Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Przygotuj się do egzaminów
Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Otrzymaj punkty, aby pobrać
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Społeczność
Odkryj najlepsze uniwersytety w twoim kraju, według użytkowników Docsity
Bezpłatne poradniki
Pobierz bezpłatnie nasze przewodniki na temat technik studiowania, metod panowania nad stresem, wskazówki do przygotowania do prac magisterskich opracowane przez wykładowców Docsity
Modelowanie przygotowania produkcji dla realizacji współbieżnego rozwoju wyrobu zgodnie z złożeniami projektowania współbieżnego .
Typologia: Streszczenia
1 / 211
Ta strona nie jest widoczna w podglądzie
Nie przegap ważnych części!
Składam serdeczne podziękowania Panu dr hab. inż. Janowi Dudzie prof. PK za konsultacje i wskazówki, które pozwoliły zrealizować niniejszą pracę.
Panu Pawłowi Babrajowi właścicielowi firmy Bamet dziękuję za wyrażenie zgody na realizację projektu badawczego zawartego w niniejszej pracy.
Panu Czesławowi Pędrackiemu dyrektorowi ds. produkcji i techniki w firmie Bamet dziękuję za udostępnienie danych i pomoc w realizacji projektu badawczego.
Spis treści 2
4.5.2. Warianty cząstkowe rozwoju wyrobu w fazie przygotowania produkcji ....................... 92 4.6. Podsumowanie zintegrowanego modelu rozwoju wyrobu ..................................................... 103
Zastosowane akronimy i ważniejsze oznaczenia 3
A – zbiór wierzchołków grafu AI – Artificial Intelligence BPEL – Business Process Execution Language BPEL4WS – Business Process Execution Language for Web Services BPMN – Business Process Modeling Notation BPR – Business Process Reengineering BLP – Balansowanie Linii Produkcyjnej C – zbiór gałęzi grafu CAAPP – Computer Aided Assembly Process Planning CAD – Computer Aided Design CAD/CAM – Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing CAE – Computer Aided Engineering CAM – Computer Aided Manufacturing CAP – Computer Aided Planning CAPP – Computer Aided Process Planning CAQ – Computer Aided Quality Control CASE – Computer Aided Software Engineering CAT – Computer Aided Testing CAx – Computer Aided x CE – Concurrent Engineering CEE – Cross Enterprise Engineering CIM – Computer Integrated Manufacturing Cp – współczynnik zdolności potencjalnej Cpk – współczynnik zdolności rzeczywistej CPM – Critical Path Method CR – współczynnik zdolności procesu CRM – Customer Relationship Management CRP – Capacity Resource Planning CTQ – Critical to Quality D (1)^ – Defects D (2)^ – doświadczenie technologa DBMS – Data Base Management Systems DFx – Design for x DFA – Design for Assembly DFM – Design for Manufacture
Zastosowane akronimy i ważniejsze oznaczenia 5
NY – Normalized Yield OP – Opportunity PDM (1)^ – Product Data Management PDM (2)^ – Product Development Management PERT – Program Evolution and Review Technique PLM – Product Lifecycle Management PP – Przygotowanie Produkcji PPC – Production Planning and Control R – ranking kolejności udzielania odpowiedzi na zapytania ofertowe RDBMS – Relation Data Base Management System Rw, Rd, Rz, Ro, Rk^ –^ składowe rankingu kolejności udzielania odpowiedzi na zapytania ofertowe RPN – Risk Priority Number RTY – Rolled Throughput Yield QFD – Quality Function Deployment S – sieć SCM – Supply Chain Management Sx – odchylenie standardowe SE – Sequential Engineering Sx^2 – wariancja T (1)^ – Tolerancja T (2)^ – trudność projektu TOP – Total Opportunities Tpw – czas przygotowania wyceny TPP – Techniczne Przygotowanie Produkcji TQM – Total Quality Management TY – Throughput Yield U – Units UML – Unified Modeling Language V – wariancja z powtórzeniami W – wielkość projektu WfMC – Workflow Management Coalition X̅ – średnia arytmetyczna wartości zmiennej X Xn – zmienne procesu Y (1)^ – Yield Y (2)^ – rezultat procesu ZMRW – Zintegrowany Model Rozwoju Wyrobu
Wstęp 6
Globalizacja, znoszenie barier celnych, przekształcanie się rynku producenta w stronę klienta, to procesy zachodzące w gospodarce, które zmuszają przedsiębiorstwa do przystosowania się do nowych warunków funkcjonowania. Konkurencja na rynku wymusza na przedsiębiorstwach [ 23 , 24 ]: dostosowanie asortymentu produkcji do wymagań klientów, skrócenie cykli rozwoju wyrobu i procesów produkcyjnych, polepszenie jakości wyrobów i procesów wytwórczych, obniżenie kosztów produkcji.
Aby sprostać powyższym celom, przedsiębiorstwa powinny stosować nowoczesne: strategie projektowania, systemy wytwarzania oraz metody zarządzania, dystrybucji i sprzedaży. Ważne jest, by klientowi zaoferować wyrób^1 dostosowany do jego potrzeb i oczekiwań [ 8 , 10 , 15 , 45 , 76 , 100 ]: w niskiej cenie, o wysokiej jakości, w jak najkrótszym czasie.
W ostatnich czasach, coraz większe znaczenie nabiera konieczność wytwarzania ekologicznych wyrobów powstałych przy zastosowaniu technologii, jak najmniej szkodliwych dla środowiska naturalnego, w tym w szczególności dla człowieka. Należy przypuszczać, że w najbliższej przyszłości utrzyma się tendencja w zakresie spadku kosztów, skracania czasu wytwarzania wyrobów oraz wzrostu jakości, a także ekologiczności wyrobów oferowanych klientom (Rysunek 1). Wpływać na ten proces będą: postęp techniczny, duża konkurencja na globalnym rynku, rosnąca świadomość ekologiczna i zwiększające się oczekiwania klientów.
Obecnie w coraz szerszym zakresie klient decyduje o cechach wyrobu, jaki chciałby nabyć. Wyrób powinien być zaprojektowany, wytworzony i serwisowany tak, aby w jak największym stopniu zaspokajał oczekiwania nabywców. Z drugiej strony uregulowania prawne powodują, że w coraz większym zakresie wyeksploatowane wyroby powinny być poddane recyklingowi.
(^1) Wyrobami określa się przedmioty pracy stanowiące końcowy wynik procesu produkcyjnego w danym zakładzie.
Wstęp 8
W niniejszej pracy przyjęto następujący układ rozprawy: Pierwszy rozdział stanowi część teoretyczną, w ramach której przeprowadzono analizę literatury w świetle tematu pracy. W rozdziale tym, między innymi przedstawiono etap przygotowania produkcji w kontekście cyklu życia wyrobów. W dalszej kolejności, omówiono założenia i główne aspekty nowych strategii rozwoju wyrobu CE oraz CEE. Następnie zaprezentowano narzędzia i metody komputerowego wspomagania rozwoju wyrobu, w tym system CAPP. Omówiono również integracyjną rolę środowiska PLM i systemów PDM w zarządzaniu rozwojem wyrobu. Opisano też strukturę systemu workflow oraz metody modelowania rozwoju wyrobu. W rozdziale przedstawiono metodologię Six Sigma jako narzędzie do podnoszenia jakości współbieżnego rozwoju wyrobu, ze szczególnym uwzględnieniem miar i wskaźników tej metodologii oraz możliwości jej wdrażania i realizacji, między innymi poprzez zastosowanie metodyk DMAIC oraz DFSS.
W rozdziale drugim przeprowadzono badania wstępne. Omówiono rodzaje zasobów potrzebnych do realizacji rozwoju wyrobu. Dla nowych strategii projektowania CE i CEE utworzono modele rozwoju wyrobu w fazie przygotowania produkcji przy użyciu metody IDEF0. Dla strategii CE utworzono również model rozwoju wyrobu w fazie produkcji i użytkowania. Modele rozwoju wyrobu w fazie przygotowania produkcji, wykonane zgodnie z nowymi tendencjami rozwojowymi za pomocą notacji IDEF posłużyły jako podstawa do utworzenia modeli przepływu pracy (workflow) dla realizacji rozwoju wyrobu w środowisku geograficznie rozproszonym.
Na podstawie przeprowadzonych badań wstępnych oraz analizy literatury, w rozdziale trzecim, przedstawiono wnioski wstępne, postawiono hipotezę pracy, określono cel i przyjęto koncepcję realizacji pracy.
Aby zrealizować określony cel pracy przeprowadzono następujące badania własne: W rozdziale czwartym opracowano zintegrowany model rozwoju wyrobu, dający podstawę do realizacji współbieżnego rozwoju wyrobu według różnych wariantów rozwojowych. Takie ujęcie umożliwia przedsiębiorstwu zbilansowanie zasobów pod kątem możliwych wariantów rozwojowych, a następnie po wprowadzeniu danych wejściowych (kosztów i czasów poszczególnych procesów i podprocesów) do modelu, dokonanie symulacji poszczególnych wariantów. W wyniku symulacji otrzymywane są dane wyjściowe, dzięki czemu można ocenić warianty w zakresie m.in.: kosztów, czasu realizacji procesu, stopnia wykorzystania poszczególnych zasobów. W związku z tym, przy uwzględnieniu oferty partnerów i kooperantów, przedsiębiorstwo może wybrać optymalny
Wstęp 9
wariant rozwojowy. ZMRW realizuje założenia inżynierii współbieżnej i inżynierii krzyżujących się przedsięwzięć w zakresie możliwości współpracy z partnerami zewnętrznymi i kooperantami poprzez zlecenie im niektórych prac projektowych, które wykonywane są po części w sposób współbieżny.
W rozdziale piątym opisano procedurę modelowania przygotowania produkcji realizowanego zgodnie z różnymi strategiami rozwojowymi. W dalszej kolejności przedstawiono założenia wstępne modeli, a następnie utworzono diagramy przygotowania produkcji, które podzielono na mniejsze składowe. Opisano także zasoby ludzkie potrzebne dla realizacji różnych strategii rozwojowych, które przyporządkowano do odpowiednich modeli. Na tej podstawie utworzono modele realizacji rozwoju wyrobu w fazie przygotowania produkcji zgodnie z inżynierią sekwencyjną, współbieżną i inżynierią krzyżujących się przedsięwzięć. Zaprezentowano również model przedstawiający koncepcję realizacji przedsięwzięć projektowych w fazie PP według strategii krzyżujących się przedsięwzięć, zgodny z koncepcją przedsiębiorstwa rozszerzonego dla realizacji rozwoju wyrobu w środowisku geograficznie rozproszonym.
W rozdziale szóstym zaproponowano koncepcję architektury workflow jako modułu systemu PDM dla zarządzania przepływem pracy współbieżnego rozwoju wyrobów w środowisku geograficznie rozproszonym. Proponowaną architekturę zarządzania procesu workflow oparto na modelu referencyjnym koalicji WfMC. Przedstawiono i opisano komponenty workflow. Określano również podstawowe funkcje pozostałych modułów systemu PDM: zarządzania dokumentacją i strukturą wyrobu, zarządzania użytkownikami, zarządzania relacjami z klientami (CRM) oraz zarządzania relacjami z kooperantami (SCM). Założono, że system PDM będzie można zintegrować z narzędziami Cax, a także z MS Office. Dla powyższego systemu PDM do zarządzania współbieżnym rozwojem wyrobu w środowisku geograficznie rozproszonym, zaproponowano federacyjną strukturę wyrobu. Przyjęta struktura ma mieć charakter dualny, tzn. opisywać wyrób zarówno pod kątem konstrukcyjnym, jak i technologicznym. Struktura wyrobu powinna być również zintegrowana ze strukturą dokumentów. Przyjęta struktura wyrobu da podstawę do realizowania rozwoju wyrobu według koncepcji „przedsiębiorstwa rozszerzonego”.
W rozdziale siódmym przedstawiono model symulacji i przeprowadzenia eksperymentu rozwoju wyrobu według nowych strategii rozwojowych przy zastosowaniu wskaźników metodologii Six Sigma. Po zdefiniowaniu, a następnie implementacji wskaźników wydajności procesu opartych o liczbę błędów projektowych w programie iGrafx Process for Six Sigma,
Analiza literatury w świetle tematu pracy 11
Skuteczne i efektywne wprowadzenie i utrzymanie wyrobu na rynku jest możliwe, między innymi dzięki zastosowaniu odpowiednich strategii jego rozwoju. Etapem, w którym dostosowuje się asortyment produkcji do wymagań klienta i od którego zależą w największym stopniu: jakość wyrobów (w 80% [ 41 ], według Vasilash’a na podstawie [ 10 ]), koszty wytwarzania (więcej niż 75% całkowitych kosztów wytwarzania, według Vasilash’a na podstawie [ 10 ]), ok. 75% kosztów produkcji według Hintzen’a, Laufenberg’a i innych na podstawie [ 95 ]), 70% kosztochłonności procesu wytwórczego według Bauer’a na podstawie [ 15 ], 70% – 80% kosztów produktu [ 41 ] oraz koszty cyklu życia (w 70%, według Nevisa’a i Whitney’a na podstawie [ 10 ]), jest faza przygotowania produkcji (PP), zwana również technicznym przygotowaniem produkcji (TPP) [ 8 , 76 , 100 ]. Ta przesłanka implikuje rozwój nowych metod projektowania wyrobu. W pracach [ 8 , 10 , 24 30 , 96 , 100 ] autorzy przeciwstawiają projektowanie współbieżne CE ( Concurrent Engineering^2 ) projektowaniu sekwencyjnemu SE ( Sequential Engineering ) – tradycyjnej strategii rozwoju wyrobów. W ostatnich latach powstała nowa idea projektowania w środowisku geograficznie rozproszonym – inżynieria krzyżujących się przedsięwzięć CEE ( Cross Enterprise Engineering ). Wydaje się, że w najbliższej przyszłości strategie rozwoju wyrobu będą ewoluowały w kierunku inżynierii krzyżujących się przedsięwzięć CEE [ 32 , 49 ]. Aby poprawić efektywność funkcjonowania oraz pozycję rynkową, przedsiębiorstwa mogą stosować nowoczesne metody i techniki zarządzania oraz wprowadzać nowe strategie rozwoju wyrobów, zgodne z założeniami CE i CEE. Do rozwoju wyrobu według nowych strategii rozwojowych służą m.in. systemy PDM ( Product Development Management )
(^2) Inną, obecnie rzadziej stosową angielskojęzyczną nazwą projektowania współbieżnego, jest określenie Simultaneous Engineering. Tę nazwę używa np. D. Specht w artykule [ 89 ]. Stosowane są również, niecałkowicie zamiennie, takie określenia projektowania współbieżnego, jak: Simultaneous Design, Concurrent Development, Live Cycle Engineering, Process Driven Design, Team Approach [ 3 10 , 96 ]. W dalszej części pracy skrót PDM będzie stosowany do określenia systemu zarządzania rozwojem wyrobu.
Analiza literatury w świetle tematu pracy 12
Systemy PDM wraz z innymi systemami komputerowego wspomagania ewoluują w kierunku rozwiązań PLM ( Product Lifecycle Management ). Rozwiązania PLM tworzą środowisko do realizacji nowoczesnych strategii rozwoju wyrobu w całym jego cyklu życia [ 21 , 30 , 49 , 86 ].
Aby sformułować cel, zakres oraz hipotezę pracy, w pierwszej kolejności, określono aspekty analizy literatury w kontekście tematu pracy. Na tej podstawie przeprowadzano analizę literatury oraz zrealizowano badania wstępne. Do głównych aspektów analizy literatury wynikających z tematu pracy można zaliczyć: Rozpoznanie i omówienie nowych strategii rozwoju wyrobu. Określenie zakresu cyklu życia wyrobów oraz identyfikacja i omówienie faz rozwojowych wyrobu w całym jego cyklu życia. Przegląd narzędzi oraz metod komputerowego wspomagania w kontekście ich zastosowania do rozwoju wyrobu w fazie PP według nowych strategii rozwojowych. Określenie kierunku rozwoju systemów komputerowego wspomagania rozwoju wyrobu. Rozpoznanie oraz omówienie metod i narzędzi służących do modelowania rozwoju wyrobu (zbadanie przydatności metody IDEF0 do modelowania rozwoju wyrobu według nowych strategii rozwojowych). Rozpoznanie oraz omówienie struktury wyrobu dla systemu PDM. Omówienie przepływu pracy (workflow) jako części systemu PDM. Rozpoznanie architektury modułu workflow do realizacji współbieżnego rozwoju wyrobu. Określenie metod umożliwiających podniesienie jakości procesów projektowych i wytwórczych w celu uzyskania poprawy wyniku finansowego.
1.1. Cykl życia wyrobu
W celu ujednolicenia terminologii, w niniejszej pracy, koniecznym jest wyjaśnienie różnicy pomiędzy pojęciami wyrób oraz produkt. Główny Urząd Statystyczny przedstawia następującą definicję wyrobów gotowych [ 37 ]: „Wyroby gotowe to produkty niepodlegające dalszej obróbce w obrębie tego samego przedsiębiorstwa, w którym zostały wyprodukowane, a więc produkty całkowicie wykończone i skompletowane, po przejściu wszystkich faz produkcji (łącznie z okresem dojrzewania, suszenia itp. procesami technologicznymi), odpowiadające określonym normom, a przy braku norm – warunkom technicznym lub warunkom umowy zawartej pomiędzy wykonawcą a odbiorcą, przeznaczone:
Analiza literatury w świetle tematu pracy 14
W literaturze możemy znaleźć dwa podejścia do cyklu życia wyrobu, a mianowicie: marketingowe, projektowe.
Podejście marketingowe – zakłada, że jest to okres trwania wyrobu na rynku. Obejmuje on czas od chwili wprowadzenia wyrobu na rynek, aż do momentu jego wycofania z rynku. Cykl ten wiąże się ze starzeniem fizycznym i ekonomicznym wyrobu. W cyklu tym można wyróżnić 4 fazy [ 62 , 85 ]:
Rysunek 3. Cykl życia wyrobu – podejście projektowe
Potrzeba rynku
Produkcja
Przygotowanie produkcji
Użytkowanie
Recykling
Koniec życia wyrobu
Analiza literatury w świetle tematu pracy 15
W literaturze można znaleźć sporo propozycji podziału cyklu życia wyrobu na mniejsze składowe. W pracy [ 30 ] zaproponowano podział cyklu życia wyrobu na fazy (Rysunek 4): przygotowania produkcji, produkcji i użytkowania.
a Rysunek 4. Fazy w cyklu życia wyrobu [ 30 ] Z kolei autor [ 2 ] zaproponował podział cyklu życia wyrobu na trzy sfery (Rysunek 5): przedprodukcyjną, produkcyjną, poprodukcyjną.
Rysunek 5. Zakres cyklu życia wyrobu [ 2 ]
Sfera poprodukcyjna
Potrzeba
Produkcja Transport Przechowywanie Eksploatacja Likwidacja
Pomysł Projekt
Wyrobu Procesu wytwarzania
Sfera przedprodukcyjna
Sfera produkcyjna
Analiza literatury w świetle tematu pracy 17
W niniejszej pracy, cykl życia wyrobu w ujęciu projektowym będzie rozumiany jako następstwo faz rozwojowych od projektowania marketingowego, aż po recykling. Zakres cyklu życia wyrobu, w tym zakres przygotowania produkcji przyjęty w niniejszej pracy, przedstawia Rysunek 7.
Rysunek 7. Zakres cyklu życia wyrobu stosowany w niniejszej pracy
Projektowanie marketingowe
Projektowanie konstrukcyjne
Projektowanie technologiczne
Budowa i badanie prototypu
Projektowanie organizacyjne
Zaopatrzenie
Wytwarzanie
Dystrybucja, sprzedaż i marketing
Eksploatacja i serwis
Recykling
Potrzeba rozwoju wyrobu
Koniec życia wyrobu
Przygotow
anie produkcji
Produkcja i u
żytkowanie
Analiza literatury w świetle tematu pracy 18
1.2. Przygotowanie produkcji
W całym cyklu życia wyrobu ogromny wpływ na sukces wyrobu ma faza jego projektowania (sfera przedprodukcyjna) zwana przygotowaniem produkcji^4. Ewentualne błędy popełnione na tym etapie mogą spowodować duże straty (czasami nie do odrobienia) w późniejszych fazach życia wyrobu. Według autora [ 93 ] przygotowanie produkcji: „jak sama nazwa wskazuje, odnosi się do prac poprzedzających uruchomienie produkcji wyrobu lub wdrożenie procesu wytwórczego w przedsiębiorstwie”. Przygotowanie produkcji związane jest z [ 73 ]: produktem – przygotowanie konstrukcyjne, procesami – przygotowanie technologiczne, przedsiębiorstwem – przygotowanie organizacyjne. Po przeprowadzeniu analizy literatury, można wyróżnić trzy zasadnicze fazy wchodzące w skład przygotowania produkcji. Są to: konstrukcyjne przygotowanie produkcji, technologiczne przygotowanie produkcji oraz organizacyjne przygotowanie produkcji (Rysunek 8).
Rysunek 8. Zakres przygotowania produkcji
Etap konstrukcyjnego przygotowania produkcji ma na celu opracowanie nowych konstrukcji wyrobów lub ulepszenie (modernizację) konstrukcji wyrobów już istniejących. Etap technologicznego przygotowania produkcji ma na celu opracowanie procesu technologicznego^5 obróbki i montażu nowych wyrobów lub ulepszenie procesu technologicznego obróbki i (lub) montażu wyrobów już istniejących.
(^4) W literaturze często zamiennie stosowane są pojęcia: „przygotowanie produkcji – PP” i „techniczne przygotowanie produkcji – TPP”. Można stwierdzić, że przygotowanie produkcji ma szerszy zasięg (obejmuje wszystkie działania przedprodukcyjne), niż techniczne przygotowanie produkcji (przeważnie obejmuje projektowanie konstrukcyjne i technologiczne). 5 Proces technologiczny jest zamierzonym i uporządkowanym ciągiem dyskretnych działań występującym w systemie produkcyjnym w odniesieniu do wyrobu [ 26 ].
Przygotowanie produkcji
Techniczne przygotowanie produkcji
Konstrukcyjne przygotowanie produkcji
Technologiczne przygotowanie produkcji
Organizacyjne przygotowanie produkcji
