Pokud hovoříme o plánování a řízení průmyslové výroby a jejich podpoře informačními technologiemi, máme velmi často na mysli klasické výrobní obory - výrobu a montáž strojních a průmyslových zařízení, strojírenské obrábění, výrobu komponent pro segment automotive apod. Existují ovšem i na první pohled méně skloňované oblasti, které mají svoje zvláštnosti jak ve svém vlastním výrobním procesu, tak i v související metodické a informační podpoře. Jednou z nich je slévárenství.





Slévárenstvím míníme v tomto případě výrobu kovových odlitků z oceli, litiny nebo barevných kovů odlitím tekutého kovu do pískové formy. Forma je většinou vyrobena z tuhnoucí pískové směsi pomocí různých typů modelů. Po vychladnutí je odlitek zbaven okolní pískové formy i vnitřních jader, očištěn a povrchově upraven. Některé typy odlitků jsou po očištění tepelně zpracovány (žíhány ve speciálních pecích), opravovány zavařením, případně strojně opracovány (hrubovány na rozměr s přídavkem a posléze obráběny na přesný rozměr). Je evidentní, že finální odlitek prochází při svém vzniku několika technologicky zcela odlišnými etapami. To znamená, že pokud budeme uvažovat například slévárnu, která vyrábí ocelové i litinové odlitky s velkým rozsahem hmotností od cca 200 kilogramů do 200 tun a která je rovněž schopna tyto odlitky strojně opracovávat, máme před sebou výrobu složenou z několika na sebe navazujících, ale typově, prostorově, technologicky i personálně zcela nezávislých provozů (viz obr. 1).

Sladění těchto zcela samostatných jednotek do funkčního celku je značně složité, protože pracují podle zásadně odlišných konceptů. Pokud porovnáme vstupní charakteristiky například pro vlastní výrobu odlitku a jeho závěrečné opracování, dostaneme řadu rozdílů.

Strojní opracování:
· přesně popsané technologické operace,
· přesně stanovené technické prostředky (způsob opracování a použité nářadí),
· přesně spočitatelné časy opracování,
· přesně definované parametry jednotlivých pracovišť, která jsou k dispozici,
· přesně regulovatelné kapacitní možnosti (směnnost, přesčasy),
· velmi přesně odhadnutelné mezioperační časy (seřizování, manipulace, doprava).

Výroba odlitku (do fáze odlití):
· technologický předpis je méně exaktní,
· použitím různých technických prostředků se dá docílit stejného výsledku,
· kvalita výsledného odlitku a čas k jeho realizaci závisí na mnoha (udává se i několik desítek) obtížně předvídatelných faktorech (kvalita pískové směsi pro formu a jádra, okolní teplota a vlhkost v různých ročních obdobích, způsob manipulace, intenzita odvětrávání, teplota dodaného tekutého kovu, způsob odlití ad.),
· některé problémy je nutné řešit operativně přímo na místě,
· výsledek celého procesu je mnohem více závislý na obtížně přenositelných zkušenostech dělníka - objektivně je mnohem větší rozdíl mezi rychlostí práce kvalitního (dlouhodobě zapracovaného) a méně kvalitního slévače než například u strojních profesí.

Z výše uvedeného je zřejmé, že vlastní výroba odlitku je mnohem neurčitější a obtížně definovatelná z hlediska použitých metod plánování a řízení. Navíc je potřeba vzít v úvahu, že pokud se slévárna specializuje na výrobu odlitků vysokých hmotností, jedná se s největší pravděpodobností o kusovou, v řídkých případech malosériovou výrobu. Většina velkých odlitků jsou unikátní výrobky, pro které se téměř vždy vypracovává kompletně nová technologie. To rovněž přispívá ke zvyšování míry nejistoty v plánování, jelikož nelze v takové míře využít opakovaných zkušeností. Protože teď známe základní procesní specifika slévárenství, můžeme se pokusit odhadnout, jak by v jeho případě mohly fungovat jednotlivé principy plánování a řízení výroby, které byly popsány v IT Systems 7-8 a 9/2004 (články Trendy v plánování a řízení výroby I a II).


Obr.: Zjednodušené schéma jednotlivých fází výroby odlitku

MRP II
Metodika MRP II vychází z přesně definovaných zákaznických požadavků na jedné straně a přesného popisu výrobku strukturním kusovníkem na straně druhé. Na těchto základech je MRP II schopna naplánovat materiálové požadavky na vlastní výrobu a postupnou modifikací vstupního zadání i kapacitní požadavky. Pracuje v několika následných, zpřesňujících se krocích. Popis odlitku strukturním kusovníkem je v naznačeném slévárenském prostředí sice možný, ale poměrně komplikovaný. Určení jednotlivých a přesně definovaných položek kusovníku je například u pískové směsi a tekutého kovu velmi obtížné. Z jedné dávky směsi se často vyrábí několik forem, nebo naopak jedna forma z více dávek. Stejný problém je i u dodávek tekutého kovu. Navíc princip odběru materiálu při výrobě odlitku je s výjimkou tekutého kovu spíše tažný, tzn. že písková směs, keramické komponenty, chladítka, spojovací materiál a další položky jsou odebírány ve chvíli, kdy jsou fakticky zapotřebí (existují v určité úrovni na skladu), než aby se řídili přesně rozplánovaným kusovníkem pro konkrétní výrobek jako tlačné MRP II. Plánování kapacit je vzhledem k výše uvedeným neurčitostem také téměř nepoužitelné. MRP II, které vychází z přesného popisu výrobku i procesu, je tedy v případě slévárenství méně vhodné.

APS
Hlavní charakteristikou APS (systémů pokročilého plánování a rozvrhování) je poskytování rychlých a optimalizovaných variant výrobního plánu při libovolných změnách výchozích parametrů. Snadné změny vstupního zadání jsou výhodné právě u výrob s menší mírou určitosti, které je nutné opakovaně optimalizovat. Je ovšem potřeba vzít v úvahu, že četnost změn výrobního plánu musí mít rozumné meze. Pokud je výroba odlitku již zahájena, je velmi nevýhodné ji přerušit a začít pracovat na jiné zakázce. U strojního opracování nebo montáže se výrobek může sundat a nasadit nový, což je sice nepříjemné, ale proveditelné. Při výrobě odlitku ale hrozí mechanické poškození, znečištění nebo ztráta pevnosti u započaté formy, což není v drsném a prašném provozu slévárny nijak neobvyklé. Vyrobit rozpracovanou, případně poškozenou formu celou znova pak samozřejmě představuje ztrátu jak časovou, tak finanční. Využití jedné z hlavních výhod APS (opakované rozvržení a optimalizace) je tedy ve slévárenství rovněž omezené.

TOC (teorie omezení)
Principem TOC je nalézt nejslabší článek v celém výrobním procesu a soustředit se na jeho zlepšení. Problémy nesouvisející s úzkým místem se zanedbávají, protože pokud se nezlepší úzké místo, nedojde ani ke zlepšení celého procesu. Pokud je úzké místo nalezeno, je efektivní vytvořit před ním systém zásobníků (materiálových i kapacitních), a to tak aby jeho využití bylo vždy maximální. Průtok úzkého místa pak určuje i průtok celé výroby. TOC se dobře aplikuje v případě za sebou jdoucích (zřetězených) operací, což je právě případ slévárny popsaný obrázkem 1. V prvním kroku je vhodné určit, která z popsaných fází je úzkým místem a tu pak řešit. Pro řešení konkrétního úzkého místa je pak možné použít například vhodný APS systém. Pokud není k dispozici, je nutné vytvořit alespoň takový systém sběru dat a reportingu, kterým je možné úzké místo identifikovat a co nejlépe popsat. Poté je možné aplikovat buffer management a přijmout například následující opatření (vytvoření zásobníků) pro jednotlivé případy: · výroba jader, formy a odlévání - dostatečná zásoba modelových zařízení, formovacích jam a rámů, formovací směsi a keramiky, · čištění - pružný systém kapacit pro kampaňovité zpracování odlitků, · hrubování odlitků - nepřetržitá zásoba odlitků před úžinovými stroji.

Aplikace TOC se tedy v tomto případě nabízí jako vhodný nástroj pro základní problematiku plánování a řízení výroby ve slévárenském provozu. V další fázi může následovat její doplnění vhodným informačním systémem.

Závěr
Specifická výrobní odvětví kladou i specifické nároky na plánování a řízení. Obvyklá prefabrikovaná řešení se většinou ukážou jako nedostačující. Proto je v těchto případech vhodné prověřit všechny dostupné možnosti a metodiku i její informační podporu zkombinovat z více komponent, případně "doupravit na míru". Dobře fungující slévárenský provoz za tuto námahu určitě stojí.