Nr 4 - Katedra Inżynierii Produkcji

Transcription

SPIS TREŚCI – CONTENT:
1. Aleksander MOCZAŁA: Rozwój systemów ERP ............................................................................................... 1
2. Leif GOLDHAHN, Michael KAISER: Development of adaptable multimedia process
descriptions for process planning and manufacturing via a knowledge based CAP–System ................... 4
3. Dariusz PLINTA: Optymalizacja systemów produkcyjnych z wykorzystaniem
symulacji komputerowej ................................................................................................................................... 7
4. Martin KRAJČOVIČ: Joint replenishment and reorder point systems
in purchase order determining ....................................................................................................................... 11
5. Sławomir KUKLA: Prognozowanie i symulacja w analizie systemów produkcyjnych ................................ 13
6. Milan MALCHO, Jozef JANDAČKA: The proposal of heat recuperation at malt production ...................... 17
7. Maria BARON–PUDA: Systemy wynagradzania w przedsiębiorstwach produkcyjnych.
Różnicowanie płac zasadniczych .................................................................................................................. 20
8. Milan MALCHO, Jozef JANDACKA: Innovation of technological equipment
for calcining of ceramics ................................................................................................................................. 22
ISSN 1734–9834
Redaktor Czasopisma:
Czasopismo
Akademii Techniczno–Humanistycznej
w Bielsku–Białej
Katedra Inżynierii Produkcji
dr inż. Aleksander Moczała
– Akademia Techniczno–Humanistyczna w Bielsku–Białej
Rada Naukowa Redakcji:
Przewodniczący: prof. dr hab. inż. Józef Matuszek
Akademia Techniczno–Humanistyczna w Bielsku–Białej
Prof. dr hab. inż. Milan Gregor
Uniwersytet Techniczny w Żylinie
We współpracy:
Uniwersytet Techniczny w Żylinie – Słowacja
Słowackie Centrum Produktywności w Żylinie – Słowacja
Adres redakcji:
Akademia Techniczno–Humanistyczna
Katedra Inżynierii Produkcji
ul. Willowa 2, 43–309 Bielsko–Biała
tel. 033 82 79 253, email: [email protected]
Prof. dr hab. inż. Branislav Micieta
Słowackie Centrum Produktywności w Żylinie
Prof. dr hab. inż. Jan Szadkowski
Akademia Techniczno–Humanistyczna w Bielsku–Białej
Uwagi redakcyjne
Decyzja ostateczna o druku jest podejmowana po uzyskaniu recenzji artykułu.
Redakcja zastrzega prawo skracania nadesłanych przez autorów publikacji do druku.
Aleksander MOCZAŁA
ROZWÓJ SYSTEMÓW ERP
Maszyny licząco–księgujące systemu Hollerith stosowane były
w okresie międzywojennym również przez polską administrację zagłębia karwińskiego (Zaolzie) po przejęciu przez Polskę w 1938 r.
Schemat funkcjonowania systemu maszyn licząco–analitycznych
Tabulating Machine Company – przedstawia rys 1.1. – wykorzystujący karty dziurkowane, odczytywane raczej pneumatycznie niż z zastosowaniem elektryczności. Ten sam system kart dziurkowanych wykorzystywany był w czytnikach polskich komputerów Odra jeszcze w latach 80–tych.
Streszczenie: W artykule przedstawiono problem ewolucji systemów ERP i przepływu danych w kooperacji procesów produkcji.
Rozwój produktywności wymaga ułatwienia inicjowania, tworzenia i powiększania kooperacyjnych powiązań co wymaga rozwoju
systemów inżynierii zarządzania. Rozwój systemów ERP wymaga
możliwości wyszukiwania przedsiębiorstw posiadających wolne zasoby. Proponowana ewolucja systemów wspomaga tworzenie procesów produkcyjnych z innymi przedsiębiorstwami
Słowa kluczowe: MRP, ERP, CRM, zarządzanie przedsiębiorstwem, kooperacja,
1. HISTORIA SYSTEMÓW
ZARZĄDZANIA PRODUKCJĄ
1.1. Wprowadzenie
W 2007 roku polski rynek ERP powinien
osiągnąć wartość 200 mln dol. To o 30 proc.
więcej niż dwa lata temu. Koniunkturę nakręca popyt na rozwiązania wertykalne, głównie
dla produkcji procesowej i dyskretnej, sektora finansowego oraz dla handlu detalicznego
i hurtowego [4]
Zintegrowane Systemy Informatyczne
klasy ERP ukształtowały się w latach 90–tych,
a korzeniami sięgają metodologii MRP oraz
MRP II. Wykształciły się poprzez wielokrotne dodawanie do tychże systemów kolejnych
modułów i często nazywane są po prostu
MRP III (Money Resource Planning – Planowanie Zasobów Finansowych). Oficjalny standard ERP nie został do tej pory zdefiniowany
jednak przyjmuje się że podstawowy system
ERP to MRP II plus rachunkowość zarządcza,
cash–flow i rachunek kosztów.
1.2. Historia systemów zarządzania produkcją
Rys. 1.1. Schemat funkcjonowania systemu maszyn licząco
–analitycznych Tabulating Machine Company.
Patrząc na historię systemów
zarządzania produkcją należy wspomnieć osobę Hermana Hollerith, który już w XIX stuleciu konstruował
pierwsze swoje maszyny liczące.
Herman Hollerith (ur. 1860
w USA), utworzył Tabulating Machine Company (TMC), opatentował system maszyn licząco–analitycznych. Tabulating Company Machine rósł w siłę w miarę jak maszyny zdobywały uznanie. W roku 1924
łącząc się z kilkoma innymi firmami
dał początek korporacji IBM.
1 / 2007 (4)
Produktywność i Innowacje
Kolejną znaną postacią, zasłużoną w rozwoju systemów zarządzania produkcją był również Joseph Orlicky – emigrant z Czechosłowacji po II wojnie światowej, – jeden z twórców teorii MRP w latach 1970–tych. Joseph Orlicky naukowiec pracujący w IBM porównywał konsekwencje powstania systemów MRP do ogłoszenia przez Mikołaja Kopernika polskiego astronoma rewolucyjnej teorii o obrotach
ciał niebieskich.
1.3. Rozwój systemów zarządzania produkcją
Ewolucja systemów zarządzania produkcją ma już blisko półwieczną historię. W okresie od 1960 do 2000 roku pojawiły się następujące rodzaje systemów:
/
Productivity & Innovation
1
Rozwój systemów ERP
Aleksander Moczała
• Integracja ERP z aplikacjami:
• CRM (Customer Relationship Management)
• SCM (Supply Chain Management)
• MES (Manufacturing Execution System),
• WMS (Warehouse Management Systems) and
• TMS (Transportation Management Systems).
Systemy rozwijające ideę Enterprise Resource Planning – Planowanie Zasobów Przedsiębiorstwa, to zbiór aplikacji, które pozwalają integrować działania przedsiębiorstwa na wszystkich szczeblach zarządzania zapewniając optymalne wykorzystanie zasobów
oraz uporządkowanie i przejrzystość procesów wewnętrznych. Systemy ERP uzupełnia się także dodatkowymi modułami, którymi mogą
być np. CRM (Customer Relationship Management) czyli Zarządzanie Relacjami z Klientami, SCA (Supply Chain Automation), e–biznes – Przyjmowanie i wysyłanie zamówień przez internet, moduły rachunkowości zarządczej, hurtownie danych, zarządzanie wiedzą, GM/dystrybucja.
1960 – IC (Inventory Control) – systemy Zarządzania Gospodarką Magazynową, które były pierwszymi systemami wspomagającymi zarządzanie przedsiębiorstwem,
1970 – MRP (Material Requirements Planning) – Planowanie
Potrzeb Materiałowych – systemy wykorzystywane do racjonalizacji
planowania, poprzez wydawanie zleceń zakupu i produkcji w odpowiednim momencie, aby każdy produkt pojawił się w potrzebnej chwili i w wymaganej ilości,
1980 – MRP II (Manufacturing Resorce Planning) – Planowanie Zasobów Produkcyjnych – rozwinięcie MRP I, poszerzone
o bilansowanie zasobów produkcyjnych i dystrybucję, wprowadzone przez organizację APICS (American Production and Inventory
Control Society) Amerykańskie Stowarzyszenie Sterowania Produkcją i Zapasami,
1990 – ERP (Enterprise Resource Planning) czasem określane
jako MRPIII lub MRPII Plus – Planowanie Zasobów Przedsiębiorstwa
– rozwinięcie systemu MRPII o procedury finansowe, w tym księgowości zarządczej (Cash Flow, metoda Activity Based Costing).
ERP jest zbiorem aplikacji, adresowanym głównie do firm produkcyjnych, aby zapewnić optymalizację zasobów i procesów wewnętrznych przedsiębiorstwa. Dotyczy m. in.: odpowiedniego planowania zasobów, utrzymywania odpowiedniego poziomu zapasów, zapewnienia
przejrzystości procesu produkcyjnego,
1999 – CMR (Customer Relationship Management) – Zarządzanie Relacjami z Klientem, powstała jako nowa koncepcja zarządzania zorientowana na kontakty z klientem, opierająca
się na nowoczesnych modelach biznesowych oraz na interaktywnych technologiach. Rozwiązania CMR są adresowane do wszystkich przedsiębiorstw, zarówno produkcyjnych jak i handlowych oraz
mogą być stosowane równie skutecznie w małych jak i w dużych
przedsiębiorstwach,
2000 – ERP II jest zbiorem specyficznych dla danej branży aplikacji, które generują wartości dla klientów i udziałowców, poprzez udostępnienie i optymalizację procesów, zarówno wewnątrz przedsiębiorstwa, jak i pomiędzy przedsiębiorstwami – partnerami. ERP II wyewoluowało z koncepcji rozszerzonego ERP (extended ERP), w której
do tradycyjnego systemu ERP dodano możliwość transakcji między
przedsiębiorstwami (B2B) – rys 1.2.
2.1. Implementacja i funkcje SCM
Integracja w ramach łańcucha logistycznego – jest to dział, który dyktuje aktualne kierunki rozwoju zintegrowanych systemów wspomagających zarządzanie, sprawia że tworzone są aplikacje, które zaczynają łączyć przedsiębiorstwa w ramach definiowanych procesów
ERP II lub też pozwalają całkowicie integrować działania wielu przedsiębiorstw za pomocą systemów SCM (Supply Chain Mannagement)
– Zarządzanie Łańcuchem Dostaw.
Podczas implementacji SCM w bardziej szczegółowy sposób traktowane są funkcje planowania i realizacji łańcucha dostaw. SCM umożliwia
opracowanie modelu całej sieci dostaw oraz wszystkich jej ograniczeń.
Następnie za pomocą tego modelu można zsynchronizować działania
i zaplanować przepływ materiałów w całym łańcuchu dostaw. Na tej podstawie dostosowuje się podaż do popytu oraz tworzy możliwe do realizacji plany związane z zaopatrzeniem, produkcją, zapasami i transportem.
W planowaniu SCM uwzględnia się wiele lokalizacji, ich wzajemne zależności, globalny łańcuch dostaw i partnerów handlowych danej
firmy. Proces współpracy na skalę globalną jest nowością dla większych firm i wymaga wprowadzenia zmian organizacyjnych. Obejmuje
nie tylko realizację, ale i planowanie strategiczne, taktyczne oraz operacyjne. W rezultacie SCM ma wpływ na procesy biznesowe nawet na
najniższym poziomie.
2. TRENDY W ROZWOJU SYSTEMÓW ZARZĄDZANIA
PRODUKCJĄ
2.2. Systemy ERP z wprowadzaną aplikacją SCM
Planowanie w czasie rzeczywistym, zaawansowane metody symulacji i możliwości optymalizacji za pomocą SCM gwarantują całkowicie nowy przepływ procesów, inny niż w przypadku systemu ERP.
Użytkownicy SCM muszą gruntownie zapoznać się z funkcjonowaniem całego łańcuchu dostaw.
Współczesne badania dla ERP mają na celu:
• Integracja przedsiębiorstw: EI (enterprise integration) – business–to–business BtB, przy użyciu języka XML i norm dla procesów zarządzania jak BPML, ebXML
Rys. 1.2. Kierunek ewolucji systemów zarządzania w przedsiębiorstwie
2
/
System ERP zarządza przepływem wewnętrznych procesów firmy
w sposób umożliwiający produkcję zapasów i kosztów. Natomiast wdrożenie systemów SCM przynosi dodatkowe korzyści dzięki:
• Umożliwieniu integracji procesów biznesowych wewnątrz firmy i poza nią
za pośrednictwem Internetu;
• Dostarczeniu firmom funkcjonalności
umożliwiających integrację z rynkami
elektronicznymi;
• Umożliwieniu globalnego planowania
(zamiast specyficznego dla zakładu
przebiegu MRP)
• Umożliwieniu symulacji w czasie rzeczywistym, co pozwala na trafniejsze
1 /2007 (4)
Aleksander Moczała
Rozwój systemów ERP
i szybsze reagowanie na pojawiające się na rynku trendy bądź specjalne zlecenia klientów;
• Dostarczaniu funkcjonalności jednoczesnego planowania potrzeb
materiałowych i zdolności produkcyjnych;
• Zapewnieniu przejrzystości łańcucha dostaw na poziomie alokacji
klientów i dostawców, stanu zapasów, zleceń, prognoz, planów produkcji oraz kluczowych wskaźników efektywności.
Dzięki GRP – Global Resource Planning zintegrowanie dużej
liczby dostawców przedsiębiorstwa, choć podnosi koszty wdrożenia
powinno dać zyski – rozwiązaniem będą elektroniczne rynki, ale te
dopiero powstają. Klient będzie posiadał stały wybór: albo organizować rynek we własnym zakresie, albo kupić proponowane rozwiązanie i poddać się praktykom monopolistycznym dostawcy oprogramowania. Trzecim naturalnym źródłem korzyści jest integracja e–procurement z systemami ERP własnymi i dostawców, których wyszukiwanie stanie się szybsze i trafniejsze.
2.3. Przyszłość systemów zarządzania produkcją
Przyszłość w badaniach dla ERP to dalsza integracja systemów:
• integracja systemów SCM (Supply Chain Management) oraz
kombinacja aplikacji SCM z GIS (Geographical Information
System)
• CAC (Computer Aided Cooperation) – systemy wspomagania
kooperacji
Widzimy już dziś jak tworzenie produktów obejmuje kilka przedsiębiorstw i tak ewoluują też systemy. Wychodzą one poza przedsiębiorstwa i pozwalają na koordynację poszczególnych procesów – klasa
ERP II, lub też łączą całe łańcuchy dostaw – systemy SCM. Wewnątrz
przedsiębiorstw systemy ERP uzupełniane są o systemy zarządzania
wiedzą, ECR, CRM, portale korporacyjne, aplikacje e–biznesowe.
Przedsiębiorstwa kładą nacisk na aplikację – platformę handlu elektronicznego muszą ponieść koszty wdrożenia, zyskują jednak prawo do pobierania opłat za korzystanie z niej – stałe opłaty licencyjne i procent od wartości transakcji. Duża liczba firm korzystających z platformy może wprawdzie skłonić jej właścicieli do obniżenia
ceny, ale i tak jej wysokość stanowi istotną barierę dla wielu firm, które chciałyby z takiej platformy korzystać. Alternatywą dla dużych firm
jest budowa własnych rozwiązań e–procurement na bazie narzędzi
dostarczanych zarówno przez dostawców systemów ERP, jak i innych
producentów rozwiązań e–commerce.
Literatura
[1] Botta–Genoulaz V., *, Millet P. –A., Grabot B.: A survey on the
recent research literature on ERP systems, Elsevier, Computers in Industry 56 (2005) 510–522
[2] Grudzewski W., Hajduk I.: Kierunki rozwoju zarządzania a globalizacja, Ekonomika i Organizacja Przedsiębiorstw, 1/2002.
[3] Jacobs F. R., Bendoly E.: Enterprise resource planning: developments and directions for operations management research, European Journal of Operational Research 146 (2) (2003)
[4] Hoppe Marc: „A star is born”, SAP Systems Integration, sapinfo. net N 78/2006
[5] Knosala R.: Zastosowanie metod sztucznej inteligencji w inżynierii produkcji, WNT, Warszawa 2002.
[6] Kosturiak, J. Gregor M. Micieta B. Matuszek, J.: Projektovanie
výrobných systémov pre 21 storočie. EDIS, Žilina, 2000, 398s. (ISBN
80–7100–553–3)
[7] Maber Vincent A.: The early road to material requirements
planning, Elsevier, Journal of Operations Management 25 (2007)
346–356
[8] Matuszek J.: „Zarządzanie przedsiębiorstwem XXI wieku” Przegląd Mechaniczny, Zeszyt 2/2002.
[9] Moczała A.: The Direction of Development of ERP Systems, Medzinarodna vedecka
konferencja InvEnt 2007, Zylina, 2007.
[10] Moczała A.: Designing Production
Processes With Computer Aided Cooperation.
18 International Scientific Conference in Mittweida – 18. Internationale Wissenschaftliche
Konferenz Mittweida, 09–11. November 2006
Rys. 2. Prognoza ewolucji systemów ERP – zarządzania
w przedsiębiorstwie
DEVELOPMENT OF ERP SYSTEMS
Abstract
The paper presents problem evolution of ERP systems and
data flow in the co–operation of production process. The development of productivity demands facilitation of initiation, formation and enlarging the cooperation connections. This problem demands development of systems in management engineering. This
development of systems ERP demands possibility of looking enterprises which have free resources. The proposed evolution of
systems makes support for creating production process with other
cooperating enterprises.
CAC – Computer Aided Cooperation systemy wspomagania
kooperacji – dzięki zastosowaniu przy równoległemu opracowywaniu
procesu kooperacji (simultaneous engineering – SE) można uzyskać
skrócenie procesu projektowania produkcji
Przewidywanym obecnie celem rozwoju systemów zarządzania
jest stworzenie systemów GRP – Global Resource Planning – planowanie zasobów dowolnie wielu przedsiębiorstw, to zbiór aplikacji,
które pozwalają integrować działania wielu przedsiębiorstw na wszystkich szczeblach zarządzania zapewniając optymalne wykorzystanie
zasobów oraz uporządkowanie i przejrzystość procesów wewnętrznych. Systemy ERP z dodatkowymi modułami, którymi mogą być np.
CRM, SCA, e–biznes, CAC wyposażone w narzędzia pozwalające na
integrację systemów różnych producentów i wersji językowych
1 / 2007 (4)
dr inż. Aleksander MOCZAŁA – Katedra Inżynierii Produkcji,
Akademia Techniczno–Humanistyczna, Bielsko–Biała, 43–309, ul.
Willowa 2, email: [email protected]
/
3
Leif GOLDHAHN, Michael KAISER
Development of adaptable multimedia process
descriptions for process planning and manufacturing
via a knowledge based CAP–System
The more complex and extensive the instructions for a successful
work execution are, the more attention should be paid to their clarity
as to content and layout. For this purpose and for adjusting to the
users’ needs, multimedia process descriptions (Figure 2 – solution
of multimedia elements in a knowledge–based–system) offer a
wide range of solutions, also as an instrument of the knowledge
management in the process description.
The idea of multimedia plans are based on an all–embracing,
human–natural description of work. As many as possible of the
human sensory organs are addressed to make the assimilation of
information easier, faster and to improve man’s capacity to remember
information [6]. Using multimedia technology means to process not only
alphanumeric data but also pictures, animated pictures, sound, language
and computer animations. Specific, enterprise–related solutions of
multimedia quality inspection plans can be set up for each individual
application. Multimedia process descriptions integrate product– and
manufacturing–related pieces of information to make them available for
blue–collar workers on the spot in a decentralised way [7].
AbstractŁ The increasing individualisation of products is
demanding an excellent managing of process information. One
solution are multimedia process descriptions to show the individual
knowledge of product and processes in a comprehensive way.
But with too much information there is a high risk of “information
overload”. So it was necessary to look for a solution to adapt all
the information of multimedia process descriptions for the different
needs of users. A good possibility to realise such a problem are
object oriented knowledge based CAP–Systems. So there was
developed an technique to adapt these multimedia process
descriptions.
Keywords: process planning, multimedia, process descriptions,
knowledge based systems
1. INTRODUCTION
Today industrial manufactured products are getting more and
more individual [1]. To manage manufacturing and assembling of these
customised products, it is necessary to have special adapted process
descriptions. With an intelligent process planning this electronic
information will make it possible to shorten times for manufacturing
components, assemblies and products. To construct these process
descriptions, a good knowledge management is important [2].
The idea was to develop an approach to adapt multimedia
process descriptions for the process planning and manufacturing with
a knowledge based CAP–system. With this technique it is possible to
plan industrial processes faster, because only the right information,
which is really needed in this situation, will be shown.
2.2 . Application of multimedia process description in small
and medium–sized enterprises (SME)
The multimedia process descriptions are in use at some small
and medium–sized enterprises [8]. So for example one enterprise
uses these plans for assembling mechatronic products [9]. Another
example is an enterprise, using these plans for assembling special
gears [10]. You also can use these plans for quality inspection for
example at co–ordinate measuring machines [11].
What is the advantage of using multimedia process descriptions
at small and medium–sized enterprises?
• Accurate description of the single assembly steps, especially
for manufacturing of very complex products
• Excellent reproducibility of the assembly– and control
processes
• Constant quality parameters
• Reducing time for learning a new job step for employees
• Increased image of customers
• Additional benefit for service engineers and customers
There exists further possibilities to use these descriptions in
enterprises like the introduction for setting up machines and so on.
2. MULTIMEDIA PROCESS DESCRIPTIONS
2.1. Characteristic of multimedia process descriptions
The first step is the state of the art multimedia process
descriptions and knowledge based systems which are reflected.
Process descriptions in general are fundamental documents in
production enterprises. Job descriptions, CAD–drawings, bills of
material, quality assurance instructions and further documents belong
to them. The importance of the use of multimedia in enterprises is
multiple scientifically proven [3], [4], [5]. So the user will understand
this kind of information in an easier and faster way than classical
alphanumerical descriptions.
Alphanumerical process descriptions are arranged as tables
consisting of a head and an instruction part. The head part of the
process descriptions contains general information of the work piece,
of the assembly group and of the process description. The instruction
part contains the instructions for the specific work piece as well as the
data relevant for checking such features as, testers testing devices,
frequency of inspection and kind of documentation.
4
3. KNOWLEDGE BASED CAP–SYSTEMS
The other part of the new technique is a knowledge based
system. With this kind of software it is possible to manage a huge
number of process information in a knowledge base with rules and
constraints (Figure 1).
Such systems are solving problems with known (routine activities)
and unknown algorithms (selection of machines, tools, operation
sequences). Using heuristic solving methods, knowledge, experience and
/
1 /2007 (4)
Leif Goldhahn, Michael Kaiser
Development of adaptable multimedia process descriptions for process planning and manufacturing via a knowledge based CAP–System
4.
THE ADAPTATION OF MULTIMEDIA
PROCESS DESCRIPTION WITH A
KNOWLEDGE BASED
CAP–SYSTEM
Presently
multimedia
process
descriptions include all Information in a
multimedia–based way about the product
and the process. If someone needs special
information like for example, some parts of
the process for a special situation, there
is the danger of “information overload”.
To manage these situations and all the
information it is necessary to use the
advantages of a knowledge based system.
But before you can adapt multimedia
Figure 1: System to apportionment a knowledge based system into development system
process description via a knowledge based
and application system
system it was necessary to develop a
solution to handle multimedia elements
intuition is the key to success. Manual activities are time demanding in the in such a system. This is an absolutely new possibility and an
engineering process and includes labour activity in preparatory [12].
intermediate step for the new technique (cf. figure 2).
Those activities can be computer aided (CAP) for logic and
To adapt multimedia process descriptions with a knowledge based
methodology decisions [13]. So, the flexibility of the plan consistency CAP–system, there are some following important steps necessary:
will increase and will be much more efficient. The activities of process
Based on the needs of industrial processes, there were developed
planning include applications like manufacturing planning, process
criteria
adapting multimedia process descriptions on a multiple way.
engineering, machine routing and material processing.
There
are
3 kinds of criterions
Today in the field of CAP–Systems there exist knowledge based
CAP–Systems [14]. State of the art are object oriented systems [15].
• object oriented criteria
They are successfully in use in many enterprises [16], [17],[6],[7].
• situation oriented criteria, and
With the help of these systems the process planning engineer
• function oriented criteria.
is able to plan faster and more accurately with less errors. A person,
who is new in this job, is able to choose components for the process
Object oriented criteria are related to the process with the
description without having the whole knowledge about the process. information about itself. Situation oriented criteria describe the
They are also able to calculate exact prices on base of calculated adaptable influences like the user of the description and the kind of
process times with such a system.
process. Function oriented criteria describe the use of the process
description with possible influences. Actually
these criteria are evaluated particularly.
Next steps are to set these criteria
into a morphology to get a better overview
about possible relations and to define the
characteristics oft each criterion. Then it is
necessary to define and handle the relations of
the criteria and their characteristics. After that
comes a realisation of the defined relations
in a knowledge based CAP–system. A pilot
application with an evaluation will finish the
procedure.
There were other approaches tested, like
using only a database. With such a solution
you couldn’t use rules and constraints.
Special about this technique is the
combination of advantages of a knowledge based
system and multimedia process descriptions. To
handle all these information in a good quality it is
necessary to adapt them on a multiple way. The
developed method for this is shown in figure 3.
Figure 2: Elements of multimedia in a knowledge–
based–system (application system)
1 / 2007 (4)
/
5
Development of adaptable multimedia process descriptions for process planning and manufacturing via a knowledge based CAP–System
Leif Goldhahn, Michael Kaiser
6. REFERENCES
[1] Zäh, Michael; Egermeier, Hans;
Eursch, Andreas; Petzold, Bernd: Effiziente Interaktion mit virtuellen Prototypen;
Werkstattstechnik online 9/2003
[2] Goldhahn, Leif: Kompetenzbasiertes, multimediales Wissensmanagement
für die Fertigung. In: Enderlein, Hartmut
(Ed.): Kompetenznetze der Produktion und
mobile Produktionsstätten. TBI ´02. Chemnitz: TU Chemnitz, iBF, 2002, p. 85 – 89
[3] Westkämper, Engelbert: Fertigungsplanung – Wissensmanagement
für die Produktion; Werkstattstechnik
3–2002, p. 51
[4] Meier, H.; Neuschwinger A.: M–
AIS – ein multimediales Arbeitsplatz–
Informationssystem; Werkstattstechnik
1/2–2000
[5] Spath Dieter; Gerlach Stefan:
Informationen in Teams in Montage und
Produktion; Werkstattstechnik 9–2003
[6] Hüser, M; Rein, E.: Multimediaanwendungen in der Produktion – Komplexe
Prozesse werden mit Bildern und Symbolen
für jeden Mitarbeiter verständlich ausgedrückt.
Blick durch die Wirtschaft. 1998 /18, p. 3
[7] Klement, Roman: Produktionsanlagen – mobil, transparent und vernetzt. Industrieanzeiger. Sonderausgabe zum AWK
2002. (2002) p. 48
[8] Goldhahn, Leif; Puchegger, Markus;
Regenfelder, Jochen : Einführung multimedialer Arbeitspläne und CAD–Anbindung für
den Gerätebau http://www.htwm.de/~innarb/
PDF/mmAPGeraetebau.pdf, 2004
[9] Goldhahn, Leif; Kern, René:Arbeitsplanung für die Fertigung mechatronischer Systeme. 16th International Scientific Conference
Mittweida IWKM 2003. Scientific Reports Nr. 2,
Figure 3: Knowledge based approch to adapt multimedia process descriptions
2003, p. 73 – 77
[10] Mäder, Hans–Jürgen: Erfahrungen
mit multimedialen Arbeitsmitteln aus der Sicht
eines Anwenderbetriebes; Scientific Reports 4–2002; ISSN 1437–7624
5. CONCLUSIONS
[11] Goldhahn, Leif; Kretzschmar, Hans–Gerhard; Kaiser,
The new technique to adapt multimedia process descriptions with Michael: Development and application of multimedia quality inspecthe help of a knowledge based system is an important contribution tion plans at Coordinate Measuring Machines. In: VIth International
to plan and operate industrial processes to make customised Scientific Conference Coordinate Measuring Technique Bielsko–Biala
products more efficient. So the user can get the right information in a 2004. Scientific Bulletin of University of Bielsko–Biala. Number 10.
special situation in a faster way. Mistakes could be reduced through 2004, S. 49 – 54
[12] Goldhahn, Leif: Wissensbasierte Arbeitsplanung. lecture
preselected information. Actual the new technique will be tested and
script. Mittweida: University of Applied Sciences, Department of Meevaluated in a pilot project at the laboratory of the University.
chanical Engineering, 2004
Using a knowledge based system might be a good solution to handle
[13] Westkämper, Engelbert: Computereinsatz in der Planung
multimedia process descriptions. This technique is a new possibility to und Fertigung. Werkstattstechnik 6–2001, p. 299 – 300
adapt the process information required for customised products. On the
[14] Zäh, Michael; Rudolf, Henning; Vogl, Wolfgang: Computer
one hand you can use the advantages of multimedia process description Aided Process Planning as a Necessity for the Production of Customand on the other hand you use the power of knowledge based CAP– ised Products in Distributed Production Networks; Vernetzt Planen und
systems. So with the combination of these properties it will be possible to Produzieren 2004 – proceedings, p. 197 – 202. Chemnitz, Technical
develop a software tool to manage safely and quickly huge amounts of University of Chemnitz, Faculty of Mechanical Engineering, 2004
[15] Kaiser, Michael: Konzeptionelle Untersuchungen zur Ableithe product information and process information.
tung von Kriterien für die Adaption multimedialer Prozessbeschreibungen mittels wissensbasierter Techniken im Fabrikbetrieb. Diploma
Thesis. Chemnitz: Technical University of Chemnitz, Faculty of MeProf. Dr.–Ing. Leif GOLDHAHN – [email protected]
chanical Engineering 2004
Dipl.–Ing. Michael KAISER – [email protected]
[16] Wiehn–Gruschwitz, Elsbeth: Jede Kalkulation steht auf absolut
InnArbeit – Centre of innovative Process Planning and Ergonomics
sicheren
Füßen – CAPP–System minimiert Ausschuss, Werkzeugbruch und
Faculty of Mechanical and Precision Engineering
Planungsfehler. Extra print of Industrie Anzeiger Nr. 18/2003
Hochschule Mittweida (FH) – University of Applied Sciences
[17] Tristram, Volker: Unikate von der Stange; MM – Das
Technikumplatz 17, D–09648 Mittweida, Germany
Industriemagazin Nr. 9/2002
6
/
1 /2007 (4)
Dariusz PLINTA
OPTYMALIZACJA SYSTEMÓW PRODUKCYJNYCH
Z WYKORZYSTANIEM SYMULACJI
KOMPUTEROWEJ
Różnica pomiędzy opisywanymi pojęciami tkwi w zadaniach, które mają one do spełnienia. Zadaniami tymi są [1]:
− dla modelowania – znalezienie modelu symulacyjnego,
− dla symulacji – określenie rezultatów, czyli wyników,
− dla optymalizacji – określenie właściwych danych wejściowych,
które umożliwią uzyskanie wymaganych wartości wyjściowych.
Streszczenie: W artykule przedstawiono zastosowanie metody modelowania i symulacji w usprawnianiu systemu produkcyjnego. W przeprowadzonych badaniach wykorzystano pakiet symulacyjny Arena oraz wchodzący w jego skład moduł do optymalizacji
symulowanych procesów OptQuest. W analizowanym przykładzie
wyróżniono dwa etapy projektowania: budowa modelu symulacyjnego oraz budowa modelu optymalizacyjnego. Oba etapy zostały zilustrowane praktycznym przykładem analizy gniazda obróbki
sworzni. Wykorzystując symulację połączoną z optymalizacją można stosunkowo szybko sprawdzić wszystkie dopuszczalne warianty proponowanych usprawnień w celu dokonania oceny i wyboru
najlepszego rozwiązania.
Celem każdego przedsiębiorstwa powinno być stworzenie systemu produkcyjnego, który zapewni warunki do produkowania różnorodnych wyrobów wysokiej jakości. Najważniejszym wymaganiem jest jednak ekonomiczność, a zatem niskie koszty jednostkowe, krótki okres
zwrotu kapitału, szybki obrót kapitału itd. Dzięki komputerowej symulacji
jesteśmy wstanie sprawdzić, czy zamodelowane przyszłe rozwiązanie
(usprawnienie obecnego systemu produkcyjnego) spełni założone wymagania. Natomiast dzięki metodom optymalizacji szybciej znajdziemy
najlepszy wariant usprawnienia analizowanego systemu.
Słowa kluczowe: modelowanie i symulacja, optymalizacja procesów produkcyjnych
1. WPROWADZENIE
2. OPTYMALIZACJA SYSTEMÓW PRODUKCYJNYCH
Współczesne przedsiębiorstwa działają w warunkach ograniczonego popytu oraz rynku nabywcy, co wymusza konieczność nieustannego ulepszania własnej działalności. Dlatego też coraz istotniejszym
zagadnieniem staje się optymalizacja procesów produkcyjnych [1, 3].
Połączenie optymalizacji z metodą modelowania i symulacji
może stanowić efektywną podstawę do usprawniania systemu produkcyjnego. Różnicę pomiędzy modelowaniem, symulacją i optymalizacją przedstawia poniższy rysunek.
Przez optymalizację systemu produkcyjnego rozumiemy takie zaprojektowanie systemu produkcyjnego, czyli wszystkich jego składników, które zapewnią optymalne jego funkcjonowanie [4].
Optymalizacja systemu produkcyjnego może na przykład dotyczyć [4]:
− doboru pracowników,
− doboru maszyn,
− ustawienia stanowisk pracy,
− doboru środku transportu,
− umiejscowienia i wielkości buforów.
Optymalizacja jest procedurą składającą się z trzech etapów, które polegają na:
− opracowaniu i odpowiednim przedstawieniu zbioru wariantów
dopuszczalnych,
− sformułowaniu kryteriów optymalizacji,
− wyborze i opracowaniu metody znajdowania wariantu optymalnego.
Rys. 1. Relacje pomiędzy modelowaniem, symulacją
i optymalizacją [1]
1 / 2007 (4)
Rys. 2. Wybór optymalnego wariantu procesu technologicznego
/
7
Optymalizacja systemów produkcyjnych z wykorzystaniem symulacji komputerowej
Dariusz Plinta
ska w przestrzeni modelu symulacyjnego oraz zdefiniowanie ich parametrów opisujących ich funkcjonowanie. Informacje te można uzyskać
z dokumentacji technologicznej oraz poprzez obserwację funkcjonowania rzeczywistego systemu. Przykładową kartę technologiczną zawierającą dane wejściowe do symulacji przedstawia tabela 1. Po zbudowaniu modelu (rys. 3) przeprowadzono pierwszą symulację w celu
określenia obecnych zdolności produkcyjnych, wyznaczenia wąskich
gardeł oraz obciążenia stanowisk.
Ze względu na liczbę kryteriów oceny wariantów optymalizację
można podzielić na [4]:
− jednokryterialną (jedno kryterium oceny),
− wielokryterialną (dwa lub więcej kryteriów).
Optymalizacja wielokryterialna stanowi problem bardziej złożony.
Zasadniczą rolę w rozwiązywaniu problemów ze względu na kilka kryteriów odgrywa analiza Pareto. Wyszukuje się w niej optimum Pareto, będące zbiorem rozwiązań, których nie można już poprawić. Polepszając rozwiązanie pod względem jednego z kryteriów, pogarszamy wartość innych.
W optymalizacji wielokryterialnej struktury procesu wytwarzania
stosuje się dwa podejścia do rozwiązywania problemów [4]:
Tab. 1. Karta technologiczna dla sworzni
Nazwa
Nr
operacji operacji
10
− tworzone jest kryterium zastępcze i dla niego rozwiązuje się
problem jak dla optymalizacji jednokryterialnej,
− przeprowadza się optymalizację dwuetapowo – najpierw określa się zbiór optimów w sensie Pareto, a następnie wybiera
jedno z tych rozwiązań za pomocą dodatkowego kryterium.
Wybór wariantu procesu wytwarzania może wydawać się postępowaniem łatwym, szczególnie w oparciu o koszt własny wyrobu.
W rzeczywistości nie jest to tak proste. Na etapie projektowania nowego wyrobu określenie takiego kosztu jest bowiem bardzo złożone, ze
względu na brak danych. Dlatego zamiast jednego kryterium niejednokrotnie przyjmuje się wiele kryteriów, bardziej dostępnych na etapie
projektowania. W takich sytuacjach stosuje się optymalizację wielokryterialną. Jest ona jednak znacznie bardziej skomplikowana od optymalizacji jednokryterialnej [4].
Tpz[godz] Tj [min]
Gilotyna
1,50
3,00
0,25
0,25
20
Rozgrzewanie
Piec
30
Kucie
Młot kuźniczy
2,00
2,00
40
Szlifowanie
Szlifierka
0,50
0,50
Piaskarka
50
Piaskowanie
1,00
40,00
60
Obróbka cieplna Piec
1,00
25,00
70
Kontrola
Stanowisko kontroli
0,50
0,50
80
Pakowanie
Stanowisko pakowania
0.50
1,00
W raportach znalazły się między innymi następujące informacje:
−
−
−
−
−
−
−
OptQuest jest dodatkowym narzędziem zawartym w pakiecie symulacyjnym Arena [5]. Zwiększa on możliwości analizy systemów produkcyjnych zamodelowanych w Arenie. Pozwala na znalezienie optymalnych rozwiązań w opracowanych modelach symulacyjnych.
Bez odpowiednich narzędzi, znalezienie optymalnych rozwiązań
dla modelu symulacyjnego, wymaga sprawdzania ich w sposób heurystyczny lub losowy. To zazwyczaj pociąga za sobą przeprowadzenie symulacji dla wstępnie przyjętych wartości zmiennych wejściowych. Zmiana jednego lub więcej parametrów wiąże się z koniecznością przeprowadzenia kolejnej symulacji. Ten proces jest powtarzany
dopóki nie uzyska się zadowalającego rozwiązania. Ten proces może
być bardzo czasochłonny nawet dla niewielkich problemów, gdyż niewiadomo jak modyfikować wartości zmiennych wejściowych pomiędzy
jedną symulacją a następną.
OptQuest automatyczne zmienia te wartości, steruje symulacją
i wskazuje optymalne rozwiązanie bazując na jednym modelu opracowanym w Arenie. W kolejnym punkcie przedstawiono praktyczne zastosowanie wymienionych aplikacji. [2]
ilość wyprodukowanych wyrobów,
ilość braków,
czas cyklu produkcyjnego,
obciążenie maszyn,
obciążenie pracowników,
wielkości kolejek,
wielkość produkcji w toku.
Na podstawie przeprowadzonej analizy raportów z pierwszej symulacji wskazano zasoby, które są zasobami krytycznymi czyli decydująco wpływają na działanie całego systemu. Parametry opisujące
te zasoby powinny być zmiennymi sterującymi w modelu optymalizacyjnym. Są to zmienne wejściowe w modelu symulacyjnym, które program będzie zmieniał w ustalonym zakresie wartości. W analizowanym przykładzie wybrano następujące wielkości:
− wielkość partii,
− ilość pracowników zatrudnionych w gnieździe,
− ilość stanowisk kontroli jakości.
Dla wyżej wymienionych zmiennych określono następnie wartości graniczne, które wynikają z rzeczywistych uwarunkowań produkcyjnych, na przykład z sposobu transportu partii elementów, maksymalnego poziomu zatrudnienia, dostępnej powierzchni produkcyjnej
itp.. W analizowanym przykładzie przyjęto następujące ograniczenia:
− możliwe wielkości serii z przedziału od 10 do 80 co 5 sztuk,
− ilość pracowników nie większa niż 14 osób,
− kontrola jakości na maksymalnie 3 stanowiskach.
4. PRZYKŁAD OPTYMALIZACJI FUNKCJONOWANIA
GNIAZDA OBRÓBKI SWORZNI
Projekt usprawnienia gniazda obróbki sworzni opracowano
w dwóch etapach:
− opracowanie modelu symulacyjnego w Arenie;
− przeprowadzenie optymalizacji z wykorzystaniem narzędzia
OptQuest.
Przeprowadzono kilka optymalizacji zmieniając funkcję celu. Na
początku celem było znalezienie rozwiązania, w którym osiągnięta zostanie maksymalna wielkość produkcji wyrobów gotowych (150 sztuk)
– rys. 4.
Okazało się że wiele wariantów spełnia ten warunek. Warianty te
posortowano według ilości zatrudnionych pracowników co przedstawiono w tabeli 2.
Pierwszy etap to projektowanie modelu symulacyjnego, czyli
określenie wszystkich niezbędnych stanowisk, czasów ich realizacji
oraz czasów przejść materiału między stanowiskami. Co sprowadza
się do umieszczania właściwych obiektów przedstawiających stanowiProduktywność i Innowacje
Czas
Po przeprowadzonej symulacji otrzymano zestaw raportów na
podstawie których przeprowadzono analizę wyników w celu przeprowadzenia optymalizacji usprawnianego procesu produkcyjnego.
3. ARENA I OPTQUEST – NARZĘDZIA DO MODELOWANIA, SYMULACJI I OPTYMALIZACJI
8
Cięcie
Stanowisko
/
1 /2007 (4)
Dariusz Plinta
Rys. 3. Model symulacyjny
gniazda obróbki sworzni
Tab. 2. Zestawienie dziesięciu
najlepszych wyników
1 / 2007 (4)
/
9
Dariusz Plinta
Rys. 4. Model optymalizacyjn gniazda obróbki sworzni
szy wynik. Sprawdzenie wszystkich wariantów jest bardzo pracochłonne, a często nawet niemożliwe do zrealizowania. Programy takie jak
OptQuest automatyzują proces sprawdzania wariantów usprawnień.
Dzięki temu szybciej i łatwiej jest nam znaleźć najlepsze rozwiązanie.
Wyniki optymalizacji przedstawione powyżej wykazały, że przy
sześciu pracownikach produkcyjnych i dwóch stanowiskach kontroli
jakości, ilość wyprodukowanych elementów wynosi 150 sztuk, a w kolejce przeważnie czekają dwa elementy (średnio 2,2 sztuki) . Bardzo
podobny wynik uzyskano przy serii 25 sztuk, zatrudniając siedmiu
pracowników i wykorzystując również dwa stanowiska kontroli. Ilość
sztuk pozostanie taka sama, zmniejszy się wielkość średniej kolejki
do 1,836szt.
W kolejnych optymalizacjach zmieniano również ograniczenia.
Na przykład przy ograniczeniu wielkości partii tylko do 50szt najlepszym wariantem okazał się wariant z 8 pracownikami produkcyjnych
i dwoma stanowiskami kontroli. Można wtedy wyprodukować maksymalnie 106 sztuk wyrobów gotowych.
LITERATURA
[1] Gregor M., Haluškova M., Hromada J., Košturiak J., Matuszek J.: Simulation of Manufacturing System. Politechnika Łódzka,
Bielsko–Biała 1998.
[2] Kosok P.: Modelowanie i symulacja procesów produkcyjnych w przemyśle maszynowym. Akademia Techniczno–Humanistyczna, Bielsko–Biała 2007.
[3] Matuszek J., Košturiak, J., Gregor M., Chal J., Krišťak,
J.: Lean Company. Akademia Techniczno–Humanistyczna, Bielsko–Biała 2003.
[4] Polański Z.: Metody optymalizacji w technologii maszyn.
Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1977.
[5] Materiały szkoleniowe pakietu symulacyjnego ARENA.
5. PODSUMOWANIE
Zastosowanie metody modelowania i symulacji pomaga zaprojektować system zbliżony do optymalnego pod względem wielkości
maszyn, kosztów i czasu realizacji zadań. Na podstawie przedstawionego przykładu można zauważyć, że zmieniając wielkość partii, liczbę
pracowników czy stanowisk można zbadać kilka wariantów systemu
produkcyjnego i wybrać wariant spełniający oczekiwane kryteria. Jednak przy takim podejściu do generowania nowych wariantów nie jesteśmy pewni czy nie pominiemy jakiegoś rozwiązania, które dałoby lep-
10
dr inż. Dariusz PLINTA, Akademia Techniczno–Humanistyczna w Bielsku–Białej, Katedra Inżynierii Produkcji, ul. Willowa 2,
43–309 Bielsko–Biała, e–mail: [email protected]
/
1 /2007 (4)
Martin KRAJČOVIČ
JOINT REPLENISHMENT
AND REORDER POINT SYSTEMS IN PURCHAASE
ORDER DETERMINING
2. CAPACITY ORIENTED JOINT REPLENISHMENT
APPROACH
Abstract: The joint replenishment problem is a common
calculation in the inventory management. This problem is always
solved, when one supplier supplies several items. In this case
it is more effectively, to order all items at once. One of joint
replenishment approaches is based on maximal capacity utilization
of used vehicle. This approach will be described in this paper.
Principle of capacity oriented approach is based on one key
capacity indicator determinant. Type of capacity indicator depends on
item and item package characteristics:
o Light but large items: key capacity indicator – volume (m3, l, etc.)
o Heavy and small items: key capacity indicator – weight (kg, t, etc.)
Keywords: Joint replenishment, point systems
1. AGGREGATE ORDERS AND JOINT
REPLENISHMENT
Each item has an item code number (e.g. barcode), and a bunch
of descriptive information, which is interested for us in this case. There
are fields containing the weight (per case/per unit), volume (per case/
per unit), average demand (per day) and balance on hand (number of
cases or units in the warehouse or on order).
When items are ordered, all items from a single supplier are
ordered at once, in appropriate quantities. The problem solved by this
program is to determine the optimum quantities of each item to order.
We start with an initial quantity (Balance on Hand – BOH) of each
item. The ideal case is to order enough quantities of each item so that
there is exactly one full truckload, and every item in the order will run
out at exactly the same time as all the others. On the figure 1 is an
illustration with four items.
When one supplier supplies several material items, then it’s
cost–effective to join all items to one aggregate order. Main benefits
of this solution result into order cost reduce. Administration, material
receipt and transportation are executed in common terms, that means
decreasing of orders number and increasing of vehicle capacity
utilization. Base problem of joint replenishment is to determine
common run out day for all item inventories.
Joint replenishment problem can be solved by means of:
o
o
Cost oriented approach
Capacity oriented approach
For item x04, there are more then 2 days on hand
Cost oriented approach is based on POQ (Periodic Order
Quantity) model, which is modified for multi item inventory problem
conditions. Starting point of this approach is total costs function for
multi item inventory problem:
For item x03, there is more then 1 day on hand
For item x02, there are almost 2 days on hand
For item x01, there are 4 days on hand
where.
Si – demand for item i
no – order costs for one order
nsi – percentage rate of inventory holding costs for item i
ci
– unit price for item i
t
– common order cycle
T
– analysed time period
From this function we can calculate common order cycle:
and subsequently order quantities for all items:
Fig. 1. – Principle of capacity oriented approach of joint
replenishment
1 / 2007 (4)
/
11
Joint replenishment and reorder point systems in purchaase order determining
Martin Krajčovič
The total order quantity is to bring the total order to one truckload
that will all run out at the same time (6 days in the case on Figure 1). For
several items from one supplier, the relationships are expressed much
more easily as vector equations. In the following equations, upper
lined names will indicate vectors. Lower–case letters will be scalars.
Sign
will indicate the inner (“dot”) product of two vectors and sign *
will indicate scalar multiplication. Additionally, and subtraction will be a
vector or scalar as indicated by context, and division will be scalar.
We will use the following symbols:
BOH = Balance On Hand
D = Daily demand
OO = On–Order quantity
Q = Quantity to be ordered
TD = Total Demand over the time period
W = Weight per case
t = time until predicted run out of all items
w = weight total of entire load (constant, depending on size of truck)
Mathematical formulas:
Having now solved for t, we plug it back in and get
3. JOINT REPLENISHMENT AND REORDER POINT
METHODOLOGY
Because real demand has stochastic progression, it’s necessary
to take into account probabilistic problem solving. In this case it is
suitable to use reorder point systems (ROP) application. Principle of
ROP application consists of reorder levels determining each of items
and following observation of inventory levels progress. When the
inventory level at any item will decrease below reorder point, the joint
replenishment approach will be initialized, order quantities for each of
item will be calculated and new reorder levels, expected run out day
and reorder day will be determined.
Fig. 2. – Joint Replenishment–Reorder Point algorithm
where:
ld
xp
xs
σd
Steps of Joint Replenishment – Reorder Point algorithm (Figure 2):
1. Statistical analysis of demand progress for each of item. Calculating
of average demand and standard deviation.
2. Calculation of appropriate safety stock and reorder level for each of
item based on following formulas:
3. Observation of inventory levels progress for each of items. When
disposable inventory (on hand + on order – safety stock) for any
item decreases below calculated reorder level, then starting joint
replenishment approach (step 4).
4. Determining of disposable inventories for each of items. Calculation
of new values of average demand and standard deviation. Selection
of vehicle types and vehicle capacity determination.
Safety stock:
Reorder level:
12
– average demand per day
– lead time
– safety stock
– reorder level
– standard deviation of demand
/
1 /2007 (4)
Martin Krajčovič
Joint replenishment and reorder point systems in purchaase order determining
5. Calculation of common run out day based on formula (4):
4. CONCLUSION
Presented approach combines joint replenishment and reorder point
methodology for inventory control in real conditions. Joint replenishment
gives a tool for aggregate ordering of several items from one supplier.
Reorder point approach gives a tool for right determining of reorder terms
in the stochastic demand conditions. Thus combination of both approaches
gives a simple tool for an aggregate ordering several items in conditions of
stochastic demand progress and real lead times calculation.
6. Calculation of order quantities for each of items based on formula (5):
7. Calculation of expected reorder day:
Doc. Martin KRAJČOVIČ, PhD. Žilinská Univerzita – University of
Zilina, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Industrial
Engineering, e-mail: [email protected]
8. Calculation new values of safety stock and reorder level for each of
item based new calculated average demand and standard deviation.
9. Repeat from step 3.
Sławomir KUKLA
PROGNOZOWANIE I SYMULACJA
W ANALIZIE SYSTEMÓW
PRODUKCYJNYCH
Streszczenie: W artykule przedstawiono możliwość zastosowania techniki symulacyjnej do analizy systemów produkcyjnych.
Obszerną grupę systemów można schematycznie przedstawić jako
sekwencje gniazd połączonych systemem transportowym obsługującym również magazyny i obszary składowania dla przechowania
częściowo przetworzonych przedmiotów między kolejnymi etapami przetwarzania. Każde gniazdo produkcyjne składa się z zestawu maszyn wykonujących pewne sekwencje operacji na kolejnych
przedmiotach przekazywanych przez system transportowy.
Przy tworzeniu modelu systemu produkcyjnego definiuje się
przede wszystkim granice systemu, połączenie systemu z otoczeniem (np. dostawy materiałowe, wyjście gotowych wyrobów, powiązania z firmami kooperacyjnymi), modeluje się stanowiska pracy i ich
wzajemne relacje przez zdefiniowanie przepływu materiałów i przepływu informacji, definiuje się reguły sterowania, program możliwych postojów, przezbrojeń maszyn, prawdopodobnych awarii i ich skutków,
definiuje się koszty itp.
Funkcjonowanie systemu jest przedstawiane w sposób graficzny
poprzez animację, a po przeprowadzeniu symulacji uzyskuje się rezultaty w postaci raportów oraz zestawu statystyk obrazujących stopień wykorzystania dostępnych zasobów produkcyjnych, wielkość
buforów, obciążenie pracowników, czas spędzany przez przedmiot
w systemie itp.
Na etapie planowania produkcji symulacja może być wykorzystana zarówno do określania przepustowości wybranych stanowisk produkcyjnych, jak i szacowania sprawności i wydajności całych linii wytwórczych. Zbudowany model może być użyty do określenia różnych
algorytmów kontroli projektowanego systemu wytwarzania. Ponadto
modele symulacyjne mogą służyć jako pomoce dydaktyczne w szkoleniach personelu mogących odbywać się już w trakcie budowy konkretnego systemu produkcyjnego [1, 3].
1. WPROWADZENIE
Modelowanie procesów wytwórczych sprowadza się do określenia charakterystyki i zachowania poszczególnych elementów systemu
oraz relacji zachodzących między nimi. Dzięki technice modelowania
i symulacji można dokonywać analiz systemów produkcyjnych na modelach komputerowych (rys. 1).
Głównymi obszarami zastosowania modelowania i symulacji są [2]:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Rys. 1. Modelowanie i symulacja systemów produkcyjnych
1 / 2007 (4)
/
projektowanie systemów produkcyjnych,
porównywanie alternatywnych procesów wytwarzania,
planowanie i sterowanie produkcją,
analiza wykorzystania dostępnych zasobów produkcyjnych
(wykrywanie tzw. wąskich gardeł),
analiza efektywności zamierzonych inwestycji,
prognozowanie i planowanie zamówień,
ciągłe doskonalenie procesów i usuwanie marnotrawstwa,
przeprowadzanie prezentacji i szkoleń dla personelu,
prognozowanie wyników finansowych przedsiębiorstwa.
13
Prognozowanie i symulacja w analizie systemów produkcyjnych
Sławomir Kukla
rażony w postaci nie osiągnięcia zakładanych wyników w założonym
przedziale czasu i w określonych warunkach. W praktyce ocena ryPrzed przystąpieniem do projektu symulacyjnego, dla określenia zyka sprowadza się do wyznaczenia wielkości negatywnego wpływu czynników zakłócających na funkcjonowanie systemu produkcyjproduktywności systemu wytwarzania, należy:
• zidentyfikować czynniki powodujące zakłócenia w przebiegu nego. Na rysunku 2 przedstawiono obszary procesu oraz występujące
w nich czynniki ryzyka wyszczególnione na podstawie analizy praktyki
procesów produkcji,
produkcyjnej w przemyśle odlewniczym. Chcąc obniżyć poziom ryzy• określić wielkość ich wpływu na system rzeczywisty,
ka należy eliminować poszczególne jego czynniki lub obniżać ich po• określić możliwości eliminacji zakłóceń,
ziom powodujący błędy w procesie.
• wyznaczyć ryzyko realizacji programu produkcji.
Modelować można zarówno procesy dyskretne (np. obróbka wałPod pojęciem ryzyka realizacji programu produkcji będzie się ro- ków na tokarce), jak i ciągłe (np. wytłaczanie tworzyw sztucznych) .
zumieć stopień wrażliwości systemu produkcyjnego na zakłócenia wy- Istnieje także możliwość modelowania kombinacji procesów dyskretnych i ciągłych, czego przykładem mogą być procesy realizowane w zakładach odlewniczych.
Na rysunku 3 przedstawiono widok modelu symulacyjnego
systemu produkcyjnego obejmującego procesy przygotowania
ciekłego żeliwa, formowania, zalewania form, wybijania odlewów, oczyszczania wstępnego oraz kontroli wzrokowej.
Przebieg zasilania linii żeliwem oraz pracy automatycznych linii odlewniczych analizowano jako czynniki wejściowe
w projekcie symulacyjnym dla minimalizowania strat wynikających ze złej organizacji procesów wytwarzania [3].
W celu opracowania harmonogramów wytwarzania
odlewów przeprowadzono eksperyment składający się
z kilku doświadczeń symulacyjnych na modelu komputerowym dla danych testowych. Warianty rozwiązań,
mieszczące się w zbiorze rozwiązań dopuszczalnych
pod względem terminowości realizacji poszczególnych zleceń produkcyjnych, oceniano pod względem
sumarycznych kosztów własnych w analizowanym
okresie sprawozdawczym na bazie zakładowego arkusza rozliczeniowego. Rozwiązaniem preferowanym będzie wariant przebiegu procesów produkcji
Rys. 2. Obszary procesu oraz wyszczególnione w nich czynniki ryzyka na przykłaodlewów żeliwnych spełniający wymogi czasowe,
dzie produkcji odlewów żeliwnych
dla którego poniesione koszty własne w okresie
sprawozdawczym są najniższe (rys. 4).
2. PRZYKŁADY PROJEKTÓW SYMULACYJNYCH
Rys. 3. Fragment
modelu symulacyjnego
odlewni żeliwa
– wytwarzanie odlewów
na liniach odlewniczych
14
/
1 /2007 (4)
Sławomir Kukla
Rys. 4. Wybór wariantu
rozwiązania o najniższych
kosztach własnych
Zaletą podjęcia kooperacji z firmami zewnętrznymi, w przypadku obróbki wykańczającej odlewów, jest możliwość negocjacji korzystnej ceny za wykonaną usługę oraz brak konieczności zarządzania tą
częścią procesu. Do wad należy zaliczyć wydłużenie cyklu produkcyjnego, konieczność dodatkowego ważenia i transportowania odlewów
oraz problemy z jakością świadczonych usług. Realizacja zabiegów
obróbki wykańczającej w zakładzie może wiązać się z koniecznością
zatrudnienia nowych pracowników oraz z zakupem kolejnych stanowisk pracy. Istnieje możliwość zwiększenia wydajności obróbki wykańczającej niektórych odlewów poprzez wykorzystywanie pras do tego
typu działań. Prasy są urządzeniami droższymi i bardziej złożonymi
w obsłudze, ale zastosowanie ich w obróbce wykańczającej kilkakrotnie zwiększa wydajność tych zabiegów w porównaniu z tradycyjnymi
W dalszej kolejności analizowano możliwe warianty przebiegu
procesów obróbki odlewów po odbiorze z linii (rys. 5). Biorąc pod uwagę metodę i miejsce realizacji zabiegów obróbki wykańczającej sprawdzono następujące warianty rozwiązań:
• wszystkie odlewy obrabiane są w zakładach kooperacyjnych,
• odlewy szlifowane są w odlewni w ramach dostępnych zasobów, a pozostałe w kooperacji,
• wszystkie odlewy obrabiane są na terenie odlewni wyposażonej dodatkowo w prasy wykorzystywane do obróbki wykańczającej odlewów,
• wszystkie odlewy obrabiane są na terenie zakładu tradycyjnymi metodami po zainstalowaniu dodatkowych stanowisk szlifierskich.
Rys. 5. Fragment
modelu symulacyjnego
odlewni żeliwa –
obróbka wykańczająca
odlewów
1 / 2007 (4)
/
15
Sławomir Kukla
Rys. 6. Przykłady wariantów
procesów obróbki
wykańczającej odlewów
TABELA 1: Opis wariantów
procesów obróbki
wykańczającej odlewów
metodami. Do wad należy zaliczyć konieczność powtórnego oczyszczania odlewów. Przykładowe warianty przebiegu obróbki wykańczającej odlewów przedstawiono na rysunku 6 oraz w tabeli 1.
• wiarygodność wyników symulacji, zwłaszcza w przypadku
możliwości porównania wyników symulacji z danymi otrzymanymi z pomiarów na rzeczywistym systemie,
• zwalnianie i przyśpieszanie przebiegu symulacji pozwalające
na dokładne prześledzenie zjawisk pojawiających się w badanym systemie,
• rozpoznawanie ograniczeń umożliwiające usunięcie skutków
opóźnień w procesie wytwórczym, przepływie informacji itp.,
• możliwość wizualizacji planu zakładu oraz przebiegów procesów dla celów szkoleniowych,
• możliwość symulacji funkcjonowania systemu w warunkach
ekstremalnych.
Do oceny poszczególnych wariantów rozwiązań przebiegu procesów obróbki wykańczającej przyjęto następujące kryteria:
• k1 – szacowane koszty zabiegów obróbki wykańczającej
w analizowanym okresie,
• k2 – długość cyklu produkcyjnego,
• k3 – jakość zabiegów (świadczonych usług).
Przeprowadzono eksperyment symulacyjny, z którego wynika, że
preferowanym wariantem przebiegu procesów obróbki wykańczającej
odlewów jest wariant trzeci. Według założeń tego rozwiązania wszystkie odlewy powinny być obrabiane w odlewni, z czego część na wysokowydajnych prasach.
LITERATURA
1. Chung C.: Simulation Modeling handbook: a practical Approach,
CRC Press, London 2004.
2. Law A., Kelton D.: Simulation modeling and analysis, McGraw
– Hill, New York 2000
3. Matuszek J., Kukla S.: Zarządzanie produkcją odlewów w oparciu
o technikę modelowania i symulacji pracy linii odlewniczych.
Archiwum Odlewnictwa R.5, nr 17, 2005, s.169 – 174
4. Zdanowicz R., Świder J.: Modelowanie i symulacja systemów
produkcyjnych w programie Enterprise Dynamics. Wydawnictwo
Politechniki Śląskiej. Gliwice 2005
3. PODSUMOWANIE
Symulacja staje się ważnym narzędziem planowania procesów
zachodzących w przedsiębiorstwie. Technika modelowania i symulacji
jest coraz częściej wykorzystywana przy projektowaniu nowych systemów produkcyjnych oraz do analizy systemów już istniejących.
Do głównych zalet symulacji komputerowej, w porównaniu z innymi metodami analizy systemów, można zaliczyć:
• elastyczność modelu rozumianą jako łatwość wprowadzania
zmian w modelu symulowanego procesu oraz łatwość uzupełniania go o nowe parametry,
• stosunkowo niewielki koszt i czas przygotowania oraz przeprowadzania symulacji w porównaniu z przeprowadzaniem eksperymentów na systemie rzeczywistym,
16
dr inż. Sławomir KUKLA – Akademia Techniczno–Humanistyczna,
Katedra Inżynierii Produkcji, ul. Willowa 2, 43–309 Bielsko–Biała,
e–mail: [email protected]
/
1 /2007 (4)
Milan MALCHO, Jozef JANDAČKA
The proposal of heat recuperation
at malt production
Project backward acquisition warm at kiln malt
Abstract: On Slovakia is still always augmented technology
kiln malting barley on kiln. This technology is concerning
exploitation flat–potential junky warm energic difficult. In report
is present systems design for downward acquisition warm on
blanching drying air by means of deck recuperative exchanger own
construction.
Key words: backward acquisition warm , kiln malt, recuperative
heatexchanger
1. INTRODUCTION
Malt kilning is a special method of drying at which certain
complicated microbiological changes take place. As it happens with
every process of phase change, malt kilning is very energy demanding,
too. Besides the modern technologies of kilning on one–hurdle kilns
with heat recuperation mostly in tube recuperators with glass tubes,
considerable part of production is still being kilned on one–hurdle
recuperators. In the time of building of that equipment for malt
production the price of energy was a minor problem and building of
energy–efficient systems was economically not interesting. At present
the exchange of existing technological equipment for more modern and
economically less demanding one is very expensive, and therefore the
possibilities of making it less energy–demanding using reconstruction
and embedding of recuperation systems for recuperation of heat from
waste low–potency air are being searched.
The aim of this paper is the analysis of technologies of malt
barley kilning from the thermomechanical point of view, comparison of
systems of heat recuperation of heat potential escaping in the air and
the proposal of systems of pre–heating of the atmospheric air intended
for drying from the waste heat. The proposed equipment must enable
simple cleaning by reaching the highest possible effectivity of heat
transfer. It must also enable the application of the previous alternative
of kilning in case of system failure.
Pict.1:Malt kilning 2x12 hours process
I run out of the process of roller burnishing, II main phase of
curing, III–IV phase of final curing before the transport to malt kiln
No.2, IV–V the first and the second phase of final curing of the malt
itself, VI curing of the kiln–dried malt
from 10 to 8%. After this it is transported to the down hurdle (mostly
by tipping of the hurdle, or by carriers), where it is cured to the final
humidity from 2 to 4%. This way treated malt is suitable for storing and
for later manufacturing.
With the waste air, that is formed by the curing processes, fades
also the heat capacity of this air. The heat capacity is included in the
heat feeled and in the internal latent heat, plainly bounded in the water
vapour. The task of the devices for heat reextraction is to transport
maximum amount of heat capacity from the waste air into the fresh air,
coming into the focusing point of the heater (the heat–exchanger) from
the exterior. The waste air is remarkably choked by different mechanic
pollutants, polluted by poisonous emissions, corrosive fumes, which
are formed by the biochemical processes of malt withering. There is
also a high rate of humidity, where the heat is necessary to be taken
from and which is necessary to be separated from the fresh air. From
the thermomechanical point of view we can realize the introduced
conditions by different ways from the possible principles of transport of
the heat by recuperational, regenerative and mixing up mean.
Nowadays is, when malt barley kilning in the brewery Gemer
Rimavská Sobota, the air for the malt kilning supplied by the air vents
(pict.2). There is drawn the fresh atmospheric air while it is futher
heated in the steam calorifers to temperature cca. 65°C,then it goes
through the up and down hurdle, where it gives off a part of the heat
to the barley and it takes the humidity of the barley. Such an air, with
temperature cca 25°C and humidity cca 90%, becomes waste. With
help of the exhaust of the four axial fans is this air supplied into the
chimney and it is without any other usage of the heat blown off back
2. DETERMINATION OF HEAT POTENTIAL OF DRYING AIR
For malt production so called green malt is necessary, that we
can gain by humidifying of heaps of malt barley. We let the barley
germinate in them at the temperature no less than 16 to 18°. After
finishing these procedures, the green malt is transported to the drying
platform, where we decrease the the humidity in 2x12 hour–process to
the final humidity of 4–2% in a controlled and a very careful way.
The basis of curing is, consequent on the gradient of humidity
between the dry air and the cured malt, to ensure the transport of
the humidity from the malt to the drying air. One of the possibilities of
barley kilning is withering on two hurdles arranged above each other.
On the up hurdle is the malt precured by humid air, that has already
taken a part of humidity of the malt cured on the down hurdle. On the
up hurdle comes malt with humidity from 40 to 44% relatively lively
(there are still running the biochemical processes), where it is cured to
1 / 2007 (4)
/
17
The proposal of heat recuperation at malt production
Milan Malcho, Jozef Jandačka
into the atmosphere. For the determination of the heat potential of the
curing air in the malting plant there were made measurations, where
were measured during the malt kilning different temperatures (external
temperature– text, temperature above the up hurdle– thl, temperature
of a wet thermometre– tm, temperature of a dry thermometre– ts).
Temperature sensors for the heat extraction of the wet and dry
thermometre were placed in the exhaust air in the chimney. The
temperatures were taken down by the temperature recorder
DATALOGER TESTO 177 in 5min. intervals during the particular
dippings in the period January– February. The dipping is simply an
amount of cured barley in one inerval for two malt kilns.
The measuration was processed, there were determined the
average temperature values, worked out the humidities, created
diagrams and charts. The relative humidity was calculated from the
relations for
• Psychometric equation
• Relative humidity
and
where is tr–
temperature of the condensation point, pd –partial pressure of the water
vapour in the air, p“dm – pressure of the saturated water vapour by the
temperature of the wet thermometer and A– psychrometric coefficient.
On the pict.4 can be seen the basis of the malt kilning, where we
can see a steep temperature rise after the first six hours of the process,
what is formed by the final barley kilning temperatures on the down
hurdle. This can be also seen on the total output air. The humidity of the
air starts to decrease on account of withering of the barley on the down
hurdle and we can already see only the influence of the up hurdle. Some
of the diagrams of the dippings (diagram No.2) do not match with the
technology of the malt kilning. The differences are probably caused by
the defective manipulation, or by a malfunction by malt kilning.
The task of the next measuring was to find out to what extent the
polluted air, which is formed during the malt kilning chokes the pipes
of the heat exchanger. There was put a part of the slat exchanger into
the chimney on the output of the waste air, on which was installed
the fan.The fan ensured the flow of the polluted air through the heat–
exchanging surfaces of this exchanger. After four months of operation
was focused on the pollution of this exchanger. By cleaning was shown,
that the exchanger is able to work in an environment like this and it is
at the same time not demanding on cleaning and maintenance. The
pollution of the heat–exchanging slats was cleaned by pressure water.
Pict.2 Drawing in air vents
Pict. 5 View on the exchangerplaced in the space of the chimney
Pict. 3 Malting plant
Pict. 4 The behaviour of
the temperatures and
humidity on the malt kiln
18
/
1 /2007 (4)
pollutants. Here extends the necessity to filter properly the supplied air
to the exchanger to prevent the choking.
By recuperation of higher volume flow rate it is possible to link
together more exchangers designed for lower volume flow rate.
When installing the exchangers into the environment with humidity
transmission it is necessary to install the exchangers with a certain pitch for
condensate drain. There has to be also an easy access to the exchangers
because of the maintenance and cleaning of the exchangers.
Pict. 6 An example
of solution of the
exchanger box case
4. ENERGETICAL BALANCE OF THE MALT KILNING
We go out of the initial and the end conditions at mass and
thermal balance:
3. THE HEAT EXCHANGERS
Regeneration exchangers are not appliable in this area,because
the emissions and the humidity would get into the drawn in air, what
would lower the efficiency of the curing.
The heat pipes prevent this effect of contamination of the fresh air,
because the drawn in air and the exhaust air can be separated from
each other. But the disadvantage of this is the unsuitableness of the
usage of pipes in the polluted environment. After pollution of the pipes,
if it is not possible to clean them, they are replaced by new ones. To
keep the high efficiency it is necessary to place a higher amount of
pipes into the air piping, what is usually financially demanding.
Chart 1
Energetical balances of the malt kilning
Pict. 7 The proposal of the
arrangement of the system for the
heat reextraction
Pict. 8 The behaviour of the heat–saving during the year in GJ
Pict. 7 The proposal of
the placement of slat
recuperators in the heat
reextraction system
The heat exchangers with auxiliary liquid. To the main problems
of these exchangers belongs poor efficiency on account of conduction
losses, a big amount of the heat transmissions (air / liquid, liquid / air),
the necessity to use another liquid than water, which has more suitable
qualities for heat transfer and it has low solidification temperature.
The heat exchanging slats seem because of these reasons as the
most suitable ones. From the point of view of the application of these
exchangers in practice these exchangers are produced in different
material designs. Depending on the aggressivity of the environment
there are produced iron heast exchanging slats, which are provided
with anti–corrosive materials, then plastic ones and finally the glass
ones into very aggressive enviromnents. From the point of view of
the efficiency can be the heat exchanging slats of the exchanger of
different shapes. On one hand, the complicated shapes are more
efficient, but on the other hand, they are much faster choked by
1 / 2007 (4)
Pict. 9 The behaviour of the heat–saving during the year in %
5. CONCLUSION
It was shown from the analysis and measuration of the exhausted
waste air, which is formed by technology of the barley malt kilning, that
during the time of the malt kilning (ten months in a year) it comes to mass
flow of the waste heat into the atmosphere. This waste heat is possible
to be reused for the preheating of the fresh air, used in this technology of
malt kilning, and to lower the costs of the malt production this way.
There was also made an energetical balance of the malt kilning at
the innovation proposal, from which results, that a considerable part of the
consumed heat is used for the water vapourization, which is in the specific
/
19
phase transformations, which is also the process of the malt kilning.
By application of the systems for reextraction of the heat cannot be, of
course, restricted the technological process of the production.
To the most important factors influencing the efficiency of the heat
reextraction belongs the process of choking of the heat–exchanging
surfaces of the exchangers (fouling), because the waste air is almost
always considerably polluted. If it manages to solve this problem of
choking in a way, that the maintenance and cleaning of the system
will happen in not a short period of time, then this system is highly
effective and it enables in a considerable way to lower the energy
demand of the introduced technological process and so catch the pure
energy,which is then actually not necessary to produce.
consumption about 1,67GJ/t of the malt. Because of the fact, that there is
under the down hurdle necessary the final kilning temperature 67°C, the
rate of the energy demand of the malt heating is then about 0,31GJ/t.
A considerable energy potential is exactly in the latent heat of
vapourisation, where by one malt kilning, at the flow rate 50 000m3/h
evaporates to 10t of water by lowering of the barley humidity from 43%
to 3%. When we analyse the potential of the heat–saving during a year
(except of July and August, when on account of high relative humidity
is not malt kilned), there results from the behaviour of the demand and
the heat–savings, that the highest savings are reached during the
winter months and the lowest on contrary during the summer time. It
was managed, by the upgrading of the savings of the proposed system,
to reduce the peak of the demand when the process is because of low
surrounding temperatures energetically most heavilly loaded. If we make
a simple analysis of return by saving about 4600GJ/per year at the price
about 500Sk/GJ, it is possible to save the investment during the period
of maximum three years. There is of course not included the inflation,
the price of funds, but neither the increase of the energy price, which is
nowadays still rising and the expectation of the growth still lasts.
As we can see from the introduced analysis, the installation of
the systems for reextraction of the heat also from the low potential
air is at high volume flow rates effective and it enables markable
energy savings. Considering the low potential of the energy it is not
possible to use it in a more efficient way as to use it for reheating
of the technology.It is possible to lower the energy demand of the
process this way, especially in the production, where it comes to
REFERENCES
[1] CHYSKÝ,J., HEMZAL,K. and team: The Ventilation and
Air–conditioning, Technical guide 31 SNTL Nakladatelství technické
literatury, Praha 1, 1993, pg.560
[2] http://www.tzb–info.cz/ – portal in the field of heating,
air–conditioning, energy savings
[3] SZEKYOVÁ, M., BOĎO, R., IHRANSKÝ, J.,: Ventilation,
Press Publishing STU, Bratislava, 2002, pg. 176
Doc.RNDr. Milan MALCHO,PhD, Doc.Ing. Jozef JANDAČKA,PhD.,
Katedra energetickej techniky, Strojnícka fakulta, Žilinská univerzita
v Žiline, Univerzitná 1, 010 26 Žilina, č.tel/fax: 004215252541,
e–mail: [email protected], [email protected]
Maria BARON–PUDA
Systemy wynagradzania
w przedsiębiorstwach produkcyjnych
Różnicowanie płac zasadniczych
Streszczenie: W projektowaniu systemu wynagradzania pracowników danego przedsiębiorstwa podstawowym zagadnieniem
jest różnicowanie stawek płac zasadniczych stosownie do oceny
wymagań pracy oraz indywidualnych własności pracowników. Artykuł przedstawia sposoby budowy tabel płacowych oraz kryteria różnicowania stawek dla pracowników produkcyjnych.
1. WPROWADZENIE
Wynagrodzenie to dla większości pracowników najistotniejszy
element motywacji. Może być określone globalnie – jako jeden składnik lub może być sumą różnych składników (także pozapłacowych) rekompensujących odrębne aspekty i tytuły pracy – rys. 1.
Liczba składników wynagrodzenia nie jest limitowana ani też
ograniczana przez prawo pracy. Nieliczne tylko (takie jak płaca zasadnicza, dodatek za pracę w godzinach nadliczbowych czy w porze nocnej) są narzucone ustawowo. Poza tym przedsiębiorstwa mają swobodę co do wyboru i kształtowania składników wynagrodzenia.
Rys. 1. Kształtowanie struktury wynagrodzenia – przykład
ka, nierzadko jedyny, powinna odzwierciedlać wszystkie najważniejsze
aspekty pracy tj. wymagane kwalifikacje, odpowiedzialność, wkładany
wysiłek itd. Uwzględnienie tych czynników jest niezbędne dla zapewnienia związku płacy z pracą i jest realizowane w praktyce poprzez systemy wartościowania pracy1. Ponadto o wysokości płacy zasadniczej powinny też decydować indywidualne walory wykonawcy, jak posiadane
kwalifikacje, postawa i zachowanie, osiągane wyniki (rys. 2).
2. PŁACA ZASADNICZA
Wśród składników wynagrodzenia najważniejszym jest płaca zasadnicza, która jako obligatoryjny element wynagrodzenia pracowni-
20
/
1 /2007 (4)
Maria Baron–Puda
Systemy wynagradzania w przedsiębiorstwach produkcyjnych
Kategoria
zaszeregowania
I
II
III
...
Stawka płacy zasadniczej
[zł/miesiąc]
1500 – 1700
1700 – 2000
2000 – 2300
...
Rys. 5. Przykład widełkowej tabeli stawek płac
Dwie ostatnie tabele pozwalają na poziome różnicowanie płac, a zatem wymagają wyboru i zdefiniowania kryteriów oceny pracowników.
2.2. Kryteria różnicowania stawek płac zasadniczych
W zależności od przyjętej w firmie polityki personalnej oraz płacowej
można przyjąć różne kryteria różnicowania stawek płacowych – rys. 6.
W odniesieniu do pracowników produkcyjnych odchodzi się obecnie od form wynagradzania wybitnie stymulujących ilość pracy (forma
akordowa) , w kierunku form czasowych zapewniających osiągnięcie
z góry założonego wyniku ilościowego i jakościowego, nie mniej ani
też nie więcej (dniówka zadaniowa) . Skoro zatem od pracowników
wymaga się uzyskiwania wyników na poziomie zaplanowanym dlatego różnicowanie płac według kryterium wyniki pracy może w wielu sytuacjach okazać się niezbyt adekwatnym, zwłaszcza w odniesieniu do
stanowisk pracy charakteryzujących się ograniczonym stopniem samodzielności pracy. Zamiast obniżać stawkę pracownikowi, który nie
osiąga założonych wyników, należy zastanowić się nad przyczynami
takiego stanu i podjąć stosowne decyzje, np. w zakresie doszkolenia,
zmiany stanowiska pracy czy nawet zwolnienia pracownika. Utrzymywanie nieefektywnego pracownika jest niekorzystne tak dla pracodawcy jak i pracownika, który być może znalazł się na „niewłaściwym miejscu”. Należy też pamiętać, że nie zawsze przyczyna słabych efektów
pracy musi tkwić w samym pracowniku. Może wynikać także z nienależytej organizacji pracy, złych warunków pracy, słabości systemu motywacyjnego itd.
Rys. 2. Określanie płacy zasadniczej pracownika
Reasumując, podstawą przyznania pracownikowi kategorii zaszeregowania, a następnie stawki płacy powinny być jednocześnie
stosowane procesy wartościowania pracy i oceny pracowników. Tylko
zintegrowane podejście pozwala zapewnić obiektywność postępowania przy podejmowaniu decyzji płacowych.
2.1. Tabele stawek płac
W praktyce najczęściej występują trzy typy tabel płac: jednoszczeblowe, wieloszczeblowe, widełkowe. Tabele jednoszczeblowe (jednopoziomowe) mają najprostszą konstrukcję – danej kategorii zaszeregowania odpowiada jedna stawka – rys. 3. W takiej sytuacji nie ma
poziomego różnicowania płac. Wszyscy pracownicy wykonujący prace o tej samej czy podobnej wartości (w tej samej kategorii) otrzymują jednakową stawkę. Rozwiązanie takie może znaleźć zastosowanie
tam, gdzie indywidualne walory pracownika nie mają istotnego wpływu
na efekty pracy, np. prace proste, jednolite, powtarzalne – zwykle są to
stanowiska w pierwszych kategoriach zaszeregowania.
Kategoria
zaszeregowania
Stawka płacy zasadniczej
[zł/miesiąc]
I
II
III
...
1600
1800
2100
...
Rys. 3. Przykład jednoszczeblowej tabeli stawek płac
W sytuacjach, gdy wskazane jest różnicowanie płac w ramach tej
samej kategorii, a także gdy istnieje możliwość awansu poziomego,
właściwym rozwiązaniem są tabele wieloszczeblowe (wielopoziomowe) , w których poszczególnym kategoriom odpowiada więcej niż jedna stawka (rys. 4) oraz tabele widełkowe, gdzie do kategorii przypisany jest przedział stawek (rys. 5), a zatem pozwalają one na większą
elastyczność w określaniu indywidualnych płac.
Kategoria
Rys. 6. Kryteria różnicowania stawek a polityka płacowa firmy
– przykłady
O różnicowaniu stawek zaszeregowania osobistego może decydować kryterium stażu pracy. Z motywacyjnego punktu widzenia przyjęcie takiego kryterium można zaakceptować pod warunkiem, iż w firmie funkcjonuje odpowiedni system rozwoju zawodowego. Pracownicy podnoszą kwalifikacje, przez co staż pracy nie jest efektem samego tylko upływu czasu, ale faktyczną miarą doświadczenia. Starsi stażem pracownicy to wartościowi, oddani firmie fachowcy, którzy powinni być relatywnie wyżej wynagradzani.
Ważnym kryterium oceny pracownika decydującym o jego przydatności dla firmy może być poziom kwalifikacji. W obecnych warunkach produkcyjnych preferuje się, by pracownicy charakteryzowali się
tzw. elastycznością funkcjonalną. Umiejętność a także gotowość pracy na różnych stanowiskach (wielozawodowość), w zależności od bieżących potrzeb przedsiębiorstwa, może być także kluczowym kryterium decydującym o przyznaniu stawki2.
Różnicowanie stawek zaszeregowania osobistego może być dokonane także na podstawie kombinacji powyższych bądź innych jeszcze kryteriów oceny.
Stawka płacy zasadniczej [zł/miesiąc]
szczeble
zaszeregowania
A
B
C
I
II
III
...
1500
1650
1900
...
1600
1800
2100
...
1700
1950
2300
...
Rys. 4. Przykład wieloszczeblowej tabeli stawek płac
W tabelach wieloszczeblowych, w zależności od przyjętych kryteriów różnicowania płac, liczba szczebli płacowych może być różna
oraz zmienna – mniej szczebli w początkowych kategoriach, więcej
w górnych z uwagi na większe możliwości awansu poziomego.
1 / 2007 (4)
/
21
Systemy wynagradzania w przedsiębiorstwach produkcyjnych
Maria Baron–Puda
[3] GABLETA M. (red.): Potencjał pracy w przedsiębiorstwie. AE
im. O. Langego, Wrocław 1998
[4] MARTYNIAK Z.: Metodologia wartościowania pracy. Oficyna
Wydawnicza ANTYKWA, Kraków 1998
[5] BARON–PUDA M: Wybrane zagadnienia zarządzania personelem w przedsiębiorstwach przemysłowych – Część 2. Korzyści wynikające z wartościowania pracy. „Produktywność i Innowacje” 1/2006
[6] BARON–PUDA M: Projektowanie systemów pracy. Systemy
wynagrodzeń. Wydawnictwo ATH w Bielsku–Białej, Bielsko–Biała 2003
[7] BLIKLE A. : Zarządzanie bez kar i nagród. Personel 7–8/1999
3. PODSUMOWANIE
Podsumowując, projektowanie systemów wynagradzania we
współczesnych zakładach wymaga odpowiedniego kształtowania płacy
zasadniczej, która jako trzon wynagrodzenia pracownika istotnie wpływa na jego motywację oraz efekty pracy. Uzupełnieniem płacy zasadniczej mogą być także inne składniki płacowe, których wprowadzenie do
systemu wynagradzania przedsiębiorstwa powinno być przemyślane.
Literatura
1] DZIECHCIARZ P.: Kto pracuje a kto je czyli krótka historia płacy. Personel 12/1999
[2] KARNEY J. K.: Człowiek i praca. Międzynarodowa Szkoła Menedżerów. Warszawa 1998
dr inż. Maria BARON–PUDA, Katedra Inżynierii Produkcji, Akademia Techniczno–Humanistyczna Bielsko–Biała, ul. Willowa 2,
43–309 Bielsko–Biała, [email protected]
Milan MALCHO, Jozef JANDACKA
INNOVATION OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT
FOR CALCINING OF CERAMICS
can make use of low– and moderate–potential heat as the secondary
energetic source for other purposes.
Currently, thermal energy is still being produced mainly from natural sources. Reserves of the natural sources are entirely represented
by the fossil fuels, such as coal, oil, natural gas. Therefore the lack of
energetic sources is starting to appear and from this reason it is necessary to search new alternative sources of thermal energy. The problem
of innovation of technological equipment for calcining of ceramics in
order to use the waste heat in technical and industrial equipment
for the reason of decreasing energy demand of production is being
proved as necessary for a lot of technologies.
Summary: The paper deals with the issues of innovation of
kilns on account of usage of secondary energy sources mainly for
heating of industrial objects and preparation of hot service water.
There is describes the way of heat extracting from combustion gas
produced by the bogie hearth furnaces designed for calcining of
electrical porcelain.
1. INTRODUCTION
Nowadays, the problems of solving the extensive energetic problem come forth more and more often, which is connected with the use
and changes of the thermal energy, emissive load of the environment
and permanently sustainable life.
In spite of restructuring of the Slovak industry and the change of
property rights, it is determined by the history, that the industry in the
Slovak Republic is energy demanding (ferrous and non–ferrous metallurgy, ceramics and heavy machinery). For these reasons, possibilities
to revalue the energy demand of the whole range of production technologies are being searched and projects which on the basis of their
innovation decrease the demand on energy, or more precisely, they
Pict. 1. Air pipeline with heated air
in the tunnel oven
22
2. POSSIBILITIES OF USING HEAT IN PRODUCTION
OF ELECTRICAL PORCELAIN
Production of electrical porcelain is technologically a complicated
process which involves above–standard demands on technological
temperatures. Products are susceptible to the temperature during the
process when the internal temperature is set on 25°C and the relative
humidity. One of the final technological operations is the calcining of the
Pict. 2. The induction unit in the heated space
/
Pict. 3. The bogie hearth furnace
with discontinual operation
1 /2007 (4)
Milan Malcho, Jozef Jandacka
Innovation of technological equipment for calcining of ceramics
The heat rate of the bogie hearth furnace is 3,6 MW. The technological process
is highly energy demanding and there is
produced a considerable heat amount,
which is necessary to use in an optimal way.
The exhausting combustion gases from the
furnace are used in the proposed heat–exchanger for the heating of the fumigant
water for the system of factory heating. The
experience with operation of bogie hearth
furnace by porcelain calcining showed, that
Pict.4 The behaviour of the internal temperature in the bogie hearth furnace
the combustions are not loaded by dust ash,
glazed insulators, which is realized in bogie hearth furnace. The calcining that is why it is possible to use pipe volumes (alternated) as heat–excurve is complicated and depends on the type of baked products, glazes changing elements. About the suitability of layout decided the most used
and substance. Maximal temperature of the calcining is cca 1300°C. The stage of the operation of the heat–exchanger.
The heat–exchanger was structurally designed on the basis of
curve must be thoroughly adhered, because the quality and of the error
the data about the technological process, where was gone out of the
rate of the products depends mainly on the way of calcining.
The calcining of the ceramics is made either in continuously work- mathematical model, which was produced with help of the theory of
the detail, and which was also designed with CFD method.
ing in tunnel kiln or in bogie–earth furnaces with interrupted operation.
The exchanger is build of the tube plate and the shell, which is
From the reason of decreasing the energetic difficulty of heating
the spaces in a production hall of the firm CERAM Cab, a.s. as well as formed by membrane walls (pict.5.) The membrane walls deal espefrom the reason of decreasing unfavorable effect of the infiltration of cially with the transport of heat by radiating from the combustion gases
the outdoor air into the spaces of the hall with the tunnel kiln caused by into the walls and at the same time is solved the cooling of the walls
the existing suppress ventilation, there has been designed and realised this way.The main executive branch is the tube plate consisting of 60
a system of heating and distribution of the vent air which uses existing pieces of 14m long coil pipes (snakes) ? 31,8 x 3,2 mm, that go out of
radiating recuperative exchanger of the warmth incorporated in working the pipe divider and flow into the pipe collector. The tube plate is situplace of the tunnel kiln for calcining of the ceramic insulators. Realiza- ated in the chamber of the skeleton, which is formed by the membrane
tion of the project of distribution of the heated vent air also respects the walls. The membrane walls consist of a dividing and a collecting pipes,
demand of the investor – possibilities of the distribution partly in the which are connected by the system of parallel pipes. The water flows
exchanger of the heated air with the suction from the space of the hall of in the exchanger in two circuits:
–
through the skeleton and the membrane walls
the tunnel kiln and partly with the possibility of distribution of the vent air
–
through the tube plate.
supplied from the exterior without heating in the heat–exchanger. The
uniformity of air distribution was reached by stepwise adjusting of the
A part of the exchanger is also its bypass, through which are the
flapper valve situated in front of each induction unit.
combustion gases after their cooling connected by the flapper valve
on the fluor absorber. The operating temperature of the combustion
gases in front of the absorber is 170°C and it should not fall under
150°C, by which is the function of the absorber limited.
Pict.5 Membran walls VT
Pict.6 The heat–exchanger with the
pipeline of the divider and collector
of the heated water
Pict.7. The
placement of the
heat–exchanger
with bypass
1 / 2007 (4)
Pict. 8.Scheme of the system control heat–exchanger – bypass
/
23
Innovation of technological equipment for calcining of ceramics
Pict.9. Model of a bypass with tangencial
air entering
Pict.11 Air velocity field by the original bypass
Milan Malcho, Jozef Jandacka
Pict.10. Air velocity field in the bypass
with tangencial air entering
Pict.12 Air velocity field by the modified bypass
Pict.14 The realization of the
modified bypass
cause of this reason was the bypass
optimized on the basis of the of CFD
methods so, that the cooling mixing
air is supplied without the help of the
pressure fan in sufficient amount.
There were simulated and compared
several solutions (for example pict.9.
and pict.10), from which was chosen
a solution with cone adjusting of the
mixing part of the bypass (pict.7
and pict.9). The proposed solution
insures, on one hand, the supply
of sufficient amount of the cooling
air and, on the other hand, also the
protection of the carrying part of the
bypass by the bedding of the flow of
combustion gases and the air behind
the enterings of the admixing air.
3. CONCLUSION
The existing solutions of the
innovations of technologies with
reusage of the heat in different
metalurgical or ceramic applications
showed, that this is a considerably
wide–spectrum problematics and
it needs a complex access to the
Pict.14 Thermal field by the modified bypass
Pict.13 Thermal field by the original bypass
proposal of the solution. As advantageous seems to be the combination
The system heat–exchanger – bypass is controlled by the control of experimental approaches by winning relevant entering data into the
system EXCEL 100. This control system controls the valves, measures mathematical models and the simulation of the transmission phenomthe decisive temperatures and pressures. The scheme of the set is on enons by one of the CFD methods.
the pict.8.. On the pict.9. is a simplified scheme of the connection of
REFERENCES
VT on the furnace and on the heating circuit.
[1] MALCHO, M., KOMANDERA, I. A KOL.: The Use of the SecThe control of the technological complex furnace – heat–exchanger – bypass is very complicated because of different dynamics ondary Energy Sources of Heat from the Electical Arc–shaped Kilns
of the schemes. The dominant technology is the bogie hearth furnace, in OFZ, a.s. Istebné. Technic–economical study. Žilina, August 1999
[2] ČARNOGURSKÁ, M.: The Thermal Field of the Solid Shape with
which works in the burst. Its maintenance is insured by the draught of
the chimney fans. The system is very sensitve and every rapid change Local Heating, Acta Mechanica Slovaca, č.1,1999, ISSN1335–2393
[3] SAZIMA, M. a Col.: Sharing of Heat, Tech. guide 78, SNTL
of the pressure ratio of the furnace causes its immediate lockout.
All these facts needed a new structural solution of the bypass, Praha 1999
considering all the thermodynamical rules and a new access to the
Ing. PhD Milan MALCHO, Ing. PhD Jozef JANDACKA
conception of the control of the whole thermodynamical system. There
Department of power engineering, University of Žilina,
are several restricting factors for the control. There were mentioned
Slovak Republic, Univerzitná 1, 010 26 Žilina
already diametrically different dynamics of the schemes: kiln – heat–
phone/fax: 00421 41 5252 541, e–mail: [email protected],
exchanger – bypass – fluor absorber. The next restrictions are the
[email protected]
heavy–duty possibilities of the frequency controlled chimney fans. Be-
24
/
1 /2007 (4)

Nr 4 - Katedra Inżynierii Produkcji

Transcription

Similar documents

Pobierz Raport KRB2B

MCKT - Klimor

Narzędzia Tools - Cultural Animation

Instrukcja obsługi

pobierz - Katowice Airport

LABEL Magazine

certificate

informator pwsip 2014.indd

Data: 23 października 2009 Gimnazjum w Zespole Szkół im. Jana

the national shrine of our lady of czestochowa narodowe

JERZY WAWRZEŃCZYK WIOLETTA KOZAK ADAM KŁAK Kielce University of Technology