2017 Bc. Kateřina Flodrová DIPLOMOVÁ PRÁCE Aplikace metodiky Six Sigma na výrobu hliníkových kol metalurgie a materiálového inženýrství Katedra managementu kvality Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Fakulta

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Katedra managementu kvality

Aplikace metodiky Six Sigma na výrobu hliníkových kol DIPLOMOVÁ PRÁCE

2017 Bc. Kateřina Flodrová

PODĚKOVÁNÍ

Ráda bych poděkovala prof. Ing. Darje Noskievičové, CSc. za odborné vedení, cenné rady a vstřícnost při konzultacích a vypracování diplomové práce. Děkuji také firmě Maxion Wheels, s.r.o za umožnění zpracování diplomové práce a firemnímu konzultantovi Bc. Jiřímu Mannsbartovi za metodické vedení, podněty a poskytnuté rady.

Abstrakt

Diplomová práce je zaměřena na aplikaci metody Six Sigma na výrobu hliníkových kol ve společnosti Maxion Wheels, s.r.o.

V teoretické části práce je popsána metoda Six Sigma a zlepšovací cyklus DMAIC, na kterém je metoda založena. Dále jsou charakterizovány vybrané statistické a grafické metody a nástroje, vedoucí ke zlepšení stávajícího procesu. Pozornost je věnována také technologii odlévání hliníku.

Praktická část je založena na aplikaci jednotlivých metod na proces odlévání hliníkových kol. Obsahuje také výsledky aplikace vybraných opatření ke zlepšení.

Klíčová slova: Six Sigma, DMAIC, zlepšování procesu

Abstract

This diploma thesis is focused on the application of Six Sigma methodology in aluminum alloy wheels manufacturing in company Maxion Wheels Ltd.

The theoretical part of this thesis describes Six Sigma methodology and rigorous approach known as DMAIC, an integral part of a Six Sigma initiative. Next chapter describes some of the statistical or graphical tools and methods used in practical part of the thesis. Attention is also paid to the aluminum casting technology.

The practical part is based on application of chosen tools and methods to the aluminum casting process. This part also contains results of accepted and realized improvements.

Key Words: Six Sigma, DMAIC, Process Improvement

Seznam použitých zkratek

PD Fáze předdefinování D Fáze definování M Fáze měření A Fáze analýzy I Fáze zlepšení

C Fáze kontroly a řízení VOC Hlas zákazníka

CTQ Považované za kritické z hlediska kvality DOE Plánování experimentů

FMEA Analýza možného výskytu vad a jejich následků RPN Číslo priority rizika

OpEx Oddělení neustálého zlepšování C&E Matice příčin a následků

Obsah

ÚVOD ... 1 1 METODIKA SIX SIGMA ... 2 Koncepce Six Sigma ... 2 1.1

Six Sigma projekty ... 4 1.2

DMAIC ... 5 1.3

Charakteristika jednotlivých fází cyklu... 5 1.3.1

2 VYBRANÉ NÁSTROJE METODIKY SIX SIGMA ... 7 Myšlenková procesní mapa ... 7 2.1

Procesní mapa ... 8 2.2

Matice příčin a následků (C&E) ... 10 2.3

Ishikawův diagram... 11 2.4

FMEA ... 12 2.5

3 TECHNOLOGIE ODLÉVÁNÍ HLINÍKU ... 15 Slévárenské slitiny hliníku ... 15 3.1

Odlévání hliníku ... 17 3.2

Gravitační lití ... 17 3.2.1

Vysokotlaké lití ... 17 3.2.2

Nízkotlaké lití ... 17 3.2.3

4 CHARAKTERISTIKA SPOLEČNOSTI ... 19 Představení společnosti ... 19 4.1

Princip výroby hliníkových kol ... 20 4.2

Slévárna ... 20 4.2.1

Nástrojárna ... 23 4.2.2

Obrobna ... 23 4.2.3

Lakovna ... 24 4.2.4

5 PRAKTICKÁ APLIKACE METODIKY SIX SIGMA ... 27 Fáze předdefinování (Pre-define – PD) ... 27 5.1

Fáze definování (Define – D) ... 29 5.2

Myšlenková mapa ... 29 5.2.1

Analýza současného stavu ... 30

5.2.2 Fáze měření (Measure – M) ... 32

5.3 Sběr dat ... 32

5.3.1 Procesní mapa ... 32

5.3.2 Ishikawův diagram ... 33

5.3.3 Fáze analýzy (Analyze – A) ... 33

5.4 Přehled provedených oprav na formách ... 34

5.4.1 Matice příčin a následků ... 34

5.4.2 FMEA ... 35

5.4.3 Fáze zlepšení (Improve – I) ... 36

5.5 Vzorkování nové spodní části formy ... 36

5.5.1 Úprava teploty kovu ... 37

5.5.2 Úprava termínů pro výměny forem ... 37

5.5.3 Zkouška nového typu abrasiva ... 37

5.5.4 Úprava nástřiku formy ... 37

5.5.5 Komunikace změn ... 37

5.6 Fáze kontroly a řízení (Control – C) ... 38

5.7 Úprava kontrolního plánu ... 38

5.7.1 Úprava technologického předpisu ... 38

5.7.2 Úprava formuláře pro výměny forem ... 38

5.7.3 ZÁVĚR ... 39

Seznam použité literatury ... 40

Seznam obrázků ... 42

Seznam tabulek ... 43

Seznam příloh ... 44

1

ÚVOD

Každá firma, soukromý podnikatel i člověk samotný chce být úspěšný v tom, co dělá, chce prosperovat a svoje postavení si nadále udržet i v rychle měnícím se podnikatelském prostředí. Existuje celá řada cest, kterými se lze vydat a tohoto cíle dosáhnout. Jednou z možných cest je neustálé zlepšování. Je to cesta velmi inovativní, pomáhá firmám nejen obstát v podmínkách konkurence, ale dokonce být i o krok před ní.

Six Sigma představuje komplexní metodu řízení, zaměřující se právě na neustálé zlepšování. Projekty Six Sigma vycházejí z hlavních požadavků zákazníků. Stále více firem v České republice nechává své zaměstnance certifikovat a snaží se zapojit do projektů nejen pracovníky na manažerských pozicích, ale i pracovníky z různých oddělení výroby.

Ve firmě Maxion Wheels, která se zabývá výrobou ocelových a hliníkových kol pro osobní a nákladní automobily, jsou Six Sigma projekty již poměrně běžnou záležitostí, což vytvořilo prostor pro zpracování této diplomové práce.

Teoretická část diplomové práce je zaměřena na obecnou charakteristiku metodiky Six Sigma a jejich projektů, dále je popsán metodický cyklus zlepšování DMAIC, na kterém jsou tyto projekty založeny. Dále jsou popsány základní nástroje a metody, které jsou využity v praktické části práce. V závěrečné kapitole je stručně popsána technologie odlévání hliníku.

V praktické části je představena firma Maxion Wheels včetně procesu výroby hliníkových kol. Další kapitola se věnuje praktické aplikaci metodiky Six Sigma dle jednotlivých fází cyklu DMAIC. V diplomové práci jsou popsány základní kroky a použité analýzy. Hlavním cílem této práce je nalezení a analýza faktorů, které mají nejvýznamnější vliv na opotřebení formy, používající se pro výrobu hliníkových kol pro společnost KIA.

V důsledku opotřebení licí formy dochází k nárůstu hmotnosti odlitků v podobě zvýšené spotřeby primárního materiálu, který není zakalkulován v ceně kola, tudíž za něj zákazník neplatí. Tento fakt způsobuje jen u tohoto typu kola firmě ztráty v řádech statisíců korun ročně v závislosti na produkci a cenách hliníku na burze. Dílčím cílem je nalezení správného poměru mezi hmotností kola a opotřebením formy, včetně ekonomického vyhodnocení.

Konkrétní výstupy analýz a návrhy na zlepšení včetně výsledků jejich implementace jsou uvedeny v technické zprávě této diplomové práce. [1]

2

1 METODIKA SIX SIGMA

Úvodní kapitola této práce je věnována obecnému představení metodiky Six Sigma a charakteristice dílčích projektů. Pozornost je věnována zlepšovacímu cyklu DMAIC, na kterém je celá tato metodika postavena.

Koncepce Six Sigma 1.1

Six Sigma představuje komplexní metodu řízení a stejně jako Lean je označována spíše za směr, který by měly organizace přijmout. Zaměřuje se hlavně na neustálé zlepšování podniků prostřednictvím porozumění potřebám zákazníků, analýzy procesů a také standardizací metod měření.

Tento systém řízení je charakteristický svou pružností, porozumění potřebám a očekáváním zákazníků a rozhodováním na základě disciplinovaného používání dat a informací. Pro realizaci inovací metodika využívá cyklus DMAIC, který představuje jeden ze základních kamenů Six Sigma. Mezi hlavní cíle metodiky patří maximalizace zisku, zvyšování produktivity a s tím spojené efektivní využívání zdrojů, minimalizace negativních jevů (neshod, defektů, nákladů, ztrát, reklamací, apod.) a redukce podpůrných procesů. [2]

Pojem Six Sigma je možno chápat také jako:

 předem nadefinovaný postup, který na základě týmové spolupráce vede ke zlepšování kvality procesů a výrobků,

 způsob manažerského myšlení přispívající k neustálému zlepšování a podporující rozhodování na základě faktů prostřednictvím naměřených dat,

 odvození od řízení procesu, který vykazuje méně než 3,4 chyb na milion příležitostí. [3]

Six Sigma má pozitivní vliv na kvalitu, náklady, čas a také inovace. Každý Six Sigma projekt vychází z hlavních požadavků zákazníků. Právě tyto požadavky představují výchozí základnu. Tím, že organizace odstraní a v budoucnu se vyhne nákladům na neshody, dochází k dodatečné úspoře nákladů. Další výchozí základnou všech těchto projektů je zlepšení procesu, cílem je především snížení průběžných časů. Zvládnutím těchto tří centrálních požadavků konkurenceschopnosti (kvality, času a nákladů) lze za pomocí účinných postupů přivést na trh inovace. [4]

3

Strategie Six Sigma se oproti jiným přístupům zaměřeným na zlepšování orientuje na zapojení především vrcholového managementu. Do realizace jednotlivých projektů bývá zapojeno určité procento zaměstnanců na plný pracovní úvazek. [5]

Six Sigma je vhodná nejen pro výrobní, technologicky orientované podniky, ale i pro podniky poskytující služby, servis.

Jestliže se zaměříme na Six Sigma jako na matematicko-statistickou metodu, která usiluje o 6 σ s 3,4 neshodami na milion příležitostí i při obvyklém vybočení střední hodnoty veličiny o 1,5 σ, jedná se bezpochyby o nesnadno dosažitelnou úroveň. [6]

V tabulce 1 je objasněna kvalita na úrovni minimálního výskytu defektů. Ta je spojena s určitou úrovní Sigma. [7] Po sečtení celkového počtu vad, které se vyskytly v procesu a spočtení výnosu z procesu, lze za pomocí této tabulky určit hodnotu Sigma. Na úrovni 2 σ se nachází podniky, které nejsou schopné konkurovat. Úrovně 4 σ dosahují průměrné podniky, kam se řadí naprostá většina. Naopak úrovně 6 σ se podařilo dosáhnout jen málo firmám, tzv. světové špičce. [8]

Tab. 1 Neshody a náklady na nízkou kvalitu při různých úrovních Six sigma [8]

Six Sigma

úroveň Neshody na milion

příležitostí Výnos

(%) Náklady na nízkou

kvalitu

1 691 462 30,83 Nepřijatelné

2 308 538 69,146 Nepřijatelné

3 668 807 93,319 25-40 % obratu

4 6 210 99,379 15-25 % obratu

5 233 99,9767 5-15 % obratu

6 3,4 99,99966 < 1 % obratu

4

Six Sigma projekty 1.2

V rámci projektů Six Sigma je nutné průběžné školení zaměstnanců podniku ve všech různých funkcích a rolích. Rozlišují se různé schopnostní profily a úrovně, z velké části jejich forma vychází z asijských typů bojových sportů a měly by charakterizovat jednotlivé kompetence.

White Belt

White Belt úroveň se využívá u základních projektů, do kterých se zapojují operátoři výroby, případně mistři. Tato úroveň je nejméně náročná na používané metody.

Yellow Belt

Yellow Belt úroveň zahrnuje osvojení si nejzákladnějších dovedností a znalostí metod Six Sigma. Využívá se v případech, kdy organizace potřebují do svých projektů zahrnout pracovníky z provozu či výroby. [9]

Green Belt

Představuje úroveň, která umožňuje zaměstnancům podniku úspěšně spolupracovat na projektech Six Sigma. Musí mít ovšem základní znalosti matematicko-statistických metod, aby byli schopni provádět analýzy. Počet zaměstnanců disponujících základní znalostí metodiky by měl být dostatečně velký.

Black Belt

Black Belt je označení pro vedoucí projektů. Jsou to experti co se využití nástrojů Six Sigma týče, jsou také vyškoleni v oblasti projektového managementu, nástrojích pro řešení problémů a komunikačních technikách.

Master Black Belt

Úkolem Mater Black Beltů je koordinace výběru projektů, trénink zaměstnanců na základě jejich dlouholetých zkušeností s obdobnými projekty. Připadá jim taktéž role mentorů – obsahová, technická a organizační podpora Black Beltů. V případě potřeby se na ně obracejí Šampioni (např. kontrolní manažeři), ti mají především strategickou a operativní zodpovědnost za výsledky v oblasti tvorby hodnot pro podnik. Právě oni rozhodují o provádění projektů a vybírají Black Belty. [7]

5

DMAIC 1.3

DMAIC představuje základní logický rámec metodiky Six Sigma. Jedná se o univerzální metodu postupného zlepšování. Zlepšovací cyklus se skládá z pěti na sebe navazujících fází, které jsou k vidění na obrázku 1.

Obr. 1 DMAIC cyklus zlepšování [3]

Charakteristika jednotlivých fází cyklu 1.3.1

V této podkapitole jsou stručně popsány jednotlivé fáze zlepšovacího cyklu DMAIC. Někdy se jako první uvádí fáze předdefinování (pre-define), která dává prostor pro výběr vhodného zlepšovacího projektu, ujasnění jeho cílů a jeho samotné nadefinování. Výstupní listinou je tzv. Project Charter, shrnující všechny tyto informace.

D – Definování (define)

Cílem této fáze je naplánování samotného projektu, určení jeho rozsahu a definování cílů a přínosů. Dále se v této fázi definují znaky považované na kritické z hlediska kvality (CTQ). Pozornost je zaměřena především na zjištění zákaznických požadavků, definování současného stavu, naskicování mapy projektu, ale také na identifikaci vad prostřednictvím ztrát a nežádoucích dopadů. Na závěr je vhodné nadefinovat budoucí stav včetně cesty jeho dosažení.

V této fázi se využívají různé typů diagramů a metody jako jsou Paretova analýza, SIPOC, VOC – hlas zákazníka a další.

6 M – Měření (measure)

Fáze měření je primárně zaměřena na sběr dostupných dat z procesu. Jedná se o klíčovou fázi, která slouží k potvrzení problému. Pro zmapování procesních kroků, vstupů a výstupů procesu se využívá procesní mapa. Často se využívá různých nástrojů managementu kvality jako např. brainstormingu, vývojových a regulačních diagramů, histogramů. Měří se náklady a kvantifikují příčiny ztrát.

A – Analýza (analyze)

Cílem této fáze je nalezení skutečné příčiny řešeného problému. Identifikují se místa, kde se objevují vady a další možnosti projektu. Data lze analyzovat za použití různých grafických či statistických a jiných metod. Nejčastěji se využívá Ishikawův diagram, matice příčin a následků, FMEA, plánování experimentů (DOE), analýza systému měření a jiné.

I – Zlepšení (improve)

Tato fáze je čistě zlepšovacího charakteru a chystá tak proces na změnu. Cílem je nadefinovat množinu možných zlepšení v návaznosti na kořenové příčiny zjištěné v analytické fázi. Poté je třeba připravit plán implementace řešení a jeho samotnou realizaci. Důležitou součástí toho procesu je komunikace jednotlivých změn napříč procesem.

C – Kontrola a řízení (control)

Poslední fází zlepšovacího cyklu je kontrola a řízení. Dochází ke konečnému zhodnocení výsledků projektu; provedené změny je třeba zahrnout do patřičných dokumentů a plánů. Vyčísluje se přínos zlepšovacího projektu. Dále je nutné zajistit pravidelné přezkoumávání procesu.

V této fázi je možné využít nástrojů, jako jsou řídící plány, regulační diagramy nebo plánování experimentů. [9]

7

2 VYBRANÉ NÁSTROJE METODIKY SIX SIGMA

V této kapitole jsou popsány vybrané metody používané v rámci zlepšovacích projektů Six Sigma, jež budou použity k řešení diplomové práce.

Myšlenková procesní mapa 2.1

Myšlenkovou procesní mapu (thought process map) lze definovat jako automapu vedoucí od problému k požadovanému cíli. Ukazuje, zda je náš cíl „v zorném poli“.

Jde o živý dokument, který se v průběhu projektu může aktualizovat. Ukazuje způsob, jakým přemýšlíme. Zobrazuje a dokumentuje logiky, které jsou skryté za sérií týmových rozhodnutí sledujících řešení problémů. Je to iterativní proces zahrnující otázky, nástroje, odpovědi na otázky a získání výsledků. Myšlenková mapa je propojena s DMAIC či modelem řešení problému a výsledky získanými za prostřednictvím pokládání souvisejících otázek a použití vhodných nástrojů, které vedou k zodpovězení těchto otázek.

[9]

Myšlenková procesní mapa ve spojení se zlepšovacím cyklem DMAIC poskytuje odpovědi na základní otázky uvedené níže.

Hlavní otázky Výsledky

Co náš zákazník potřebuje? DEFINUJ

Rozumíme našim procesům? MĚŘ Pochopení celého problému Měří se náš postup? ANALYZUJ Shromáždění požadovaných údajů Udržuje se zlepšení? ZLEPŠI Jednání na základě fakt a analýzy Máme disciplínu pro

zodpovídání těchto otázek? ŘIĎ Implementace řešení a jeho udržení

Myšlenková procesní mapa má podobu vývojového diagramu (lineárního či paralelního). Nejčastěji se vyskytuje v grafické podobě, existuje však i negrafická.

Může obsahovat prvky jako například:

 kroky,

 položené otázky,

 ohodnocené testy,

 vyvíjené či vyvinuté strategie,

8

 rozhodnutí,

 použité nástroje.

Vzhledem k tomu, že každý člověk přemýšlí jinak (někteří lineárně, někteří paralelně a někteří nepřemýšlejí graficky vůbec), neexistují dvě identické myšlenkové procesní mapy [9]

Myšlenková mapa končí stanovením tzv. tezí neboli teorií, které udávají směr, kudy by se měl projekt dále ubírat. Ukázka myšlenkové procesní mapy je k vidění na obrázku 2.

Obr. 2 Příklad myšlenkové procesní mapy [10]

Procesní mapa 2.2

Proces je posloupnost činností, které transformují vstupy ve specifický soubor výstupů. Proces je v podstatě vše, co děláme.

Mezi prvky procesní mapy patří:

 vstupy – známy jako 6M (člověk, materiál, metoda, měření, stroj, prostředí),

 transformace – posloupnost kroků či úkolů, které transformují vstupy,

 výstupy – zboží, služby nebo následky. [9]

Procesní mapa představuje nástroj pro přehledné členění veškerých procesů a činností v podniku a také hraje velmi významnou roli v procesním řízení. Slouží k identifikaci procesů a jejich neustálému zlepšování. [10]

Procesů v organizaci je mnoho a za pomocí procesní mapy je možné znázornit jednotlivé vazby mezi nimi.

9

Pomocí této metody lze jednodušeji a rychleji:

 určit tok přidané hodnoty,

 analyzovat veškeré procesy a činnosti v podniku,

 stanovit kompetenční model podniku. [11]

Tento grafický dokument ukazuje, jak proces skutečně funguje. Je to živý dokument, který je potřeba průběžně aktualizovat. Obecné schéma mapování procesu je k vidění na obrázku 3.

  V y b r á n y

Procesní mapa je tvořena za účelem identifikace klíčových vstupních a klíčových výstupních proměnných. Slouží k roztřídění vstupů, které pomůže zaměřit se na vstupy důležité pro projekt.

Obecný postup tvorby procesní mapy je založen na následujících pěti posloupných krocích.

1. krok – definování kroků v rámci procesu,

2. krok – vydefinování výstupů z každého procesního kroku, 3. krok – vydefinování vstupů do každého procesního kroku, 4. krok – oklasifikování procesních vstupů,

5. krok – identifikace kroků dle toho, zda přidávají či nepřidávají hodnotu a zaznamenání veškerých ztrát. [9]

Vstupy Krok 1 Krok 2 Výstupy

Vstup A Vstup B

Vstup C Vstup D Vstup E Výstupy

kroku 1

Výstupy kroku 1

Obr. 3 Schéma mapování procesu [vlastní zpracování]

10

Matice příčin a následků (C&E) 2.3

Matice příčin a následků slouží ke kvantifikaci priorit procesních vstupů pomocí odhadu dopadu na požadavek zákazníka. Primárním zdrojem informací je procesní mapa.

Klíčové výstupy se seřazují dle důležitosti pro zákazníka a klíčové vstupy jsou obodovány dle vztahu ke klíčovým výstupům. Příklad matice příčin a následků je k vidění na obrázku 4 níže.

Výsledkem matice je:

 identifikace vstupů, které jsou kritické v dané procesní mapě,

 určení toho, co se má řídit,

 určení míst, kde je třeba pracovat na zlepšení.

Obecně je stanoveno pět na sebe navazujících kroků pro sestavení matice příčin a následků. Kroky jsou následující:

1. krok – identifikace klíčových zákaznických potřeb z procesní mapy, 2. krok – přiřazení priorit každému výstupu a jejich seřazení,

3. krok – identifikace všech procesních kroků a materiálů z procesní mapy, 4. krok – ohodnocení korelace mezi jednotlivými vstupy a výstupy,

5. krok – vynásobení korelačních hodnot s prioritami, provedení součtu za veškeré vstupy. [9]

Obr. 4 Příklad aplikace matice příčin a následků [12]

1 2 3

Procesní kroky Procesní vstupy Čistota Barva Lesk

Celkem 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Stupnice důležitosti pro zákazníka

11

Ishikawův diagram 2.4

Ishikawův diagram neboli diagram rybí kosti je velice užitečný nástroj, který slouží systematickému popisu veškerých možných příčin řešeného problému a k nalezení jeho kořenových příčin.

Využívá se ke generování nových nápadů a jejich systematickému popisu, shrnuje názory všech členů zainteresovaných skupin na existenci problému. Tato týmová analýza je založena na podobném principu a zásadách jako platí pro brainstorming. [13]

Hlavní příčiny problému jsou členěny do 6 skupin, známých jako 6M:

 materiál (material),

 lidé (man),

 metody (methods),

 prostředí (mother nature),

 stroje (machines),

 měření (measurement). [9]

Někdy se ještě navíc uvádí příčiny spojené s řízením (management) a údržbou (maintenance).

Postup pro vytvoření Ishikawova diagramu je tvořen sedmi navazujícími kroky, které jsou definovány následovně:

1. krok: definuje se problém, který má být analyzován,

2. krok: sestavení týmu k provedení analýzy (k odhalování potenciálních příčin se často využívá brainstorming)

3. krok: zakreslení „hlavy“ pro zaznamenání efektu a „těla“ diagramu, realizace brainstormingu (svolání všech účastníků, volba moderátora, seznámení s podstatou řešeného problému a vlastní brainstorming),

4. krok: specifikace hlavních potenciálních kategorií příčin a připojení k „tělu“, 5. krok: identifikace a zařazení jednotlivých možných příčin do kategorií

vytvořených v kroku 4,

6. krok: bodové ohodnocení zaznamenaných nápadů a určení nejpravděpodobnějších příčin problému, např. za pomocí Paretovy analýzy, 7. krok: analýza nejvýznamnějších příčin. [13] [14]

12

Obecné schéma grafické podoby Ishikawova diagramu je k vidění na obrázku 5.

Obr. 5 Obecné schéma Ishikawova digramu [15]

FMEA 2.5

FMEA neboli analýza způsobů a účinků selhání je nástroj, který se využívá pro identifikaci způsobů možných selhání procesu či produktu. Jedná se o strukturovaný přístup, který pomáhá odhadnout rizika specifických příčin vyvolávajících selhání. Určuje prioritní akce pro snížení pravděpodobnosti výskytu selhání a hodnotí stávající řídící plán či plán validace designu, které brání výskytu selhání. FMEA je vhodná jak pro proaktivní přístup řešení problémů, tak i pro jejich následné řešení.

Účelem této analýzy je:

 identifikace potencionálních způsobů selhání a ohodnocení závažnosti jejich dopadu,

 zaměření pozornosti na prevenci,

 stanovení pořadí potencionálních nedostatků. [9]

Mezi přínosy této metody patří proaktivní zvyšování kvality, spolehlivosti a bezpečnosti produktů a procesů, zvyšování spokojenosti zákazníků, redukce časů a nákladů na vývoj produktů, identifikování potencionálních procesních rizika a další.

Problém

Lidé Materiál Prostředí

Metody Zařízení Měření

13 Obecně jsou akceptovány čtyři druhy FMEA:

 systémová – sloužící k analýze systémů a subsystémů v raných koncepčních a konstrukčních fázích. Je zaměřena především na možné způsoby selhání mezi funkcemi systému způsobenými nedostatky,

 konstrukční – používající se k analýze produktu před uvolněním do výroby.

Zaměřuje se na možné způsoby selhání v důsledku konstrukčních nedostatků,

 procesní – používající se k analýze jednotlivých výrobních a montážních operací. Zaměřuje se na procesní vstupy,

 strategická - sloužící ke kvantifikaci obchodních (tržních) a technických rizik a pochopení, které z rizik nejvíce ohrožují nabídku. [16]

Celkové riziko je tvořeno různými zdroji rizik, jako jsou:

 špatné řídící plány,

 nejasná očekávání zákazníků,

 spolehlivost zdrojů,

 vágní výrobní normy,

 potencionální bezpečnostní rizika,

 nízká způsobilost procesu,

 špatně stanovené toleranční meze,

 špatné řídící plány,

 variabilita v materiálu a surovinách. [16]

Výstupem FMEA je RPN neboli číslo priority rizika. RPN je součinem tří kvalitativních ukazatelů, vztahujících se k příčinám, účinkům a kontrolním mechanismům.

Číslo priority rizika se tedy vypočte jako součin závažnosti, výskytu a detekce.

Definice jednotlivých pojmů a stupnice jejich hodnocení

Hodnocení jednotlivých kvalitativních ukazatelů je nastaveno v bodovém rozpětí 1 až 10 bodů. Přesnější význam tohoto hodnocení je uveden v závorce u každého z ukazatelů.

Jako první vstupuje do vzorce závažnost, představující vliv účinku na požadavky zákazníka (1 – nedůležité, 10 – důležité). Další ukazatelem je výskyt, neboli četnost výskytu příčiny způsobující způsob selhání (1 – nepravděpodobný, 10 – velmi

14

pravděpodobný). Posledním ukazatelem je detekce – schopnost současných kontrolních mechanismů detekovat způsoby selhání ještě před vznikem vady a schopnost detekovat příčiny před vznikem způsobu selhání (1 – pravděpodobně zjistí, 10 – pravděpodobně nezjistí).

Příklad hodnotící stupnice je uveden v tabulce 2 níže. Doporučená stupnice pro hodnocení je 1, 4, 7 a 10, jež je smysluplným kompromisem mezi detailností a komplexitou.

Hodnocení Stupeň závažnosti účinku Pravděpodobnost výskytu Schopnost detekce

10 Ohrožení zákazníka bez upozornění Nelze detekovat

9 Ohrožení zákazníka s upozorněním Téměr nulová šance detekovat

8 Ztráta primární funkce Minimální šance detekovat

7 Snížená primární funkce Velmi malá šance detekovat

6 Ztráta sekundární funkce Malá šance detekovat

5 Snížení sekundární fuknce Střední šance detekovat

4 Většina zákazníků si všimne malé vady Středně velká šance detekovat

3 Někteří zákazníci si všimnou malé vady Vysoká šance detekovat

2 Nároční zákazníci si všimnou malé vady Velmi vysoká šance detekovat

1 Žádný vliv Velmi malá: selhání jsou

nepravděpodobná Téměr jistá šance detekovat Velmi vysoká:

selhání je téměř nevyhnutelné

Vysoká:

opakovaná selhání

Střední:

občasná selhání

Nízká:

Relativně málo selhání Tab. 2 Příklad hodnotící stupnice FMEA [9]

15

3 TECHNOLOGIE ODLÉVÁNÍ HLINÍKU

Realizace projektu se týká procesu odlévání hliníkových odlitků do trvalých forem.

Z toho důvodu je v této kapitole přiblížena technologie odlévání hliníku včetně jednotlivých typů slitin hliníku vhodných pro odlévání odlitků do trvalých forem. Za trvalé se označují ty formy, které umožňují opakované lití v rozmezí od stovek do několika tisíc odlitků v závislosti na použitých materiálech pro výrobu formy, druhu odlévaného kovu a způsobu chlazení formy. Rozlišují se dva druhy forem a to formy zhotovené z kovu anebo z grafitu. Běžněji se využívají kovové formy.

Slévárenské slitiny hliníku 3.1

Hliník je získáván elektrolýzou hydratovaného oxidu hlinitého – známého také pod názvem bauxit. Poprvé byl hliník laboratorně získán Christianem Oerstedem v roce 1825.

Mezi nejvýznamnější odběratele hliníkových odlitků patří především automobilový a letecký průmysl.

Vzhledem k tomu, že vlastnosti čistého hliníku nejsou s ohledem na konstrukční účely zcela vyhovující, používají se především slitiny hliníku. Základním prvkem slitin je hliník, nejčastější přísadou jsou siluminy. Tyto přísadové prvky mají vliv na některé vlastnosti slitin, jako například zlepšení tepelného zpracování, mechanických vlastností, ovlivňují strukturu kovu. Dle obsahu legujícího prvku v slévárenských slitinách lze tyto slitiny rozdělit do níže uvedených šesti skupin. [17] [18]

Slitiny typu Al - Cu

Jsou slitiny se zastoupením mědi v rozmezí 4 - 5 %. Zlepšení pevnostních vlastností vůči litému stavu lze dosáhnout tepelným zpracováním. Nevýhodou je nízká korozní odolnost a horší slévatelnost.

Slitiny typu Al – Cu – Si

Patří mezi značně používané slitiny. Slévárenské vlastnosti jsou zlepšeny na základě legování křemíkem.

16 Slitiny typu Al – Si

Jsou aplikovány především tam, kde se vyžaduje odolnost vůči korozi a dobrá slévatelnost. Obsah křemíku v těchto slitinách se pohybuje nejčastěji mezi 5 – 13 %.

Slitiny typu Al – Mg

Tyto slitiny se vyznačují velmi dobrou odolností proti korozi hlavně v mořské vodě, jsou svařovatelné a mají dobrou mechanickou obrobitelnost. Nevýhodou je ale špatná slévatelnost a také větší náchylnost hořčíku k oxidaci.

Slitiny typu Al – Zn – Mg

Představují slitiny s dobrými pevnostními vlastnostmi už v litém stavu a odolností vůči korozi. Nevýhodou je opět špatná slévatelnost a slitina je za tepla náchylnější k tvorbě trhlin.

Slitiny Al – Sn

Slitiny obsahem cínu přibližně 6 % a malého množství niklu a mědi pro zvýšení pevnostních vlastností. [18]

Mezi nejčastější slitiny patří Al-Si, jejich zastoupení dosahuje až 90 %. Základní přehled technologií lití těchto slitin je k vidění na obrázku 6 níže.

Obr. 6 Přehled technologií lití pro hliníkové slitiny [19]

Technologie lití slitin hliníku

Gravitační lití

do pískové formy

do kovové formy

Nízkotlaké lití

do pískové formy

do kovové formy

do keramické formy

Vysokotlaké lití

stroje s teplou licí komorou

stroje se studenou lidí komorou - vertikální licí komora - horizontální licí komota

17

Odlévání hliníku 3.2

Při jakémkoliv zpracování slitin hliníku je nutno vycházet z jejich vlastností.

Obecně se jedná o vlastnosti chemické, fyzikální a mechanické. Při technologickém zpracování hliníku a jeho slitin se mohou tyto kovové materiály vyskytovat v pevném či kapalném skupenství. Výchozím stavem pro tváření a výrobu odlitků odléváním je hliník v kapalném skupenství. [18]

Slitiny jsou vyráběny legováním primárního hliníku předepsanými prvky. Další možností je dolegování tavenin získaných přetavením vratných odpadů (např. špon z obrábění, zmetkových kol, apod.).

Následující podkapitoly popisují stručně tři základní technologie lití hliníku.

Největší pozornost je věnována nízkotlakému odlévání, z důvodu jeho využívání ve firmě, ve které je zpracována diplomová práce.

Gravitační lití 3.2.1

Gravitační lití do kovových či pískových forem patří k jednoduchým, progresivním a produktivním způsobům výroby odlitků. Odlévání do pískových forem je vhodné zejména pro malosériovou a kusovou výrobu. Odlévání do kovových forem je ve srovnání s pískovými formami poněkud dražší, ovšem odlitky vykazují lepší mechanické vlastnosti a mají hladší povrch. Lití do těchto forem má však i své omezení hmotnosti odlitků a také nelze odlévat tenkostěnné odlitky. Maximální hmotnost odlitku je 15 kg. [18] [20]

Vysokotlaké lití 3.2.2

Jedná se o velmi populární a důležitý proces používaný pro výrobu odlitků různých tvarů ze slitin hliníku. Tato metoda umožňuje výrobu rozměrově velmi přesných, tvarově složitých, tenkostěnných odlitků s výbornou kvalitou povrchu. Využívá se v případech, kdy se vyžaduje vysoká produktivita v souvislosti s velkým počtem odlitků. Pro účely vysokotlakého lití se využívají stroje s teplou nebo studenou tlakovou komorou. [20]

Nízkotlaké lití 3.2.3

Nízkotlakové lití bylo používáno již v 19. století a v současném pojetí je nejčastěji spojováno s metodou výroby železničních kol pro lokomotivy a vagony z oceli. Při správném načasování operací, vhodné konstrukci formy a teplotním režimu je míra využití

18

Obr. 7 Obr. Schéma nízkotlakého zařízení [19]

Čelisti

Otvor pro plnění

Udržovací pec Pohyblivá deska

Stlačený vzduch

Licí potrubí

odlévaného kovu až 90 %. To patří mezi hlavní výhody této metody. Mezi další výhody patří vysoká vnitřní kvalita odlitků. [21]

Základem licího zařízení je hermeticky uzavíratelná udržovací pec. Z tavících agregátů se do pece přelévá roztavená slitina hliníku. Tavenina musí být odplyněna a mechanicky očištěna. Forma je propojena s pecí pomocí žáruvzdorné trubice zasahující pod hladinu roztaveného kovu. Přetlakem plynů nad hladinou kovu je tavenina vytlačována do plnící trubice. Důležité je velmi pomalé, klidné plnění formy, bez vírů a turbulence.

Jakmile je forma naplněna, plnící trubice přebírá funkci nálitku i vtokové trubice. Přetlak v udržovací peci se ruší po uplynutí nastavené doby tuhnutí a chladnutí a dochází k vyrovnání hladin v peci a plnící trubici. Tímto je celý proces odlévání u konce a hotový odlitek je uvolněn z formy. Hlavní zvláštností této metody je tuhnutí odlitku odshora směrem dolů. Tuhnutí musí být ukončeno v plnící trubici, tloušťky stěn odlitku se zmenšují odshora směrem k trubici a dochází tak k usměrněnému tuhnutí opačným směrem, nežli u tuhnutí v gravitačním poli. [18] Schéma zařízení nízkotlakého odlévání je k vidění na obrázku 7.

Tato metoda je hojně využívána ve výrobě automobilových kol, zejména tedy osobních automobilů. Na základě konstrukčního řešení automobilových kol a principů nízkotlakého odlévání vytváří tento typ lití optimální volbu technologie. [18]

19

Obr. 8 Hliníková kola [12]

4 CHARAKTERISTIKA SPOLEČNOSTI

Diplomová práce byla řešena ve společnosti Maxion Wheels v Ostravě-Kunčicích, v rámci odštěpného závodu Alukola, který se zabývá výrobou hliníkových kol. Tato kapitola je věnována představení společnosti, její stručné historii a představení výrobkového portfolia. V další části je popsán princip výroby hliníkových kol.

Představení společnosti 4.1

Maxion Wheels se řadí mezi největší společnosti vyrábějící kola na světě, s přibližně 100 letou tradicí. Svou činnost zahájila společnost Iochpe-Maxion již v roce 1918, a to v oblasti dřevařského průmyslu v brazilském Rio Grande do Sul. V 90. letech se společnost soustředila především na výrobu automobilových součástek, např. zápustek, sad pedálů, pák ručních brzd a dalších. Své aktivity soustředila taktéž do výroby ocelových kol určených pro osobní, nákladní a zemědělské automobily a stroje. Dále společnost působila také v železničním průmyslu, kde hlavním výstupem výroby byly železniční vagóny a průmyslové odlitky.

Dceřiné společnosti firmy Maxion Wheels jsou rozmístěny po celém světě, nalezneme je například v Německu, Brazílii, Itálii, Číně, Thajsku, Turecku, Jižní Africe, USA a také v České republice.

Původní název firmy, pod kterým působila na trhu, je Hayes Lemmerz. Toho času vyráběla první dřevěné kolo pro Ford. Začátek výroby kol v Ostravě-Kunčicích se mapuje do roku 1930. V roce 2015 se firma přejmenovala na Maxion Wheels a stala se největším výrobcem ocelových a hliníkových kol pro osobní, nákladní automobily a také vysokozdvižné vozíky.

Společnost je v České republice zastoupena dvěma ostravskými závody. Vyrábí se zde tři typy produktů:

 hliníková kola - odštěpný závod Alukola (viz obrázek 8),

20

Obr. 10 Vstupní materiál pro tavící pece [12]

Obr. 9 Ocelová kola [12]

 ocelová tvářená kola - odštěpný závod Autokola (viz obrázek 9),

 kola pro vysokozdvižné vozíky.

Maxion Wheels dodává kola automobilovým společnostem a servisům, nikoli však koncovým spotřebitelům. Mezi nejvýznamnější zákazníky patří například Volkswagen group, Toyota, Kia, Hyundai, GM, BMW, Porsche a mnoho dalších.

Princip výroby hliníkových kol 4.2

V této kapitole je stručně popsán průběh výroby hliníkových kol. Výroba probíhá v rámci tří hlavních pracovišť (slévárny, obrobny a lakovny) a jednoho podpůrného pracoviště (nástrojárny).

Slévárna 4.2.1

Hliníková kola se vyrábí ze dvou typů siluminů (binárních slitin hliníku a křemíku):

 Al Si 7 Mg,

 Al Si 11 Mg.

Tavící pece se zaváží houskami siluminů, zmetkovými koly a šponami z obrobny.

Tento vstupní materiál je zobrazen na obrázku 10.

21

Vstupní materiál je roztaven v tavící peci. Používají se tavící pece Striko a SIB.

Tavící pec Striko se používá výhradně k tavení primárního hliníku, SIB potom k tavení zmetkových kol a špon z obrábění. Jakmile je slitina připravena, je nutné ji zbavit nečistot a dosáhnout požadované hustoty. Dochází k jejímu odplynění.

Po odplynění je slitina převezena a přelita do licího stroje. Jedná se o nízkotlakový licí stroj, skládající se ze čtyř hlavních částí:

 manipulátoru,

 licího stroje,

 udržovací pece,

 tanku s vodou.

Nízkotlakové lití využívá chlazení vodou nebo chlazení vzduchem. Na obrázku 11 je zobrazen řez pecí a zápustkou.

Obr. 11 Řez pecí a zápustkou [12]

Všechna odlitá kola prochází 100 % rentgenovou kontrolou RTG, kde se kontrolují vnitřní vady kol. Princip rentgenu je k vidění na obrázku 12 níže.

22

Obr. 12 Princip rentgenové kontroly [12]

Následující operací je odstranění vtoku neboli „odmrkvení“, za pomocí odmrkvovacího stroje. Ten odstraňuje vtok (střed) kola včetně sítka, které se umisťuje do licího stroje při odlévání kol. Stroj se schopen sám rozpoznat typ kola, což usnadňuje jeho obrábění.

Princip odstranění vtoku je pro názornost ukázán na obrázku 13.

Obr. 13 Princip odstranění vtoku kola [12]

Jakmile je kolo zbavené vtoku, přechází na žíhání – tepelní zpracování. Žíhání se provádí za účelem zvýšení mechanických vlastností hliníkových odlitků. Taktéž se snižuje vnitřní pnutí a ovlivňuje se struktura kola.

Tepelné zpracování probíhá ve třech etapách. Jde o:

 rozpouštěcí žíhání,

 rychlé ochlazení ve vodě,

23

Obr. 14 Obráběcí centrum [12]

 precipitační vytvrzování.

Takto upravené kolo opouští slévárnu a přemisťuje se na další operace na obrobně.

Nástrojárna 4.2.2

Nástrojárna funguje jako podpůrné pracoviště pro oddělení slévárny. Toto oddělení zajišťuje a připravuje nové i stávající formy pro slévárnu. Kontroluje kvalitu nových forem a řeší problémy se stávajícími formami. Připravuje formy pro licí stroje a zajišťuje výměny těchto forem na nástrojárně. Veškerou obsluhu těchto forem zajišťují zápustkáři z tohoto oddělení.

Obrobna 4.2.3

Proces obrobení kola je prováděn na obráběcích centrech v následujících třech krocích:

 soustružení,

 vrtání,

 kontrola vyváženosti kola – 100 % automatická strojní kontrola.

Vizuální podoba obráběcího centra a podoba prováděných operací zmíněných výše je zachycena na obrázku 14. Tento proces je automatizovaný, operátor pouze vkládá kola na vstupní dopravník.

24

Jakmile je kolo obrobené, následuje operace odjehlení kola, prováděná operátorem.

Jedná se o odstranění ostrých zbytků materiálu za pomocí odjehlovacích zařízení, která jsou vybavena kartáčem.

Dále je kolo umyto, usušeno a ofoukáno. Myčka odstraní nečistoty z kola a odmastí ho. Sušička s ofuky poté slouží k odstranění zbylých kapek vody a vlhkosti na kole.

Následuje Helium test, kdy je na kole měřena těsnost ráfku a současně se kontroluje únik plynu. Opět se jedná o 100 % kontrolu.

Poslední operací je tryskání. Tímto se vytvoří požadovaný kotvící profil a kolo je tak připraveno pro další povrchovou úpravu.

Po obrobení jsou kola převezena na lakovnu.

Jak vypadá obrobené kolo, lze vidět na obrázku 15.

Obr. 15 Kolo po obrobení [12]

Lakovna 4.2.4

Kola se navěšují na podvěsný dopravník lakovací linky. Poté postupují na předúpravu, kde probíhá odmaštění, deoxidace (odstranění oxidů z povrchu kola) a pasivace (zamezení další oxidace).

Následně se zakryjí šroubové otvory - zabrání se tak proniknutí prášků a laků do šroubových otvorů a jejich případnému zanesení.

Na kola je aplikován práškový základ v šedé nebo černé barvě. Kola postupně prochází vytvrzovací pecí, poté se přesouvají do chladícího tunelu. Následuje operace temperování a na závěr jsou kola zachlazena na nižší teplotu.

Aplikuje se základní barva – ta se odvíjí od požadavků zákazníka a transparentní lak. Kola prochází vytýkacími tunely, sušením, vytvrzením v peci a chladícím tunelem.

25

V závěrečné fázi výrobního procesu je prováděna 100 % kontrola lakovaných kol pracovníky výstupní kontroly.

Pohledově obráběná kola

Kolo projde jednou celým výrobním procesem až po lakovnu. Následně dochází k soustružení pohledové strany, aplikaci čirého práškového základu na pohledovou stranu a nanesení transparentního laku.

Pohledově obráběné kolo je k vidění na obrázku 16.

Obr. 16 Pohledově obrobené kolo [12]

Kompletní průběh výrobního procesu je zachycen na obrázku 17. Pro přehlednost byl vytvořen vývojový diagram obsahující veškeré klíčové činnosti a rozhodovací procesy, které mohou při výrobě nastat.

26

Obr. 17 Vývojový diagram výrobního procesu [vlastní zpracování]

oprava

ne ne

ano

ne

oprava ne

ano oprava

oprava

ne ano

SLÉVÁRNA OBROBNA LAKOVNA

EXPEDICE

Vstupní materiál

Tavení

Odplynění

Transport taveniny

Dolévání taveniny do LS

Odlévání kol

Rentgen

Odstranění vtoku

Žíhání

Soustružení, vrtání, kontrola nevyváhy

Odjehlení

Mytí, sušení, ofuk kol

Kontrola těsnosti

Otryskání kol

Dokončovací práce

Navěšová ní

Chemická předúprava

Zakrytí šroubových otvorů

Aplikace práškového

základu

Aplikace barvy

Aplikace transparentního

laku

Výstupní kontrola

Odlakování (externí operace)

27

5 PRAKTICKÁ APLIKACE METODIKY SIX SIGMA

Tato kapitola se zabývá praktickou aplikací metodiky Six Sigma na proces výroby hliníkových kol. Konkrétně se jedná o proces odlévání. Zadání projektu vyplynulo z potřeb podniku. Jednotlivé podkapitoly jsou rozděleny do fází zlepšovacího cyklu DMAIC.

Doplněna je i fáze předdefinování popisující zvolený projekt a jeho cíle.

Pro realizaci projektu byl sestaven tým, který se skládal z 8 členů. Do týmu byli vybráni pracovníci působící na různých pozicích a s různou úrovní certifikace Six Sigma.

Tým se skládal z následujících členů:

 hlavní koordinátor projektu – Master Black Belt,

 vedoucí projektu – Black Belt,

 procesní technolog – Green Belt,

 autorka diplomové práce,

 technolog lití,

 procesní inženýr,

 mistr nástrojárny,

 technik nástrojárny.

Fáze předdefinování (Pre-define – PD) 5.1

V této fázi jde především o ujasnění a nadefinování cílů pro zadaný projekt.

Vhodné téma zlepšovacího projektu bylo vybráno OpEx manažerem ve spolupráci s vedením organizace, vycházející z interní analýzy příležitostí pro zlepšení.

Pro řešení zadaného projektu byla vybrána metodika Six Sigma a bude aplikována na kole vyráběném pro automobilovou společnost KIA, jakožto zákazníka s největšími plánovanými odběry kol. Design zvoleného typu kola je k vidění na obrázku 18.

Obr. 18 Model kola pro společnost KIA [12]

28

Cílem řešení projektu je dosažení co nejnižší hmotnosti kola pro celou dobu životnosti formy při zachování správných rozměrů kola. Nejnižší hmotností kola se rozumí taková hmotnost, při které nebude konečnému zákazníkovi dodáváno kolo s nadbytečným hliníkem.

Stanovení klíčového kritéria kvality:

 redukce nárůstu hmotnosti odlitku přesahující 1 % celkové hmotnosti kola,

 udržitelnost nárůstu hmotnosti do 1 % celkové hmotnosti kola po dobu minimálně 15 000 odlitých kol.

Dílčím cílem bude vyhodnocení vlivu opotřebení formy na hmotnost kola a nalezení správného poměru mezi hmotností kola a opotřebením formy. Pro potřeby práce se bude uvažovat pouze spotřeba primárního hliníku, nebudeme se zabývat možností opětovného přetavení špon po obrobení kola.

Ekonomický efekt tohoto problému je významný. Pouze u tohoto typu kola se ztráta plynoucí z daného problému pohybuje v řádech statisíců korun ročně. Výpočet ekonomického dopadu byl proveden na základě úspory primárního materiálu při daném objemu vyrobených kol. Výsledek výpočtu se může měnit na základě proměnlivosti ceny hliníku na burze.

Výstupní listinou pro tuto fázi projektu je tzv. Project Charter (viz obrázek 19), kde lze vyčíst klíčové informace o zahájení a ukončení projektu, průběhu projektu, jeho cílů a složení projektového týmu.

29 POPIS PROBLÉMU

Z důvodu opotřebení formy odlévaného kola zůstává na kole dodávaném konečnému zákazníkovi více primárního hliníku, než je zakalkulováno v ceně kola.

PROJEKTOVÝ TÝM

 Zaměstnanci úseku slévárna, nástrojárna

 Firemní konzultant: Jiří Mannsbart

 Diplomantka: Kateřina Flodrová

DATUM ZAHÁJENÍ 15. 10. 2016

DATUM UKONČENÍ 21. 4. 2017

CÍL PROJEKTU

Redukce hmotnosti odlévaného kola s ohledem na opotřebení licí formy.

Dosažení co nejnižší hmotnosti kola pro celou dobu životnosti formy při zachování správných rozměrů kola.

Nalezení správného poměru mezi hmotností kola a opotřebením formy.

Vyhodnocení vlivu opotřebení formy na hmotnost kola.

Vyhodnocení ekonomických aspektů navrhnutých řešení.

Obr. 19 Project charter [vlastní zpracování]

PROJECT CHARTER

Fáze definování (Define – D) 5.2

Ve fázi definování projektu je nutné si projekt naplánovat, uspořádat si myšlenky a definovat co o daném problému již víme a analyzovat současný stav, který popisuje systém vážení kol, výměn forem, charakteristiku forem a další. Klíčovým nástrojem pro tuto fázi projektu byla myšlenková mapa.

Myšlenková mapa 5.2.1

Využití této metody vedlo k postupnému získávání informací souvisejících s řešeným problémem a jejich následnému utřídění a pochopení vztahů mezi nimi. Tato metoda představovala výchozí bod pro řešení projektu; po celý čas byla aktualizována a doplňována o informace zjištěné pomocí metod v dalších fázích projektu. V myšlenkové mapě jsou uvedeny jednotlivé faktory, které mohou mít přímý či nepřímý vliv na míru

30

opotřebení formy. Dále jsou v ní uvedeny informace mapující současný průběh vážení kol a způsobu získávání informací ohledně hmotnosti jednotlivých odlitých kol. Na závěr byla myšlenková mapa doplněna o teze, na jejichž základě byla provedena některá opatření pro zlepšení. Myšlenková mapa je součástí technické zprávy. [1]

Analýza současného stavu 5.2.2

V této kapitole jsou popsány licí formy pro kola dodávaná společnosti KIA včetně systému výměny forem. Dále je popsán současný systém vážení kol a v závěrečné části kapitoly je k vidění design daného kola včetně jeho teoretické hmotnosti na základě 3D modelu.

Licí formy

Licí forma se skládá ze tří hlavních částí: horní části, spodní části a čelistí. Pro představitele kola společnosti KIA existuje 10 forem, které se mírně odlišují typem vložek a tloušťkou. Jejich přehled je uveden v tabulce 3.

Tab. 3 Přehled jednotlivých typů forem [vlastní zpracování]

Spodní část formy Horní část formy

Číslo formy

Vodní vložky standard

Vložky svařované,

zalisované

Nový design

Standardní tloušťka

formy

Seříznuté kapsy paprsků (více mat.

v kole)

1 x x

2 x x

3 x x

4 x x

5 x x

6 x x

7 x x

8 x x

9 x x

10 x x

31 Obr. 20 Licí forma [12]

Struktura licí formy, na kterou jsou dobře viditelné všechny její části, je k vidění na obrázku 20.

Systém výměny forem

Výměny jednotlivých částí forem probíhají v předem naplánovaných termínech.

Informace týkající se přehledu výměn jednotlivých částí forem a záznamy o aktuálních počtech odlitých kol jsou uvedeny v technické zprávě (viz tabulka 2). [1]

Systém vážení kol

Popis systému vážení kol a přehled dat získaných z prvního vzorkování jednotlivých forem je součástí technické zprávy (viz tabulka 3). [1]

3D model

Na základě výpočtu 3D modelem byla stanovena teoretická hmotnost kola pro společnost KIA na 21, 038 kg. Jde o hmotnost před odstraněním vtoku.

32 Design kola je k vidění na obrázku 21.

Obr. 21 Design kola KIA [12]

Fáze měření (Measure – M) 5.3

Fáze měření je fází klíčovou. Slouží k potvrzení problému. Jejím cílem je zabezpečení a sběr všech potřebných dat z procesu. Jako první byl vytvořen plán sběru dat a pro další účely této fáze projektu byly vybrány následující nástroje a metody:

 procesní mapa,

 Ishikawův diagram.

Sběr dat 5.3.1

Sběr dat probíhal v období od 5. 11. 2016 do 13. 1. 2017. Jak již bylo zmíněno dříve, kola pro společnost KIA se odlévají v deseti různých formách a cílem měření bylo zajistit dostatečný počet dat pro všechny formy, pokud to bylo možné. Některé z forem jsou však v současné době mimo provoz z důvodu jejich nepoužitelnosti. Počet forem v oběhu je určen na základě aktuální poptávky. Obvykle jsou v provozu 2-3 různé formy týdně. Vážilo se 2 až 7 kol 2krát za směnu dle aktuálního plánu výroby. Naměřené hodnoty se zaznamenávaly do předem připravených formulářů. Konečný objem naměřených dat je však z určitých, neočekávaných důvodů menší, než se předpokládalo.

Procesní mapa 5.3.2

Procesní mapa sloužila jako nástroj pro zmapování výrobního procesu. Mapování bylo prováděno na provoze slévárny za asistence technologa. Nejprve byly nadefinovány kroky v rámci procesu od navážení materiálu až po kontrolu kol rentgenem. Pro každý procesní krok se určily výstupy a vstupy. Jednotlivé procesní vstupy byly na závěr

33

oklasifikovány dle toho, zda jsou řiditelné, rušivé, kritické nebo se jedná o standardní pracovní postup. Pro účely projektu byla procesní mapa vytvořena v omezeném rozsahu.

Není zachycen celý výrobní proces, ale pouze část od navážení vstupního materiálu po kontrolu kol rentgenem.

Procesní mapa je k vidění v technické zprávě (viz příloha 2). [1]

Ishikawův diagram 5.3.3

Výchozí metodikou pro realizaci Ishikawova diagramu byl brainstorming. Schůzky se účastnili jednotliví zástupci ze slévárny, nástrojárny, OpEx manažer a autorka diplomové práce. Zástupci byli vybráni tak, aby bylo možné na problém pohlížet z různých perspektiv (slévárna/nástrojárna). Do hlavičky diagramu byl vepsán hlavní efekt, který je výsledkem působení uvedených příčin. Veškeré možné příčiny související s problémem opotřebení formy, v jehož důsledku dochází k nárůstu hmotnosti kol, byly zařazovány do šesti kategorií nazvaných dle charakteru projektu. Ishikawův diagram je k vidění v technické zprávě (viz Příloha 1). [1]

Po zaznamenání možných příčin následovala jejich ohodnocení. Způsob hodnocení vlivu jednotlivých příčin byl následující:

 každý člen týmu měl k dispozici celkem 6 bodů,

 stupnice míry hodnocení vlivu byla zvolena v rozmezí 1-3 body (čím vyšší hodnota, tím větší má daná příčina vliv).

 body se přiřazovaly k příčinám uvedeným v diagramu ve 3 kolech (v prvním kole se přiřazovaly 3 body, ve druhém kole 2 body a v posledním kole 1 bod).

Hodnocení jednotlivých členů včetně určení životně důležité menšiny prostřednictvím Paretova diagramu je součástí technické zprávy. [1]

Fáze analýzy (Analyze – A) 5.4

Cílem analytické fáze je nalézt skutečnou příčinu řešeného problému. Data sesbíraná v předchozí fázi je potřeba analyzovat a zjistit, které faktory mají největší vliv na míru opotřebení licí formy. Součástí kapitoly je také přehled oprav a jejich přiřazení k nasbíraným datům zajištěných v rámci fáze měření.

34

V rámci analytické části byly využity následující metody:

 matice příčin a následků (C&E),

 FMEA.

Přehled provedených oprav na formách 5.4.1

V rámci analýzy nasbíraných dat byla zajištěna také data spojená s údržbou sledovaných forem. V technické zprávě (tabulka 4) jsou uvedeny veškeré formy oprav, které byly provedeny ve sledovaném období od 7. 11. 2016 do 13. 1. 2017. Kompletní přehled oprav viz Příloha 3. [1]

Ke každému časovému období, kdy byly jednotlivé formy používány ve výrobě, jsou přiřazeny opravy různého charakteru vždy před a po najetí formy.

Tabulka 4 obsahuje následující údaje:

 číslo formy,

 údaj o tom, zda šlo o opravu horní nebo spodní části,

 datum od kdy do kdy forma byla používána,

 označení druhu oprav,

 datum provedení oprav.

Jak je z tabulky patrné, zásahy na formách jsou rozdílné u horní a spodní části.

Dalším krokem bylo spojení této tabulky o provedených opravách s naměřenými údaji o hmotnostech kol za sledované období tak, aby bylo možné určit, zda provedené opravy mají nějaký vliv na hmotnost následně odlévaných kol. Data jsou rozdělena dle jednotlivých zápustek. Příklad zkompletovaných dat pro zápustku číslo 1 je v tabulce 5 v technické zprávě.

Jako první byla data podrobena analýze trendu, viz technická zpráva. [1]

Matice příčin a následků 5.4.2

Výchozí metodou pro sestavení matice příčin a následků byla procesní mapa z přechozího kroku. S její pomocí se nadefinovaly procesní kroky, vstupy a následně se ohodnotila míra vlivu těchto vstupů na každý z klíčových výstupů. V tomto případě výstupy představují hmotnosti odlitých kol. Pro hodnocení míry vlivu byla využita stupnice 1, 4, 7 a 10 (viz tabulka 6 v technické zprávě [1], sloupec 4, 5 a 6). Vysoké skóre

35

znamená, že změny vstupní proměnné mohou významně ovlivnit výstupní proměnnou a naopak.

Hodnocení míry vlivu jednotlivých vstupů je především subjektivní. Nejprve byly veškeré vstupy ohodnoceny autorkou diplomové práce, poté bylo hodnocení zkonzultováno s odborníky, kteří mají k daným úsekům výroby nejblíže. Výsledné hodnoty míry vlivu se na závěr vynásobily s prioritami (stupnicí důležitosti pro zákazníka) a provedl se součet za všechny vstupy. Výsledky jsou zobrazeny v tabulce 6 v technické zprávě ve sloupci „Celkem“.

Kompletní verze matice příčin a následků je k vidění v Příloze 4 v technické zprávě. [1]

Vyhodnocení matice příčin a následků

Maximální celkový počet bodů, kterého bylo možno dosáhnout, je 130. Takto bylo ohodnoceno celkem 11 procesních vstupů, které mají na základě těchto výsledků nejvýznamnější vliv na hmotnost kola. Jejich výčet je uveden v technické zprávě. [1]

Závěrem k této metodě lze konstatovat, že jsme došli k obdobným výsledkům, jako u analýzy pomocí Ishikawova diagramu. Na rozdíl od výsledků získaných v Ishikawově diagramu, které jsou přesnější, výsledky této metody jsou spíše obecného charakteru, a to z důvodu hodnocení vlivu pouze z pohledu procesních vstupů.

Tuto metodu je vhodné dále doplnit Paretovým digramem k oddělení kritických faktorů pro tento projekt od těch zbývajících. Diagram je k vidění na obrázku 7 v technické zprávě. [1]

FMEA 5.4.3

Pro účely řešeného projektu byla provedena FMEA procesu. Rozsah této analýzy byl dán charakterem projektu. Analyzovaným procesem v tomto případě byl úsek od navezení vstupního materiálu po konec procesu odlévání.

Realizace probíhala v předem stanovených termínech od 20. 2. 2017 do 8. 3. 2017 za účasti odborníků zodpovědných za specifické části výrobního procesu. Tým byl sestaven ze stejných členů jako v předchozích případech.

Struktura analýzy FMEA

Analýza vzniku možných vad a selhání procesu obsahuje informace o:

 procesu a procesních vstupech (vycházejících z procesní mapy),

36

 způsobech možného selhání procesu,

 možných účincích selhání,

 možných příčinách selhání procesu,

 běžných kontrolách procesu,

 doporučených činnostech.

Pro hodnocení kvalitativních ukazatelů jako je váha, výskyt a detekce byla zvolena stupnice 1, 4, 7 a 10, stejně jako u analýzy příčin a následků. Hodnoty byly přidělovány na základě konzultace s jednotlivými odborníky za svěřenou část procesu. Po vzájemném vynásobení těchto tří ukazatelů bylo vypočteno RPN číslo.

Procesní FMEA včetně vyhodnocení je zobrazena v technické zprávě v Příloze 5. [1] Výsledky této analýzy jsou opět obdobné jako výsledky získané z přechozích analýz, pouze více specifické. Na jejich základě byly vybrány 4 hlavní faktory, které jsou dále rozbírány v následující kapitole věnující se návrhům na zlepšení.

Fáze zlepšení (Improve – I) 5.5

Tato fáze projektu měla zlepšovací charakter. Výsledky všech provedených analýz v různých fázích projektu umožnily analyzovat nejvýznamnější faktory, které mají vliv na opotřebení licích forem a s tím spojený nárůst hmotnosti odlévaného kola. Ve své podstatě lze říci, že všechny analýzy ukazovaly na stejné, či podobné problémové oblasti.

Výčet čtyř hlavních problémů, které byly na základě analýz vybrány, jsou vypsány v tabulce 7 v technické zprávě. [1] Pro každý problém byl následně vytvořen akční plán pro realizaci nápravných opatření.

Vzorkování nové spodní části formy 5.5.1

Dne 28. 03. 2017 proběhla výměna spodní části formy číslo 3 za novou. V rámci výměny proběhlo vzorkování kol, které zajistilo další objem dat k porovnání.

Hmotnosti byly zaznamenávány do předem připraveného formuláře. Další poznatky související s naměřenými daty jsou k vidění v technické zprávě. [1]

37 Úprava teploty kovu

5.5.2

Dle výsledků analýz má vysoká teplota kovu vliv na opotřebení a celkovou životnost formy. Teplotu hliníku není možné jen tak snížit, i malý rozdíl v teplotě by dle technologů měl vliv na kvalitu odlitků, musely by se proto kompletně upravit parametry kola. Jedině takovým způsobem lze zabezpečit kvalitní odlitky při nižší teplotě. Tento návrh je prozatím ve fázi projednávání a čeká na případné schválení.

Úprava termínů pro výměny forem 5.5.3

Vzhledem k tomu, že spodní část formy se opotřebovává ze všech částí nejrychleji, bylo potřeba na základě výsledků použitých analýz stanovit nový interval pro výměnu a spočítat výsledný ekonomický dopad této úpravy založený na úspoře primárního materiálu.

Kalkulace je k vidění v technické zprávě (viz kapitola 4.3). [1]

Zkouška nového typu abrasiva 5.5.4

V souvislosti s prováděnými opravami na formách, které mohou taktéž přispívat k úbytku materiálu na formě, se plánuje zkouška jiného typu abrasiva. Je nutné odzkoušet různé druhy a vybrat takový, který bude k formě nejšetrnější. Zkouška je naplánovaná na červenec 2017.

Úprava nástřiku formy 5.5.5

Na základě výsledků jednotlivých analýz byla provedena úprava nástřiku formy.

Popis jednotlivých změn je uveden v technické zprávě v kapitole 4.5. [1]

Komunikace změn 5.6

Důležitou součástí této fáze projektu byla komunikace naplánovaných změn.

Podrobnost jednotlivých informací se odlišovala dle organizační struktury. Vlastníkovi procesu byly sděleny především úspory plynoucí z upraveného procesu a obecné informace o jeho změnách. Pracovníkům nástrojárny byly poskytnuty detailní informace o změněných procesních aktivitách.