimulujúce hmat, viackanálový zvuk a pod. Takto tvorené prostredia môže vytvárať predstavu skutočného sveta (napr. pri učení pilotovania, pri zácviku pracovníkov), prípadne sa od neho značne líšiť (napr. pri hraní hier). [127][154].



2 CIELE DIZERTAČNEJ PRÁCE Vyššie inovačné ciele prezentované modernými technológiami sú

predpokladom pre vytváranie nových metodík projektovania montáže a montážnych systémov za účelom zvyšovania kvality a efektívnosti každej projektovanej činnosti. Aplikácia takého prístupu pri riešení dizertačnej práce umožňuje vytvoriť širokú znalostnú bázu pri využívaní vybraných metodických nástrojov, ktoré podporujú a umožňujú ich rozvoj.

Objekt skúmania a poznávania je vymedzený témou dizertačnej práce: „Inova čné metódy projektovania ergonomických montážnych sy stémov.“ Úlohou je skúmať nové metódy a techniky pri aplikácií v nových oblastiach využitia a ich následná implementácia a adaptácia do projektovania montážnych systémov. Základný predpoklad riešenia predkladanej dizertačnej práce vychádza z odborného zamerania a profilácie školiaceho pracoviska. Značná časť postupov, ktoré boli riešené a vyriešené v predchádzajúcom období, má značný vplyv pri vytváraní a štrukturalizácii novej informačnej bázy.

Časť riešenia všeobecných teoretických a metodologických problémov je úzko prepojená na technické vybavenie pracoviska a grantové projekty riešené na školiacom pracovisku:

− VEGA 1/0052/08 (2008 - 2010): Systémový prístup k racionalizácii pracovných procesov vo výrobných podnikoch.

− KEGA 3/5208/07 (2007 – 2010): Virtuálne laboratórium pre projektovanie demontážnych systémov dožitých výrobkov.

− AV 4/0005/07 (2007 - 2010): Využitie logistických sietí pri reštrukturalizácií podnikových procesov v malých a stredných priemyselných firmách.

Riešený segment informačnej a znalostnej bázy je bližšie špecializovaný na

oblasť projektovania montážnych systémov. Z hľadiska prínosov do rozvoja teórie a metodiky odboru sú riešenia súčasťou komplexnejšieho systému budovaného v rámci rozvoja inovačných a reinžinieringových postupov v oblasti projektovania produkčných systémov. Výber objektu skúmania bol zvolený v súlade s profiláciou školiaceho pracoviska a predpokladá využívanie nových inovačných metód a postupov projektovania.

Hlavný cieľ dizertačnej práce bol vytýčený v nadväznosti na objekt skúmania, a to vytvori ť metodiku projektovania montážnych systémov s využi tím nástrojov virtuálnej reality . Čiastkové ciele práce boli zvolené na základe profilácie školiaceho pracoviska a zohľadňovali aplikovateľnosť získaných poznatkov pre vedu a výskum, ako aj hľadisko riešených grantových úloh a v neposlednom rade možnosti využitia výsledkov skúmania v edukačnom procese.

Čiastkové ciele dizertačnej práce vo vedeckej oblasti:

− rozpracovanie referenčnej metodiky aplikácie nástrojov virtuálnej reality v procese projektovania ergonomických montážnych systémov,

− modifikácia navrhnutých postupov a ich adaptácia na konkrétne požiadavky,

− rozpracovanie vybraných referenčných metodických postupov projektovania montážnych systémov zameraných na ergonomickú optimalizáciu pracoviska,

− riešenia a prepojenie procesu návrhu so zaškoľovaním na pracovisku,



− riešenie vedecko-technických a grantových projektov v danej oblasti na školiacom pracovisku. V aplikačnej oblasti boli vytýčené tieto čiastkové ciele dizertačnej práce:

− vytvorenie metodiky projektovania reálnych ergonomických montážnych systémov prostredníctvom digitálnych a virtuálnych nástrojov,

− vytvorenie informačnej a znalostnej bázy,

− premietnutie výstupov dizertačnej práce do pedagogického procesu v predmetoch orientovaných na projektovanie výrobných systémov,

− uplatnenie navrhnutých metód pri zaškoľovaní nových pracovníkov, resp. pri zaškoľovaní pracovníkov pre nové postupy.

Poslaním dizertačnej práce je splniť vytýčené ciele, prispieť do rozvoja vedného

odboru Priemyselné inžinierstvo v oblasti využívania nových technických nástrojov podporujúcich virtuálnu realitu. Cieľom je zamerať sa na ergonomickú optimalizáciu pracoviska a pracovných pohybov realizovaných pri montáži prostredníctvom softvérových a technických prostriedkov využívaných v súvislosti s virtuálnou realitou, a taktiež špecifikovať postupy pre ich použitie.

Riešenie predpokladá aplikáciu širšieho filozofického rámca a užšie špecializovaného segmentu, ktorý je predmetom riešenia dizertačnej práce. Naplnenie základného cieľa a čiastkových cieľov doktorandskej dizertačnej práce sa opieralo o viaceré vedecké prístupy, metódy a nástroje, ktoré sú špecifikované v nasledujúcej kapitole.



3 ZVOLENÉ METÓDY A NÁSTROJE SPRACOVANIA V predloženej dizertačnej práci za základný objekt skúmania a riešenia bolo

zvolené využívanie vybraných vedeckých prístupov, metód a nástrojov v projektovaní a modelovaní montážnych procesov a systémov na báze využívania ergonomických princípov.

Tradičné prístupy k projektovaniu sú v súčasnej dobe postupne nahrádzané novými prístupmi, ktoré využívajú systémovú analýzu a syntézu, matematické modelovanie, simuláciu, optimalizáciu a pod. Tieto nové trendy súvisia nielen s potrebou aplikácie prostriedkov výpočtovej techniky, ale predovšetkým s požiadavkou riešiť projekčné úlohy komplexne, rýchlo a variantne. Nové prístupy vychádzajú z dôkladnej analýzy výrobku, technologického postupu montáže a zohľadňujúc široké spektrum individuálnych požiadaviek ponúkajú možnosť navrhnúť montážny systém vyhovujúci všetkým dôležitým kritériám.

Obrázok 1.3.1 Štruktúra projektu a jeho hlavné väzby

Aplikované vedecké teórie, prístupy, metódy a postupy:

- základné systémové teórie a náuky, - metódy vedeckého skúmania, - znalostná báza inovačných metód a techník - referenčné metodické postupy a nástroje

projektovania výrobných procesov, - aplikácia inovačných metód v riešení

projektovania montážnych systémov.

Ciele projektu dizerta čnej práce

- vytvorenie metodiky projektovania montážnych systémov s využitím nástrojov virtuálnej reality,

- znalostná báza inovačných metód a techník, - referenčné metodické postupy a nástroje

projektovania výrobných procesov, - aplikácia inovačných metód v riešení

projektovania výrobných procesov.

INFORMAČNÁ BÁZA AKO VSTUP PRE RIEŠENIE SKÚMANEJ PROBLEMATIKY )

ZNALOSTNÁ MEDZERA

Inovačné metódy a techniky na báze ergonomických princípov Projektovanie

montážnych systémov

Experimentálne overenie na vybranom systéme

OBJEKT SKÚMANIA

Vedecké prínosy:

- rozvoj vedného odboru v oblasti projektovania montáže pomocou virtuálnej reality,

- štrukturalizácia znalostnej bázy inovačných metód a techník,

- referenčná metodika projektovania montážnych systémov.

Pedagogické prínosy:

- implementácia metodických postupov a ich častí v predmetoch odboru,

- aplikácia inovačných metód a techník v oblasti projektovania montážnych systémov.

Aplika čné prínosy:

- referenčné riešenia montáže montážnych uzlov,

- typové rozpracované projekty ručných montážnych systémov,

- koncepčný model pre výber prvkov montážneho systému.



METÓDY SPRACOVANIA Nároky, ktoré sú kladené na projektové aktivity moderných montážnych

systémov, sa premietajú do širokého spektra aplikovaných vedných disciplín, metód a nástrojov. Efekt ich využívania je pri ich syntéze, čím sa zvyšuje synergický efekt. Pri spracovaní boli v súlade s cieľmi dizertačnej práce aplikované viaceré vedné disciplíny, metódy, techniky a nástroje.

Systémový prístup

Pri systémovom prístupe sa systém definuje ako aj predmet skúmania, tak i proces skúmania. Na základe systémových vzťahov sa v závislosti od zvolenej rozlišovacej úrovne rozdeľuje systém na jednotlivé časti, pri skúmaní ktorých sa vychádza zo systému ako celku, vrátane jeho cieľov. Ide pritom okrem iného aj o analýzu a modelovanie interakcií medzi časťami systému. Zo systémového hľadiska je úlohou analýzy určiť z daného chovania systému jeho štruktúru. K analýze pracovného systému, v našom prípade montážneho systému slúžia ako tradičné metódy, tak i moderné, inovačné metódy [80][93].

Z hľadiska riešenia problematiky dizertačnej práce, ktorej cieľom bolo vytvoriť metodický postup analýzy montážneho systému využitím technických a softvérových nástrojov virtuálnej reality, je tento prístup prínosom predovšetkým z nasledovných dôvodov [143]:

– umožňuje dôsledne identifikovať všetky podstatné prvky systému súvisiace s riešenou problematikou,

– zameriava sa na identifikáciu a kvantifikovanie vzájomných interakcií medzi identifikovanými prvkami systému,

– vytvára priestor pre aplikáciu metód, ktoré umožňujú grafické a symbolické popísanie skúmaných prvkov systému,

– umožňuje vytvoriť metodický postup analýzy montážnych procesov a úkonov vykonávaných ľudskou silou pomocou prostriedkov virtuálnej reality.

– je základňou pre tvorbu modelov rozličného typu a druhu, ktoré sú nevyhnutným predpokladom aplikácie rozličných počítačom podporovaných analytických, optimalizačných resp. iných aktivít.

Pri projektovaní montážnych procesov a systémov sa systémový prístup

prejavuje najmä jasným a konkrétnym definovaním pojmu systém, čo podporuje možnosť presného definovania aj vstupov a výstupov, systémového okolia, prvkov systémov a pod. To umožňuje systematizáciu a logické vyjadrenie vnútornej štruktúry systému, a taktiež definovať, sledovať resp. predvídať vývoj a správanie sa systémov ako sled jeho stavov.

Procesný prístup

Procesný prístup je založený na princípe riadenia a vzájomného pôsobenia všetkých podnikových procesov tak, aby plnili určené ciele. Efektívny priebeh podnikových procesov je nástrojom udržania a posilnenia pozície podniku v trhovo orientovanom prostredí. Kvalita procesov prebiehajúcich v podniku a ich efektívne usporiadanie ovplyvňujú nielen výšku nákladov, ale prostredníctvom kvalitnej obsluhy zákazníka vplývajú aj na objem tržieb a spoločne na výšku zisku [3].



Definícia procesného prístupu podľa STN EN ISO 9004/2001:„Aplikáciou systému procesov v rámci organizácie spolu s identifikáciou procesov a ich interakciou, ako aj ich manažérstvo, možno chápať ako procesný prístup.“Výhodou procesného prístupu je nepretržité riadenie väzieb medzi jednotlivými procesmi v rámci systému procesov, ako aj riadenie kombinácií interakcií procesov. Procesný prístup v sebe zahŕňa [119]:

– identifikácie procesov a ich vymedzenia, – určenie postupnosti a interakcie procesov, – určenie kritérií a metód potrebných na riadenie týchto procesov, – zaistenia dostupnosti zdrojov pre zabezpečenie fungovania procesov, – monitorovanie, meranie a analyzovanie týchto procesov, – zavádzanie činnosti nevyhnutných na dosiahnutie plánovaných výsledkov

a trvalého zlepšovania týchto procesov. Procesné mapovanie na všeobecnej, najnižšej úrovni dekompozície procesu

umožňuje určiť hranice procesu, rozpoznať obsah procesu, pomenovať proces, stanoviť účel procesu spolu s jeho vstupmi a výstupmi, vytvoriť schému priebehu procesu, či identifikovať produkty a služby procesu. Procesná analýza a modelovanie procesov

Základom procesnej analýzy je hierarchizácia jednotlivých procesov tvoriacich systém riadenia podniku. V rámci analýzy je dôležité definovať procesy, kategorizovať ich a určiť priority vlastníkov procesov. Aby bolo možné jednotlivé procesy riadiť je potrebné v úzkej spolupráci so zákazníkom daných procesov definovať postupnosti činností, vstupy a výstupy z procesu, interakcie s inými procesmi, atď. Analýza činností je východiskom pre tvorbu procesného modelu organizácie [93][119].

Poslednou fázou procesnej analýzy je modelovanie a vizualizácia procesov. Jedná sa o vytvorenie pochopiteľného modelu na základe získaných poznatkov o systéme v organizácii a jeho rozkladaním na také časti, ktoré umožňujú špecifikáciu jeho podstatné vlastnosti z hľadiska daného zámeru.

Teória inovácií

Hlavnou myšlienkou teórie inovácií je stanovenie prehľadu základných možností pri zvyšovaní konkurencieschopnosti. Zaoberá sa inováciou výrobkov, technológií a služieb a podáva konkrétne kroky pri postupe inovačného procesu. Úlohou inovácií je tvoriť a uvádzať na trh nové výrobky, služby, ale taktiež nové postupy a metodiky ich projektovania. Z hľadiska nákladov je inovácia technológie náročnejšia ako inovácia výrobkov. Z teoretického hľadiska je inovačný proces definovaný všeobecnou teóriou tvorby systémov [45][47].

Algoritmizácia

Pri riešení zadaných úloh často narazíme na prekážku, ktorou je nejasná formulácia postupnosti operácií pre jej vyriešenie. Preto je potrebné stanoviť presné pravidlá riešenia, t.j. algoritmovať. Výsledkom algoritmizácie je zostavenie algoritmu. Algoritmus možno definovať ako presný a jednoznačný systém pravidiel určujúci postup riešenia úlohy. Každý algoritmus musí mať nasledujúce vlastnosti:



elementárnosť, determinovanosť, hromadnosť, rezultatívnosť, konečnosť a efektívnosť [152]. Teória grafov

Grafom možno nazvať abstraktný matematický objekt (resp. zhmotňuje abstrakciu reálnych problémov a štruktúr), ktorý je daný množinou vrcholov V a hrán H medzi dvojicami vrcholov [129].

Vrcholy nazývané aj uzly predstavujú jednotlivé objekty (prvky, činnosti, a pod.) a hrany znamenajú spojnice dvoch (v špecifických prípadoch aj viacerých) vrcholov. Hrany môžu byť orientované alebo neorientované. Neorientované hrany sú charakterizované neusporiadanou dvojicou vrcholov (kreslené sú ako úsečka medzi vrcholmi), orientované hrany sú popisované usporiadanou dvojicou vrcholov so začiatočným a koncovým vrcholom (kreslené sú ako šípka smerujúca od začiatku ku koncu [129].

Znalostné inžinierstvo

Základom interaktívnych systémov je znalostné inžinierstvo. V týchto systémoch je možné zoskupovať vedomosti do programového systému tak, aby boli k dispozícii v akumulovanej forme vo všetkých fázach projektovej práce. Znakom znalostného inžinierstva je systematický prístup k tvorbe znalostných systémov. Predmetom skúmania sú metódy a techniky práce s poznatkami, triedenie a katalogizácia metód a techník, tvorba relevantných postupov. [75][93].

Teória rozhodovania

Stále väčšia zložitosť a komplexnosť riešených problémov stavia nové požiadavky na zovšeobecnenie vhodných metód, postupov a techník pre účinné riešenie zložitých rozhodovacích situácií, čo klade nároky na ďalší rozvoj teórie rozhodovania a využitie jej výsledkov v manažérskej praxi. Základné smery v teórii rozhodovania [121]:

− normatívna teória rozhodovania sa snaží hľadať všeobecné zákonitosti, princípy a metódy rozhodovania, teda odporúča, ako by sa malo rozhodovať,

− deskriptívna teória rozhodovania skúma aké zásady, postupy a metódy rozhodovania uplatňujú efektívne organizácie.

Počítačová grafika a teória informácií Počítačová grafika ako jeden z najdynamickejšie sa rozvíjajúcich nástrojov sa

používajú metódy a techniky prostredníctvom, ktorých sa faktografické údaje transformujú a spracovávajú do 2D alebo 3D modelov technických objektov [58].

V úzkej nadväznosti na počítačovú grafiku sa využíva teória informácií. Inžiniersku činnosť je možné interpretovať aj ako proces spracovania informácií. Cieľovou funkciou je transformovať vstupné informácie do technického diela [78].

Počítačom podporované projektovanie Ako súbor špecializovaných metód a nástrojov umožňuje realizovať technické

dielo v interakcii s prostriedkami výpočtovej techniky v nadväznosti na znalostné



systémy a prostriedky počítačovej grafiky. Systémy určené pre podporu projektovania umožňujú urýchliť a zjednodušiť tzv. inžinierske činnosti ako kreslenie, konštruovanie, dimenzovanie, projektovanie a pod. Súčasťou sú simulačné metódy a techniky[53][70][76][146].

Virtuálny inžiniering

Virtuálny inžiniering umožňuje vytvárať, modelovať a analyzovať prototypy, a taktiež technologické metódy ich výroby priamo digitálne na počítači. Cieľom tohto vývoja je úplná digitalizácia výrobku a optimalizácia výroby a využitie za reálnych podmienok. Simulácia výroby sa dnes vo väčšej miere zameriava na logistické a kinematické aspekty. Pre optimalizáciu sa využívajú modely procesov výroby a montáže [31][63][65][48].

Využité boli aj ďalšie techniky spracovania dizertačnej práce ako analýza informácií z dostupných literárnych zdrojov (odborné publikácie, odborné časopisy), praktické skúseností školiaceho pracoviska a vyhľadávanie údajov na internetových web stránkach.

NÁSTROJE SPRACOVANIA V súčasnosti je hlavnou oblasťou využívania virtuálnej reality (VR) strojársky

priemysel, ktorý využíva virtuálne projektovanie a virtuálne prototypovanie s využitím nástrojov virtuálnej reality. Závažným technickým problémom je nedostatočná prepojenosť medzi CAD systémami a nástrojmi VR. Potrebné sú výkonné počítačové centrá, ktoré by zvládali v reálnom čase spracovávať veľké množstvo dát prenášané z nástrojov virtuálnej reality do CAD programov a následne ich analyzovať. Pri budovaní takýchto centier je potrebné zvládnuť náročné technické problémy, ktoré súvisia s kooperáciou programového a technického vybavenia. Technické nástroje

Pre účely analýzy ručných montážnych operácií bol vytvorený koncept založený na zaznamenávaní trajektórií pohybu rúk a následnej ergonomickej analýzy jednotlivých polôh. Tento koncept je postavený na využití technických zariadení, ktorých prioritné určenie je pre virtuálnu realitu a ergonomické moduly systému CATIA [69].

Dátová rukavica

Dátová rukavica zaznamenáva pohyby prstov reálnej ruky a prenáša ich do virtuálneho prostredia. Tieto pohyby je potom možné analyzovať a navrhnúť optimálne podmienky pracovného prostredia pre efektívnejšiu prácu. V Laboratórium projektovania, riadenia a manažovania výroby je k dispozícii rukavica Cyberglove II od firmy Immersions corporation, ktorú na území Českej a Slovenskej republiky zastupuje firma MCAE s.r.o. [149].

Rukavica zaznamenáva zmeny polohy všetkých článkov prstov, no nie je vybavená senzorom na určenie celkovej polohy v priestore. Na to slúži trekovacie zariadenie.



Trekovacie zariadenie Zaznamenáva pohyb a polohu rukavice v priestore a prenáša ju do virtuálneho

prostredia. K dispozícii je zariadenie Flock of Birds od firmy Ascension Technology. ktoré pracuje na magnetickom princípe. Technické parametre trekovacieho zariadenia [69]:

− Dosah: ± 0,75m pre špecifikovanú presnosť; ±0,9m pre mierne zníženú presnosť.

− Uhlový rozsah: ±180° azimut & rolovanie, ±90° elev ácia.

− Statická presnosť: pozícia: 1,8mm, orientácia: 0,5°.

− Výstupy: súradnice X,Y, Z a orientačné uhly, alebo rotačná matica.

− Komunikačné rozhranie: RS-232.

− Režimy snímania: bodový alebo súvislý.

Pracovná stanica Pre zvládnutie spracovania informácií je potrebná výkonná stanica, ktorá

dokáže spracovávať snímané informácie. Do Laboratória projektovania, riadenia a manažovania bola zakúpená pracovná

stanica HP xw 6600 Base Unit, ktorá postačuje svojim výkonom na spracovanie zbieraných informácií.

Softvérové nástroje

Uvedený koncept využíva nielen technické zariadenia, ale aj softvérové prostriedky, ku ktorým patrí operačný systém Windows XP, systém CATIA a aplikačný softvér Virtual Hand for V5. Keďže operačný systém patrí k známym produktom a systému CATIA bola venovaná pozornosť v kapitole 1.3.5, preto bude ďalej stručne popísaný softvér Virtual Hand [68].

Virtual Hand for V5 Ide o softvér, ktorý slúži na zabezpečenie interakcie medzi dátovou rukavicou

a systémom CATIA. Softvér vytvára v prostredí systému CATIA digitálny model ruky, ktorou je možné manipulovať s 3D objektmi. Pohyby dátovej rukavice CyberGlove II v priestore sú snímané a prenášané na model digitálnej ruky [69].

Samozrejme nevyhnutnou súčasťou softvérového vybavenia sú aj ovládače a kalibračný softvér, ktorý umožňuje kalibrovať snímače umiestnené na rukavici, a taktiež konfigurovať trekovacie zariadenie pre určenie súradníc a vzájomnej polohy vysielača a snímača.



4 VÝSLEDKY DIZERTAČNEJ PRÁCE S UVEDENÍM NOVÝCH POZNATKOV

Nová výrobná kultúra mení nároky na projektovú činnosť a ponímanie koncepcie rozvoja montáže. V tejto oblasti existuje stále množstvo rezerv pre zlepšovanie. Keďže rozhodujúcu úlohu na týchto pracoviskách má človek, je potrebné zohľadniť jeho špecifiká ako pri projektovaní montážnych systémov, tak aj pri tvorbe montážneho postupu.

Záujem o metodologické problémy projektovania je podmienený predovšetkým objektívnymi spoločenskými a ekonomickými podmienkami. Tak v prípade kritiky, ako aj pri propagácii nových metód projektovania je tu snaha vyjadriť podstatu projektovania, prepracovať ju do stavu nejakej štandardnej metódy, a tak dať svojim spôsobom recept, na ktorý je možné sa obrátiť vo všetkých situáciách.

Na Katedre technológií a materiálov bolo vypracovaných niekoľko prác zaoberajúcich sa touto problematikou. Práca nadväzuje na ich výsledky a rozvíja čiastkové postupy pre oblasť projektovania montážnych systémov pre montáž uzlov montovaných výrobkov v experimentálnom laboratóriu.

V laboratóriu sú overované a skúšané rôzne metódy analýzy, projektovania a plánovania montáže so zameraním na ručné montážne operácie. V súčasnosti prebieha vývoj a výskum využívania technických a softvérových nástrojov virtuálnej reality pre nové možnosti projektovania. Pre tento účel bola zakúpená dátová rukavica, ktorej použitie pri projektovaní montážnych systémov je významným krokom k modernizácii procesu projektovania. Tento koncept je postavený na využití technických zariadení, ktorých prioritné určenie je pre virtuálnu realitu a na využití ergonomických modulov systému CATIA.

Skúmaním nových metód a techník pri aplikácií v nových oblastiach využitia a ich následnou implementáciou a adaptáciou do projektovania montážnych systémov boli vytvorené nové postupy zamerané na vytváranie modelov súčiastok a komponentov vo virtuálnom prostredí. Nadväzujúc na vytvorený digitálny montovaný výrobok bola vytvorená metodika s využitím virtuálnej reality na návrh a overenie montážneho procesu. Tieto dva návrhy inovovaných postupov pre montovaný výrobok a montážny proces posunuli vytvorené postupy virtuálneho prostredia, čím vytvorili predpoklad pre rozvoj strojárskej teórie a metodológie. Následne na základe výsledkov bola rozpracovaná metodika projektovania ergonomických montážnych systémov vo virtuálnej realite, kde boli navrhnuté nové postupy pre túto oblasť a následne overené na projektovaní montážneho systému referenčného uzla montážneho výrobku.



Východiskom navrhovanej metodiky projektovania montážnych systémov je jej rozčlenenie do troch základných blokov (obrázok 4.1), ktoré sú základom montáže: montovaný výrobok, montážny proces a montážny systém.

Obrázok 4.1 Metodický postup projektovania montážnych systémov

Vyššie navrhnutý metodický postup projektovania montážnych systémov bol ďalej rozvinutý a konkretizovaný v algoritmoch pre bližšiu špecifikáciu a prevedenie troch základných blokov a následne overený na referenčnom výrobku.

4.1 Návrh inovatívnych postupov projektovania monto vaných výrobkov a montážnych procesov Význam inovatívnych postupov pri projektovaní neustále narastá, a to najmä

z dôvodu neustálych zmien, ktoré prispievajú k neustálemu zlepšovaniu procesov. Pri tvorbe referenčnej metodiky projektovania montážnych systémov boli aplikované základné princípy:

– systémový prístup pre dôkladnú identifikáciu všetkých kľúčových objektov, väzieb medzi nimi, ich vplyvu na okolie a zároveň pre tvorbu modelov rozličného typu a druhu pri využití prostriedkov a nástrojov teórie systémov,

– modulový princíp stavby umožňujúci modifikáciu metodického postupu podľa konkrétnych požiadaviek a podporujúci inovatívny a kreatívny prístup projektanta,

– ergonomický prístup s výraznou orientáciou projektovania na znalosti z oblasti ergonómie, ich štrukturalizáciu, efektívne využívania a kontinuálne doplňovanie,

– virtuálny inžiniering pre vytváranie, modelovanie, analýzu a optimalizáciu nielen montovaného výrobku, montážneho procesu, ale aj montážneho systému.

ANALÝZA RUČNE MONTOVANÉHO VÝROBKU

1. Analýza štruktúry výrobku

2. Hodnotenie montovaného výrobku

(posúdenie recyklačnej a demontážnej spôsobilosti

konštrukcie výrobku)

3. Triedenie a tvorba modelov komponentov

(triedenie súčiastok a komponentov, model

súčiastok a komponentov)

ANALÝZA MONTÁŽNEHO PROCESU

6. Hodnotenie montážneho procesu/systému

(hodnotenie ergonomických aspektov montážneho

procesu/systému)

4. Navrhovanie montážnej úlohy

(postupnosť montážnych operácií, parametre

montážnych operácií)

5. Analýza procesu spojovania

(technologický postup montáže; grafické určenie

postupnosti)

PROJEKTOVANIE MONTÁŽNEHO SYSTÉMU

6. Systémové charakteristiky

(stanovenie systémových charakteristík, výber typu

montážneho systému)

7. Výber prvkov

(variantný výber prvkov systému, hodnotenie a výber

optimálneho variantu)

8. Štruktúra montážneho systému

(model a štruktúra montážneho systému, analýza navrhovaného systému, výber optimálneho variantu systému)

Spätná väzba Spätná väz ba

Info

rmác

ie,

doku

men

táci

a

Info

rmác

ie,

doku

men

táci

a



Inovačným trendom v tejto oblasti je projektovanie prostredníctvom špeciálnych softvérových prostriedkov zameraných na použitie virtuálnych prostriedkov ako digitálny výrobok, virtuálne zobrazovanie konštrukcie, virtuálne zobrazovanie budúcej montáže a pod.

4.1.1 Metodický postup projektovania digitálnych mo delov výrobkov Montovaný výrobok, resp. skupinu výrobkov je potrebné podrobne preskúmať,

pretože závery zistené analýzou sú určujúce pre všetky nasledujúce etapy projektovania. Pre analýzu digitálneho modelu ručne montovaného výrobku bol vytvorený algoritmus zobrazený na obrázku 4.1.1.

Obrázok 4.1.1 Algoritmus postupu analýzy digitálneho modelu ručne montovaného výrobku

ANALÝZA ŠTRUKTÚRY VÝROBKU 1

VSTUPNÉ ÚDAJE

Existuje typový výrobok?

A

N

Výber, dekompozícia a modifikácia typového modelu

Spracovanie konceptu modelu montovaného výrobku

Banka typových modelov

Banka geometrických znakov montovaného

výrobku

Identifikácia montážnych podskupín

Vyhovuje štruktúra výrobku požiadavkám?

A

N

Určenie a identifikácia štruktúry montovaného výrobku

2



Obrázok 4.1.1 Algoritmus postupu analýzy digitálneho modelu ručne montovaného výrobku – 2. časť

Postupy projektovania sú modifikované o nové metódy a techniky projektovania

montážnych procesov a systémov pomocou nástrojov virtuálnej reality. Pri tvorbe projektov montážnych procesov a systémov sú preferované metódy a techniky projektového charakteru, ktoré významným spôsobom optimalizujú a inovujú postupy projektovania montáže.

Koniec

2

HODNOTENIE MONTOVANÉHO VÝROBKU

N N Je výrobok montážne spôsobilý?

A

1

Špecifikácia parametrov montovaného výrobku

Hodnotenie nákladov na súčiastky a komponenty

Banka parametrov pre špecifikáciu výrobku

Výber optimálneho variantu

N Je výrobok recyklačne a demontážne spôsobilý?

A

1 N

ANALÝZA KOMPONENTOV VÝROBKU

Triedenie súčiastok a komponentov

Vytvorenie databázy 3D modelov a výkresovej dokumentácie

Je triedenie súčiastok dostačujúce?

N

A Banka 3D modelov

a výkresovej dokumentácie



4.1.1.1 Analýza štruktúry montovaného výrobku V programe CATIA V5 je vytvorený detailný 3D model montovaného výrobku,

ktorého štruktúru je základom pre analýzu potrebnú k vypracovaniu detailného technologického postupu. Analýza štruktúry výrobku vychádza z piatich krokov: 1. vytvorenie modelu montovaného výrobku, 2. dekompozícia montovaného výrobku, 3. posúdenie počtu súčiastok, 4. identifikácia montážnych podskupín, 5. štruktúra výrobku.

Vytvorenie modelu montovaného výrobku

Model montovaného výrobku, ktorý ilustruje obrázok 4.1.2 definuje a ovplyvňuje priestorové pozície a hierarchické vzťahy medzi jednotlivými komponentmi. Pre vytvorenie modelu sú potrebné tri kroky: 1. modelovanie jednotlivých častí v 3D geometrickom priestore, 2. špecifikovanie hierarchických vzťahov medzi komponentmi, 3. špecifikovanie priestorových vzťahov medzi komponentmi definovaním ich

umiestnenia a orientácie pre montážnu pozíciu. Jeden spôsob ako prezentovať hierarchický vzťah montážneho modelu je

montážny strom (obrázok 4.1.2), kde koreň reprezentuje produkt, výrastky sú podskupiny a listy sú komponenty.

Obrázok 4.1.2 Montážny strom variačnej jednotky klapkového prietoku

Priestorové vzťahy je možné definovať buď rovnorodými transformačnými

maticami 4x4 alebo špecifikovaním podmienok spájania. Napríklad koaxiálna podmienka medzi osami diery jedného komponentu a čapu druhého komponentu naznačuje, že osi jednotlivých komponentov musia byť zhodné v montovanom modeli.

Vo všeobecnosti pre analýzu montážneho procesu musia byť špecifikované hierarchické a priestorové vzťahy. Preto musí byť jeden komponent zvolený ako základný a ostatné komponenty sú s ním spájané.

V tomto metodickom postupe je použitý komerčný softvér CATIA V5 pre vytvorenie montážneho modelu, ktorý podporuje nástroje virtuálnej reality.



Modul Assembly Design v softvéri CATIA V5 je modul určený na vytváranie montážneho modelu. Umožňuje vytvárať vzťahy medzi komponentmi prístupom zhora nadol alebo zdola nahor. Kedykoľvek je možné vkladať existujúce komponenty, časti alebo produkty, no taktiež nové časti alebo produkty môžu byť priamo navrhnuté v montážnom modeli. Použitie tohto modulu je výhodné pre vytváranie databázy 3D modelov súčiastok a komponentov.

Úplný súbor montážnych spájacích nástrojov (splynutie, kontakt, odstup, uhol, pripútať k miestu, ohybné/nepružné obmedzenia) jednoducho definuje spájacie podmienky a obmedzenia medzi komponentmi a súčiastkami mechanickej montáže, a tým ich umiestňuje automatickou alebo manuálnou aktualizáciou.

Montážne podskupiny produktu majú jeden alebo viac stupňov voľnosti, no na úrovni produktu sú definované ako nepružné montážne podskupiny, no príhodnou funkciou je možné ich zmeniť na flexibilné.

Komponenty, ako aj výrobky je možné kopírovať a využiť v rôznych zoskupeniach bez nevyhnutnej duplicity v databáze. Utajené funkcie umožňujú získať súpis materiálu, zvýraznené zobrazenia (dekompozíciu montovaného výrobku), výstrahy o presahu alebo nedostatočnej vzdialenosti medzi dvoma alebo viacerými komponentmi a graf závislosti.

Dekompozícia montovaného výrobku

Dekompozíciou výrobku je rozčlenený montovaný výrobok na jednotlivé súčiastky a diely, čiže na prvky, ktoré z hľadiska montáže nie je možné ďalej deliť. Za súčiastku je možné považovať normalizovaný, typizovaný montážny prvok. Diel montážneho výrobku je možné chápať ako nenormalizovaný montážny prvok alebo takú časť výrobku, ktorá je dodávaná už zmontovaná, čiže nie je predmetom riešenia montáže. Súhrne budú súčiastky a diely nazývané komponenty montážneho výrobku.

Použitím nástroja Exploded je vykonané zvýraznené zobrazenie, čiže dekompozícia modelu výrobku, čo prehľadne zobrazí štruktúru montovaného výrobku. Príklad dekompozície výrobku – klapkový ventil, je ilustrovaný na obrázku 4.1.3.

Obrázok 4.1.3 Dekompozícia výrobku - príklad

POTRUBIE

ŠKRTIACA KLAPKA

PERO SPOJOVACIE RAMENO

VEKO

HRIADEĽ

Názov výrobku Podskupina klapkový prietok Číslo výkresu:

Označenie Názov súčiastky Číslo výkresu/norma ks Druh

S1 Potrubie 04-STN-0001 1 základná

S2 Hriadeľ 04-STN-0002 1 základná

S3 Veko 04-STN-0003 1 stavebná

S4 Škrtiaca klapka 04-STN-0004 1 stavebná

S5 Spojovacie

rameno 04-STN-0005 1 stavebná

S6 Skrutka 1 04-STN-0006 3 spojovacia

S7 Skrutka 2 04-STN-0007 2 spojovacia

S8 Pero 04-STN-0008 1 spojovacia

Celkové údaje: Počet súčiastok:11 Počet druhov súčiastok:8

základné súčiastky:2 stavebné súčiastky:3 spojovacie súčiastky:6



Na základe zvýrazneného zobrazenia je možné identifikovať montážne podskupiny, ktoré sú potrebné pri navrhovaní technologického postupu spájania jednotlivých súčiastok a dielov.

Posúdenie po čtu komponentov a ich modifikácia

Dekompozícia výrobku slúži na posúdenie počtu komponentov a na posúdenie „technologickosti konštrukcie z hľadiska montáže“ (obrázok 4.1.4). Cieľom je redukovať montážne náklady a zabezpečiť ľahšie vykonateľný a menej komplikovaný montážny proces. Možno to dosiahnuť redukciou počtu komponentov výrobku, unifikáciou súčiastok, uľahčením manipulácie s komponentmi, uľahčením spájania komponentov alebo zmenou materiálového vyhotovenia niektorých komponentov.

Obrázok 4.1.4 DFA analýza pre počiatočný dizajn klapkového ventilu

Pri posudzovaní komponentov klapkového prietoku bola navrhnutá unifikácia

skrutiek a zmena materiálu niektorých komponentov (obrázok 4.1.5). Touto zmenou sa zníži počet zásobníkov na komponenty a na montážnom pracovisku používaný nástroj na skrutkovanie s jedným nástavcom. Taktiež sa zníži hmotnosť niektorých komponentov, čo uľahčí manipuláciu s nimi.

Obrázok 4.1.5 DFA analýza pre redizajn klapkového ventilu

Názov súčiastky ks

Teoreticky dôležité časti

Váha (kg) Materiál

Puzdro 1 1 2,335 liatina

Hriadeľ 1 1 0,24 oceľ

Príruba 1 0 0,091 liatina

Skrutka 3 0 0,001 oceľ

Škrtiaca klapka 1 1 0,081 oceľ

Skrutka 2 0 0,001 oceľ

Pero 1 0 0,004 oceľ

Kľuka 1 1 0,38 liatina

Súčet 11 4 3,136 -

Názov súčiastky ks

Teoreticky dôležité časti

Váha (kg) Materiál

Puzdro 1 1 2,516 mosadz

Hriadeľ 1 1 0,24 oceľ

Príruba 1 0 0,098 mosadz

Skrutka 1 3 0 0,002 mosadz

Škrtiaca klapka 1 1 0,081 oceľ

Skrutka 2 2 0 0,001 mosadz

Pero 1 0 0,004 oceľ

Kľuka 1 1 0,38 oceľ

Súčet 11 4 3,327 -



Identifikácia montážnych podskupín Montážna podskupina obvykle tvorí konštrukčne alebo funkčne samostatný

celok, ktorá pozostáva z minimálne dvoch prvkov výrobku. Samotná podskupina môže pozostávať z ďalších podskupín, medzi ktorými môžu byť hierarchické vzájomné vzťahy. Príklad identifikácie montážnych podskupín je uvedený na obrázku 4.1.6.

Obrázok 4.1.6 Identifikovaná montážna podskupina výrobku – príklad

Každý výrobok obsahuje montážne podskupiny, ktoré je potrebné identifikovať

a rozhodnúť, v ktorej fáze montáže a ako budú spojované. Preto ďalším krokom je vyjadrenie vzťahov medzi komponentmi montovaného výrobku pomocou definovania štruktúry výrobku.

Štruktúra výrobku

Štruktúra výrobku je usporiadaná množina pozostávajúca z komponentov a identifikovaných montážnych podskupín. Ako výhodný nástroj zobrazenia sa javí grafické znázornenie štruktúry montovaného výrobku. Určenie a identifikácia štruktúry výrobku je potrebná pre zostavenie postupnosti montážnych operácií, tzn. pre zostavenie montážneho procesu.

Hierarchická štruktúra referenčného montovaného výrobku je zobrazená na obrázku 4.1.7.

Obrázok 4.1.7 Hierarchická štruktúra klapkového prietoku – príklad

Pre detailnejšiu identifikáciu štruktúry výrobku je potrebné spracovať tzv.

štruktúrny kusovník montovaného výrobku zobrazený na obrázku 4.1.8, z ktorého je zostavený identifikačný list (tabuľka 4.1.1).

S2

S3

S1

S6

S8S5

S4

S6

Názov výrobku : Podskupina základne motorového pohonu Číslo výkresu:

Označenie Názov montážnej podskupiny Číslo výkresu/norma Počet ks Súčiastky/po čet ks

MP1 Potrubie-zostava 1 S1/1, S2/1,S3/1, S6/3



Obrázok 4.1.8 Štruktúrny kusovník klapkového ventilu – príklad

Zostavený štruktúrny kusovník je potrebný pri navrhovaní montážnej

postupnosti, kde je podkladom pre spracovanie schémy postupu montáže, ktorá zachytáva vecný priebeh montáže.

Tabuľka 4.1.1 Identifikačný list klapkového prietoku – príklad

Názov výrobku Podskupina klapkový prietok Číslo výkresu:

Označenie Názov súčiastky Číslo výkresu/norma ks Druh

S1 Puzdro 04-STN-0001 1 základná

S2 Hriadeľ 04-STN-0002 1 základná

S3 Príruba 04-STN-0003 1 stavebná

S4 Škrtiaca klapka 04-STN-0004 1 stavebná

S5 Kľuka 04-STN-0005 1 stavebná

S6 Skrutka 04-STN-0006 5 spojovacia

S8 Pero 04-STN-0008 1 spojovacia

Celkové údaje

Počet súčiastok:11

Počet druhov súčiastok:8

základné súčiastky:2

stavebné súčiastky:3

spojovacie súčiastky:6

Identifikačný list je predpokladom pre rozdelenie súčiastok v databáze, ktorá

bude vytvorená v ďalšom kroku po hodnotení montovaného výrobku.

4.1.1.2 Hodnotenie montovaného výrobku V tejto etape hodnotenia montovaného výrobku je potrebné sa zaoberať

hodnotením výrobku z hľadiska jeho technických vlastností a nákladov na jednotlivé komponenty.



V analýze súčasného stavu sú uvedené základné princípy a prístupy týkajúce sa montážne, demontážne a recyklačne spôsobilej konštrukcie výrobku. Pre posudzovanie konštrukcie výrobku ako z hľadiska montáže, tak aj demontáže a recyklácie, je možné použiť niektoré z metód rozhodovacej analýzy. Špecifikácia parametrov montovaného výrobku

Pre špecifikáciu a posúdenie parametrov montážnej spôsobilosti referenčného montážneho výrobku bola zvolená metóda morfologickej analýzy v podobe morfologickej matice (tabuľka 4.1.2), ktorá umožňuje vytvorenie veľkého počtu variantov, no taktiež presnejšie špecifikovať charakteristiky, ktoré pomôžu pri voľbe montážneho systému.

Tabuľka 4.1.2 Morfologická matica pre špecifikáciu parametrov montovaného výrobku – príklad

charakteristika parametrov

možné alternatívy parametrov montovaného výrobku

tvar plochý rotačný hranatý

nepravidelný

symetrickosť symetrický nesymetrický

veľkosť veľká stredná malá

hmotnosť nízka

0 – 10 kg

stredne nízka

11 – 30 kg

stredná

do 30 kg

stredne vysoká

do 50 kg

vysoká

nad 50 kg

pevnosť pevná elastická plastická

povrch bez špeciálnych požiadaviek špeciálne požiadavky

štruktúra jednoduchá stredne zložitá zložitá

početnosť hlavných uzlov

(hlavné uzly: kotol, čerpadlo,...)

malá

(1- 5)

stredná

(5-10)

veľká

(nad 10)

typy montážnych spojení rozoberateľné čiastočne rozoberateľné nerozoberateľné

materiál hliník liatina mosadz kompozit

železo oceľ plast drevo

spojovanie

zakladanie skrutkovanie lisovanie nitovanie

zváranie spojovanie tvarovaním

lepenie

1. Variant riešenia





Na základe špecifikácie parametrov montovaného výrobku je možné pristúpiť k ich posúdeniu konštrukcie výrobku nielen z hľadiska ich montážnej spôsobilosti, ale aj z hľadiska nákladov na jednotlivé komponenty.

Po špecifikácií parametrov výrobku je potrebné hodnotiť konštrukciu výrobku z hľadiska montážnej spôsobilosti. Základným prístupom je používanie súboru odporúčaní a pravidiel pre montážne spôsobilú konštrukciu spracovaných v prácach rôznych autorov [23][43][93], ktoré majú zlepšiť podmienky montáže a vytvoriť predpoklad pre správne a kvalitné prevedenie spojov. Analýza vychádza z tvarových a rozmerových charakteristík, ktoré ovplyvňujú pri montáži ich orientáciu, manipuláciu a ustavenie, a taktiež ovplyvňujú veľkosť a rozmiestnenie zásobníkov pre ne určených.

Ak montovaný výrobok spĺňa podmienky montážnej spôsobilosti, nasleduje hodnotenie nákladov na jeho komponenty pred a po redizajne použitím DFA analýzy (tabuľka 4.1.3) pre jednotlivé varianty.

Tabuľka 4.1.3 Hodnotenie materiálových nákladov na komponenty pred a po použití DFA analýzy –

príklad

Pôvodný dizajn výrobku Redizajn výrobku

Prvok Náklady (€) Prvok

Náklady 1. variant

(€/ks)

Náklady 2. variant

(€/ks)

Náklady 3. variant

(€/ks) Puzdro 15,36 Puzdro 12, 36 12, 36 15,36

Hriadeľ 9,80 Hriadeľ 9,80 9,80 9,80

Príruba 8,35 Príruba 8,12 8,35 8,12

Skrutka 1 0,01 Skrutka 0,01 0,01 0,01

Škrtiaca klapka 4,21 Škrtiaca klapka

4,16 4,21 4,21

Skrutka 2 0,02 Pero 0,02 0,02 0,02

Pero 0,02 Kľuka 8,11 8,24 8,19

Kľuka 8,24

Suma 46,05 Suma 42,62 43,03 45,75

Prostredníctvom DFA analýzy je vybraný ako optimálny variant ten, ktorý spĺňa

kritérium najnižších nákladov na komponenty, a ten je podrobený hodnoteniu z hľadiska recyklačných a demontážnych možností. Hodnotenie recykla čných a demontážnych možností montovaného výrobku

Hodnotenie recyklačne a demontážne spôsobilej konštrukcie výrobku je zvyčajne realizované expertným posudzovaním za základe zvolených kritérií. Ideálna montáž je taká, v ktorej je len jeden spojovací prvok a pri demontáži je uvoľnený jedným jednoduchým úkonom. To umožňuje jednoduchú demontážnu prácu a postup len s jedným krokom. Pre hodnotenie demontážnych možností montovaného výrobku bola vytvorená morfologický matica (tabuľka 4.1.4).

Hodnotenie montovaného výrobku z hľadiska recyklačných možností závisí od použitých materiálov. Výhodné je použiť také materiály, ktoré je možné po dožití výrobku opätovne použiť.



Tabuľka 4.1.4 Morfologická matica posúdenia demontážne spôsobilej konštrukcie výrobku – príklad

charakteristika pre demontážnu spôsobilos ť

Bližšia špecifikácia – demontážna spôsobilos ť

spôsobilá podmienená nespôsobilá

štruktúra výrobku hierarchická čiastočne hierarchická nehierarchická

počet súčiastok vo výrobku do 20 20 – 50 nad 50

Identifikácia použitých materiálov

všetky podmienená problematická

materiál recyklovateľný čiastočne

recyklovateľný nerecyklovateľný

počet materiálových kombinácií

1 – 2 3 – 5 5 a viac

charakter demontáže hromadná

sériová kusová

spôsob demontáže bez deštrukcie čiastočná deštrukcia úplná deštrukcia

druh spojov rozoberateľné nerozoberateľné materiálové spojenie

počet spojovacích metód 1 2 3 a viac

špeciálne postupy pri odoberaní častí

nie čiastočne áno

Obrázok 4.1.9 Morfologická skrinka pre posúdenie vhodnosti recyklácie materiálových kombinácií –

príklad– vlastné spracovanie [103]

Alternatívy pomocných prostriedkov

Matice kompatibility Recyklačne vhodné materiály

Recyklačne nevhodné materiály

Výber materiálov a druhov spojov

P – plast

K – kov

- dobre

- zle

Druh spoja Posúdenie recyklácie

P/P P/K

mat

e-riá

lové

lepenie

zváranie -

silo

vé skrutkovanie

nitovanie

tva-

rové

Plast

PV

C

PS

PA

SA

N

AB

S

PM

MA

PVC -

PS -

PA -

SAN -

ABS -

Liatina

Mosadz

Plast

zlučiteľný

podmienene zlučiteľný

zlučiteľný v malých množstvách

nezlučiteľný

Demontážne spôsobilá konštrukcia výrobku



Na obrázku 4.1.9 sú formulované dôležité požiadavky na recyklačne spôsobilú konštrukciu zameranú na životný cyklus výrobku. Ak po dožití výrobku nebude možné využiť a zhodnotiť použité materiály, je potrebné navrhnúť použitie iných materiálov, alebo venovať pozornosť demontáži, ktorá uľahčí následný likvidačný proces.

Pri analýze recyklačných možností je potrebné zodpovedať na nasledovné dôležité otázky: Existuje zhoda alebo rozpor s inými požiadavkami? Ako sa recyklačne spôsobilá konštrukcia zaradzuje do rady ostatných konštrukčných opatrení?

Po identifikácií komponentov, štruktúrnych väzieb vo výrobku a splnení recyklačných a demontážnych kritérií nasleduje triedenie a tvorba databázy 3D modelov komponentov montovaného výrobku.

4.1.1.3 Triedenie a tvorba databázy 3D modelov komp onentov Prvým krokom je roztriedenie 3D modelov komponentov montovaného výrobku

podľa zadefinovaného kľúča, na základe ktorého je v druhom vytvorená databáza 3D modelov. Triedenie komponentov montovaného výrobku

Komponenty montovaného výrobku je možné rozdeliť do súborov podľa rôznych kritérií. Výhodným triedením v tomto prípade je rozdelenie komponentov v niekoľkých úrovniach, pričom prvá – základná úroveň roztriedi komponenty na tri základné typy (tabuľka 4.1.1):

− základné – plnia funkciu nosného a syntetizujúceho prvku, sú to komponenty, „na ktoré sa montuje“. Sú to napr. základné rámy, telesá a pod.,

− stavebné – sú určujúce pre plnenie funkcie výrobku a zvyčajne podmieňujú celkové riešenie montážneho systému, sú to obvykle komponenty typu hriadeľ, ložisko, vreteno a pod.,

− spojovacie – sú zvyčajne normalizované, sú súčasťou spojov a podmieňujú hlavne montážnu technológiu. Ide napr. o skrutky, podložky perá a pod.

Graf skladby referenčného montovaného výrobku z hľadiska typov súčiastok je

ilustrovaný na obrázku 4.1.10.

Základné súčiastky

27%

Stavebné súčiastky

18%

Spojovacie súčiastky

55%

Obrázok 4.1.10 Koláčový graf skladby výrobku - príklad



Zatriedenie komponentov do základných typov má význam nielen z hľadiska tvorby databázy 3D komponentov, ale predurčuje rozmiestnenie jednotlivých zásobníkov pri optimalizácii pracovného miesta. Toto triedenie je zvolené pre základné roztriedenie komponentov do súborov v databáze 3D modelov komponentov montovaných výrobkov.

Tvorba databázy 3D modelov komponentov montovaného výrobku

Modely komponentov slúžia na priestorové zobrazenie budúcich reálnych prvkov a sú základnom pri vytváraní databázy 3D modelov. Zatrieďovanie 3D modelov je ďalej vykonávané podľa kritérií, ktoré si tvorca databázy zvolí pre lepšiu orientáciu v nej. Okrem databázy 3D modelov je vytvorená výkresová dokumentácia.

Obrázok 4.1.11 Vytváranie výkresovej dokumentácie modelov komponentov princípom top-down – príklad

V tejto fáze je nakreslený najskôr model komponentu a až potom sa vytvára

výkres. Tento postup je pre človeka prirodzený. Prvým krokom je vytvorenie náčrtu, ktorý je ďalej použitý na modelovanie 3D komponentu. Vytvorenie výkresovej dokumentácie je posledným krokom analýzy digitálneho modelu ručne montovaného výrobku (obrázok 4.1.11). Spolu s dokumentáciou z technickej a ekonomickej analýzy slúži ako podklad k nasledujúcej analýze montážneho procesu.

MODEL MONTOVANÉHO

VÝROBKU

MODELY KOMPONENTOV

VÝKRESOVÁ DOKUMENTÁCIA

ZOSTAVNÝ VÝKRES

•

•

•



4.1.2 Metodický postup projektovania montážnych pro cesov Po preskúmaní a analýze montovaného výrobku je potrebné analyzovať

a navrhnúť riešenia montážneho procesu. Pre hľadanie riešení bol navrhnutý postup vo forme algoritmu zobrazený na obrázku 4.1.12.

Obrázok 4.1.12 Algoritmus postupu analýzy montážnych procesov

ANALÝZA POSTUPNOSTI MONTÁŽNEJ ÚLOHY

VSTUPNÉ ÚDAJE

Existuje typové riešenie?

A

N

Výber a modifikácia typového riešenia montážnej úlohy

Dekompozícia montážnej úlohy


Banka možností spojovania Identifikácia montážnych operácií

Určenie postupnosti montážnych operácií Štruktúra montovaného výrobku

Modelovanie montážnej úlohy Banka požiadaviek na

zabezpečenie montážnych operácií

1 Vyhovuje montážna úloha požiadavkám?

N

A


N

A

Výber a modifikácia typového riešenia montážnych operácií

Banka typových manipulačných

a montážnych cyklov

2



Obrázok 4.1.12 Algoritmus postupu analýzy montážnych procesov – 2. časť

Jednotlivé kroky vyplývajúce z navrhnutého algoritmu sú rozvinuté

a konkretizované v nasledujúcich podkapitolách.

4.1.2.1 Analýza postupnosti montážnej úlohy Procesné požiadavky montážnej úlohy sú odvodené zo štruktúry a funkcie

výrobku , ktorý je potrebné zmontovať. Na základe toho je potrebné montážnu úlohu rozložiť na operácie a konkretizovať úkony, čo pomôže pri konfigurácii projektovaného montážneho systému.

Rozhodnutia počas dekompozície závisia od požiadaviek na výrobok, dostupných montážnych zdrojov a od montážnej stratégie. V tejto etape je integrovaná do metódy iba závislosť na dostupných montážnych zdrojoch. Ostatné požadované vstupy sú definované ako súbor pravidiel.

PROJEKTOVANIE MONTÁŽNEHO SYSTÉMU

ANALÝZA PROCESU SPOJOVANIA

Určenie technologického postupu montáže Integrácia postupnosti montážnych operácií a štruktúry výrobku

Graf postupnosti manipulačných a montážnych operácií

Integrácia postupnosti montážnych operácií a štruktúry výrobku

2

Vyhovuje technológia spojovania požiadavkám?

1 N N

A

A

HODNOTENIE MONTÁŽNEHO PROCESU

Hodnotenie ergonomických aspektov montážneho procesu

Vyhovuje montážny proces ergonomickým požiadavkám?

N N 1

Koniec



Prvou fázou dekompozície montážnej úlohy je určenie operácií, z ktorých úloha pozostáva. Operácie sú delené do štyroch základných skupín: 1. základné operácie – sú vždy súčasťou úlohy, 2. pomocné operácie – sú určené dostupnými a vybranými montážnymi zdrojmi, 3. volite ľné operácie – môžu byť definované ako dodatočné požiadavky, 4. špeciálne operácie – môžu byť definované namiesto montážnej operácie.

Úlohou montáže uzla referenčného výrobku je spojiť puzdro, hriadeľ a prírubu

skrutkovým spojom. Príklad dekompozície tejto úlohy ilustruje obrázok 4.1.13.

Obrázok 4.1.13 Základná dekompozícia montážnej úlohy - príklad

Dekomponovaná montážna úloha je predpokladom pre následné určenie

postupnosti montážnych operácií.

Postupnos ť montážnych operácií Pre zostavenie postupnosti montážnych operácií sú vstupom informácie

o štruktúre výrobku a väzbách medzi jednotlivými základnými komponentmi. Na základe zistených skutočností je vytvorený tzv. montážny spojovací graf výrobku (obrázok 4.1.14).

Legenda:

1 – S2 založiť do S1, 2 – S3 založiť na S2, 3 – S3 ustaviť vzhľadom na S1, 4 – S1 spojiť s S3 pomocou S6, 5 – S4 ustaviť na S2, 6 – S4 spojiť s S2 pomocou S6, 7 – S8 vložiť do S2, 8 – S5 nasunúť na S2 a S8

Obrázok 4.1.14 Montážny spojovací graf výrobku - príklad

S2

S3

S1

S6 S5

S8

S6

S4

1 4

4 2

3

8

8 7

6

6 5

Úloha: spojenie A a B

S6

S6

Prísun A

Prísun B

Manipulácia s A

Spoji ť A a B

Spoji ť AB a C

Uloži ť ABC do

zásobníka

S1

S2

S6

S3

Manipulácia s B

Prísun C

Manipulácia s C

Manipulácia s ABC



Montážny spojovací graf výrobku znázorňuje sieť uzlov a vetiev, kde uzly reprezentujú hlavné časti produktu a vetvy vzťahy medzi nimi. Vetvy sú očíslované, pričom číselné označenie jednotlivých vetiev naznačuje postup montáže jednotlivých častí, resp. prioritné vzťahy.

Prehľad o jednotlivých komponentoch a vzájomných vzťahoch medzi mini možno tabelizovať. Návrh prehľadnej tabuľky pozostáva z týchto položiek: označenie komponentu, zobrazenie modelu komponentu, materiál, hmotnosť, informácia o tom, s ktorou ďalšou časťou je daná časť prepojená, počtu rovnakých komponentov a podiel na celkovej hmotnosti uzla montovaného výrobku. Návrh tabu ľky pre identifikáciu základných častí a vz ťahov výrobku je uvedený nižšie (tabuľka 4.1.5).

Tabuľka 4.1.5 Identifikácia základných častí a vzťahov výrobku – príklad

kód model materiál váha

[g/ks] montážny vz ťah typ spojenia

počet

[ks]

% podiel na celkovej

hmotnosti

S1

mosadz 2335 S2/1, S3/1, S6/3 skrutkový spoj 1 75

Keď sú definované jednotlivé komponenty a vzťahy medzi nimi, je možné

pristúpiť k modelovaniu postupnosti jednotlivých operácií montážnej úlohy.

Modelovanie montážnej úlohy Pri modelovaní montážnej úlohy je potrebné si uvedomiť, akým spôsobom

bude výrobok montovaný, tzn. definovať prívod a orientáciu v čase vzhľadom na zložitosť a rozmanitosť identifikovaných parametrov súčiastok a komponentov. Aplikácia znakového modelovania s formalizovanými znakmi je výhodnou metódou pre modelovanie funkčnej činnosti montážneho procesu. Pri zostavovaní grafického modelu boli vykonané tieto kroky:

− montážny proces bol rozčlenený na montážne a manipulačné operácie, pre ktoré je možné jednoznačne určiť východiskové a konečné stavy a priradzovať príslušné operátory (montážne prostriedky, ľudí, ktorí tieto zmeny zabezpečujú),

− operácie boli graficky vyjadrené ako vrcholy grafu a orientované hrany (operátory) s príslušným zjednotením spoločných stavov,

− väzby a relačné vzťahy zodpovedajúce montážnemu procesu realizovanému v montážnom systéme v čase boli vyjadrené graficky.

Metodický postup vytvárania znakových modelov montážnych procesov je

určený pre koncepčné modelovanie, ale môže byť aplikovaný aj v detailných projektových činnostiach. Na základe pravidiel podľa [40][93] pre vypracovanie grafu postupnosti funkcií a modelu manipulačných a orientačných operácií (tabuľka 4.1.6) sa zostaví graf postupnosti manipulačných operácií (obrázok 4.1.15), ktorý dáva komplexný pohľad na príslušnú montážnu úlohu ako celok.



Tabuľka 4.1.6 Modely manipulačných a orientačných operácií pre vybrané komponenty a súčiastky – príklad

Obrázok 4.1.15 Graf postupnosti montážnych operácií – príklad

Znakové modely sú z hľadiska orientácie práce pretransformované do

priestorového modelovania v počítačovom rozhraní (obrázok 4.1.16), kde je analyzovaná postupnosť manipulačných a montážnych operácií.

Obrázok 4.1.16 Transformácia znakového modelu do priestorového modelu - príklad

MP1

3. S

KR

UT

KO

VAŤ

2. V

LOŽ

IŤ

V1 V2

S3/1

S6/3

S1/1

S2/1 1. V

LOŽ

IŤ

MP

3. S

KR

UT

KO

VAŤ

2. V

LOŽ

IŤ

V1 V2

S1/1

S2/1 1. V

LOŽ

IŤ

S3/1

S6/3

Súčiastka (model) Vstup Model prívodu sú čiastok Výstup

Zásoba orientovaných súčiastok

Úplná orientácia súčiastky

Zásoba čiastočne orientovaných súčiastok

Čiastočná orientácia súčiastky

Zásoba čiastočne orientovaných súčiastok


Zásoba neorientovaných súčiastok




Metodický postup modelovania montážnej úlohy predpokladá integráciu štruktúry výrobku a postupnosti montážnych operácií do jedného celku, ktorý vystihuje podstatu procesu. Postupnosť montážnych operácií je potrebné overiť z hľadiska uskutočniteľnosti, tzn. je potrebné overiť dostupnosť miesta montážneho spoja.

4.1.2.2 Analýza postupnosti spojovania komponentov Pre analýzu a overenie procesu spojovania komponentov bol zvolený nástroj

virtuálnej reality – dátová rukavica. Využitie virtuálnej reality na analýzu spojovania je inovatívnym prístupom, ktorý v súčasnosti ešte nie je v plnej miere využívaný na Slovensku. Pre tento prístup bola vytvorená metodika postupu vo forme algoritmu (obrázok 4.1.17), ktorý bol následne overený na referenčnom výrobku.

Obrázok 4.1.17 Algoritmus pre overenie správnosti postupnosti spojovania použitím dátovej rukavice

VSTUPNÉ ÚDAJE


Výber a modifikácia typového riešenia montážnej úlohy

A

N

Banka typových riešení

Výber a vloženie komponentov

Banka komponentov

Aktivácia dátovej rukavice vo virtuálnej realite

Overenie postupnosti montážnych a manipulačných operácií

Vyhovuje postupnosť operácií?

Modifikácia postupnosti montážnych operácií

A

N

KONIEC



Referenčný výrobok má jednoduchú štruktúru pre účel znázornenia princípu analýzy postupnosti montážnych operácií vo virtuálnej realite. Analýza začína prvým krokom, ktorým je výber 3D modelov z digitálnej databázy.

Výber 3D modelov komponentov z digitálnej databázy

Databáza 3D modelov komponentov, z ktorých sa skladajú jednotlivé montované výrobky je vytváraná pri navrhovaní modelu montovaného výrobku. Táto databáza slúži taktiež pri vývoji nových výrobkov, ktoré obsahujú rovnaké alebo modifikované súčiastky a komponenty existujúce v tejto databáze.

Komponenty montovaného výrobku sú podľa potreby vybrané z databázy a následne vložené do virtuálneho prostredia CATIA, kde sú rozmiestnené na ploche, ktorá predstavuje miesto montáže (obrázok 4.1.18).

Obrázok 4.1.18 Komponenty určené pre montážny proces – príklad

Takýmto spôsobom je simulovaný priestor určený pre montáž vybraných

komponentov. Následne je potrebné aktivovať dátovú rukavicu, prostredníctvom ktorej bude overovaný postup montážnych a manipulačných operácií.

Aktivácia dátovej rukavice

Dátová rukavica zaznamenáva pohyby prstov reálnej ruky a prenáša ich do virtuálneho prostredia, no jej virtuálna podoba umožňuje pohybovať sa vo virtuálnom prostredí a manipulovať s virtuálnymi objektmi. Keďže nie je priamo napojená na počítač, je potrebné ju aktivovať v niekoľkých za sebou presne nasledujúcich krokoch: 1. zapnutie trekovacieho zariadenia, 2. nasunutie bluetooth zariadenia na predlaktie, 3. nasunutie dátovej rukavice, 4. prepojenie trekovacieho zariadenia s dátovou rukavicou, 5. zapnutie bluetooth zariadenia.

Tieto kroky dátovú rukavicu aktivujú, no rukavica nie je ešte napojená na

počítač. Potrebné je zapnúť bluetooth v počítači, otvoriť kalibračný softvér pre vytvorenie bluetooth spojenia, kalibrovanie snímačov v rukavici, a taktiež konfiguráciu trekovacieho zariadenia pre určenie súradníc a vzájomnej polohy vysielača a snímača. Posledným krokom je dátová rukavica pripravená pre prácu vo virtuálnom prostredí systému CATIA k analýze postupnosti montážnych a manipulačných operácií.



Overenie postupnosti montážnych a manipula čných operácií v prostredí virtuálnej reality

V tejto fáze má overenie montážnych operácií prostredníctvom dátovej rukavice za úlohu určiť správnosť jednotlivých krokov montáže a dostupnosť miesta montážneho spoja. V prípade, že nie je možné uskutočniť montáž podľa zvolenej postupnosti, resp. z hľadiska dostupnosti, je potrebné vykonať korekcie v prvom kroku analýzy montážneho procesu, a to v stanovení postupnosti montážnych operácií.

Keďže dátová rukavica umožňuje manipuláciu s 3D modelmi komponentov vo virtuálnej realite, nie je potrebné vyrobiť skutočný prototyp a na ňom skúmať a overovať postupnosť montážnych operácií.

Pre overenie navrhnutého konceptu analýzy pomocou dátovej rukavice bola vybraná montáž uzla klapkového ventilu, ktorá zahŕňa manipuláciu, ustavenie do správnej polohy a spojovanie jednotlivých komponentov.

Vo virtuálnom prostredí systému CATIA bola vykonaná montáž uvedeného výrobku. Keďže dátová rukavica umožňuje zaznamenať trajektóriu iba pravej ruky, manipulácia a montáž boli vykonané iba touto rukou. Kontrola správnosti postupu montáže bola vykonaná s pozitívnym výsledkom, tzn. že nebolo potrebné vykonať nápravné opatrenia v stanovenej postupnosti montážnych operácií. V opačnom prípade by bolo potrebné sa vrátiť k navrhnutej postupnosti operácií a následne ju modifikovať na základe zistení z tejto analýzy..

4.1.2.3 Hodnotenie ru čného montážneho procesu Na základe určených montážnych a manipulačných operácií a ich overenej

postupnosti je možné vykonať prvotné hodnotenie montážneho procesu, ktoré je zamerané na určenie zaťaženia na človeka RULA analýzou. Táto analýza sa zaoberá hodnotením záťaže pracovných úkonov hornej časti tela. Metódu je možné vykonať dvoma spôsobmi. Prvým je expertné posúdenie záťaže na pracovníka odborníkmi. Druhý spôsob, ktorý je navrhnutý pre túto metodiku, je použitie modulu Ergonomics Design & Analysis, v systéme CATIA. Ten obsahuje modul Human Activity Analysis zameraný na ergonomické analýzy. Súčasťou modulu je už spomínaná RULA analysis.

Výsledky analýzy sú zapísané do hodnotiacej tabuľky, ktorá bola vytvorená pre tento účel (tabuľka 4.1.7).

Tabuľka 4.1.7 Hodnotenie montážnych a manipulačných operácií

Č. montážneho uzla

Montážna/manipula čná činnos ť Prípravok/ pomôcka Hodnota za ťaženia

(RULA) číslo Opis

1 11

1..

Priebežný výsledok -

2 21

2..

Priebežný výsledok -

X X1

X..

Priebežný výsledok

Celkové hodnotenie -



Vo virtuálnom prostredí je vytvorený model pracovníka. Zaznamenané trajektórie pohybov jednotlivých manipulačných a montážnych operácií prostredníctvom dátovej rukavice sú integrované do modelu pracovníka, čím je vytvorená jedna zostava. Následne sú pohyby pracovníka podrobené RULA analýze. Výsledkom je ohodnotenie záťaže jednotlivých krokov montážneho procesu na pracovníka, a taktiež celková záťaž vplývajúca na výkon pracovníka.

Pre experimentálne overenie záťaže jednotlivých montážnych a manipulačných operácií na pracovníka bola zvolená montáž uzla referenčného montovaného výrobku (klapkový ventil). Spojovanie súčiastok bolo vykonané prostredníctvom skrutkovača. Zaťaženie pri jednotlivých činnostiach bolo zaznamenané do tabuľky určenej na hodnotenie montážnych a manipulačných operácií, ako aj celková hodnota zaťaženia pri montáži vybraného uzla (tabuľka 4.1.8).


Č. montážneho uzla

Montážna/manipula čná činnos ť Prípravok/ pomôcka

Hodnota zaťaženia (RULA)

číslo Opis

1 11 Siahnuť - 1

12 Uchopiť a premiestniť puzdro - 4

13 Ustaviť puzdro - 2

14 Siahnuť a uchopiť hriadeľ - 1

15 Premiestniť hriadeľ zo zásobníka - 3

16 Zasunúť hriadeľ do puzdra - 2

17 Siahnuť do zásobníka - 1

18 Premiestniť prírubu zo zásobníka - 2

19 Zasunúť prírubu - 2

110 Siahnuť do zásobníka - 1

111 Vybrať a premiestniť 3 skrutky zo zásobníka - 1

112 Uchopiť skrutkovač Skrutkovač 1

113 Pripevniť prírubu 3 skrutkami Skrutkovač 4

Priebežný výsledok - 3

Celkové hodnotenie

Analýzou a hodnotením skúmanej montážnej činnosti bolo zistené celkové

zaťaženie 3, čo znamená, že zaťaženie nie je vyhovujúce. Potrebné je vykonať zmeny, tzn. že zaťaženie je potrebné bližšie skúmať pri ergonomickej optimalizácii montážneho systému.

Výsledky zaznamenané v hodnotiacej tabuľke slúžia ako podklad pri projektovaní ergonomického montážneho systému vo fáze výberu jeho prvkov. Hodnota zaťaženia je smerodajným ukazovateľom, či na manipuláciu s komponentmi bude postačovať ľudská sila, či budú potrebné prídavné zariadenia, resp. aké nástroje budú vhodné pre výkon montáže.



4.2 Návrh ergonomického montážneho systému a experi mentálne overenie vybraných montážnych činností Ergonomické projektovanie montážneho systému môže byť podporované

počítačovými grafickými nástrojmi a vhodnými modelmi. Proces návrhu montážneho systému upozorňuje na integrovaný prístup v návrhu montovaného výrobku a montážneho procesu, na základe ktorých sa vykonávajú analýzy ergonomického návrhu pracoviska, pohybových štúdií pracovníkov, usporiadania pracovného miesta.

Kľúčovým predpokladom projektovania úspešného montážneho systému je jasné a jednoznačné vyjadrenie požiadaviek na tento systém. Ako prvé je potrebné spracovať požiadavky na montovaný výrobok a montážny proces (viď kapitola 4.1), ktoré sú transformované na systémové charakteristiky montážneho systému. Systémové charakteristiky sú premenené do špecifikácií prvkov, a tie sú použité pre návrh štruktúry montážneho systému.

Existujú dve hlavné oblasti, ktoré je potrebné vziať do úvahy, aby sa dosiahol montážny systém, v ktorom pracovníci môžu plniť svoje úlohy pohodlne. Prvou oblasťou je návrh pracovísk, ktoré by boli vhodné pre kohokoľvek vybraného zo vzorky populácie v danej spoločnosti. Druhou oblasťou je návrh montážneho procesu podľa ergonomických pravidiel.

Navrhovanie montážneho systému má byť vykonané s ohľadom na ergonómiu, preto je potrebné vyšetriť dodržiavanie ergonomických obmedzení na každom montážnom pracovisku. Pracovisko má vyhovovať každému pracovníkovi zo širokého spektra vzorky populácie, preto musí byť navrhnuté tak, že umožní znovunastavenie tolerujúce variabilitu telesných rozmerov a obmedzí alebo eliminuje problémy a zranenia súvisiace s prácou.

Do procesu projektovania boli integrované digitálne simulačné a plánovacie nástroje s návrhom súvisiacich postupov. Pomocou týchto nástrojov je možné zvýšiť produktivitu práce a pomáhať pri zvyšovaní optimalizácie pracoviska ešte predtým, ako je fyzicky postavené.

Navrhnutý metodický postup projektovania ergonomických montážnych systémov bol zameraný na pracoviská, kde je vykonávaná ručná montáž uzlov montovaného výrobku. Zovšeobecnená metodika projektovania bola experimentálne overená na vytvorení ergonomického pracovného miesta pre montáž uzla referenčného výrobku.

Stredom záujmu v tejto časti sú štyri na sebe závislé fázy: stanovenie systémových charakteristík na základe stanovenej montážnej postupnosti dekomponovanej montážnej úlohy, konfigurácia prijateľných variant montážneho systému, hodnotenie a výber optimálneho montážneho systému, ergonomická optimalizácia vybraného montážneho systému. Nasleduje štandardný problém riešenia chýb, ktoré môžu nastať v niektorej zo štyroch fáz optimalizácie montážneho systému zapísaných v algoritme ilustrovanom na obrázku 4.2.1.

Súčasťou projektovania montážneho systému je hodnotenie a výber optimálneho riešenia na základe splnenia základných ergonomických požiadaviek kladených na systém. Pre tento účel bol navrhnutý algoritmus zobrazený na obrázku 4.2.2, ktorý definuje postup projektovania v jednotlivých blokoch pozostávajúcich z daného počtu krokov. Ako vstupné údaje slúžia výsledky predchádzajúcich analýz montovaného výrobku a montážneho procesu.



Obrázok 4.2.1 Základné úlohy optimalizácie montážneho systému – vlastné spracovanie [62]

Obrázok 4.2.2 Algoritmus postupu projektovania montážneho systému

2

SYSTÉMOVÉ CHARAKTERISTIKY

1

VSTUPNÉ ÚDAJE

Existujú typové systémové charakteristiky?

A

N

Výber a modifikácia typového riešenia systémových charakteristík

Spracovanie systémových charakteristík


Banka systémových charakteristík

Výber typu montážneho systému

Vyhovuje systém požiadavkám?

A

N

Definovanie úlohy pracovného miesta

1. Dekompozícia montážnej úlohy

3. Konfigurácia pracovného miesta

4. Hodnotenie a výber pracovného miesta

Databáza prvkov montážneho systému

2. Stanovenie systémových charakteristík

Databáza manipulačných a montážnych

operácií

Databáza systémových charakteristík

Databáza typových riešení

Vyhovuje montážny systém

požiadavkám?

Koniec

A

N



Obrázok 4.2.2 Algoritmus postupu projektovania montážneho systému – 2. časť

Koniec

2

1 Vyhovuje systém požiadavkám?

A

N N

VÝBER PRVKOV SYSTÉMU

Výber a modifikácia typového riešenia prvkov montážneho systému

Existuje typový výber prvkov?

A

N

Spracovanie variantného výberu prvkov montážneho systému


Banka prvkov montážnych systémov

Hodnotenie a výber optimálneho variantu montážneho systému

ŠTRUKTÚRA MONTÁŽNEHO SYSTÉMU

Výber a modifikácia typového riešenia montážneho systému

Existuje typová štruktúra?

A

N

Spracovanie variantov montážneho systému


Banka štruktúr montážnych systémov

Analýza a výber optimálneho variantu montážneho systému

1 Vyhovuje systém požiadavkám?

A

N N

Banka ergonomických parametrov



Navrhnutý metodický postup projektovania montážnych systémov bol ďalej rozvinutý, konkretizovaný a experimentálne overený na vybraných montážnych činnostiach.

4.2.1 Stanovenie systémových charakteristík a výber typu ru čného montážneho pracoviska

Stanovenie systémových charakteristík vychádza z výsledkov analýz montovaného výrobku a procesu montáže, nevynímajúc definované strategické ciele týkajúce sa výroby ako celku.

Systémové charakteristiky ru čného montážneho pracoviska

Na stanovenie systémových charakteristík bola zvolená aplikácia identifikačného listu, ktorý je uvedený v tabuľke 4.2.1 v podobe morfologickej matice. Na základe systémových charakteristík sa uskutoční výber typu montážneho systému.

Tabuľka 4.2.1 Identifikačný list systémových charakteristík zabezpečenia ručného montážneho

pracoviska – vlastné spracovanie [93] systémová

charakteristika možné alternatívy systémových charakteristík

typ prevádzky dielňa malá prevádzka

veľká prevádzka

stupeň mechanizácie manuálna hybridná mechanická

stupeň flexibility žiadny malý stredný vysoký

počet pracovníkov 1-3 4-6 7-10 10 a viac

počet súčiastok na montáž

malý stredný veľký

objem výroby kusová sériová hromadná

počet montovaných súčiastok na pracovníka

1-6 7-10 10-50

montážne nástroje ručné náradie mechanizované

usporiadanie pracoviska

individuálne bunkové linkové

typ pohybu plynulý taktový pružne sa prispôsobujúci

flexibilita pracoviska univerzálne

pružné

(s nutnými malými úpravami)

neprestaviteľné

prepojenie pracovísk žiadne pevné pružné voľné

variant 1 variant 2 variant X



Systémové charakteristiky sú analyzované na základe preddefinovaných nekompatibilných kombinácií, ktoré vylučujú možnosť výberu odporujúcich si volieb. Zápis posudzovania logickej štruktúry je vo forme matice na obrázku 4.2.3, ktorá vychádza z morfologického identifikačného listu (tabuľka 4.2.1).

Obrázok 4.2.3 Kontrola kompatibility systémových charakteristík – vlastné spracovanie [93]

Na základe analýzy kompatibility systémových charakteristík sú vylúčené tie

kombinácie, ktoré zahŕňajú navzájom sa vylučujúce charakteristiky. Ďalšie kombinácie sa separujú podľa vstupných požiadaviek na montážny systém. Pre zostávajúce kombinácie systémových charakteristík sa vytvoria štruktúry montážnych systémov, z ktorých je vybrané optimálne riešenie, a to je podrobené ergonomickým analýzam.

A31 A32 A33 A34

A41

A42

A43

A44

A51

A52

A53

A61

A62

A63

A71

A72

atď.

Variant 1 A11 A12 A13

A21 A22 A23

A31 A32 A33 A34

A41 A42 A43 A44

A51 A52 A53

A61 A62 A63

A71 A72 A73

A81 A82

A91 A92 A93

A101 A102 A103

A111 A112 A113

A121 A122 A123 A124

Variant 2 A11 A12 A13

A21 A22 A23

A31 A32 A33 A34

A41 A42 A43 A44

A51 A52 A53

A61 A62 A63

A71 A72 A73

A81 A82

A91 A92 A93

A101 A102 A103

A111 A112 A113

A121 A122 A123 A124

Variant X A11 A12 A13

A21 A22 A23

A31 A32 A33 A34

A41 A42 A43 A44

A51 A52 A53

A61 A62 A63

A71 A72 A73

A81 A82

A91 A92 A93

A101 A102 A103

A111 A112 A113

A121 A122 A123 A124

...

A21 A22 A23

A31

A31

A31

A41

A42

A42

A51

A52

A61

atď.

A11 A12 A13

A21

A22

A23

A31

A32

A33

A34

A41

A42

A43

A44

A51

atď.

Analýza nekompatibilných kombinácií



4.2.2 Štruktúra montážneho systému Ručná montáž je tradičným, v niektorých prípadoch z technického

a ekonomického hľadiska nevyhnutný spôsob montáže produktov, kde sa využíva prevažne energia a sila rúk pracovníka. Za ručnú montáž sú považované aj také činnosti, pri ktorých sa využíva mechanizované náradie. Za základné charakteristiky ručnej montáže považujeme:

− používanie jednoduchých prípravkov, − používanie univerzálnych montážnych nástrojov, − určenie spojovacích súčiastok, − jednoduchá manipulácia s produktmi, montážnymi uzlami, súčiastkami

a materiálmi, − ergonomicky optimálne pracovné miesto pracovníka (opierky rúk, nôh a pod.).

Výber prvkov neautomatizovaného montážneho systému

Prvým krokom pre stanovenie štruktúry montážneho systému je výber prvkov, podľa súboru optimalizačných podmienok pre projektovanie pracovísk z hľadiska ergonómie. Prvky sú vyberané tak, aby spĺňali tieto požiadavky:

− pohodlnos ť zaručená vhodnými rozmermi pracovného priestoru, fyziologicky vhodnými pracovnými pohybmi, primeraným psychickým a fyzickým zaťažením,

− preh ľadnos ť určená na základne optimálnych zorných podmienok, − usporiadanos ť pracovného prostredia vzhľadom k človeku vhodným

umiestnením prípravkov, pomôcok, manipulačných zariadení, zásobníkov, − hygienické požiadavky spĺňajúce optimálne osvetlenie a viditeľnosť, optimálne

akustické, mikroklimatické podmienky, zabezpečenie ochrany proti nebezpečným a škodlivým látkam, žiareniu a vibráciám.

− bezpečnos ť z hľadiska ochrany proti úrazom, bezpečného prístupu a úniku z pracoviska,

− estetické požiadavky .

Vstupnými informáciami pre výber prvkov neautomatizovaného montážneho systému sú údaje získané analýzami a výberom vhodných riešení montovaného výrobku a montážneho procesu. Tie sú základom pre správny výber nastaviteľných prvkov. Postup výberu pozostáva zo štyroch základných krokov:

1. definovať vstupy a výstupy navrhovaného montážneho systému, 2. definovať funkcie, ktoré pretvoria vstupy na výstupy, 3. nájsť technické riešenia pre každú definovanú funkciu, 4. vypracovať všetky možné varianty riešenia.

Prvé dva kroky boli identifikované a definované predchádzajúcimi analýzami

montovaného výrobku a montážneho procesu. Pre každú definovanú funkciu boli nájdené technické riešenia prehľadne spracované do morfologickej matice (tabuľka 4.2.2), ktorá umožňuje nájsť všetky možné varianty riešenia. Táto metóda bola podkladom pre návrh koncepčného modelu určeného pre výber prvkov neautomatizovaného montážneho systému. Prístup umožňuje vytváranie všetkých dostupných variantov zo zariadení nachádzajúcich sa v digitálnej databáze, ktorú je samozrejme možné dopĺňať a rozširovať aj o praktické a prevádzkové skúsenosti s jednotlivými riešeniami.



Tabuľka 4.2.2 Morfologická analýza pre výber prvkov montážneho pracoviska – vlastné spracovanie – príklad [91]

PRVKY MONTÁŽNEHO PRACOVISKA ALTERNATÍVNE RIEŠENIA MONTÁŽNEHO PRACOVISKA

Montážny stôl

Základný rám stola 1500

2000 kontajne-

rový rohového

dielu

Doska stola bukové drevo arphenol

univerzal

oceľový plech

antistati-cká

Krytovanie stola zadné bočné zadné a

bočné žiadne

Zásuvky 100 vpravo vľavo obojstran-

ne v strede vpravo a v strede

vľavo a v strede

po celej dĺžke bez

Zásuvky 200 vpravo vľavo obojstran-ne

v strede vpravo a v strede

vľavo a v strede

po celej dĺžke

bez

Kombinácia zásuviek typ A typ B typ C typ D žiadna

Skrinky plné vpravo vľavo obojstran-ne

bez

Skrinky a zásuvky typ A typ B typ C žiadne

Vybavenie opierka rúk

opierka nôh

opierka rúk a nôh

bez

Kontajner

Základný rám kontajnera 330

670 940

Pre formát A3 A4

Počet kontajnerov 1 2 3 4

Počet zásuviek 0 2 3 5 6 8 9 10

Skrinka áno nie

Státie skrinky sokel kolieska nohy

Konštrukcia nadstavca

Stavba kolmý zošikmený

Výška 1200 1250 1300 1350 1400

Šírka 1000 1200

Police na zásobníky 1 2 3

Osvetlenie áno nie

Systém osvetlenia (po čet lámp) 1 2 3

Informa čná tabu ľa žiadna A3 A4

Posuvný záves žiadny 1 2

Nosnos ť závesu (kg) 0,4 – 1 1 – 2 2 – 4 1,2 – 2,5



Návrh pretransformovanej morfologickej matice do koncepčného modelu slúžiaceho na výber prvkov montážneho systému je zobrazený na obrázku 4.2.4.

Obrázok 4.2.4 Návrh koncepčného modelu pre výber prvkov neautomatizovaného montážneho

systému

Návrh modelu v sebe zahŕňa nielen výber prvkov montážneho pracoviska, ale

taktiež výber zásobníkov materiálu, nástroje, prívodnú a odvodnú sústavu, ako aj príslušenstvo. Na základe predchádzajúcich analýz montážnych procesov a výberu prvkov montážneho pracoviska sú generované štruktúry montážneho systému.

Generovanie štruktúr montážneho systému

Zdrojom informácií pre generovanie štruktúr montážneho systému je postup montážnych operácií. Postupnosť metodických krokov pre generovanie je navrhnutá v algoritmickom vyjadrení ilustrovanom na obrázku 4.2.5.

MONTÁŽNY SYSTÉM

KONŠTRUKCIA NADSTAVBY

NÁHĽAD

ÁNO

NIE

zošikmený nadstavec – 1200 x 1000 x 400

ROZMERY (mm)

V: Š: H: 1200 1000 400

DOPLNKY

Police na zásobníky:

Osvetlenie:

typ

Informačná tabuľa:

Posuvný záves:

nosnosť (kg)

2

nie

2

1-2

A3

Montážne pracovisko

Zásobníky materiálov

Nástroje

Prívodná a odvodná sústava Príslušenstvo

• STÔL 1 STÔL 4

STÔL 3

STÔL 2

montážny stôl – 2 postranné skrinky so zásuvkami + 2 zásuvky

NÁHĽAD

ÁNO

NIE

ROZMERY (mm)

V: Š: H: 900 1300 600

1 POČET(ks): KRYTOVANIE STOLA:

OPIERKA

zadné

bočné

zadné a bočné

žiadne

rúk

nôh

rúk a nôh

žiadna

MP3 MP2 MP1

Počet pracovísk MP1: 2

KONTAJNER 4

KONTAJNER 3

KONTAJNER 2

skrinka so zásuvkami – 940 x 280 x 430 (A4)

NÁHĽAD

ÁNO

NIE

KONTAJNER 1

ROZMERY (mm)

V: Š: H: 670 280 430

POČET KONTAJNEROV:

POČET ZÁSUVIEK:

SOKEL:

ÁNO

NIE

5

2



Obrázok 4.2.5 Algoritmus generovania variantov štruktúr montážneho systému

Tvorba modelu montážneho systému vychádza z orientovaného grafu

postupnosti montážnych operácií. Na začiatku existuje predpoklad, že výkon každej montážnej operácie je realizovaný na jednom montážnom pracovisku. Modifikáciou tohto základného modelu generujeme nové štruktúry montážnych systémov uplatnením týchto dvoch princípov: 1. princíp koncentrácie montážnych operácií, 2. princíp vyvažovania systému z hľadiska času montáže aplikáciou paralelných

pracovísk. Princíp generovania nových štruktúr montážnych systémov ilustruje obrázok

4.2.6, kde P predstavuje montážne pracovisko.

Obrázok 4.2.6 Modifikovaný model štruktúry montážneho systému – príklad

Modely generovaných štruktúr sú kľúčovou charakteristikou pre výber

z existujúcich štandardných typov štruktúr , ktoré je potrebné následne modifikovať, prípadne doplniť. Ako výhodná pomôcka sa javila morfologická tabuľka, ktorá bola spracovaná na výber vhodnej štruktúry (obrázok 4.2.7).

zásobník

P1 P2

zásobník P3

zásobník P3

P4

P4

zásobník

VSTUPNÉ ÚDAJE

Existuje typové riešenie montážneho systému?

A

N

Výber a modifikácia typového riešenia montážneho systému

Generovanie variantov štruktúr montážneho systému

Banka typových projektov

Banka typových štruktúr montážneho systému

Rozpracovanie variantov štruktúr

Vytvorenie modelu montážneho systému

Koniec



Obrázok 4.2.7 Morfologická tabuľka štandardných typov štruktúr montážnych systémov a pracovísk –

vlastné spracovanie [93][144]

Pre referenčný montážny uzol montovaného výrobku bola zvolená štruktúra

ručného montážneho pracoviska typu U, ktorá bola následne rozpracovaná do podoby typového projektu.

Rozpracovanie variantov montážneho systému

Východiskom pre rozpracovanie variantov montážneho systému (obrázok 4.2.8) sú symbolické grafické modely montážnych procesov. Na základe toho je možné jednoznačne určiť východiskové a konečné stavy, a priradzovať tak príslušné operátory ako montážne prostriedky, ľudí, ktorí tieto zmeny zabezpečujú, ako aj nastaviť potrebné rozmerové charakteristiky podľa bezpečnostných požiadaviek.

Hybridné pracoviska Priama linka

kód

Individuálne ru čné pracovisko

kód

Ručné pracoviská Vetvená linka

kód

Ručné pracoviská V tvare L

kód

Ručné pracoviská Priama linka

kód


kód


kód

Ručné pracoviská Usporiadanie U

kód

Ručné pracoviská Linka v tvare U

kód

Ručné pracoviská Uzavretá linka

kód

Hybridné pracoviská Uzavretá linka

kód

Ručné pracoviská Okolo centrálneho zásobníka

kód

kód

Hybridné pracoviská Linka v tvare U

Hybridné pracoviská s oto čným stolom

kód

Ručné pracoviská Centrálny blok

kód

Ručné pracoviská Obd ĺžnikový blok

kód

Ručné pracoviská Štvorhranný stôl

kód

Ručné pracoviská Šesťhranný stôl

kód

Ručné pracoviská Hviezdicový stôl

kód

Ručné pracoviská X blok

kód

Ručné pracoviská Z blok

kód

Ručné pracoviská T blok

kód

Ručné pracoviská Štvorcový blok

kód

Ručné pracoviská Okružný dopravník

kód

Ručné pracoviská Priama linka

kód

Ručné pracoviská Šikmé usporiadanie

kód

Ručné pracoviská Otočný stôl

kód



Obrázok 4.2.8 Rozpracovaný projekt montážneho systému

Rozpracovaný projekt montážneho systé mu

Základné charakteristiky

− Štruktúra: ručné pracovisko; linka v tvare U

− Počet komponentov vo uzle: 6

− Počet pracovníkov: 4

− Sériovosť: málosériová

− Miesto montáže: na transportnom prostriedku

− Počet montovaných komponentov na 1 pracovníka: 1 – 6

− Organizácia montáže: orientovaná na výrobné prostriedky

Montážny postup

Č. mont. uzla

Montážna činnos ť Normovaný čas Prípravok Náklady

číslo Opis

1 11 Siahnuť

12 Uchopiť a premiestniť

puzdro

13 Ustaviť puzdro Pneumatický skrutkovač

14 Siahnuť a uchopiť hriadeľ

15 Premiestniť hriadeľ zo zásobníka

Pneumatický skrutkovač

16 Zasunúť hriadeľ do puzdra Merací prípravok č.

17 Siahnuť do zásobníka Lisovací prípravok č.

Prvky montážneho systému

Montážne pracovisko

P.č. popis rozmer počet dodávate ľ

Zásobníky m ateriálov


Nástroje


Prívodná a odvodnú sústava


Príslušen stvo


Rozmerové charakteristiky

Typ pracovného stola

Minimálna vzdialenosť medzi pracovnými stolmi v rade v mm

stroje v rade zadné strany strojov

malé stredné veľké malé stredné veľké

Skrutkovanie

Montáž

Nitovanie

Zváranie

Lepenie

Spojovanie

Zakladanie

Názov Vzdialenosti stolov vzhľadom k dopravnej ceste v mm

malé stoly stredné stoly veľké stoly

Stroje umiestnené za sebou

Stroje umiestnené

v radách čelom k sebe

na 1 stroj 1 pracovník

na 2 stroje 1 pracovník

prístroje obsluhované 1 prac.

Bezhrotové brúsky spojené transportným zariadením

Názov

Minimálna vzdialenosť stolov od stavebných konštrukcií v mm

malý stôl

(do 1500 x 750 mm)

stredný stôl

(do 3500 mm)

veľký stôl

(nad 3500 mm)

Vzdialenosť od steny

k zadnej strane stola 200 500 700

k bočnej strane stola 400 500 600

k čelnej strane stroja 800 900 1000

Vzdialenosť od stĺpa

k zadnej strane stroja 200 300 500

k bočnej strane stroja 500 500 600

k pohyblivým častiam stroja 400 500 600

k čelnej strane stroja 700 800 900

Názov

Vzdialenosti medzi ručnými pracoviskami v mm

pracoviská v rade pracoviská oproti sebe

(2 pracovníci)

Priestor pre pracovníka v mm

900

1600

MEDZISKLAD



Pri rozpracovaní projektu montážneho systému boli uplatnené nasledujúce princípy:

– jednotnosť technických a konštrukčných princípov a charakteristík funkčných modulov realizujúcich rovnaký druh manipulačnej a montážnej operácie,

– vzájomná kompatibilita a prepojenosť funkčných modulov s možnosťou pružnej modifikácie konfigurácie montážnych pracovísk, resp. systémov,

– urýchľovanie prípadne minimalizácia rutinných aktivít, – podpora procesu získavania nových znalostí, zachovávanie a odovzdávanie

skúseností, – uplatnenie bezpečnostných rozmerových charakteristík.

Pre urýchlenie výberu a rozpracovania projektu montážneho systému je možné

použiť tzv. typový projekt , v ktorom sú definované a rozpracované aj viaceré detailné charakteristiky. Pri modifikácií a detailnom rozpracovaní typového projektu dochádza k značnej časovej úspore. Avšak vytvorenie databázy typových projektov je náročná úloha a jej efektívnosť sa prejavuje iba v prípade opakovanej aplikácie. Výhodou však je možnosť odovzdávania získaných praktických výsledkov a skúseností. Nasleduje výber optimálneho variantu rozpracovaného projektu montážneho systému, pre ktorý bude následne vykonaná ergonomická analýza pre čo najlepšiu optimalizáciu pracovného priestoru.

4.2.3 Výber optimálneho variantu montážneho systému Pri celkovom hodnotení každého spracovaného variantu je potrebné najskôr

stanoviť stupeň splnenia vytýčených cieľov. Tie môžu mať výrazne ekonomický charakter a môžu sledovať dosiahnutie maximálneho ekonomického efektu. Okrem toho sa stanovujú aj ďalšie kritériá ako systémové charakteristiky, výrobno-technické kritériá, ergonomické a organizačné kritériá.

Pri výbere kritérií je potrebné špecifikovať parametre jednotlivých variantov, ktoré sú základom hodnotenia. Zakomponovanie rizika by malo byť súčasťou hodnotiacich postupov. Navrhovaný postup hodnotenia by mal minimalizovať subjektívnosť, čo je možné dosiahnuť použitím expertných metód posudzovania.

Komplexné posúdenie každého variantu vyžaduje súbežne zhodnotiť a podľa možnosti kvantifikovať stupeň splnenia stanovených ekonomických aj mimoekonomických kritérií.

Pre kvalifikáciu stupeň splnenia stanovených cieľov boli vybrané dva spôsoby: bodovacia metóda a klasifikačná metóda.

Bodovacia metóda sa použije pri výbere optimálneho variantu, ak pre jeho výber sú všetky rozhodujúce kritériá rovnako dôležité. Zvolí sa počet stupňov bodovacieho systému jednotných pre všetky kritériá. Tieto kritériá sa ohodnotia v jednotlivých variantoch podľa splnenia požiadaviek tak, že bodovacia hodnota 1 bude najlepším riešením. Týmto sa optimálnym variantom stane ten, ktorého súčet bodov bude najmenší.

Ak je v zadaní určená rôzna dôležitosť splnenia jednotlivých hľadísk, použije sa klasifika čná metóda pre výber optimálneho variantu. Táto metóda spočíva v roztriedení kritérií podľa dôležitosti. Kritériá sa ohodnotia od najdôležitejšieho, ktorému bude priradená bodovacia hodnota 1. Vykoná sa analýza stupňa splnenia



jednotlivých hľadísk vzájomným porovnávaním medzi variantmi a určí sa počet bodov pre každé hľadisko. Výsledná hodnota stupňa splnenia každého hľadiska je daná súčinom klasifikácie dôležitosti hľadiska a akosti splnenia daného hľadiska v rámci posudzovaných variantov. Optimálny variant ten, ktorý spĺňa požiadavku najmenšej hodnoty súčtov súčinov klasifikácie hľadísk a bodovaného hodnotenia.

Významným faktorom pri výbere optimálneho variantu je možnosť realizácie. Ak zvolený variant nie je technicky alebo organizačne realizovateľný, zvolí sa na dosiahnutie vyhovujúceho riešenia kombinácia dvoch alebo viacerých variantov.

4.2.4 Ergonomická optimalizácia vybraného montážneh o systému Každé pracovisko je potrebné optimalizovať s ohľadom na dodržiavanie

ergonomických obmedzení. Všetko, čo bolo navrhnuté v neautomatizovanom montážnom systéme, bolo navrhnuté s ohľadom na možnosť prispôsobenia montážneho systému variabilným telesným rozmerom pracovníkov. Ergonomická analýza navrhnutého systému realizovaná vo virtuálnom prostredí je založená na použití 3D modelu pracovníka. Táto metóda pomáha pri zvyšovaní optimalizácie pracoviska ešte predtým, ako je fyzicky postavené, čím znižuje, resp. eliminuje náklady spojené s dodatočnou optimalizáciou reálneho pracovného miesta.

Vybraný optimálny variant bol podrobený ergonomickým analýzam vo virtuálnom prostredí, ktoré preverili rozmiestnenie jednotlivých prvkov montážneho systému z hľadiska ich vplyvu na záťaž pracovníka pri montážnom procese a poukázali na prípadné nevhodné usporiadanie pracovného miesta. Pre dôkladné preverenie ručných pracovísk a dôslednú ergonomickú optimalizáciu je potrebné vykonať tieto analýzy:

− analýzu ergonomických parametrov pracovísk, − identifikáciu ergonomického rizika, − analýzu zaťaženia človeka (RULA analýza).

Potrebné dispozičné riešenie pracoviska s presne špecifikovanými rozmerovými

a priestorovými parametrami je kľúčovým predpokladom pre overenie ergonomických nastavení montážneho systému a je súčasťou rozpracovaného projektu montážneho systému.

Posudzovanie priestorových parametrov pracoviska

Jedná sa o somatografickú metódu, ktorá posudzuje priestorové parametre pracoviska, zisťuje správnosť usporiadania predmetov a zariadení na pracovnej stanici na základe antropometrických rozmerov 3D modelu pracovníka vo virtuálnej realite.

Pre analýzu bola zvolená metóda posudzovania základných ergonomických kritérií pomocou identifikačných listov (Príloha B). Pre účel zjednodušenia a prehľadnosti bol vytvorený identifikačný list (tabuľka 4.2.3), ktorý hodnotí riziko nesprávnych ergonomických parametrov pracovného miesta. Do tohto listu sú zaznamenané výsledky, ktoré sú v rozpore s ergonomickým nastavením pracovného miesta. V prípade, že sú identifikované iné manipulačné, dosahové a pedipulačné roviny, ako sú špecifikované v ergonomických identifikačný listoch, oboduje sa príslušná chyba bodom 1. Ak hodnotenie dosiahne vysoké riziko, znamená to, že je potrebné prispôsobiť rizikovú rovinu pracovníkovi podľa ergonomických kritérií.



Tabuľka 4.2.3 Identifikačný list ergonomických parametrov pracovného miesta – príklad Kroky hodnotenia Hodnotenie ergonomických parametrov pracoviska

1 Vstupné informácie Typ práce: Pracovisko: Pracovné miesto: Typ zmennosti:

2

Určenie správnej polohy. [cm]

Výskyt iných polôh je

hodnotený v krokoch 3 a 4 (bod 1 – výskyt, bod 0 –

nevyskytuje sa)

Práca v stoji Práca v sede Vertikálna rovina Horizontálna rovina Vertikálna rovina Horizontálna rovina

Jemná M: 100-110 Ž: 95-100

Ľahká M: 90-95 Ž: 85-90

Ťažká M: 75-90 Ž: 70-85

Zóna A

Zóna B

Zóna C

Jemná M: 90-110 Ž: 80-100

Ľahká M: 74-78 Ž: 70-74

Ťažká M: 68 Ž: 65

Zóna A

Zóna B

Zóna C

3 Výskyt

nesprávnej polohy

Poloha manipula čnej

roviny (1 bod)

1 0 0

Dosahové roviny (1 bod)

1 1 1

Pedipula čná rovina (1 bod)

50 ± 5 27 30 33 45 ± 5 27 30 33

0 0 0

Skóre súčet bodov (0 – 3)

2 1 1

Vyhodnotenie rizika (zakrúžkovaním)

2-3 body: Vysoké

1 body: Stredné

0 bod: Nízke

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

Na experimentálnom pracovisku bola vykonaná analýza ergonomických

parametrov montážneho pracoviska pre prácu v sede a výsledky meraní boli zaznamenané v identifikačnom liste.

Bolo zistené, že dosahové roviny prekračovali limitné hodnoty určené odborníkmi, čo by viedlo postupom času k zdravotným problémom pracovníka. Ako nápravu tejto skutočnosti je potrebné vykonať premiestnenie zásobníkov bližšie k pracovníkovi, no do takej vzdialenosti, v akej by neprekážali vykonávaniu montáže.

Identifikácia ergonomického rizika

Po prispôsobení pracoviska antropometrickým rozmerom pracovníka je potrebné sa zaoberať vhodnosťou navrhnutých pracovných pomôcok. To znamená, či dlhodobé používanie navrhnutých nástrojov a prípravkov nebude mať vplyv na zdravotné problémy pracovníka, čo by mohlo priniesť zvýšenie nákladov s tým spojené. Identifikácia ergonomického rizika predchádza predvídateľnému vzniku poškodenia zdravia pracovníka. Aplikácia tejto analýzy preveruje rozmiestnenie prvkov montážneho systému a určuje výskyt rizikových polôh , ktoré by pre pracovníka mohli znamenať poškodenie jeho zdravia.

Identifikácia ergonomického rizika prebieha pozorovaním montážnych procesov, ohodnotením rizikových polôh a ich následným zápisom do identifikačného listu (tabuľka 4.2.4). Bodom 1 je ohodnotený výskyt rizikovej polohy, bodové hodnotenie 0 znamená, že riziková poloha sa nevyskytuje.



Tabuľka 4.2.4 Identifikácia ergonomického rizika pre ručnú montáž [24] Kroky hodnotenia Hodnotenie ergonomického rizika

1 Vstupné informácie Typ práce: Pracovisko: Pracovné miesto: Typ zmennosti:

2

Určenie výskytu rizikových polôh.

Pri výskyte sú polohy hodnotené v krokoch 3 a 4

(bod 1 – výskyt, bod 0 – nevyskytuje sa)

Ruky a zápästie Lakte Ramená Krk Trup Dolné

končatiny

Flexe Ulnárna 45° deviácia

Extenzia Radiálna 45° deviácia

Rotácia predlaktia

Extenzia

Zdvihnutá paža

> 45°

Zapaženie Zdvihnuté rameno

Predklon Úklon 30°

Záklon Rotácia 20°

Flexe Úklon

Rotácia Sed Extenzia

bez opory

Kľak

Podrep

Bez opory Vľavo Vpravo Vľavo Vpravo Vľavo Vpravo

3

Ak sa riziková poloha

vyskytuje, resp.

prekračuje limit sily

Poloha (1 bod)

1

Sila (1 bod)

Úchop tenkého predmetu, tlak prstami 1 kg (10 N) alebo silný

stisk 4,5 kg (45 N)

4,5 kg (45 N) 4,5 kg (45 N) 1 kg (10 N) 10 kg (100 N) Pedál

4,5 kg (45 N)

0

4

Ak je prekročený limit doby

trvania a frekvencie rizikovej

polohy

Doba trvania (1 bod)

10 sekúnd 10 sekúnd 10 sekúnd 10 sekúnd 10 sekúnd 30 % dňa 1

Frekvencia (1 bod)

30/min. 2/min. 2/min. 2/min. 2/min. 2/min.

1

Skóre súčet bodov (1 – 4)

3

Vyhodnotenie rizika (zakrúžkovaním)

3-4 body: Vysoké

2 body: Stredné

0-1 bod: Nízke

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

V

S

N

Na referenčnom výrobku bola modelovaná situácia spájania príruby a puzdra skrutkami prostredníctvom skrutkovača. Bola identifikovaná riziková poloha pre rotáciu predlaktia, ktorá by mohla spôsobiť neskoršie bolesti. Doba trvania spájania presahovala 10 sekúnd a opakovala sa dvakrát za minútu. Výsledky pozorovania sú zapísané a vyhodnotené v tabuľke, ktorá je štandardným postupom pri identifikácii rizík spojených s ručnou montážou.

Výsledkom analýzy ergonomického rizika bol zistený vysoký stupeň ohrozenia, čo znamená, že používanie skrutkovača pre montáž vybraného uzla nie je vhodné z hľadiska neskorších zdravotných problémov. Na základe týchto zistení je potrebné navrhnúť používanie elektrického alebo pneumatického skrutkovača, ktoré šetria predlaktie pracovníka.

Identifikáciou ergonomických rizík a ich následným odstránením je potrebné pristúpiť k poslednej ergonomickej analýze, ktorá je zameraná na zaťaženia človeka.

Analýza za ťaženia človeka vo virtuálnej realite

Analýza projektovaného montážneho systému pomocou virtuálnej reality má za úlohu urýchliť projektovanie a modifikovanie rozmiestnenia prvkov montážneho systému s prihliadnutím na schopnosti a možnosti pracovníka. Analýza záťaže na človeka je vykonávaná prostredníctvom RULA analýzy (ide o rýchlu analýzu horných častí tela), ktorá je jednym z modulov systému CATIA. Postup pre túto analýzu prostredníctvom dátovej rukavice je zapísaný vo forme algoritmu na obrázku 4.2.9.



Obrázok 4.2.9 Algoritmus analýzy pracovného miesta pomocou dátovej rukavice Dátová rukavica, ktorá bola zakúpená školiacim pracoviskom pre Laboratórium

projektovania, riadenia a manažovania výroby, vytvorila predpoklady pre experimentálnu činnosť. Rukavica umožňuje zaznamenať trajektórie pohybu pravej ruky. Keďže rukavica má 18 snímačov, zaznamenaných bolo 18 trajektórií. Z uvedených trajektórií je možné pre ďalšie analýzy vybrať tú alebo tie, ktoré sú z hľadiska účelu analýzy najvhodnejšie. Na obrázku 4.2.10 je znázornená jedna samostatná trajektória pohybu.

Obrázok 4.2.10 Trajektória pohybu ukazováka zaznamenaná pri montáži

Trojrozmerný model montážneho pracovného miesta je skonštruovaný vo

virtuálnej realite (obrázok 4.4.11). Dátová rukavica je aktivovaná a napolohovaná do príslušnej východiskovej pozície pre montáž. Následne je spustený modul pre zaznamenanie trajektórií pohybu ruky pri manipulácií so súčiastkami, nástrojmi, ktoré

3D model pra covného miesta

Aktivácia dátovej rukavice

Zaznamenanie trajektórie pohybu podľa postupnosti operácií

Analýza a hodnotenie záťaže na človeka

Je zaťaženie prijateľné?

Optimalizované pracovné miesto

A

N Optimalizácia

rozmiestnenia prvkov pracovného miesta

Integrácia trajektórií pohybu a 3D modelu pracovníka



sa podieľajú na montáži. Zaznamenané trajektórie a model pracovníka sú integrované, čím sa získa zostava, ktorú je možné podrobiť RULA analýze.

Obrázok 4.2.11 Postup pre analýzu 3D modelu montážneho pracovného miesta vo virtuálnej realite

Pre zápis výsledkov hodnotenia RULA analýzy bola vytvorená tabuľka 4.2.5,

ktorá je prehľadnou formou získaných výsledkov ergonomickej analýzy záťaže na človeka.


Č. mont. operácie

Montážna/manipula čná činnos ť Vzdialenosť (mm)

Čas (TMU)

Prípravok/ pomôcka

Hodnota zaťaženia

(RULA) číslo Opis

1 11

1..

Priebežné hodnotenie montáže uzla 2 21 2..

Priebežné hodnotenie montáže uzla X X1

X..

Priebežné hodnotenie montáže uzla

Celkové hodnotenie

Ergonomická analýza bola vykonaná na trojrozmernom modely pracovného

miesta nachádzajúceho sa v laboratóriu katedry, do ktorého bol umiestnený model pracovníka. Sledovali sme trajektórie pohybu ruky, ich dĺžku a čas úkonov (meraný v TMU – 1 s = 27,8 TMU) vykonávaných pri montáži klapkového ventila. Výsledky pre jednotlivé úkony boli zapísané do navrhnutej tabuľky pre hodnotenie montážnych a manipulačných operácií (tabuľka 4.2.6).

REÁLNE PRACOVNÉ

MIESTO

VIRTUÁLNY 3D MODEL

ERGONOMICKÁ ANALÝZA




Č. mont. operácie

Montážna/manipula čná činnos ť Vzdialenos ť (mm)

Čas (TMU)

Prípravok/ pomôcka

Hodnota zaťaženia

(RULA) číslo Opis

1 11 Siahnuť 500 27,8 - 1

12 Uchopiť a premiestniť puzdro 500 69,5 - 3

13 Ustaviť puzdro - 8,34 - 2

14 Siahnuť a uchopiť hriadeľ 350 22,24 - 1

15 Premiestniť hriadeľ zo zásobníka 350 33,36 - 2

16 Zasunúť hriadeľ do puzdra 100 36,14 - 2

17 Siahnuť do zásobníka 470 22,24 - 1

18 Premiestniť prírubu zo zásobníka 470 25 - 3

19 Zasunúť prírubu 50 27,8 - 3

110 Siahnuť do zásobníka 250 11,12 - 1

111 Vybrať a premiestniť 3 skrutky zo zásobníka 250 41,7 - 1

112 Uchopiť skrutkovač 300 8,34 Skrutkovač 1

113 Pripevniť prírubu 3 skrutkami 240 422,56 Skrutkovač 3

Celkové hodnotenie 3830 756,14 - 2

Hlavným kritériom v RULA analýze je výsledné skóre, ktoré môže nadobúdať

hodnoty v rozpätí od 1 do 6, no pri výpočte expertom hodnoty výsledného skóre môžu nadobúdať hodnoty v rozpätí od 1 do 7. Čím vyššia je hodnota skóre tým menej vhodná je daná pozícia z ergonomického hľadiska.

Výsledok v tabuľke 4.2.6 ukazuje, že konečné skóre RULA analýzy je 2, čo je akceptovateľné zaťaženie a nie je potrebné ho ďalej skúmať. Ak by bol výsledok analýzy horší, bolo by potrebné ďalej skúmať príčiny vyššieho zaťaženia a nájsť riešenia ich eliminácie. Tieto riešenia je možné odskúšať simuláciou dopadov na zaťaženie človeka v optimalizovanom pracovnom prostredí a zistiť ešte skôr ako sa aplikujú do praxe, aký efekt prinesú. RULA analýza prispieva k zlepšovaniu pracovného prostredia a je výhodným nástrojom virtuálnej reality slúžiaci k rýchlej analýze existujúceho, ale aj vytváraného montážneho pracoviska.

Experimentálne bolo overené laboratórne montážne pracovisko z ergonomického hľadiska. Výsledky ukazujú ergonomicky akceptovateľné zaťaženie na tomto pracovisku, čím bolo potvrdené, že pracovisko spĺňa základné ergonomické požiadavky. Tento spôsob projektovania montážneho systému môže tiež poskytnúť získané vedomosti z predchádzajúcich konfigurácií usporiadania montážneho systému.

Rozvoj tejto metodiky bude smerovať k jej rozšíreniu využitia nástrojov virtuálnej reality pre zisťovanie ekonomických pohybov na základe časových a pohybových štúdií, ktoré by zaistili čo najrýchlejšiu montáž vybraného uzla montovaného výrobku. Predpokladaným výsledkom bude vyselektovaná najkratšia možná dráha pohybov, ktorá bude slúžiť ako „predloha“ pre zácvik pracovníkov na montáž uzlov montovaných výrobkov. Opakovaním manipulačných montážnych pohybov, čiže tréningom, je možné pohyby zdokonaliť, a tým sa priblížiť ideálnej trajektórii pohybu.

Rozširovanie laboratórneho pracoviska o nové prvky montážneho pracoviska na základe navrhovaných riešení svetových výrobcov montážnej techniky (príloha B), predpokladá lepšie podmienky pre výskum v oblasti projektovania montážnych systémov prostredníctvom nástrojov virtuálnej reality.



5 ZÁVERY PRE ROZVOJ VEDNÉHO ODBORU A REALIZÁCIOU VÝSLEDKOV V SPOLOČENSKEJ PRAXI

Predložená dizertačná práca obsahuje súbor poznatkov prezentovaných v modeloch, metodických postupoch a nástrojoch využiteľných v etapách projektovania ergonomických montážnych systémov zameraných na montážne uzly montovaných výrobkov automobilového priemyslu. Poznatky sú otvorené z hľadiska ďalšieho rozvoja, kompatibility a integrácie s ďalšími modernými, inovačnými a projektovými teóriami. Inovácie v podnikových procesoch si vyžadujú flexibilnú odozvu na nové požiadavky spojené s rýchlym vývojom v oblasti produkčných systémov. Využitie virtuálnej reality a technických vymožeností je možné presadiť pre projektovanie montážnych systémov vďaka možnosti odskúšania rôznych riešení montážneho postupu a pracovného priestoru vo virtuálnom prostredí, čo je prednosťou a zároveň najväčšou výhodou tohto prístupu. Začlenenie digitálnych nástrojov do projektovania znižuje čas potrebný na návrh a analýzu montážneho systému. V tomto prístupe je dôležité pochopiť význam zachovania ľudského faktora v úvahe pri plánovaní montážneho procesu a montážneho systému.

Montážne systémy by mali byť projektované tak, aby výsledné hodnotenia spĺňali najvyšší štandard efektívnych ergonomických systémov s vyššou produktivitou práce. Zvyšovanie produktivity ručných montážnych procesov si vyžaduje aktívnu analýzu interakcie človeka a pracovného prostredia. Implementácia údajov týkajúcich sa ergonomických pravidiel, môže byť oveľa jednoduchšia, ak je pri projektovaní montážneho systému používaný digitálny model človeka na preskúmanie možností prispôsobenia pracoviska množstvu rozmerov pracovníkov. To umožňuje systém CATIA, ktorý podporuje nástroje virtuálnej reality. Jedným z týchto nástrojov je dátová rukavica, ktorá vytvára model ruky a prenáša pohyb skutočnej ruky do virtuálneho sveta. Využitie dátovej rukavice ako nástroja virtuálnej reality má potenciál pre analýzu pracovných pohybov rúk z hľadiska ergonómie, zvyšovania efektívnosti pracovných pohybov, znižovania záťaže človeka zapríčinenej neprirodzenou polohou rúk. V blízkej budúcnosti je naplánované zakúpenie druhej dátovej rukavice na ľavú ruku pre získavanie celistvejšieho obrazu o pohyboch rúk pri ručných montážnych prácach.

V práci využívaná a vytváraná poznatková báza má nadväznosť na riešenia výskumných, grantových a realizačných projektov školiaceho pracoviska Strojníckej fakulty Technickej univerzity v Košiciach. Špecifikované ciele a navrhované riešenia však vyplývajú najmä z cieľov nových grantových projektov. Z pohľadu predkladaného riešenia sú dôležité najmä informácie a znalosti vytvorené pre:

− inovačné a modernizačné riešenia metodických postupov navrhovania, analyzovania a hodnotenia montovaných výrobkov a montážnych procesov,

− vývoj a realizáciu metodiky projektovania ergonomických montážnych systémov na báze modelovania prostredníctvom nástrojov virtuálnej reality.

Vytýčený hlavný cieľ predkladanej práce bol splnený vytvorením metodiky pre projektovanie reálnych ergonomických montážnych systémov prostredníctvom digitálnych a virtuálnych nástrojov.

Z hľadiska plnenia čiastkových cieľov práce bola vytvorená informačná a znalostná báza referenčnej metodiky s aplikáciou nástrojov virtuálnej reality v procese projektovania ergonomických montážnych systémov, boli rozpracované



vybrané referenčné metodické postupy projektovania zamerané na ergonomickú optimalizáciu pracoviska a následne modifikované a adaptované na konkrétne požiadavky.

Virtuálne riešenia môžu byť použité na školenie nových pracovníkov, a tiež ako hodnotná databáza pre budúce projekty. Okrem toho ponúka aj ďalšie využitie na pedagogické účely, kde študent môže lepšie pochopiť, prečo je potrebné uvažovať s ľudským faktor pri projektovaní montážnych systémov.

Z hľadiska rozvoja teórie a metodológie, metodických postupov a nástrojov mala práca za cieľ prispieť do rozvoja v predmetnej oblasti, riešením vybraných segmentov problémov moderného projektovania ergonomicky optimalizovaných montážnych systémov a ich praktického overenia.

Vo výchovno-vzdelávacej činnosti a pedagogickom pôsobení na TU v Košiciach

môžu byť výsledky dizertačnej práce využívané nasledovne:

− V predmetoch bakalárskeho a inžinierského štúdia odboru „Priemyselné inžinierstvo“ a „Strojárske technológie a materiály“ najmä v oblastiach týkajúcich sa projektovania výroby, inovácií a reinžinieringu podnikových procesov.

− V riešeniach záverečných ročníkových projektov, záverečných projektov bakalárskeho štúdia, diplomových prác inžinierskeho štúdia a prác ŠVOČ profesijne orientovaných na inovácie v oblasti projektovania montážnych systémov.

− V laboratórnej a tréningovej výchove študentov, zameranej na získavanie praktických skúseností z prototypového vývoja montovaných výrobkov, montážnych technológií a projektovania ergonomických montážnych systémov.

Vo výskumnej činnosti výsledky riešenia dizertačnej práce boli využívané a budú sa využívať nasledovne:

− V ukončenej fáze grantového projektu „Zvyšovanie produktivity hybridnej montáže komponentov v automobilovej výrobe“ (v rokoch 2005 − 2007), ktorej cieľom bolo vyvinúť komplexný a integrovaný systém znalostí, informácií, metód, techník a nástrojov inovačne orientovaných na hybridnú montáž, realizovanú v zákaznícky orientovaných výrobách, určených pre automobilový priemysel. Systém je určený pre malé a stredné strojárske podniky.

− V realizačnej fáze grantového projektu Systémový prístup k racionalizácii pracovných procesov vo výrobných podnikoch (2008 - 2010), v riešení ktorého sú obsiahnuté znalosti, informácie, metódy, techniky a nástroje inovačne orientované na výrobu a montáž.

− V realizačnej fáze grantového projektu „Virtuálne laboratórium pre projektovanie demontážnych systémov dožitých výrobkov“ (2007 - 2010). Implementácia výsledkov riešenia vychádza z poznatkov, že súčasná pozícia malých a stredných firiem zameraných na strojársku výrobu je charakterizovaná nízkou úrovňou konkurencieschopnosti. Zdôvodňuje sa to najmä zastaralou výrobnou základňou, nekomplexnosťou výrobných štruktúr, absenciou inovačného potenciálu a pod.. Firmy nemajú dostatok technických a finančných zdrojov na radikálnu zmenu tejto situácie, preto je účelná ich podpora komplexom technických, projektových, programových a dodávateľských činností.



Ústrednou myšlienkou ďalšieho výskumu je vytvoriť metodický postup pre prácu

s technickými prostriedkami laboratória, výsledkom čoho by bola simulácia optimalizovaného pracovného úkonu. Tento metodický postup by mal pomôcť k rýchlejšej ergonomickej optimalizácii pracovných pohybov, čo by viedlo k zvýšeniu produktivity práce na rôznych pracoviskách v relatívne kratšom čase. Preto možno konštatovať, že tento výskum môže priniesť nielen lepšie pracovné podmienky, zvýšenie ekonomických ukazovateľov, ale aj vedecký a pedagogický prínos.



LITERATÚRA [1] Allen, Ch. – Karam, K. Z. – Le Cam P.: Application of virtual reality deevices to

the quantitative assesssment of manual assembly forces in a factory environment. vol 9. 1995.

[2] Baumruk, M.: Ergonomické simulace podnikových procesů. PLM journal, číslo 7, duben 2006. Dostupné na internete: <http://www.ugs.cz/download.aspx ?id_file=928>.

[3] Benková, M. – Čarnogurská, M. – Bogdanovská, G. – Floreková, L.: Metodika procesného prístupu pri tvorbe zhodných produktov. [2008-05-28] Dostupné na internete: < http://fmmi10.vsb.cz/639/qmag/mj47-cz.pdf>.

[4] Bobková, D.: Implementácia ergonomických zásad v laboratórnych podmienkach. In: Novus scientia 2007 : 10. celoštátna konferencia doktorandov strojníckych fakúlt technických univerzít a vysokých škôl s medzinárodnou účasťou : 20.11.2007 ÚVZ Herľany, Slovenská republika. [Košice : TU SjF], 2007. s. 53-57. ISBN 978-80-8073-922-5

[5] Bobková, D.: Využitie virtuálnej reality v ergonómii. In: Novus scientia 2006 : 9. celoštátna konferencia doktorandov technických univerzít a vysokých škôl, 6.12.2006, Košice : Zborník referátov. Košice : TU-SjF, 2006. s. 54-58. ISBN 80-8073-354-6.

[6] Bobková, D.: Zvyšovanie produktivity práce finálnych procesov v produkčných systémoch. In: Transfer inovácií. č. 10 (2007), s. 243-245. [cit. 2007-12-27] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/10-2007/PDF/243-245.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[7] Bobková, D. – Kováč, J.: Virtuálna realita ako nástroj pre projektovanie výrobných procesov. In: Trendy v systémoch riadenia podnikov : 11. medzinárodná vedecká konferencia : Vysoké Tatry, Stará Lesná, 09. - 11. december 2008 : Zborník príspevkov. Košice : TU, 2008. s. 326-329. ISBN 978-80-553-0115-0.

[8] Bobková, D. – Král, J.: Nové systémy pre zvyšovanie produktivity montáže vo virtuálnom modelovaní. In: Trendy v systémoch riadenia podnikov : 10. medzinárodná vedecká konferencia, Vysoké Tatry - Štrbské Pleso, 15.-17. október 2007 : Zborník príspevkov v elektronickej forme. Košice : TU SjF, 2007. 4 s. ISBN 978-80-8073-885-3.

[9] Bobková, D. – Pekarčíková, M.: Vyhodnocovanie zaťaženia pracovníkov RULA analýzou. In: Trendy v systémoch riadenia podnikov : 11. medzinárodná vedecká konferencia : Vysoké Tatry, Stará Lesná, 09. - 11. december 2008 : Zborník príspevkov. Košice : TU, 2008. s. 330-334. ISBN 978-80-553-0115-0.

[10] Bobková, D. – Trebuňa, P. - Kováč, J.: Projektovanie pracovného priestoru za účelom zvýšenia produktivity práce v montážnych procesoch. In: Trendy v systémoch riadenia podnikov : 11. medzinárodná vedecká konferencia : Vysoké Tatry, Stará Lesná, 09. - 11. december 2008 : Zborník príspevkov. Košice : TU, 2008. s. 335-339. ISBN 978-80-553-0115-0.

[11] Buda, J. – Kováč, M.: Metodika projektovania výrobných procesov v strojárstve. 2. vydanie. Alfa, Bratislava. 1985. s. 512. ISBN 80-05-00234-3.

[12] Debnár, R. – Košturiak, J. – Kuric, I.: Simulácia ako nástroj pre zvyšovanie produktivity a zisku v podniku. In: Počítačom podporované systémy



v strojárstve. SjF ZU, 1998-2000. [cit. 2008-11-10] Dostupné na internete: <http://fstroj.utc.sk/journal/sk/024/024.htm> ISSN 1335-3926.

[13] Eversheim, W., Mok, H., Müller, W. : Beurteilung flexibler Montagesysteme. VDI-Z 128, Nr.14, str. 551.

[14] Ferenčíková, M. – Bigoš, P.: Simulácia ako nástroj na riešenie problémov programom WITNESS. Transfer inovácií 9/2006, str. 68-72. [cit. 2008-23-07] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/9-2006/PDF/68-72.pdf>.

[15] Gregor, M. – Košturiak, J.: Reinžiniering podnikateľských procesov. Slovenské centrum produktivity. [cit. 2007-09-10] Dostupné na internete: <http://www.slcp.sk/e4pq /publikacie /businessprocessreengineering.pdf>.

[16] Gregor, M. – Krišták, J. – Hromada, J.: Progresívny prístup k analýze práce a zvyšovaniu produktivity na pracovisku. Slovenské centrum produktivity. [cit. 2008-11-10] Dostupné na internete: <http://www.slcp.sk/e4pq/publikacie /progresivnypristup .pdf>.

[17] Grznár, P. – Štefánik, A.: Virtuálna realita. [cit. 2008-11-11] Dostupné na internete: <http://www.slcp.sk/e4pq/index.php?what=show_pub&category=3& pubid=32>.

[18] Hatiar, K. – Cook, T. M. – Sakál, P.: HCS model 3E účastníckej ergonómie. Internetový časopis 6. ročník, 2006, číslo 3. [cit. 2007-06-27] Dostupné na internete: <www.mtf.stuba.sk/docs//internetovy_casopis/2006/3/hatiar.pdf>.

[19] Hatiar, K.: Projekt „účastnícka ergonómia“. Životné podmienky a zdravie. Úrad verejného zdravotníctva SR. Bratislava, 2005. ISBN 80-7159-157-2.

[20] Hatiar, K: Ergonómia a preventívne ergonomické programy. Journal EUROREHAB, 2003, 3, s. 117-136.

[21] Hatiar, K.: Ergonomické hodnotenie a riešenie priestorových pomerov pracovísk. Bezpečná práca, č.1. 2005. [cit. 2009-01-31] Dostupné na internete: <http://www.bozpinfo.cz/knihovna-bozp/citarna/clanky/lidsky_cinitel/ ergo_bezp_praca050404.html>

[22] Hatiar, K.: Moderná ergonómia. [cit. 2007-05-23] Dostupné na internete: <http://www.ergonomicka.sk/images/stories/2008_hatiar_PaI06.pdf>.

[23] Helander, M. – Nagamachi, M.: Design for Manufacturability. A systems approach to concurrent engineering and ergonomics. Taylor & Francis. London. 1992. ISBN 0-7484-0009-5.

[24] Hlávková, J. – Valečková, A.: Ergonomické checklisty a nové metody práce při hodnocení ergonomických rizik. Praha, 2007. ISBN 978-80-7071-289-4. [cit. 2009-05-05] Dostupné na internete: <http://www.szu.cz/tema/pracovni-prostredi/ergonomicke-checklisty-a-nove-metody-prace-pri-hodnoceni>.

[25] Hromada, J. – Gregor, M. – Krajčovič, M.: Ako vybrať najvhodnejší simulačný softvér. WEB Journal 2002. [cit. 2008-11-10] Dostupné na internete: <http://fstroj.utc.sk/journal/ sk/50/50.htm>.

[26] Hsich, H. – Shipman, F. M.: Manipulating structured information in a visual workspace. [cit. 2008-12-01] Dostupné na internete: <http://www.csdl.tamu.edu/~haowei/uist2002/ uist2002_final.pdf>.

[27] Huang G. Q.: Design for X: Concurrent Engineering Imperatives. Chapman & Hall. 1996. ISBN 0-412-78750-4.



[28] Chovanová, H.: Simulácia v projektovom riadení. In: 5. Odborná konference doktorského studia s mezinárodní účastí. Brno, 2003. [cit. 2007-09-11] Dostupné na internete: <http://www.fce.vutbr.cz/veda/dk2003texty/pdf/5-2/rp/chovanova.pdf >.

[29] Ižaríková, G.: Tvorba 3D modelov výstavbových prostriedkov montážnych systémov. Transfer inovácií 8/2005, str. 237-240. [cit. 2008-09-30] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/7-2005/pdf/237-240.pdf>.

[30] Janeková, J. – Janek, J.: Možnosti zvyšovania efektívnosti v prúdovej výrobe. Transfer inovácií, str. 163-166. [cit. 2007-09-10] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/9-2006/PDF/163-166.pdf>.

[31] Jayaram S. et al.: A Virtual Assembly Design Environment. Proc. IEEE Virtual Reality 99 Conf., IEEE CS Press, Los Alamitos, Calif., 1999, pp. 172-179.

[32] Johnson, M. E. – Kalvenes J.: Subsystem decomposition in simulation of a PCB assembly line. Proceedings of the 25th conference on Winter simulation. Los Angeles, California, 1993. p. 790-795. ISBN 0-7803-1381-X.

[33] Jovanovic, V. – Tomovic, M. M. – Cosic, I. – Miller, C – Ostojic, G.: Ergonomic design of manual assembly workplaces. ASEE Illinois, Indiana. 2007. [cit. 2008-12-10] Dostupné na internete: <http://www.asee4ilin.org/ Conference2007program/Papers/Conference%20Papers/Session%201B/Jovanovic.pdf>.

[34] Karwowski, W. – Marras S. W.: Occupational ergonomics. Engineering and administrative controls. CRC press. 2001. ISBN 0-8493-1802-5.

[35] Kováč, J.: Animované projektovanie montážnych systémov. Transfer inovácií 5/2002, str. 144-146. [cit. 2008-05-10] Dostupné na internete: <http://www.tuke.sk/sjf-icav /stranky/transfer/5-2002/pdf/144-146.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[36] Kováč, J.: Laboratórium projektovania, riadenia a manažovania výroby. Transfer inovácií 8/2005, str. 25-26. [cit. 2008-11-10] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/8-2005/pdf/25-26.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[37] Kováč, J.: Montáž na samostatných a skupinových pracoviskách. In: Transfer inovácií 10/2007. Košice : TU-SjF, 2007. s. 38-40. [cit. 2009-03-23] Dostupné na internete: <http://www.sjf.tuke.sk/transferinovacii/pages/ archiv/transfer/10-2007/pdf/38-40.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[38] Kováč, J.: Projektovanie hybridných montážnych systémov. In: Transfer inovácií 2/2000. s. 103-106. [cit. 2008-12-10] Dostupné na internete: <http://www.sjf.tuke.sk/ transferinovacii/pages/archiv/transfer/2-2000/pdf/103-106.pdf>. ISBN 80-8073-461-5.

[39] Kováč, J.: Rozvoj štruktúr montážnych systémov. In: Transfer inovácií 10/2007. Košice : TU-SjF, 2007. s. 28-31. [cit. 2009-01-07] Dostupné na internete: <http://www.sjf.tuke.sk/transferinovacii/pages/archiv/transfer/10-2007/pdf/28-31.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[40] Kováč, J.: Symbolické modelovanie montážnych systémov. In: Transfer inovácií 10/2007. s. 249-252. [cit. 2008-05-05] Dostupné na internete: <http://www.sjf.tuke.sk/ transferinovacii/pages/archiv/transfer/10-2007/pdf/249-252.pdf>. ISBN 80-8073-461-5.



[41] Kováč, J.: Štruktúra automatizovaného projektového systému pre hybridnú montáž. Transfer inovácií 7/2004, str. 11-14. [cit. 2009-02-10] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/7-2004/pdf/11-14.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[42] Kováč, J.: Technologickosť montovaných výrobkov a ich súčiastok. Transfer inovácií, str. 178-180. [cit. 2008-03-01] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/9-2006/PDF/178-180.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[43] Kováč, J. - Svoboda, M. - Líška, O.: Automatizovaná a pružná montáž. Košice : TU SjF, 2000. 200 s. ISBN 80-7099-504-1.

[44] Kováč, J. – Szombathyová, E.: Zvyšovanie produktivity montážnych systémov. Intercathedra č. 22, Poznań, Poľsko 2006, str. 56 – 60. ISSN 1640-3622.

[45] Kováč, M.: Inovácie a technická tvorivosť. Košice. 2002. [cit. 2007-09-16] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/obrazky2/e-texty/inovacie.pdf>.

[46] Kováč, M. – Buda, J. – Šimšík, D.: Projektovanie výrobných systémov. Alfa, Bratislava. 1991. s. 256. ISBN 80-05-00709-4.

[47] Kováč, M.: Reinžiniering podnikových procesov. Košice. 2002. [cit. 2007-09-16] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/obrazky2/e-texty/reinziniering .pdf>.

[48] Kováč, M. – Lešková, A.: Základy výroby automobilov. Učebný text. 2008. [cit. 2009-03-12] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/ obrazky2/e-texty/zaklady_aut_vyr.pdf>.

[49] Král, J. - Bobková, D.: Animácia a simulácia podnikových procesov. In: Trendy v systémoch riadenia podnikov : 10. medzinárodná vedecká konferencia : Vysoké Tatry - Štrbské Pleso, 15.-17. október 2007 : Zborník príspevkov v elektronickej forme. Košice : TU, SjF, 2007. 5 s. ISBN 978-80-8073-885-3.

[50] Krauszová, A.: Moderné techniky a metódy podporujúce rast produktivity. Transfer inovácií, str. 188-191. [cit. 2008-10-01] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/9-2006/PDF/188-191.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[51] Kuffner, F.: Rýchla výroba prototypov – Rapid Prototyping. Transfer inovácií 6/2003, str. 27-29. [cit. 2008-01-23] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/6-2003/pdf/27-29.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[52] Kuric, I.: Technológia automatizovanej výroby. Učebné texty – prednášky. 1995 – 99. [cit. 2008-04-22] Dostupné na internete: <http://fstroj.utc.sk/web/kma/ student/tav/kap4/tav%20texty%20kap10a.htm>.

[53] Kuric, I. – Debnár, R.: Počítačom podporované systémy – CA systémy. In: Počítačom podporované systémy v strojárstve. 1998. ISSN 1335-3926. [cit. 2007-02-03] Dostupné na internete: <http://fstroj.utc.sk/journal/sk/001/ 001.htm>.

[54] Kuric, I. – Košturiak, J. – Gregor, M. – Debnár, R.: Integrácia počítačom podporovaných systémov v podniku. In: Počítačom podporované systémy v strojárstve. 1998. ISSN 1335-3926. [cit. 2007-09-12] Dostupné na internete: <http://fstroj.utc.sk/journal/sk/028/028.htm>.



[55] Lešková, A. - Svoboda, M.: Projektovanie organizácie montážneho procesu. In: Transfer inovácií : Špecializovaná publikácia / vedecko-technické výstupy grantových úloh. Košice : TU-SjF, 2002. s. 15-20. ISBN 80-7099-952-7.

[56] Lešková, A. – Švač, V.: Klasifikácia pracovísk pre hybridnú montáž. Transfer inovácií 6/2003, str. 182-186. [cit. 2008-12-16] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/6-2003/pdf/182-186.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[57] Lešková, A: Ergonomické aspekty projektovania pracovísk. Transfer inovácií 7/2004, str. 50-53. [cit. 2007-09-16] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/7-2004/pdf/50-53.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[58] Lešková, A.: Počítačová vizualizácia ergonomických parametrov pri projektovaní ručných pracovísk. Transfer inovácií 8/2005, str. 64-66. [cit. 2007-09-16] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/8-2005/pdf/64-66.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[59] Lešková, A.: Príslušenstvo ručných pracovných staníc. Transfer inovácií 8/2005. [cit. 2008-12-16] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/8-2005/pdf/46-48.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[60] Lešková, A.: Projektovanie „štíhlych“ pracovísk hybridnej montáže. Transfer inovácií 7/2004, str. 47-49. [cit. 2009-02-28] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/7-2004/pdf/61-65.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[61] Lešková, A.: Referenčné riešenie štruktúr pružne automatizovaných montážnych systémov. Transfer inovácií 6/2003, str. 112-114. [cit. 2009-02-28] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/6-2003/pdf /112-114.pdf>.

[62] Lohse, N. – Hirani, H. – Ratchev, S.: Task-based modeling and configuration of assembly workstations. In: Proceedings of the IEEE International Symposium on Assembly and Task Planning. Volume , Issue , 10-11 July 2003 Page(s): 301 – 306. [cit. 2009-06-02] ISBN: 0-7803-7770-2.

[63] Longo, F.: Effective design of an assembly line using modeling & simulation. Proceedings of the 38th conference on Winter simulation. 2006. p. 1893 – 1898. ISBN 1-4244-0501-7. [cit. 2009-03-24] Dostupné na internete: <http://www.informs-sim.org/wsc06papers/242.pdf>.

[64] Malega, P. – Mihok, J.: Prestoje a straty versus efektívnosť výroby. Transfer inovácií 9/2006, str. 97-100. [cit. 2007-11-20] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/9-2006/PDF/97-100.pdf>.

[65] Marcinčin, J. N.: Využitie technológií virtuálnej reality pri navrhovaní výrobných systémov. Dostupné na internete: < http://fstroj.utc.sk/journal/sk/43/43.htm>.

[66] Mareš, A. – Kováč, j. – Senderská, k. – Fabian, M.: Analýza pohybu rukou při ruční montáži pomocí datové rukavice. In: IT CAD : Dvouměsíčník o CAD, počítačové grafice a CA.. technologiích. vol. 18, no. 3 (2008), p. 29-31. ISSN 1802-0011.

[67] Mareš, A. – Senderská, K.: Snímanie videa montážnych operácii za účelom analýzy. Transfer inovácií 8/2005, str. 38-39. [cit. 2008-02-13] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/8-2005/pdf/38-39.pdf>.



[68] Mareš, A. – Senderská, K.: Virtuálna realita v projektovaní montážnych pracovísk. Transfer inovácií 7/2004, str. 61-65. [cit. 2009-02-28] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/7-2004/pdf/61-65.pdf>.

[69] Mareš, A.: Analýza procesu ručnej montáže pomocou dátovej rukavice. In: Transfer inovácií. č. 11 (2008), s. 251-253. [cit. 2009-02-03] Dostupné na internete: <http://www.sjf.tuke.sk/transferinovacii/pages/archiv/transfer/11-2008/pdf/251-253.pdf>. ISSN 1337-70-94.

[70] Mareš, A.: Metódy skracovania času prípravy inovácií. Transfer inovácií 6/2003, str. 164-166. [cit. 2008-10-31] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/ 6-2003/pdf/164-166.pdf>.

[71] Mareš, A.: Rozšírená realita a možnosti jej aplikácie pri projektovaní montáže. Transfer inovácií 7/2004, str. 70-72. [cit. 2007-04-22] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk /sjf-icav/stranky /transfer/7-2004/pdf/70-72.pdf>.

[72] Mareš, A.: Technické prostriedky pre zvýšenie produktivity práce v CAD systémoch. Transfer inovácií 8/2005, str. 35-37. [cit. 2008-05-04] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/8-2005/pdf/35-37.pdf>.

[73] Mihalikova, J. – Líška, O.: Využitie virtuálnej reality vo vzdelávacom procese. Transfer inovácií 9/2006, str. 83-85. [cit. 2009-02-28] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/9-2006/pdf/83-85.pdf>.

[74] Milo, P.: Technologické projektovanie v praxi. 2. doplnkové vydanie. Alfa, Bratislava. 1983. s. 400. ISBN 80-05-00103-7.

[75] Murčinko, J. – Novák, J., M.: Aplikácia prvkov znalostného systému v CAM systéme pomocou XML jazyka. In: Výrobné inžinierstvo. 1 (2007). s. 72-74. Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/fvtpo/casopis/pdf07/1-str-72-74.pdf>. ISSN 1335-7972.

[76] Nof, S. Y. – Wilhelm, W. E. – Warnecke, H. J.: Industial assembly. Chapman and Hall, London 1997, ISBN 0-412-55770-3. [cit. 2009-04-28] Dostupné na internete: <http://books.google.com/books?id=W61iB3oCyOoC&printsec= copyright&dq=Warnecke,+H.+J.:+Industrial+assembly&lr=&hl=sk#PPP1,M1>.

[77] Ostertagová, E.: Klasifikácia morfologických metód a princípy ich aplikácie. In: Transfer inovácií 8/2005, str. 232-236. [cit. 2009-04-12] Dostupné na internete: <http://www.sjf.tuke.sk/transferinovacii/pages/archiv/transfer/8-2005/pdf/232-236.pdf>.

[78] Palúch, S.: Teória informácie. FRaI ZU. Žilina, 2007. [cit. 2009-05-03] Dostupné na internete: <http://frcatel.fri.uniza.sk/users/paluch/ti_vlna.pdf>.

[79] Pekarčíková, M. – Bobková, D.: Projektovanie modulových demontážnych systémov. In: Trendy v systémoch riadenia podnikov : 11. medzinárodná vedecká konferencia, Stará Lesná – Vysoké Tatry, 9.-11. december 2008 : Zborník príspevkov. Košice : TU, 2008. str. 444-447. ISBN 978-80-553-0115-0.

[80] Pekarčíková, M.: Implementácia inovačných nástrojov tvorby logistických modelov demontážnych procesov. Dizertačná práca. TU, SjF, KMaE. 2008.

[81] Pellicano, N. M. – Santoro, E.: Computer Animation and Visualisation Techniques of Mechanical Products for Assembly Analysis. Proceedings of the Seventh International Conference on Information Visualization. vol. IV. 2003.

[82] Reiber, T., Jäkel, M.: Neue Konzepte für die Produktentwicklung. In. CAD-CAM REPORT, Nr. 7, 2004. str. 34 – 39.



[83] Rudy, V. – Kováč, J. – Ižariková, G.: Zobrazovacie modely výrobných prostriedkov a systémov. Transfer inovácií 9/2006, str. 207-210. [cit. 2009-02-28] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/9-2006/pdf/207-210.pdf>.

[84] Rudy, V. – Kováč, J.: Aplikácia modelovacích metód v projektovaní výrobných systémov. Transfer inovácií 9/2006, str. 203-206. [cit. 2008-11-27] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/9-2006/pdf/203-206.pdf>.

[85] Rudy, V.: Komponenty pre modernizáciu pracovísk ručnej montáže. Transfer inovácií 6/2003, str. 202-206. [cit. 2008-11-30] Dostupné na internete: <http://www.tuke.sk/sjf-icav /stranky/transfer/5-2002/pdf/202-206.pdf>.

[86] Rudy, V.: Metódy a techniky pre modernizáciu výrobnej základne zákazníckych výrob. Dizertačná práca. SjF TU v Košiciach, 2001.

[87] Rychtyckyj N. – Klampfl, E. – Gusikhin, O. – Rossi, G.: Application of inteligent methods to automotive assembly planning. SMC 2007: 2479-2483

[88] Senderská, K. – Mareš, A.: Flexibilita montážnych systémov. Transfer inovácií 5/2002, str. 36-39. [cit. 2008-11-28] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/5-2002/pdf/36-39.pdf>.

[89] Senderská, K. – Mareš, A.: Primárna a sekundárna analýza montážneho procesu. Transfer inovácií 9/2006, str. 216-217. [cit. 2009-03-02] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/9-2006/pdf/216-217.pdf>.

[90] Senderská, K. – Rudy, V. – Dzurišová, E. – Rogovský M.: Audit a optimalizácia ergonomických parametrov montážnych pracovísk. Transfer inovácií 2/2000, str. 124-125. [cit. 2008-04-16] Dostupné na internete: <http://www.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/2-2000/pdf/124-126.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[91] Senderská, K. – Varga, V.: Využívanie morfologickej analýzy v projektovaní montážnych systémov. In: Transfer inovácií č. 2 (2000), s. 90-93. [cit. 2008-12-28] Dostupné na internete: <http://www.sjf.tuke.sk/transferinovacii/pages/archiv /transfer/2-2000/pdf/90-93.pdf>. ISBN 80-8073-461-5.

[92] Senderská, K.: Aplikácia rozhodovacích tabuliek v analýze fungovania automatizovaných montážnych pracovísk. Transfer inovácií 6/2003, str. 98-101. [cit. 2009-03-15] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/6-2003/pdf /98-101.pdf>. ISBN 80-7099-952-7.

[93] Senderská, K.: Inovačné metódy a techniky a ich uplatnenie v procese projektovania montážnych systémov. In: Transfer inovácií : Špecializovaná publikácia / vedecko-technické výstupy grantových úloh. Košice : TU-SjF, 2002. č.5 (2002), s. 124-126. ISBN 80-7099-952-7.

[94] Senderská, K.: Metodika projektovania montážnych systémov. In: Transfer inovácií : Špecializovaná publikácia / vedecko-technické výstupy grantových úloh. Košice : TU-SjF, 2002. č. 5 (2002), s. 32-35. ISBN 80-7099-952-7.

[95] Senderská K.: Parametre montovaného výrobku a možnosti ich analýzy. Transfer inovácií 11/2008, str. 269-273. [cit. 2009-03-15] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/11-2008/pdf/269-273.pdf>.

[96] Senderská, K.: Systémový charakter a smery vývoja montážnych procesov. Transfer inovácií 6/2003, str. 102-105. [cit. 2009-01-17] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/6-2003/pdf/102-105.pdf>.



[97] Schreiber, W.: Virtuelle Technik im Automobilbau. Transfer von Hochtechnologie. Volkswagen AG Konzernforschung –Werkstofftechnik und Verfahren, 2004.

[98] Slanina, F. et al.: Montáž v strojárskych a elektrotechnických výrobách. 1.vyd Bratislava: Alfa, 1990. 296 s. ISBN 80-05-00609-9.

[99] Sokolský, M.: Modernizácia demontážnych postupov uzlov nákladných automobilov. Transfer inovácií 7/2004, str. 176-178. [cit. 2008-10-01] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/7-2004/pdf /176-178.pdf>.

[100] Steffan, R. - Schull, U. - Kuhlen, T.: Integration of virtual reality based assembly simulation intoCAD/CAM environments. Industrial Electronics Society, Aachen, Germany, 1998. IECON '98. Proceedings of the 24th Annual Conference of the IEEE, 2535-2537 vol.4, ISBN 0-7803-4503-7.

[101] Spath, D., Baumeister, M.: Synchronisation of material flow and assembly in hybrid and modular systems. In: Assembly Automation, roč.21, 2001, č.2, s.152-157.

[102] Strama, M. – Kováč, J.: Progresívne montážne technológie. In: Transfer inovácií 9/2006, str. 232-234. [cit. 2008-12-26] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/9-2006/pdf/232-234.pdf>.

[103] Strama, M.: Recyklačne spôsobilá konštrukcia výrobkov. In: Transfer inovácií 9/2006. [cit. 2009-03-06] Dostupné na internete: <http://www.sjf.tuke.sk/ transferinovacii/pages/archiv/transfer/9-2006/pdf/228-231.pdf>.ISBN 80-7093-6.

[104] Svoboda, M.: Inovácie montáže na báze zvyšovania pružnosti montážnych systémov. In: Transfer inovácií 5/2002, str. 9-14. [cit. 2007-09-28] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/9-2006/pdf/36-38.pdf>.

[105] Svoboda, M.: Vybrané problémy zvyšovania konkurencieschopnosti montážnych systémov. Hab. práca, SjF TU v Košiciach, 2004.

[106] Svoboda, M. – Bartók, M. – Ješka, A.: Inovačný potenciál montáže. In: Transfer inovácií 9/2006, str. 36-38. [cit. 2007-09-28] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky /transfer/9-2006/pdf/36-38.pdf>.

[107] Svoboda, M.: Inovačný potenciál pre zvyšovanie konkurencieschopnosti produkčných systémov. Transfer inovácií 6/2003, str. 49-52. [cit. 2009-01-23] Dostupné na internete: <http://web.tuke.sk/sjf-icav/stranky/transfer/6-2003/pdf/49-52.pdf>.

[108] Szombathyová, E. – Hurná, S.: Ergonómia I. Košice, Elfa, s.r.o. 1996. [109] Szombathyová, E. – Šebo, J.: Aplikácia metódy MTM na pracovisku ručnej

montáže. In: Transfer inovácií. č. 19 (2009), s. 87-88. [cit. 2009-06-13] Dostupné na internete: <http://www.sjf.tuke.sk/transferinovacii/pages/archiv/ transfer/13-2009/pdf/087-088.pdf> ISSN 1337-7094.

[110] Szombathyová, E.: Možnosti zvyšovania produktivity ručnej montáže. In: Transfer inovácií. č. 11 (2008), s. 68-70. [cit. 2008-12-15] Dostupné na internete: <http://www.sjf.tuke.sk/transferinovacii/pages/archiv/transfer/11-2008/pdf/68-70.pdf> ISSN 1337-7094.

[111] Szombathyová, E.: Využitie niektorých ergonomických zásad pri projektovaní pracovísk. In: Transfer inovácií : Špecializovaná publikácia / vedecko-technické výstupy grantových úloh. Košice : TU, 2004. s. 134-135. ISBN 80-8073-222-1.



[112] Šimo, I.: Virtuálna realita a informačná spoločnosť. [cit. 2007-04-30] Dostupné na internete: <http://virtual.fpv.umb.sk/zbornik/zb2003/Simo.pdf>.

[113] Tatuška, P. – Mudrončík, D. – Kuník, S.: Realizácia virtuálneho laboratória priemyselných programovateľných regulátorov. Internetový časopis 6. ročník, 2006, číslo 4. [cit. 2007-07-03] Dostupné na internete: <www.mtf.stuba.sk/ docs//internetovy _casopis/2006/4/tanuska.pdf>.

[114] Too Chuan Tan, J. – Duan, F. – Zhang, Y. – Arai, T.: Task decomposition of cell production assembly operation for man-machine collaboration by HTA. Proceedings of the IEEE International Conference on Automation and Logistics Qingdao, China. 2008.

[115] Thurgood, P., Clark, J.: Use of 3D Non-Contact Digitisation and 3D Touch Modelling Systems within utomotive Seating Design. [cit. 2008-09-13] In: <http://www.sensable.com/products/datafiles/customerprofiles/JCI.pdf>.

[116] Wulff, I.A. – Westgaard, R.H. – Rasmussen, B.: Ergonomic criteria in large-scale engineering design—II, evaluating and applying requirements in the real work of design, Applied Ergonomics 30 (3), 1999. str. 207–221.

[117] STN 26 9010 Manipulácia s materiálom. [118] STN EN ISO 6385: 2005 Ergonomické zásady navrhovania pracovných

systémov. [119] STN EN ISO 9004: 2001, Systémy manažérstva kvality. Návod na zlepšovanie

výkonnosti (ISO 9004:2000). [120] Vyhláška č. 542/2007 o podrobnostiach o ochrane zdravia pred fyzickou

záťažou pri práci, psychickou pracovnou záťažou a senzorickou záťažou pri práci. MZ SR.

[121] URL:http://fsi.uniza.sk/kkm/publikacie/ma/ma_05.pdf [2009-06-14] [122] URL:http://hercules.kar.elf.stuba.sk/tar/ts/ [2009-04-22] [123] URL:http://krcho.szm.sk/catia.html [cit. 2007-11-03] [124] URL:http://mircom.webnode.com/cax-systemy/najznamejsie-ca-systemy/ [cit.

2009-02-17] [125] URL:http://pevo.ic.cz/ [cit. 2008-03-15] [126] URL:http://slcp.sk/e4pq/ [cit. 2007-12-12] [127] URL:http://virtualni-realita.molbud.cz/ [cit. 2007-02-26] [128] URL:http://vyukamontaze.nanno.sk/index.php?option=com_content&view=arti

cle&id=19&Itemid=27 [cit. 2009-02-16] [129] URL:http://www2.fiit.stuba.sk/~kvasnicka/Mathematics/05.tyzden/GrafyI.pdf [cit.

2008-12-29] [130] URL:http://www.3dconnexion.com [cit. 2008-08-28] [131] URL:http://www.bozpo.sk/public/tlacovky/bozp/07_sme0404.htm [cit. 2008-12-

28] [132] URL:http://www.cyberedge.com/3.html [cit. 2008-10-02] [133] URL:http://www.designtech.cz/c/ [cit. 2009-02-05] [134] URL:http://www.dytron.sk/catia.shtml [cit. 2007-11-17] [135] URL:http://www.ergonomie.name/ [cit. 2008-08-28] [136] URL:http://www.exos.sk/GDFS/Integrovane_IS/2_Funkcie/modul2.htm [cit.

2009-01-27]



[137] URL:http://www.afcee.brooks.af.mil/dc/dcd/interior/indespubs/ergonomics.pdf [cit. 2007-09-29]

[138] URL:http://www.aqi.tnuni.sk/fileadmin/dokumenty/Nastroje_a_metody/Defino vanie%20a%20modelovanie%20procesov.pdf. [cit. 2009-03-14]

[139] URL:http://www.boschrexroth.com/business_units/brl/en/produkte/mps/philo sophie/esd/index.jsp [cit. 2008-08-28]

[140] URL:http://www.boschrexroth.com/is-bin/INTERSHOP.enfinity/eCS/Store/ en_GB/-/EUR/CatalogFrameset461038-Start;sid=mbasnJCIopev5tqVP5 Zt8ElCVUrs9iCbxv0=?bridgeSelectedCatalog=DE_MTN [cit. 2008-08-28]

[141] URL:http://www.boschrexroth.com/various/utilities/mediadirectory/download/index.jsp?object_name=3842538281_2006-09.pdf [cit. 2008-08-28]

[142] URL:http://www.institut-informacniho-designu.cz/ergonomie/ugdtechnomatix .html [cit. 2007-04-26]

[143] URL:http://www.ipaslovakia.sk/slovnik [cit. 2007-04-09] [144] URL:http://www.ipaslovakia.sk/slovnik_view.aspx?id_s=77 [cit. 2007-04-09] [145] URL:http://www.ipaslovakia.sk/slovnik_view.aspx?id_s=80 [cit. 2008-11-23] [146] URL:http://www.kks.zcu.cz/podklady/catia_page.htm [cit. 2008-06-29] [147] URL: http://www.kvt.sjf.stuba.sk/ [cit. 2008-08-11] [148] URL:http://www.kxcad.com/catia-product-synthesis-human-activity-analysis-

rula-analysis]. [cit. 2008-12-09] [149] URL:http://www.mcae.cz [cit. 2008-09-09] [150] URL: http://www.muzeum-umeni-benesov.cz/iid/ergonomie/files/Ergonomie-70-

leta.pdf [2009-03-21] [151] URL:http://www.rentacomputer.com/rentals/tablet-pc.asp [cit. 2007-02-18] [152] URL:http://www.spskralanr.edu.sk/edupage/gasparik/Algoritmizacia.pdf [cit.

2009-04-05] [153] URL:http://www.technodat.sk/produkty/catia-v4/ [cit. 2007-05-01] [154] URL:http://www.vrealities.com/5dt.html [cit. 2007-05-17] [155] URL:http://web.tuke.sk/ekf-kamahi/predmety/teoria_grafov.htm [cit. 2009-05-11]



Prílohy Príloha A Identifikačné listy pre posudzovanie základných ergonomických kritérií Príloha B Riešenia montážnych systémov od rôznych výrobcov Príloha C CD nosič

PRÍLOHA A

A. IDENTIFIKAČNÉ LISTY PRE POSUDZOVANIE ZÁKLADNÝCH ERGONOMICKÝCH KRITÉRIÍ

A.1 IDENTIFIKAČNÝ LIST PRE PRÁCU V SEDE – KRITÉRIÁ PRE

USPORIADANIE PRACOVNÉHO MIESTA NÁZOV PRÁCE

IDENTIFIKÁCIA PRACOVNÉHO MIESTA

Kritérium Doporu čené rozmery

Výsledky merania Prijate ľné

A Výška manipula čnej rovi ny 56 – 91 cm áno - nie

B Výška zorného po ľa 120 - 144 cm (fixná 144 cm)

áno - nie

C Hrúbka povrchu pracovnej dosky 5 cm áno - nie

D Hĺbka priestoru pre kolená

min. 53 cm

dop. 61 cm áno - nie

E Šírka priestoru pre kolená

min. 53 cm


F Priestor pre stehná min. 20 cm áno - nie

G Vzdialenos ť výkonu montáže

min. 20 cm


H Hĺbka priestoru pre nohy 15 cm áno - nie

I Vzdialenos ť zadnej časti priestoru pre nohy 61 cm áno - nie

j Výška priestoru pre nohy 15 cm áno - nie

A.2 IDENTIFIKAČNÝ LIST PRE PRÁCU V STOJI – KRITÉRIÁ PRE USPORIADANIE PRACOVNÉHO MIESTA

NÁZOV PRÁCE




A Pracovná výška rúk Jemná práca

Ľahká práca

Ťažká práca

94 - 127 cm

84 – 107 cm

71 – 107 cm

áno – nie

áno – nie

áno - nie

B Výška zorného po ľa

137 – 173 cm

(fixná 137 cm) áno - nie

C Výška nožnej podpery 15 cm áno - nie

D Priestor pre kolená 13 cm áno - nie

E Výška medzery pre nohy od nožnej podpery min. 15 cm áno - nie

F Hĺbka medzery pre nohy min. 15 cm áno - nie

G Vzdialenos ť výkonu montáže

min. 20 cm


A.3 IDENTIFIKAČNÝ LIST HORIZONTÁLNE DOSAHOVEJ VZDIALENOSTI NÁZOV PRÁCE




A Doporu čený dosah dopredu 30 cm áno – nie

B Rozšírený dosah dopredu 46 cm áno - nie

C Min. vzdialenos ť pre vykonávanie práce dopredu 2,5 – 10 cm áno - nie

D Doporu čený dosah do strán 102 cm áno - nie

E Rozšírený dosah do strán 152 cm áno - nie

PRÍLOHA B

Ergonomické riešenie montážneho pracoviska od rôzny ch spolo čností Bosch Rexroth AG

All Metal Designs, Inc. (AMD)

Polstore Storage Systems Limited

Elabo GmbH

Lanco AG

Innovatec AG

LP-Montagetechnik GmbH

mavPrufftechnik

bobkova: innovation methods for projection of ergonomic assembly systems

Documents