pravci razvoja motornih vozila* -...

43
Ma{instvo 4(1), 153 - 111, (1997) - 1 - PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* dr Ivan Filipovi}, profesor, Ma{inski fakultet u Sarajevu, Vilsonovo {etali{te 9 D`evad Bibi}, Ma{inski fakultet u Sarajevu, Vilsonovo {etali{te 9 Boran Pikula, Ma{inski fakultet u Sarajevu, Vilsonovo {etali{te 9 rrREZIME U cilju uvo|enja ispravne politike obnavljanja i pro{irenja voznog parka, koji je dobrim dijelom uni{ten u toku rata, potrebno je poznavati trenutno stanje i trendove razvoja motornih vozila. Osnovni faktori koji uti~u na razvoj motornih vozila mogu se podijeliti u dvije grupe: - ekonomski faktori (efikasnost, cijena, pouzdanost,...), - socijalni faktori (emisija gasnih komponenti, dim, buka, vibracije,...). Aspekt socijalnih faktora se u posljednje vrijeme sve vi{e forsira i prakti~no od stepena emesije zaga|iva~a i buke zavisi i prohodnost vozila u pojedinim zemljama Evrope. Motorna vozila se naj~e{}e dijele preme namjeni na ~etiri grupe: putni~ka vozila, laka motorna vozi- la, te{ka motorna vozila i motocikli. Za nas su trenutno najinteresantnija te{ka motorna vozila (kamioni i autobusi), pa se zbog toga u ovom radu najvi{e pa`nje posve}uje tim vozilima. U radu se daje stanje trenutnog razvoja motornih vozila, trendovi razvoja u narednom periodu i osvrt na stanje istih kod nas. Klju~ne rije~i: motorno vozilo, ekologija DIRECTIONS OF THE MOTOR VEHICLE DEVELOPMENT Ivan Filipovi}, Ph.D., prof. Faculty of Mechanical Engineering in Sarajevo, Vilsonovo {etali{te 9, D`evad Bibi}, Faculty of Mechanical Engineering in Sarajevo, Vilsonovo {etali{te 9, Boran Piula, Faculty of Mechanical Engineering in Sarajevo, Vilsonovo {etali{te 9 SUMMARY In accordance with leading right policy of reconstruction and expansion of the transport, which was demolished during the war, it is necessary to know temporal level and trends of the motor vehicle development. Basic parameters that have been having influence at the motor vehicle development can be split in two grups: - economic factors (efficiency, price, reliability, etc.), - social factors (emission of exhaust gases componenets, smoke, noise, vibration, etc.). Presently, aspect of the social factor has been pushing and passing of vehicles trough certain coun- tries of Europe depends practically of the pollution emission level and the noise. Motor vehicles according to purpose can be deal in four groups: cars, light motor vehicles, heavy motor vehicles according and motorcycles. Heavy motor vehicles (tracks and buses) are the most important for our country and that is the reason for mostly mention in this paper. The paper con- tains temporal level of the motor vehicle development, trends of further development of motor vehi- cles and review of development levelin ou country. Key words: motor vehicles, ecology * Rad je saop{ten na savjetovanju “Budu}nost metalskog kompleksa BiH” odr`anom maja 1997. godine u Zenici u organizaciji Ma{inskog fakulteta u Zenici

Upload: others

Post on 19-Oct-2019

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 153 - 111, (1997)

- 11 -

PPRRAAVVCCII RRAAZZVVOOJJAA MMOOTTOORRNNIIHH VVOOZZIILLAA**

dr Ivan Filipovi}, profesor, Ma{inski fakultet u Sarajevu, Vilsonovo {etali{te 9D`evad Bibi}, Ma{inski fakultet u Sarajevu, Vilsonovo {etali{te 9Boran Pikula, Ma{inski fakultet u Sarajevu, Vilsonovo {etali{te 9

rrREZIME

U cilju uvo|enja ispravne politike obnavljanja i pro{irenja voznog parka, koji je dobrim dijelom uni{tenu toku rata, potrebno je poznavati trenutno stanje i trendove razvoja motornih vozila. Osnovni faktorikoji uti~u na razvoj motornih vozila mogu se podijeliti u dvije grupe:- ekonomski faktori (efikasnost, cijena, pouzdanost,...),- socijalni faktori (emisija gasnih komponenti, dim, buka, vibracije,...).Aspekt socijalnih faktora se u posljednje vrijeme sve vi{e forsira i prakti~no od stepena emesijezaga|iva~a i buke zavisi i prohodnost vozila u pojedinim zemljama Evrope. Motorna vozila se naj~e{}e dijele preme namjeni na ~etiri grupe: putni~ka vozila, laka motorna vozi-la, te{ka motorna vozila i motocikli. Za nas su trenutno najinteresantnija te{ka motorna vozila (kamionii autobusi), pa se zbog toga u ovom radu najvi{e pa`nje posve}uje tim vozilima. U radu se dajestanje trenutnog razvoja motornih vozila, trendovi razvoja u narednom periodu i osvrt na stanje istihkod nas.

Klju~ne rije~i: motorno vozilo, ekologija

DDIIRREECCTTIIOONNSS OOFF TTHHEE MMOOTTOORR VVEEHHIICCLLEE DDEEVVEELLOOPPMMEENNTT

Ivan Filipovi}, Ph.D., prof. Faculty of Mechanical Engineering in Sarajevo,Vilsonovo {etali{te 9,D`evad Bibi}, Faculty of Mechanical Engineering in Sarajevo, Vilsonovo {etali{te 9,Boran Piula, Faculty of Mechanical Engineering in Sarajevo, Vilsonovo {etali{te 9

SUMMARY

In accordance with leading right policy of reconstruction and expansion of the transport, which wasdemolished during the war, it is necessary to know temporal level and trends of the motor vehicledevelopment. Basic parameters that have been having influence at the motor vehicle developmentcan be split in two grups:- economic factors (efficiency, price, reliability, etc.),- social factors (emission of exhaust gases componenets, smoke, noise, vibration, etc.).Presently, aspect of the social factor has been pushing and passing of vehicles trough certain coun-tries of Europe depends practically of the pollution emission level and the noise.Motor vehicles according to purpose can be deal in four groups: cars, light motor vehicles, heavymotor vehicles according and motorcycles. Heavy motor vehicles (tracks and buses) are the mostimportant for our country and that is the reason for mostly mention in this paper. The paper con-tains temporal level of the motor vehicle development, trends of further development of motor vehi-cles and review of development levelin ou country.

Key words: motor vehicles, ecology

* Rad je saop{ten na savjetovanju “Budu}nost metalskog kompleksa BiH” odr`anom maja 1997. godine uZenici u organizaciji Ma{inskog fakulteta u Zenici

Page 2: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

1. UVOD

Prevoz putnika, roba i dobara u razijenim zemljamaEvrope se vr{i kroz razli~ite vidove transporta pri~emu dominantan udio ima drumski transport. Imaju}iu vidu trenutnu situaciju u BiH, jedini efikasan na~inpomenutog prevoza je drumski transport, kako nadoma}em tako i na me|unarodnom nivou.

Za uspje{no odvijanje drumskog transporta neophod-no je osigurati odgovaraju}i vozni park, kojeg ~inemotorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupei to: putni~ka vozila, laka motorna vozila, te{ka motor-na vozila i motocikli. Ogroman dio vozila je uni{tentokom rata te potrebno u {to kra}em roku izvr{itiobnavljanje voznog parka. Zbog uni{tenosti proizvod-nih sistema automobilske industrije BiH (FAMOS,TAS,...) sigurno je da }e se obavljanje voznog parkazasnivati na uvozu motornih vozila. U cilju vo|enjaispravne politike obnavljanja i pro{irenja voznog parkaneophodno je poznavati nivo sada{njeg razvoja i tren-dove budu}eg razvoja motornih vozila koji se danasdefini{u kroz me|unarodne zakone. Sa aspekta BiH, te{ka motorna vozila (kamioni, tegl-ja~i sa poluprikolicama i autobusi) su od primarnoginteresa za obnavljanje voznog parka. Dodatni razlogje taj {to se radi o motornim vozilima koja suuglavnom namijenjena za me|unarodni transport.Uslov za u~e{}e te{kih motornih vozila u me|unaro-dnom transportu je po{tivanje osnovnih propisa kojisu dati u [5]. U obezbje|ivanju nabrojanih propisanajve}i problem predstavlja zadovoljavanje definisanognivoa emisije zaga|uju}ih komponenti u izduvnimgasovima i buke, dok je ostale propise lak{e tehni~kizadovoljiti. Ostali propisi se uglavnom odnose na: sis-tem upravljanja, sistem ko~enja, sistem za{tite odpodletanja, sistem kontrole maksimalne brzine vozila,itd. Kako je najve}i problem obezbje|ivanje zadovol-javaju}eg nivoa emisije zaga|uju}ih komponenti uizduvnim gasovima u ovom radu }e se posebnapa`nja posvetiti ovom problemu.

2. SADA[NJE STANJE EMISIJEZAGA\IVA^A KOD MOTORNIH VOZILA

Jedan od glavnih zadataka zemalja razvijenog svije-ta danas je za{tita ~ovjekove okoline. Za uspje{noprovo|enje ove za{tite neophodno je poznavanjeizvora zaga|enja (zaga|iva~a), nivoa zaga|enja, kaoi na~ina kontrole i smanjenja emisije zaga|iva~a naokolinu. Glavni zaga|iva~i (CO, NOx, CxHy i CO2) injihova raspodjela prema izvorima zaga|enja data jena slici 1. Prezentirani podaci se odnose na zemlje

OECD Evrope i Sjeverne Amerike (analiza 1985.godine). Sa slike se vid jasno dominantno u~e{}etransportnih sredstava u emisiji zaga|uju}ih kompo-nenti. Ova ~injenica upu}uje na zaklju~ak da sutransportna sredstva najve}i zaga|iva~i, te da je ikontrola emisije ovih zaga|iva~a najva`nija.Analiziraju}i pojedine zaga|iva~e, transportna sredst-va najvi{e emituju ugljen monoksid (CO - 89%) iazotne okside (NOx - 52%) kao najopasnijezaga|iva~e po okolinu. Raspodjela emisije pojedinihzaga|uju}ih komponenti prema vrsti transportnihsredstava se vidi na slici 2. Podaci prezentirani naslici 2. su obra|ivani 1990. godine [1] i pokazuju daputni~ka vozila imaju dominantan uticaj na emisijuCO, CxHy i CO2 a te{ka motorna vozila imaju dom-inantan uticaj na emisiju NOx. Ovi podaci jasnoukazuju na ~injenicu da putni~ka vozila i kod nasmogu postati najve}i zaga|iva~i okoline, posebnoimaju}i u vidu da u BiH ne postoji nikakva strate-gija za uvoz novih i polovnih vozila. Te{ka motornavozila najvi{e emituju azotnih oksida. Posebna pa`njatreba da se usmjeri na te{ka motorna vozila iz razlo-ga {to je njihovo prisustvo neophodno u me|unar-odnom transportu. Za razliku od njih, putni~kim vozil-ima, kao najve}im zaga|iva~ima, se mo`e ograni~itikretanje sa daleko manjim posljedicama po privredu.Na osnovu naprijed navedenih ~injenica jasno je {tosu propisi za emisiju zaga|iva~a kod te{kih motornihvozila u me|unarodnom transportu posebno tretiranii {to se strogo sprovode. Naravno svi ovi propisi sezasnivaju na ECE pravilnicima koji se primjenjuju uEvropi. Tako je pravilnikom ECE R49/01 i ECE r49/02za emisiju zaga|iva~a i ECE 51 za emisiju bukeprakti~no definisan nivo emisije zaga|iva~a i bukekod te{kih motornih vozila, poznatijih pod nazivomEURO 1 i EURO 2. Grani~ne vrijednosti za ovepropise dati su tabeli 1.Pravilnik ECE R49/01, koji se odnosi na motor EURO1, primjenjuju se od 01.10.1993. godine dok sepravilnik ECE R49/02, koji se odnosi na motor EURO2, primjenjuje od 01.10.1996. godine. Poznavanjemovih odredbi koje se propisuju navedenim i drugimECE pravilnicima sti~u se uslovi za pravilno obnavl-janje voznog parka BiH u periodu do 2000-te godine.

3. PRAVCI DALJEG RAZVOJAMOTORNIH VOZILA SA ASPEKTAEMISIJE ZAGA\IVA^A

Imaju}i u vidu trenutnu politiku koju provodeme|unarodne institucije kroz ECE i sli~ne pravilnike,a u vezi sa emisijom zaga|uju}ih komponenti nastal-ih u drumskom transportu, logi~no je o~ekivati idalje zao{travanje grani~nih vrijednosti pojedinih ema

Ma{instvo 4(1), 153 - 111, (1997)

- 22 -

Page 3: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

zaga|iva~a.Prema ispitivanjima koja je obavio OECD u posljed-njoj dekadi ovog vijeka i dekadama narednog vijekado}i }e do znatnog pove}anja broja motornih vozi-la. To pove}anje }e naro~ito biti izra`eno poslije2000-te godine {to je prikazano i na slici 3. Ve}inusvjetskog voznog parka i dalje }e sa~injavatiputni~ka vozila, dok }e zna~ajno pove}anje brojavozila imati upravo laka i te{ka motorna vozila.Na slici 4. je prikazana potro{nja goriva po grupa-ma motornih vozila. Potro{nja goriva kod te{kihmotornih vozila se odlikuje naglim porastom u odno-su na ostale grupe motornih vozila iz razloga ve}ihzahtijeva koji se tra`e kod ovih vozila (ve}a snagamotora, bolji komfor, itd.).Imaju}i u vidu o~ekivanja porasta broja vozila i poras-ta potro{nje goriva prema slikama 3. i 4. za o~eki-

vati je probleme sa emisijom zaga|iva~a. zbog togase intenzivno radi na smanjenju specifi~ne emisijezaga|iva~a kako bi se globalna emisija istih zadr`alau razumnim granicama. Predvi|anja o emisiji osnovnihzaga|iva~a od motornih vozila(CO, NOx, CxHy i CO2)data su za period od 1990. do 2030. godine na slici5., ura|ena od strane eksperata OECD [1]. Punom linijom su ozna~ena predvi|anja emisija kom-ponenti u slu~aju da se u narednom periodu nastavisa primjenom konvencionalnih rje{enja na motornimvozilima uz primjenu konvencionalnih goriva(pobolj{anje procesa sagorijevanja, visokotla~no ubriz-gavanje, djelimi~na elektronska kontrola, klasi~ni filteri,itd.). Za varijantu da se, uz dodatne napore, uvedu ivrlo specifi~na i skupa rje{enja (alternativna goriva,selektivni filteri, potpuna elektronska kontrola,...) emisi-ja zaga|uju~ih komponenti se predvi|a prema crtkan-

Ma{instvo 4(1), 153 - 111, (1997)

- 33 -

Page 4: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

im linijama na slici 5. Za ostvarenje ovih predvi|anjaza o~ekivati je i zna~ajno pove~anje cijena vozila.@eljeni trend promjene emisije pojedinih zaga|iva~aod motornih vozila kao i odgovaraju}a zakonska reg-ulativa dati su na slici 6. Na ordinati su date ~vrste~estice, a na apcisi zbirni zaga|iva~i NOx+CxHy. Saslike se vidi da je prvi slijede}i korak po{tivanjaemisije zaga|iva~a u okviru propisa EURO 3 {to }epratiti odgovaraju}i ECE propisi. Svi dalji koraci, kojisu dati na slici 6. su samo planovi. Njihovo ost-varivanje }e zavisiti od dosta faktora.

4. ZAKLJU^AK

Na osnovu iznesenog u radu mo`e se konstatovati:

- trend smanjenja emisije zaga|iva~a od motornihvozila je prisutan u svijetu i sve vi{e se primjenjujeodgovaraju}a zakonski obavezuju}a regulativa u ovojoblasti,- kod nas jo{ ne postoji strategija primjene propisao ograni~enju emisije zaga|iva~a u doma}em trans-portu, izuzev {to se radi na po{tivanju me|unarod-nih propisa kod te{kih motornih vozila u me|unaro-dnom transportu,- poznavanjem me|unarodnih propisa kao i njihovihtrendova u narednom periodu, korisnici motornihvozila treba da realno sagledaju svoje potrebe imogu}nosti prilago|avanja vozila va`e}im me|unaro-dnim propisima u oblasti emisije zaga|iva~a, emisi-je buke, kao i tehni~ko-bezbjedonosnim zahtjevima.

5. LITERATURA

[1] ***: Motor Vehicle Pollution(Reduction strategiesbeyond 2010), OECD, Paris, 1995. god.

[2] ***: Transport and Environment, OECD, Paris,1996. god.

[3] H. Schdl: 30 years of Experience with LPG-Buses, Wien, 1996. god.

[4] ***: Environmental Criteria for SustaninableTransport, OECD, Paris, 1996. god.

[5] I.Filipovi},

Ma{instvo 4(1), 153 - 111, (1997)

- 44 -

Page 5: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 153 - 111, (1997)

- 55 -

Page 6: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Stanje na tr`i{tu, kao regulator odnosa u proizvodnji,karakteri{e se izme|u ostalog zahtjevima za sveraznovrsnijim proizvodima, vi{im kvalitetom proizvoda,kao i kra}im vremenima isporuke. Tr`i{te vi{e ne tra`istandardan proizvod ve} proizvod-varijantu, što dovodido brzog zastarijevanja proizvoda. Da bi se osiguralakonkurentska sposobnost preduze}a reaguje se na sve

o{trije zahtjeve smanjenjem vremena izrade proizvoda,pove}anjem produktivnosti, fleksibilnosti kao i ekono-mi~nosti proizvodnje, po{tovanjem ugovorenih terminaisporuke, ve}im iskori{tenjem kapaciteta, smanjenjemzaliha i sl. Na osnovu tih zahtjeva koji se postavljajupred savremenu proizvodnju realno je o~ekivati da }eu opticaju biti sve ve}i spektar alata (sl. 1.).

- 115555 -

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V. Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U..

REZIME

Ve} dugo postoje, u ve}oj ili manjoj mjeri, automatizovana pojedina podru~ja proizvodnih sistema,kao {to su podru~ja konstrukcije (CAD), analize (CAE), proizvodnje (CAM) i druga podru~ja. Me|utim,zbog nedostatka odgovaraju}ih metoda, alata i standarda pojavljuje se problem kada je u pitanjume|usobna integracija i komunikacija izmedu pojedinih podru~ja. Komunikacija je uglavnom koncen-trisana na podru~je konstrukcije i proizvodnje. U radu se ukazuje na probleme integracije u automa-tizovanim proizvodnim sistemima kao i na mogu}nosti njihovog prevazila`enja na primjeru integracijeposlovanja alatima u informaciono-upravlja~ki sistem.

Klju~ne rije~i: fleksibilni proizvodni sistemi, ra~unarom integrisana proizvodnja, poslovanje alatima,informaciono-upravlja~ki sistem, automatizovano projektovanje tehnolo{kih procesa, integracija

PPRROOBBLLEEMMII IINNTTEEGGRRAACCIIJJEE UU AAUUTTOOMMAATTIIZZOOVVAANNIIMM PPRROOIIZZVVOODD-NNIIMM SSIISSTTEEMMIIMMAA NNAA PPRRIIMMJJEERRUU PPOOSSLLOOVVAANNJJAA AALLAATTIIMMAA

Mr Vojislav Ivanovi}, asistent, Ma{inski fakultet u Sarajevu, Vilsonovo {etali{te br. 9, Prof. dr @arko Spasi}, Ma{inski fakultet u Beogradu, 27. Marta 80, 11000 BeogradProf. dr Edhem Seferovi}, Ma{inski fakultet u Sarajevu, Vilsonovo {etali{te br. 9,

AA PPRROOBBLLEEMM OOFF IINNTTEEGGRRAATTIIOONN IINN AAUUTTOOMMAATTEEDD PPRROODDUUCC-TTIIOONN SSYYSSTTEEMMSS AASS EEXXAAMMPPLLEE OOFF TTOOOOLL MMAANNAAGGEEMMEENNTT

Vojislav Ivanovi}, M. Sc., assistant, Faculty of Mechanical Engineering, University ofSarajevo, Vilsonovo {etali{te 9, 71000 Sarajevo@arko Spasi}, PhD, professor, Faculty of Mechanical Engineering, University of Beograd, 27.Marta 80, 11000 BeogradEdhem Seferovi}, PhD, professor, Faculty of Mechanical Engineering, University ofSarajevo, Vilsonovo {etali{te 9, 71000 Sarajevo

SUMMARY

For long time there are, less or more, automated areas of the production systems like computeraided design, computer aided engineering, computer aided manufacturing and other. However, dueto lack of the appropriate methods, tools and standards appears a problem of the communicationbetween individual areas. The communication is basically concentrated on the areas of constructionand manufacturing. The purpose of this paper is to direct an attention to the problems of the inte-gration in automated production systems, as well as to possibility of their surpass on example oftool management integration in control system.

Key words: flexible manufacturing system, computer integrated manufacturing, tool management,control system, computer aided process planning, integration

UVOD

IIZZVVOORRNNII NNAAUU^̂NNII RRAADD

OORRIIGGIINNAALL SSCCIIEENNTTIIFFIICC PPAAPPEERR

Page 7: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

- - 115566 -

Zbog toga se pojavljuju zahtjevi za nova sistematskarje{enja i nove metode u podru~ju poslovanja alati-ma, kao va`nog ~inioca proizvodnog procesa, jer vri-jednost alata u jednom metaloprera|iva~kom procesupredstavlja zna~ajan udio u tro{kovima poslovanja.

Novi oblici poslovanja alatima podrazumijevaju pra}enjetoka alata kroz sve segmente proizvodnog sistema.Integralno poslovanje alatima obuhvata nabavku alata,konstrukciju i izradu nestandardnih alata, skladi{tenjealata, pripremu i pode{avanje alata, odre|ivanje tehno-lo{kih parametara obrade, transport i manipulaciju ala-tima, eksploataciju alata, kontrolu i otpis alata.

Poslovanje alatima karakteri{e veliki broj elemenata(funkcija) i njihovih me|usobnih veza, kao i vezaprema drugim podru~jima proizvodnog sistema, jersu funkcije distribuirane na razli~ita podru~ja pre-duze}a (sl. 2.) [1].

Sa predhodne slike vidi se da se integralno poslovanjealatima ne mo`e svesti u uski krug problema, jer obuh-vata tri klju~na podru~ja, koja se dijelom me|usobnopreklapaju. Ta podru~ja su podru~je tehnologije,podru~je organizacije i informaciono podru~je.

U bliskoj pro{losti unapre|enje proizvodnje je bilousmjereno na racionalizaciju tehnologije izrade saciljem smanjenja tehnolo{kih vremena i vremenapomo}nih zahvata. Taj problem je u dobroj mjeririje{en proizvodnjom savremenih alatnih ma{ina kojeprimjenjuju sve produktivnije rezne materijale i alate.Me|utim, problem je ostao u podru~ju poslovanjaalatima, jer uvo|enje novih metoda u ovo podru~jenije i{lo istim intezitetom kao u drugim podru~jimaproizvodnog sistema. Iz toga proizilazi da u podru~juposlovanja alatima postoje jo{ zna~ajne unutra{njerezerve za racionalizaciju proizvodnje, ~ime sename}e potreba opse`nih istra`ivanja na ovom polju.Do sada je kod uvo|enja automatizovanih sistemaglavni zadatak bio izbor ma{ina i transportnih sis-tema, kao i njihovo povezivanje u jedinstven infor-macioni tok, dok je sistem za poslovanje alatimaostajao po strani. Treba imati u vidu da pravilan ibesprijekoran rad ovog sistema u svim njegovimfazama presudno uti~e na stepen iskori{tenja skupihalatnih ma{ina, vrijeme osvajanja novih proizvoda iodr`avanje planiranih rokova. Predpostavka za to jeuspostavljanje direktne komunikacije izme|u informa-ciono-upravlja~kog sistema proizvodnog sistema iinformacionog sistema za integralno poslovanje alati-ma, ~ime se posti`e sa jedne strane visoka fleksi-bilnost kompletnog sistema i ostvaruje kvalitetna iekonomi~na proizvodnja, a sa druge smanjuju setro{kovi vezani za alate.

Zadatak informacionog sistema za integralno poslovan-je alatima je obezbe|enje potrebnih stati~kih i dina-mi~kih informacija za manipulaciju alatima kako uskladi{tima tako i njihovo dostavljanja na pravo mjesto,u pravo vrijeme, u minimalnoj, ali dovoljnoj koli~ini zaobradu zadanog asortimana i koli~ine radnih komada.

Problemu poslovanja alatima u automatizovanimproizvodnim sistemima treba posvetiti ozbiljnu pa`nju,{to se mo`e jasno zaklju~iti na osnovu sljede}e dvijeslike. Na sl. 3. predstavljena je ukupna investicionastruktura automatizovanog proizvodnog sistema sa kojese vidi da sistem poslovanja alatima po visini inves-

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V. Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJE U....

Tehnologija

Organizacija Informacionisistemi

Integralno poslovanjealatima

ZZAAHHTTJJEEVVIITTRR@@II[[TTAA

ZZAAHHTTJJEEVVII ZZAAPPRROOIIZZVVOODDNNJJUU

ZZAAHHTTJJEEVVIIZZAA AALLAATTEE

Slika 1. Veza izme|u tr`i{ta proizvodnje i alataPicture 1. Relations between market, manufacturing and tools

Slika 2. Podru~ja integralnog poslovanje alatimaPicture 2. Integrated of tool management areas

Page 8: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

- 115577 -

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V. Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U..

ticionih ulaganja, zajedno sa skladi{nim i transportnimsistemom, dolazi odmah iza ulaganja koja se investi-raju za alatne ma{ine [2]. Imaju}i u vidu visokainvesticiona ulaganja, koja iziskuje sistem za inte-gralno poslovanje alatima, da bi se postigli ekono-mi~ni rezultati pri uvo|enju ovakvih sistema, preciznodefinisanje funkcija svih njegovih segmenata postavljase u prvi plan.

Na sl. 4. dati su uzroci koji dovode do zastoja alat-nih ma{ina, sa koje se vidi da su ti uzroci razvrstaniu sedam grupa i to [3]:

1 - alatne ma{ine,2 - nosa~i i dr`a~i alata,3 - rezne plo~ice,4 - alati (2+3),5 - oprema,6 - mjerna i kontrolna oprema,7 - NC (Numerical Control) program,8 - ostalo.

Analiziraju}i predhodne grupe uzroka zastoja ma{inavidi se da je skoro ~etvrtina uzroka vezanih za reznealate (24%).

Cilj ovog rada jeste da se iznesu problemi integraci-je na primjeru integracije informacionog sistema zaposlovanje alatima u informaciono-upravlja~ki sistemautomatizovanih proizvodnih sistema. Navedeni proble-mi, do kojih se do{lo tokom istra`ivanja na ovompodru~ju i na koje se ukazuje u radu, dobrim dijelombi}e rije{eni projektovanjem CAPP (Computer AidedProcess Planning) sistema ~ija }e se struktura pred-staviti u narednom radu, sa kojim ovaj rad ~ini cjelinu.

Da bi se sagledao polo`aj informacionog sistema zaposlovanje alatima u informaciono-upravlja~kom sis-temu automatizovanih proizvodnih sistema u nared-nom tekstu razmatranja }e biti usmjerena na osnove

fleksibilnih proizvodnih sistema i ra~unarom inte-grisanih proizvodnih sistema.

2. CIM/FPS - TRENDOVI INTEGRACIJE

2.1. Fleksibilna proizvodnja

Uvo|enje fleksibilne proizvodnje je uslovljeno odgo-varaju}im stepenom razvoja komponenata automati-zacije proizvodnih sistema, kao {to su numeri~kiupravljane alatne ma{ine, robotski sistemi, ra~unaromupravljani sistemi transporta, numeri~ke upravljanemjerne ma{ine, uklju~uju}i i razvoj odgovaraju}ihprogramskih alata za konstrukciju, prora~un, analizu,upravljanje i nadzor. Fleksibilnost, kao osnovna odlika fleksibilneproizvodnje, ogleda se u sposobnosti izvr{avanjarazli~itih proizvodnih zadataka koji u okviru fleksibilneproizvodnje mogu biti limitirani razli~itom geometrijomi tehnologijom izrade proizvoda, kao i razli~itim vre-menima trajanja proizvodnog procesa. Da bi se definisala ukupna fleksibilnost proizvodnogsistema treba posmatrati pojedina~ne fleksibilnostielemenata sistema kao {to je fleksibilnost ma{ina,fleksibilnost procesa, fleksibilnost kapaciteta, fleksibil-nost transporta, fleksibilnost redosljeda obrade i sl. Predhodno navedene fleksibilnosti elemenata sistemau velikoj mjeri uslovljene su fleksibilno{}u kori{tenihprograma i baze podataka, koji trebaju biti tako pro-jektovani da je mogu}e uz minimalne promjene upostoje}im programima i bazi podataka uspostavitinovi informacioni sistem u promijenjenim uslovima inovim zahtjevima. Takva postrojenja zaslu`uju atribut“fleksibilna” kada je svaki podsistem upravlja~kog sis-tema projektovan tako da podr`ava zahtijevanu flek-sibilnost, jer nivo fleksibilnosti sistema FPS odre|ujenjegova najmanje fleksibilna komponenta.

9%9%

8%7%

7%

5%4%

3%

45%

Poslovanje alatimaSkladište i transport

Instalacija

Manipul.radn.komadima

Upravljanje

OpremaInženjering

Nadzor procesaPosebni zahtjevi

Mašine 3%

Slika 3. Investiciona strukturaautomatizovanog proizvodnog sis-temaPicture 3. Investment structure ofautomated manufacturing system

Page 9: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V .Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U....

- 115588 -

2.2. Informaciono-uupravlja~ki sistemfleksibilnog proizvodnog sistema

Zahtjevi koji se postavljaju u odnosu na upravlja~kisistem postaju sve slo`eniji porastom i komplek-sno{}u funkcija upravlja~kih sistema alatnih ma{ina idruge opreme. Informaciono-upravlja~ki (IU) sistempredstavlja “mozak” fleksibilnog proizvodnog sistemai on povezuje podru~je izrade sa podru~jem plani-ranja proizvodnje, podru~jem osiguranja kvaliteta kaoi drugim podru~jima. Ovaj sistem ostvaruje vi{efunkcija i zadataka ~ije cilj stalna optimizacija toko-va u zavisnosti od stanja u sistemu.

Glavne funkcije i zadaci IU sistema su [4]:- funkcija planiranja i upravljanja radnim nalozima(prijem radnih naloga, pra}enje njihove realizacije iprijavljivanje realizovanih radnih naloga nadre|enomsistemu, plan optere}enja ma{ina i sl.),- upravljanje tokom materijala, transportom i obrad-nim procesima (pravovremena priprema kao i dina-mi~ko dostavljanje i koordinacija materijala, alata,opreme i sl.),- komunikacija sa upravlja~kim jedinicama pojedinihure|aja (izbor i start NC programa, transportnenaredbe ure|ajima za upravljanje transportnim sis-temima, prijava smetnji i statusa ure|aja),- funkcija za prikupljanje podataka iz pogona i nji-hovo prosle|ivanje nadre|enom sistemu.

Tako slo`ene funkcije i zadaci informaciono-upravl-ja~kog sistema FPS ne mogu se realizovati jednimprogramom, ~ak i kada se takav program mo`e kon-figurisati. Tro{kovi izrade programa koji bi omogu}iopredhodna rje{enja bili bi vrlo visoki. Koncepcijaupravlja~kog programa zavisi od mnogih faktora (ras-

pored opreme u sistemu FPS, struktura preduze}a,zadatak obrade, upravljanje na radnim stanicama iure|ajima, i sl.) koji su zbog raznolikosti sistema uvi-jek razli~iti. Zbog nepostojanja upravlja~kih standard-izovanih programskih modula, upravlja~ki programkoncipiran za jedan sistem ne mo`e se, ili se mo`ekoristiti samo u neznatnom obimu za drugi sistem.

Dekompozicija kompletnog informaciono-upravlja~kogsistema FPS mo`e se izvr{iti na sljede}e segmente:- planiranje i upravljanje proizvodnjom,- konstrukcija i analiza,- planiranje tehnolo{kih procesa izrade,- upravljanje tokom materijala.

Za svaki od predhodnih segmenata potrebno je pro-jektovati odgovaraju}i informacioni sistem zasnovanna kori{tenju integrisane baze podataka. Jedan odpodsistema informacionog sistema za upravljanjefleksibilnim proizvodnim sistemima je i informacionisistem za integralno poslovanje alatima. Na sl. 5. prikazana je integracija informacionog sis-tema za poslovanje alatima u informaciono-upravlja~kisistem FPS [5].Sa sl. 5. se vidi da informacioni sistem za poslo-vanje alatima razmjenjuje informacije sa sistemom zaupravljanje proizvodnjom, a preko njega i sa svimdrugim dijelovima proizvodnog sistema.

IU sistem FPS ~ini ra~unarska i programska oprema.Ra~unarsku opremu ~ine ra~unari, periferni ra~unarskiure|aji, kontroleri ma{inske opreme, prenosni medij ielementi za fizi~ko povezivanje ovih ure|aja u jedin-stvenu lokalnu ra~unarsku mre`u-LAN (Local AreaNetwork).

36%

8%

16%

24%

18%

5%9% 8%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

%

1 2 3 4 5 6 7 8

UUzzrrooccii zzaassttoojjaa

Slika 4. Uzroci zastoja alatnih ma{inaPicture 4. Tool machines intermission causes

Page 10: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

- 115599 -

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V. Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U..

Kod ovako slo`enih sistema operacije obrade infor-macija su obi~no struktuirane po nivoima, pri ~emuse polazi od sljede}ih tehni~kih postavki:- generisanje i obrada informacija na svakom nivou

trebaju biti što nezavisniji,- razmjena informacija izme|u nivoa treba biti {to je

mogu}e manja i vremenski nekriti~na,- veze izme|u nivoa moraju da su sadr`ajne i fizi~ki

jasno utvr|ene.

Prednost struktuiranja jeste da svaki nivo radi savisokim procentom podataka koji su samo njemupridru`eni i ne dolazi do preoptere}enja usljedobrade informacija sa drugih nivoa. Dodatno seposti`e visoka tolerancija otkaza ukupnog sistemakada do|e do ispada nekog od elemenata sistema.

Funkcionalno se zadaci po nivoima upravljanja usistemu FPS mogu hijerarhijski podijeliti na nivoupravljanja ma{inama i transportnim sistemima, }eli-jski nivo, nivo vo|enja i koordinacije, dok se ura~unarom integrisanim proizvodnim sistemima defi-ni{e jo{ jedan vi{i nivo-nivo planiranja. Na nivouupravljanja ma{inama i transportnim sistemima mo`ese izdvojiti i ni`i tzv. procesni nivo upravljanja. Zaupravljanje podacima i za njihovo a`uriranje nasvakom od nivoa potrebno je uspostaviti odgovara-ju}i informacioni sistem kako za horizontalnu komu-nikaciju, tako i informacioni sistem za dijalog i ver-tikalnu komunikaciju izme|u pojedinih nivoa.

Na sl. 6. prikazan je jedan op{ti primjer hijerarhi-jskog decentralizovanog modela ra~unarskog sistemaupravljanja FPS sistemom. Koli~ina podataka sesmanjuje kako se pribli`avamo podru~ju proizvodnje,dok se vrijeme odziva sistema pove}ava.

Nivo ma{ina i transportnih sistema ~ine alatnema{ine, transportni sistemi (transportna sredstva,manipulatori za radne komade i alate, roboti), mjer-na oprema za radne komade i alate, monta`ni sis-temi, te ure|aji za skladi{tenje i povezivanje. Zadatakovog upravlja~kog nivoa je upravljanje i nadzor nadtokom obrade i kontrole, tokom transporta i monta`e.

Funkcija nivoa }elijskog upravljanja je uglavnomsupervizija i kordinacija svih komponenata }elije,akvizicija i arhiviranje lokalnih podataka, komunikacijaprema ma{inama i prema drugim }elijama, kao ikomunikacija prema vi{em nivou upravljanja. Za ovunamjenu koriste se ra~unari za upravljanje }elijama(}elijski kontroleri), projektovani prvenstveno zaodlu~ivanje koje se bazira na skupljenim podacimakoji se generi{u u samoj }eliji ili dolaze sa drugihnivoa. Sa vi{im nivoima se vr{i razmjena podataka,kao {to su izmjena zahtjeva, radnih planova, informa-cije o stanju }elije, zahtjevi za materijalom, zahtjevi zatransportnim sistemom, itd., dok se sa ni`im nivoomrazmjenjuju radni planovi, podaci o upravljanju, pro-grami kretanja za manipulatore i robote, tehnolo{kiprogrami itd. Poseban funkcionalni blok, odnosno sis-

PPC

INFORMACIONO-UPRAVLJACKI SISTEM FTS

DNC

INTEGRISANA BAZA PODATAKA

IZBOR MAŠINE I ODGOVARAJUCEG ALATA

SKLADIŠTE KOMPONENATA ALATA

OPTIMIZACIJA TEHNOLOŠKIH PARAMETARA

SKLADIŠTE MONTIRANIH ALATA

TRANSPORT ALATA

MAGACIN NA ALATNOJ MAŠINI

INFORMACIONI SISTEM ZA POSLOVANJE ALATIMA

MONTAŽA ALATA PRIPREMA ALATA

PREDPODEŠAVANJE ALATA

MAŠINA

CAD-CAMPODACI O ALATIMA-NC PODACI

Slika 5. Integracija informacionog sistema za poslovanje alatima u informaciono-upravlja~ki sistem FPSPicture 5. Integration of information tool management system in control system FMS

Page 11: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V .Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U....

- 116600 -

tem prenosa podataka na }elijskom sistemu upravl-janja ~ini DNC (Direct Numerical Control) sistem. PodDNC sistemom se podrazumijeva vi{e numeri~kiupravljanih alatnih ma{ina, koje se direktno upravljajujednim ra~unarom, koji im obezbe|uje instrukcije nazahtjev i u realnom vremenu i prikuplja i obra|ujeinformacije koje dobiva od ma{ina (6).

Nivoi vo|enja/koordinacije i planiranja proizvodnimsistemom se odnose na najvi{i nivo hijerarhijskogra~unarskog upravljanja. Podaci dobiveni iz CAD(Computer Aided Design) sistema ~ine osnovu zaplaniranje rada. Postavljeni radni plan se predaje sis-temu za planiranje proizvodnje i upravljanje, ~iji jezadatak, sjedne strane, da iz dobivenih nalogakupaca generi{e proizvodne naloge sa prora~unomveli~ine serije, planiranim terminima i kapacitetima, asa druge strane ispituje raspolo`ivost sredstava rada,kako bi se izbjeglo planiranje radnih naloga koji sene mogu izvesti. Grubi planski zadaci, dobiveni naosnovu planiranja za neki vremenski period koristese za detaljno planiranje toka proizvodnje ianga`ovanje sredstava rada. Detaljno planiranje semo`e izvesti samo uzimaju}i u obzir mogu}nosti svihkomponenata sistema kao i informacije iz proizvod-nih naloga (termin po~etka i zavr{etka proizvodnje,koli~ina proizvoda, pripadaju}i radni planovi i sl.).

Informaciono-upravlja~ki sistemi FTS su do sada bilizasnovani na relacionom modelu podataka i klasi~nimdatote~nim sistemima, koji predstavljaju ko~nicu dal-

jeg razvoja IU sistema. Naime, relacioni pristup sepokazao dobrim u primjenama u bankarstvu i trgovi-ni, ali kao prespor i semanti~ki nedovoljno bogat zaprimjenu u ma{inskoj tehnici. Datote~ni sistemi subr`i, ali su nefleksibilni i ne obezbe|uju pretpostavkeza produktivnije programiranje. To su razlozi zbog kojih se sve vi{e u koncipiranjuIU sistema primjenjuje objektno orjentisani pristup.Objektno orjentisani pristup razvoja IU sistemauklju~uje objektno orjentisano projektovanje, objektnoprogramiranje, objektne baze podataka i sisteme zaupravljanje bazama podataka i objektne generatore [7].

Postoji vi{e sli~nih metoda objektnog projektovanjakao što je Shlaer-Mellor, Object Modelling Technique,Coad-Yourdon i dr. metode.Osnovna ideja objekno orjentisanog pristupa sastojise u tome da se nasuprot klasi~nom proceduralnompristupu, sada podaci i funkcije posmatraju kaoobjekti. Ovaj pristup podrazumijeva da se cio sistemrazlo`i u njegove bitne dijelove (objekte), kojima sezatim dodjeljuje odgovaraju}e osobine i pona{anje.Vi{e objekata iste vrste obrazuje klasu. Objektirealnog svijeta tzv. eksterni objekti se modelirajupreko odgovaraju}ih objekata u ra~unaru (interniobjekti) u skladu sa njihovim dinami~kimpona{anjem. Druga va`na osobina ovog pristupajeste nasljednost. Svi objekti su raspore|eni hijer-arhijski. Objekti koji se u toj hijerarhiji nalaze ni`enaslje|uju sve osobine i pona{anje objekata koji senalaze na vi{em nivou. Ovakav pristup obezbje|uje

Slika 6. Decentralizovani hijerarhijski model upravljackog sistema FPSPicture 6. Decentralized hierarchical model of control system FMS

Page 12: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

potrebno semanti~ko bogatstvo modela podataka zaizgradnju kompleksnih objekata, zna~ajno povi{enjeproduktivnosti programiranja i brzinu rada kakvuzahtijeva primjena sredstava informacione tehnologijeu ma{inskoj tehnici i proizvodnji.

2.3. Ra~unarom integrisana proizvodnjaosnovni pojmovi

Koncepcija ra~unarom integrisane proizvodnje po~elase razvijati krajem sedamdesetih godina.Predpostavlja se da su naziv CIM (ComputerIntegrated Manufacturing) prvi upotrijebili J.Harrington i A. D. Little u SAD.

CIM predstavlja dugoro~no postavljenu dinami~kustrategiju razvoja koja u vi{e koraka vodi prekologi~ke i fizi~ke organizacije i integracije pojedi-na~nih funkcija in`enjerstva, proizvodnje i marketingai preko procesa informati~ke pripreme do automati-zovanih proizvodnih pogona i automatizovanih kom-pleksa za proizvodnju. Ra~unarom integrisanaproizvodnja predstavlja integraciju svih ra~unarompodr`anih aktivnosti preduze}a i njegovog poslovnogokru`enja. U CIM sistemu je proizvodnja shva}ena u{irem zna~enju i obuhvata ne samo proizvodne pro-cese izrade i monta`e, ve} i ostale procese koji seodvijaju u poslovnim sistemima.

Postoji vi{e referentnih modela CIM sistema, koji surazvijeni ili se razvijaju u raznim institucijama, kao iod strane korisnika i ponu|a~a ra~unarske i pro-gramske opreme. Neki od razvijenih referentnih CIMmodela su:- model CIM OSA (Open System Architecture)Evropske zajednice razvijen u okviru projekta ESPRIT(European Strategic Programme of Research andDevelopment in Information Technology),- model razvijen u Institutu za proizvodne tehnologi-je u Ahenu (Fraunhofer Institut für Produktionstech-nologie Aachen, prof. Walter Eversheim, Njema~ka),- model razvijen na Tehni~kom Univerzitetu u Berlinu(prof. Günter Spur),- model koji je predlo`en od Udru`enja za ra~unarei automatizaciju CASE (Computer and AutomatedSystems Association) Dru{tva za proizvodno in`enjer-stvo SME (Society of Manufacturing Engineers-USA),- model razvijen na Tehni~kom Univerzitetu uSarbrikenu (prof. Wilhelm Scheer, Saarbrücken,Njema~ka).

Da bi CIM model bio cjelovit, interdisciplinaran isveobuhvatan i da bi se mogao prilagoditi zahtjevi-ma preduze}a, potrebno je da posjeduje sljede}eosobine [8]:

- CIM model treba da mo`e predstaviti preduze}enezavisno od bran{e, veli~ine preduze}a i vrsteproizvodnje,- CIM je vi{e od kori{tenja i povezivanja ra~unara.U prvom planu se postavlja integracija ~ovjek-orga-nizacija-tehnika,- CIM model treba da uzme u obzir unutra{nje ispolja{nje uticaje i treba da pokriva cio ciklus nas-tanka proizvoda, marketing kao i prikupljanje povrat-nih informacija, - razli~ite funkcije i komponente preduze}a trebaju seu CIM modelu ravnopravno predstaviti, a izostavljanjepojedinih elemenata koji nisu relevantni za odre|enopreduze}e ne smije se izvr{iti na ra~un smanjenjafunkcija ostalih elemenata.

Strategija uvo|enja i realizacije CIM sistema uvijekzavisi od preduze}a i CIM model ne daje strategi-ju, ve} sâmo preduze}e treba iz CIM modela daizvede vlastitu strategiju, koja bi bila za njega prih-vatljiva. Pri tome treba da se mo`e po~eti sa real-izacijom CIM na proizvoljnom mjestu. To je poseb-no va`no za ona preduze}a koja imaju ve} rje{enjaza pojedina podru~ja i koja treba da poslu`e kaojezgro integracije.Da bi se predstavili osnovni elementi (podsistemi)ra~unarom integrisane proizvodnje prikaza}e se nasl. 7. referentni model CIM sistema u formi Y-dija-grama razvijen pod rukovodstvom prof. W. Scheer-ana Tehni~kom Univerzitetu u Sarbrikenu [9]. Sa slikese vidi da se struktura CIM sistema mo`e grubopodijeliti na organizacione i tehni~ke funkcije, a ponivoima na nivo planiranja i nivo realizacije.

[to se vi{e proces planiranja primi~e fazi realizacijeutoliko se ekonomske i tehni~ke funkcije sve vi{epribli`avaju. Isto tako, vidi se da svaki od podsis-tema CIM sistema ima pristup integrisanoj bazipodataka. Pored predstavljenih podru~ja CIM sistema na sl. 7.,koja ~ine “unutra{nji” svijet preduze}a, mo`e se CIMpro{iriti i sa administrativnim podru~jima i aktivnosti-ma. Pri tome se prvenstveno misli na dva podru~jai to:- CIB (Computer Integrated Business)podrazumijeva informaciono-tehni~ku integracijurazli~itih preduze}a preko WAN (Wide Area Network)mre`e,- CIE (Computer Integrated Enterprise)nagla{ava integraciju svih ra~unara koji se nalaze uprimjeni i koji pokrivaju cio tok izvo|enja odre|enognaloga.

Na sl. 8. predstavljen je CIM koncept na primjeruposlovanja alatima. Slika daje raspored pojedinih

- 116611 -

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V. Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U..

Page 13: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V .Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U....

- 116622 -

funkcija sistema poslovanja alatima na podsistemeCIM sistema. Najve}i zna~aj ovdje predstavljauspostavljanje me|uveza izme|u pojedinih podsis-tema kao i organizacija baze podataka [10].

Nisu svi podsistemi CIM sistema podjednako zastu-pljena u praksi. To se jasno vidi sa sl. 9., na kojojje predstavljen dio rezultata istra`ivanja do kojih jedo{ao Centar za proizvodnu tehniku izKaizerslauterna (Centrums für Produktionstechnik

Kaiserslautern) u saradnji sa Njema~kim udru`enjemin`enjera VDI (Verein der Deutscher Ingenieure) [11].Sa predhodne slike se vidi da se do sada primjenapojedinih podsistema CIM sistema koncentrisalauglavnom na konstrukciju i proizvodnju. Dok se pod-sistemi CAD, PPC (Process Planinng and Control),NC (Numerical Control), DNC, CAE (Computer AidedEngineering) primjenjuju u vi{e od polovine pre-duze}a, sistemi za podr{ku odlu~ivanju DSS(Decision Support System) jedva da se nalaze u

Slika 7. Podsistemi ra~unarom integrisane proizvodnjePicture 7. Subsystems of computer integrated manufacturing

Slika 8. Raspored funkcija sistema poslovanja alatimaPicture 8. Distribution of functions of tool management system

Page 14: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

- 116633 -

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V. Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U..

upotrebi. Na osnovu sprovedenog istra`ivanja do{lose do podataka da se od svih komunikacije ~ak 75%odvijaju izme|u podru~ja konstrukcije i proizvodnje.Realizacija integracionog koncepta CIM sa njegovimadministrativnim podsistemom CIB do sada nije real-izovan ni u jednom preduze}u u Njema~koj, a 42%svih ispitanih preduze}a smatraju da }e to bitimogu}e ostvariti u narednih pet godina.

Problemi se pojavljuju kada je u pitanju komunikaci-ja izme|u ure|aja razli~itih proizvo|a~a. ^ine se veli-ki napori da bi se do{lo do standarda za komu-nikaciju otvorenih sistema. U projektu koji od 1980.godine vodi General Motors utvr|ena je arhitektura ispecificiran protokol za komunikaciju u proizvodnomsistemu MAP (Manufacturing Automation Protocol)koji bazira na OSI (Open Systems Interconnection)modelu. MAP defini{e nekoliko servisa kao {to jeservis za obradu datoteka i njihov prenos izme|u dvanivoa, servis za komunikaciju na aplikacionom nivou,a zadatak mu je da realizuje jedinstvenu komu-nikaciju izme|u ra~unara i upravlja~kih ure|aja, servisza upravljanje mre`om, te servis za upravljanjeadresama razli~itih ure|aja u mre`i [6].

3. AUTOMATIZOVANO PROJEKTOVANJETEHNOLO[KIH PROCESA-CCAPP

Kod automatizovanog projektovanja tehnolo{kihprocesa-CAPP ra~unar se koristi za odre|ivanje tokatehnolo{kih operacija, pripremu operacionih lista zapojedine dijelove, automatsko odre|ivanje odgovara-ju}ih alata, automatsko odre|ivanje tehnolo{kihre`ima obrade i odre|ivanje vremena izrade prim-jenom optimizacionih algoritama. Te`i se, po{to ve}postoji geometrijski model proizvoda u ra~unaru, da

se i ostale aktivnosti vezane za projektovanje tehno-lo{kih procesa prenesu u ra~unar.

Pravovremena raspolo`ivost ta~nih podataka za opisprizvoda i podataka za njegovu izradu u cijelomlancu nastanka proizvoda jedan je od najva`nijih fak-tora za pobolj{anje konkurentske sposobnosti pre-duze}a. Takvim zahtjevima suprostavlja se stanje kodobrade i manipulacije podacima za opis proizvoda.Ve} dugo postoje u primjeni sistemi za oblikovanjeproizvoda CAD za razne oblasti (ma{inogradnja, elek-trotehnika, gra|evina, arhitektura i sl.), za analizuproizvoda CAE , za proizvodnju CAM (ComputerAided Manufacturing) itd., ali formati za opis proizvo-da u predhodnim sistemima su me|usobnoneusagla{eni zbog razli~itih metoda prezentacijepodataka. Takvo stanje rezultira visokim tro{kovimada bi se podaci iz jednog podru~ja u~inilirazumljivim u drugom. Model podataka treba dasadr`i kako konstruktivne tako i podatke vezane zaproizvodnju. Zbog nedostatka odgovaraju}ih metoda,alata i standarda komunikacija je ote`ana, a rje{enjese vidi u razvoju neutralnog formata za opis proizvo-da, kao i za razmjenu podataka.

Prenos podataka izme|u razli~itih CAD sistemarije{en je standardima za me|uvezu kao što su IGES(Initial Graphics Exchange Specification - USA), SET(Standard d’Echange et de Transfert - Francuska),VDAFS (VerbanD der AutomobilindustrieFl(chenSchnittstelle-Njema~ka), STEP (Standard forthe Exchange of Product Model Data-USA), itd. Kao{to se vidi ovi formati su razvijeni ili se razvijajunezavisno jedan od drugog. Integrisani opis podata-ka o proizvodu, kao i manipulacija tim podacimazbog nedostatka standardizovanih metoda opisa odvi-ja se uz velike probleme. Ovaj problem se poku{ava

100

9382 76

60

42

33

10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

%

C AD PPS NC DNC CAE CAQ CAP DSS

Slika 9. Zastupljenost podsistema CIM u praksiPicture 9. Represent of subsystems of CIM in use

Page 15: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

rije{iti daljim razvojem i usavr{avanjem standardaSTEP, kao me|unarodnog standarda. Razvoj STEP je po~eo sredinom osamdesetih godi-na u Americi, a iniciran je od Ameri~kog ministarst-va za odbranu i energetiku. Danas se STEP razvijapod ISO pokroviteljstvom. U Evropi, a naro~ito uNjema~koj vode}u ulogu u razvoju ovog standardaigra automobilska i elektroindustrija. To je rezultiraloosnivanjem ProSTEP udru`enja, koga ~ine korisnici iistra`iva~ke institucije. Kori{tenjem STEP (ISO 10303)stoji sada na raspolaganju standard koji, s jednestrane, uvodi va`ne pretpostavke za pobolj{avanjekomunikacije kroz cio ciklus nastanka proizvoda, a sdruge je internacionalno prihva}en [12].

Integracija CAD i CAM sistema podrazumijeva ustvari integraciju CAD i NC sistema. Pomo}u NCprogramskih sistema koji se danas nalaze na tr`i{tumogu se izra|ivati NC programi za proizvodnjudijelova najslo`enijih oblika. Nazivi nekih od tih sis-tema sa imenom proizvo|a~a su CADTOOL(CADTECH Ltd), MK 21 (Aerospace AG), CNC-PilotShape (Grundig NUMERIC), WOP-Indramat (IDRAMATGmbH), TC-APT-I (NC-CAD Software GmbH) i dr.Izbor sistema zavisi od vi{e faktora, kao {to su vrstaobrade, slo`enost dijela, faktor ekonomi~nosti i sl. Najnoviji razvijeni CNC upravlja~ki sistemiomogu}avaju grafi~ku simulaciju, testiranje i opti-mizaciju zahvata obrade i izradu NC programa direk-tno na ma{ini. Pri tome se primjenjuje programiran-je po DIN-Plus konceptu, koji podrazumijeva struk-turirano programiranje.

Postoji vi{e varijanti integracije CAD i NC sistema,koji se grubo mogu svrstati u dvije grupe:- preuzimanje iz CAD sistema informacija relevantnih

za izradu NC programa,- integrisani CAD/CAM sistem.

U prvu grupu spadaju sistemi kod kojih CAD sistempriprema informacije relevantne za izradu NC pro-grama, pri ~emu se podaci prenose me|uvezom(IGES, STEP) do NC sistema, koji preuzima dalju nji-hovu obradu.Integrisani CAD/CAM sistemi se karakteri{u time daCAD sistem posjeduje integrisan postprocesor kojimo`e biti specijalni ili univerzalni. Specijalan post-procesor je namijenjen za odre|ene slu~ajeve prim-jene. Univerzalni postprocesor omogu}ava slobodnokonfigurisanje u zavisnosti od upravlja~ke jedinice isame ma{ine. Semantika programa se prilago|avapreko odgovaraju}ih parametara. Neki od takvih sis-tema su CATIA, CADAM, BRAVO3, ANVIL-5000 i sl.Primjenom CAD/CAM tehnologije uspostavlja sedirektna veza izme|u funkcija konstrukcije, tehnologi-

je i proizvodnje, a poslovi administrativno-tehni~kihfunkcija se vi{estruko smanjuju. Nastojanja u ovompodru~ju idu u tom pravcu da pri povezivanjuCAD/CAM sistema bude zastupljena ve}a tehnolo{kaorijentacija izra`ena kroz bazu podataka obradljivosti,automatsko odre|ivanje tehnolo{kih parametaraobrade i sl. Glavni svjetski proizvo|a}i CAD/CAM sistema ula`umnogo truda da bi svojim aktuelnim i buduæimkorisnicima osigurali mjesto na tr`i{tu. Tako vode}isvjetski proizvo|a~ CAD/CAM sistema, francuski DAS-SAULT SYSTEMS, prvi je odgovorio na izazov time{to je u poslednjoj verziji programa CATIA uklju~io imodul za komunikaciju me|u korisnicima, podnazivom CONFERENCING GROUPWARE.

Kod svih do sada ostvarenih primjera povezivanjaCAD/CAM sistema samo je djelimi~no ostvarena inte-gracija, jer u tako dobivenim NC programima neobezbe|uje se odgovaraju}i izbor alata, niti sepodr`ava optimizacija tehnolo{kih parametara obrade,{to u primjeni takvih CAD/CAM sistema i poredizuzetnih tehni~ko-tehnolo{kih prednosti, pretstavljaznatan nedostatak. U njima nisu podr`ane sve funkci-je projektovanja tehnolo{kih procesa, a jedan brojpodataka mora se unositi interaktivno iz drugih izvora.

Za definisanje NC programa, pored geometrijskihpodataka o radnom komadu, potreban je niz drugihpodataka kao (to su podaci o alatima, alatnimma{inama, materijalima, tehnolo{kim parametrimaobrade, redosljedu zahvata itd. Ovo se mo`e rije{itiautomatizovanim projektovanjem tehnolo{kih proce-sa primjenom ra~unara-CAPP, koji pretstavlja jedanod najefikasnijih na~ina za povezivanje CAD/CAMsistema i njihovu integraciju u CIM-koncept pre-duze}a. Projektovanje CAPP sistema je, u stvari,uspostavljanje “mosta” izme|u procesa konstruisanjai procesa proizvodnje (sl. 10) [13].

Sa prethodne slike vidi se da CAPP sistem treba darazmjenjuje podatke sa sistemima CAD i CAM, ali isa sistemom za osiguranje kvaliteta CAQ, kao i sadrugim podru~jima CIM sistema.Projektovanjem CAPP sistema pove}ava se nivoautomatizovanosti ukupnog sistema ~ime se stvarajupretpostavke za transfer podataka o modelu proizvo-da izme|u sistema CAD i CAM kao i izme|u drugihpodsistema CIM sistema. Po istra`ivanjima koja susprovedena u 27 firmi u Njema~koj, koje proizvodei isporu~uju CIM podsisteme, do{lo se do podatakakoji su dati u tabeli 1. [14].

Na osnovu podataka iz prethodne tabele dobije seda je povezanost izme|u CAD i CAPP sistema oko

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V .Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U....

- 116644 -

Page 16: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

- 116655 -

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V. Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U..

60%, dok je povezanost CAM i CAPP sistema znat-no manja i iznosi oko 30%. To zna~i da na prob-lemima integracije pojedinih podsistema CIM sistematreba ulo`iti jo{ mnogo istra`iva~kog truda.

U zavisnosti od na~ina odre|ivanja tehnolo{kog pos-tupka, odnosno od metode projektovanja tehnologije(logike odlu~ivanja) razvijeni CAPP sistemi se dijeleu osnovi na varijantne i generativne.Analizom nekih izvedenih CAPP sistema, analizomzahtjeva koji se postavljaju pred takve sisteme,analizom kadrovskih mogu}nosti i raspolo`iveopreme, odlu~eno je (1991.) da se u UNIS Institutuu saradnji sa Ma{inskim fakultetom radi na razvojuvlastitiog CAPP sistema za rotaciono simetri~nedijelove. Struktura sistema }e biti predstavljena unarednom radu.

4. ZAKLJU^AK

Da bi se obezbijedila fleksibilnost i visok nivo inte-gracije u arhitekturi upravlja~kog sistema FPS, kojipredstavlja osnovni integriraju}i element, preporu~ujese pri njegovom projektovanju izvr{iti dekompozicijuinformaciono-upravlja~kog sistema na podsisteme.Dalje se dekompozicija vr{i na module. Na taj na~inse uspostavlja logi~ka relacija SISTEM( PODSIS-TEM(MODUL. Pomo}u takvih podsistema, odnosnomodula postoji mogu}nost da se u skladu sa zahtje-vima konfiguri{e informaciono-upravlja~ki sistem FPS.Projektovanje i uvo|enje informacionog sistema zasvaki podsistem, pa tako i za poslovanje svim vrsta-ma alata (reznim, steznim, mjernim, kao i priborom)i njegovo povezivanje sa drugim tokovima informaci-ja predstavlja odlu~uju}u komponentu za fleksibilnostvisoko automatizovanih proizvodnih sistema.Predpostavka za njegovu integraciju sa drugim

C I M

CAD/CAM P P C

CAD

CAPP

CAM

Pl a ni r a nj e pr oiz vodn

Pl a ni r a nj e obima

Planiranje kapaciteta i terminiranje

Pl a ni r a nj e na l oga

Pr a ć enj e na l oga

Slika 10. Interacija CAPP sistema u CIM sistemPicture 10. Integration of CAPP system in CIM system

VezaCAD CAM CAPP CAQ PPC

CAD - 22 16 10 17

CAM 21 - 8 10 8

CAPP 10 7 - 3 5

CAQ 9 9 4 - 5

PPC 13 6 7 6 -

Tabela 1. Veza izmedu nekih podsistema CIM sistemaTable 1. Relation between of some subsystems of CIM system

Page 17: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

podru~jima jeste projektovanje baze podataka. Bazapodataka treba biti tako struktuirana i projektovanada bude nezavisna od podru~ja primjene, odnosnoda bude projektovana kao baza “op{teg” karaktera.Svaki podsistem treba da posjeduje znanje o tomekoji su podaci raspolo`ivi u drugim podsistemima,kako su predstavljeni i koji zna~aj oni imaju. Ve}odavno je postalo jasno da informacije predstavljaju“resurs” budu}nosti. Integracija CAD/CAM sistema saPPC sistemom predstavlja jezgro integracije. Na tajna~in se stvaraju preduslovi za razmjenu informacijai izme|u drugih podsistema ~ime se pribli`avamoCIM koncept proizvodnje.

U ovom radu su iznijete osnovne postavke za inte-graciju CAD i CAM sistema preko CAPP sistema.Sli~ne postavke se mogu primijeniti i pri razmatran-ju integracije drugih segmenata CIM sistema.Karakteristike i struktura projektovanog CAPP sistemabi}e predstavljeni u narednom radu. Deteljnije }e seprikazati moduli CAPP sistema koji se odnose naposlavanje reznim alatima u automatizovanimproizvodnim sistemima.Primjena CAPP sistema ima velike prednosti, a nekeod njih su racionalizacija procesa proizvodnje,pove}anje produktivnosti tehnologa, smanjenjevremene izrade tehnolo{ke dokumentacije ipove}anje njenog kvaliteta, kao i mogu}nost povezi-vanja CAPP sistema sa drugim sistemima u CIMpreduze}u. Cilj savremenih CAPP sistema jeste da seuticaj tehnologa na proces svede na minimum,odnosno da on bude isklju~en iz odlu~ivanja. Tozna~i da sistem treba da posjeduje bazu podatakao pojedinim elementima u sistemu, kao i algoritme ilogiku za odlu~ivanje, na osnovu kojih }e se izvodi-ti manipulacija podacima iz baze. Takvi sistemi se svevi{e razvijaju na bazi primjene vje{ta~ke inteligencije.Treba o~ekivati da }e se ovi sistemi u budu}nostipro{iriti na nove aplikacije kao {to je projektovanjepostupaka monta`e, kontrolu kvaliteta, izradu dijelovaod lima, kod industrijskih robota, zavarivanje i sl.

LITERATURA

[1] G. Warnecke, A. Romberg, R.Homscheid,"Toolmanagement: Organisatorische Strukturierungdes Werkzeugwesens", VDI-Z, 133(1991)9, S.89-96.

[2] V. Ivanovi}, "Informacioni sistem za integralnoposlovanje alatima u CIM/FTS preduze}u",Magistarski rad, Ma{inski fakultet u Beogradu, 1997.

[3] R. Martens, "Wege zu einem wirtschaftlichernWerkzeugwesen", VDI-Z,133(1991)5, S.111-116.

4] N. Gronau, "Steuerungsstrukturen in derFertigung", CIM Management, 10(1994)4, S.13-16.

[5] A. Kurimoto, K. So, D. Hill, "Fully integrated toolmanagement system for CIM", Proc.7th InternationalConference on Flexible Manufacturing Systems,1988.,p.69-77.

[6] N. Gronau, "Kommunikation in der computerun-terstutzten Fertigung", CIM Management, 5(1994),S.17-20.

[7] B. Oestereich, "Objektorientierte Softwareentwick-lung: Analyse und Design", R. Oldenbourg Verlag,München-Wien, 1997.

[8] U. Schüler, "CIM Lehrbuch. Grundlage der rech-nerintegrierten Produktion", Verlag Vieweg, Dortmund,1993.

[9] A.W. Scheer, "CIM Computer IntegratedManufacturing", Springer Verlag, 1988.

[10] U. Rembold, O.B. Nnaji, A. Storr, "CIM:Computeranwendungen in der Produktion",Addison-Wesley, Bonn-Paris-New York-Tokyo, 1994.

[11] H. Augustin, H. Förster, "Reorganisation durchInformationssysteme", ZwF 91(1996)10, S.498-500.

[12] D. Jenuwein, "STEP-Schnittstelle als Chance fürSimultaneous Engineering", Werkstatt und Betrieb,128(1995)5, S.388-390.

[13] U.Lindemann,"Erfolgreiche Produkte durch inte-grierte Produktentwicklung", Münchener Kolloquium'97, München, 27-28.Februar 1997., S.286-292.

[14] B. Scholz, "CIM-Schnittstellen in der Praxis", CIMManagement,10(1994), S.37-44.

Ma{instvo 4(1), 155 - 166, (1997) V .Ivanovi},...: PROBLEMI INTEGRACIJU U....

- 116666 -

Page 18: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 167 - 176, (1997) I..^uljak: ISPITIVANJE UTJECAJA KONFIGURACIJE...

- 116677 -

IISSPPIITTIIVVAANNJJEE UUTTJJEECCAAJJAA KKOONNFFIIGGUURRAACCIIJJEE RRAADDNNOOGGPPRROOSSTTOORRAA PPEE]]II II PPRROOJJEEKKTTNNIIHH UUVVJJEETTAA NNAA PPRRIIJJEENNOOSSTTOOPPLLOOTTEE ZZRRAA^̂EENNJJEEMM ZZAA PPOOSSTTIIZZAANNJJEE OOPPTTIIMMAALLNNOOGG

SSTTEEPPEENNAA IISSKKOORRII[[TTEENNJJAA

Dr. Ivan ^uljak, DD “Vatrostalna” Juraja Naidharta 42, 72000 Zenica, BiH

REZIME

U ovom radu istra`ivane su konkretne konfiguracije radnog prostora pe}i kod istog toplotnogoptere}enja. Zasnovana su na poznatim zakonima i fenomenima prijenosa toplote zra~enjem.Pomo}u uglovnih koeficijenata ( ϕik ), koji prezentiraju geometrijski udio me|usobnih obzorja povr{ina,

te energetsko-geometrijskih uglovnih koeficijenata ( χικ) i rezultantnih uglovnih koeficijenata me|u njima(Φik), usmjerenih na osnovicu (ulo`ak), daje se matemati~ki model podru~nog {irenja sa ciljem da sepomo}u matemati~kih iteracija istra`e bitni elementi za prijenos toplote zra~enjem. Tako|e, samatemati~kim modelom i rezultatima iz istog, istra`ivane su i vrjednovane razne konfiguracije presje-ka radnog prostora sa istim topotnim optere}enjem.Koeficijnet iskori{tenja ( ηp ), kao i eksergetski koeficijent iskori{tenja ( ζp ) eksperimentalnog toplotnog

modela nalazi se u tehni~ki tolerantnim granicama. Uz odre|ena projektno konstrukcijska rje{enja prim-jenjena na novoprojektovanoj i novoizgra|enoj pe}i, koeficijenti iskori{tenja tako|e su u tehni~ki to-lerantnim granicama. Analizom dobijenih rezultata iz matemati~kog modela, daju se konkretni zaklj~cio utjecaju konfiguracije radnog prostora na prijenos toplote zra~enjem u istom. Rezultati se mogukoristiti i kao pokazatelji u{tede energije u radnom prostoru zagrijevnih metalur{kih pe}i.

Klju~ne rije~i: radni prostor pe}i, konfiguracija, uglovni koeficijenti, zra~enje toplote, matemati~komodeliranje, koeficijenti iskori{tenja, u{teda energije

IINNVVEESSTTIIGGAATTIIOONN OOFF IINNFFLLUUEENNCCEE OOFF FFUURRNNAACCEE’’SS WWOORRKKIINNGGRROOOOMM CCOONNFFIIGGUURRAATTIIOONN AANNDD PPRROOJJEECCTTIINNGG CCOONNDDIITTIIOONNSSOONN RRAADDIIAATTIIOONN HHEEAATT TTRRAANNSSFFEERR IINN OORRDDEERR TTOO AACCHHIIEEVVEE

OOPPTTIIMMAALL YYIIEELLDD

Dr. Ivan ^uljak, DD “Vatrostalna” Juraja Naidharta 42, 72000 Zenica, BiH

SUMMARY

It was investigated redlly configurations of furnace working space by the same thermalloading in thispaper. These explorations were conceived on the base phenomen of thermal transferig by emission.By the angle coefficients ( ϕik ), which present geometrical part between horizons surfaces, and ener-

gy-geometrical angle coefficients (χικ ) and resultat angle coefficients between (Φik) them directed tothe charge, makes a mathematical model zone’s expansion with the aim to explorate basis elementsof thermal transferring by emission withmathematical iteration. By the matematical model and resultsfrom it, different configurations has been exploredand valuedof cross section of working space withthe same thermal loading as well.Coefficient of using (ηp), and exergetic coefficient of using ( ζp ) of an experimental heated model

are in the technical tolerant limits. At really project-constructivs solutions on the new eretcted furnace,coefficients of using are in optimal limits as well. By the analysing of received results from the math-ematical model, makes concreate conclusions about an influence of configuration working’s space onthermal transferring by emission in the same case. These rezults could be used as an indication ofsaving energy in the working space of metalurgical heating furnaces.

Key words: working space of furnace, configuration, angle coefficients, thermal emission, math-ematical model, coefficient of using, saving energy

IIZZVVOORRNNII NNAAUU^̂NNII RRAADD

OORRIIGGIINNAALL SSCCIIEENNTTIIFFIICC PPAAPPEERR

Page 19: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

1. UVOD

Poznato je da je konfiguracija radnog prostora pe}iu naju`oj vezi sa prenosom toplote zra~enjem, asamim tim i valjanosti termi~kog (ηp) i eksergetskog(ζp) koeficijenta iskori{tenja. U studijama termi~kograda metalur{kih pe}i, do sada, radni prostor pe}idefini{e se sa tri osnovna faktora: gorivo i processagorijevanja, radni komad (ulo`ak) i vatrostalna oblo-ga pe}i. U ovom kontekstu razmatranja u prora~unimasu mogu}e velike gre{ke, jer se vrijednosti koeficije-nata prijenosa toplote sa plamena, odnosno dimnihplinova na povr{inu ulo{ka i vatrostalnu oblogu moguzna~ajno razlikovati.Naime, ~esto koeficijent prijelaza toplote (α) ima va-rijabilne vrijednosti kod istih temperatura povr{inazidova i ulo{ka, i mijenja se sa promjenom vrstegoriva sa kojim se zagrijava radni prostorpe}i. Popunjavanjem radnog prostora <svje-tle}im plamenom> dobija se prozra~nasredina radnog prostora pe}i. Tada dimniplinovi (CO2 i H2O) prenose toplotu kojase slobodno prenosi sa dimnim plinovimana povr{ine zidova i na povr{inu ulo{ka.Kori{tenjem zakona zra~enja mogu}e jepomo}u matemati~kog modela, prona}ioptimalnu konfiguraciju radnog prostorape}i.

2. MATEMATI^KI MODEL PRIJENOSATOPLOTE ZRA^ENJEM U RADNOM PROSTORU PE]I

Konfiguracija radnog prostora pe}i, posmatranozapremijski kao i po raznim presjecima te zapremine,simulirana je i postavljana u matemati~ki model kakobi se na taj na~in dobijena rje{enja mogla vrjed-novati u konstruktivno-projektnom smislu. Izbor prim-jera posmatranja, u ovom matemati~kom modelu,zasniva se na konfiguracijama i to od paralelop-ipednog oblika do raznih poprje~nih presjeka savi{e prelomnih i zakrivljenih povr{ina koje senaj~e{}e pojavljuju u praksi.

2.1. Postavka matemati~kog modela

Pred izvedbu matemati~kog modela potrebno jeprimjeniti odre|ene preduvjete i postaviti ograni~enja,kako slijedi:a) Temperatura hladnije povr{ine u procesu zagrija-vanja (osnovica-ulo`ak) je Tu, a nakon zagrijavanjaTi, odnosno

T2>Ti>T3>Tu=const. (1)

b) U radnom prostoru pe}i, sve povr{ine sa kojihse odvija prijenos toplote zra~enjem posmatraju seizotermno, kao na slici 1.;

T2>T3 (2)

c) Matemati~ki model se posmatra u zonalnoj pod-jeli.d) Prva grupa input-podataka su razne vrijednosti za{irinu (a), du`inu (b) i visinu (h).e) Druga grupa input-podataka su temparature T1,T2 i T3.f) Tre}a grupa input podataka su koeficijenti zra~enjaza sve povr{ine u funkciji apsolutne temperature uradnom prostoru pe}i;

ε1f(T1), ε2f(T2), ε3f(T3), ε1f(T3), ε2f(T3)

Prvi korak u matemati~kom modelu je formiranjeenergetsko-planimetrijske matrice (Aχ) i matriceuglovnih koeficijenata (Aϕ).Radijaciona karakteristika radnog prostora za zonu 1.(povr{ina ulo{ka), sa tri zone prezentirana je uobliku;

a radijaciona karakteristika (3) i koeficijent zra~enja(ε1), stoje u odnosu;

Kona~no, za rezultantni toplotni tok na ulo`ak, usmje-ren u radnom prostoru pe}i kao {to je dato na slici1., glasi;

Ma{instvo 4(1), 167 - 176, (1997) I. ^uljak: ISPITIVANJE UTJECAJA KONFIGURACIJE...

- 116688 -

( ) ( )

( )∑

∑=

=

=

==Π 3

1

41

3

1

411

1 n

kkkkk

n

kkkkkk

TTf

TTfTf

εϕ

εεϕ

1

11 ε

Π=S

(4)

(3)

Slika 1. [ematski prostor radnog prostora pe}i

Page 20: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

(5)

a blok dijagram za ra~unanje istog dat je na slici 2.

Dakle na osnovu decidno postavljenih uvjeta iograni~enja u radnom prostoru pe}i, a ne uzimaju}iu obzir i <svjetle}i plamen> za kojeg va`i da jetemperatura istog ve}a od temperature ozida pe}i,kao i temperature ostvarene u pe}nom prostoru, svetemperature su postavljane u slijede}em redoslijedu;

Tz=Tp1>Tp>Tu=const (6)

2.2. Rezultati iz matemati~kog modela

Na slici 3. grafi~ki su predstavljeni rezultati izmatemati~kog modela za prezentirane uvjete kao naslici 1., kao promjene rezultantnog toplotnog toka naulo`ak u funkciji {irine (a) i visine (h) pe}i.Potrebno je naglasiti da se u ovom kontekstu raz-matranja posmatra isklju~ivo izotermni karakter reflek-tiranog topotnog u~inka ozida pe}i u jednom adija-batskom sistemu.

Analizom dobijenih rezultata iz matemati~kog modela,za radni prostor prikazan na slici 1., mo`e se kon-statirati da rezultantni toplotni tok na ulo`ak imabezna~ajne promjene vrijednosti mijenjanjem du`ine(b) pe}i, uz istovremeno zadr`avanje konstantnih

veli~ina {irine (a) i visine (h) pe}i.To zna~i da ~elne stranice imajubezna~ajan uticaj u razmjenitoplote zra~enjem u radnom pro-storu pe}i, {to opet dozvoljavaisklju~enje ~elnih stranica, odnos-no primjenjivost postavljenogmatemati~kog modela na drugimpresjecima sa razli~itim konfigu-racijama.Na slici 4. prikazani su poprje~nipresjeci razli~itih projektno-kon-strukcionih konfiguracija, do sadpoznatih u projektnim rje{enjimape}i. Isti su tretirani u mate-mati~kom modelu tako da su svestranice (povr{ine) sa kojih seodvija prijenos toplote zra~enjemna osnovicu, izotermnog karaktera(T=1500K), odnosno istog zapre-minskog toplotnog optere}enja.Temperatura osnovice je tako|esrednja vrijednost izme|u ulaznetemperature (Tu) i izlazne tempera-ture (Ti) ulo{ka (T=900K).Istovremeno, posmatrano u plani-metrijskim odnosima o~igledno jeda su sve osnovice datih likovaiste, odnosno povr{ine svih datih

likova imaju istu vrijednost (A=2,414 m2).

3. ISTRA@IVANJA NA EKSPERIMEN-TALNOM TOPLOM MODELU

Prezentirani rezultati istra`ivanja, na postavljanim teo-retskim osnovama u matemati~kom modelu, primje-njena su na eksperimentalnom toplom modelu usmislu poluindustrijskog istra`ivanja optimalne konfig-uracije radnog prostora, kao i koeficijenta termi~kog(ηt) i eksergetskog (ζe) iskori{tenja.

3.1. Izbor konfiguracije radnog prostora

Kod izbora projektno-konstrukcijskog rje{enja ekspe-rimentalnog modela, bilo je neophodno razmotriti kakavje uticaj debljine formiranog <svjetle}eg plamena> uradnom prostoru. U tom smjeru razmatrani su projekt-no konstrukcioni uvjeti formiranja <U-plamena> ulo`i{tu kotla, koji se formira plafonskim lo`enjem.

Ma{instvo 4(1), 167 - 176, (1997) I..^uljak: ISPITIVANJE UTJECAJA KONFIGURACIJE...

- 116699 -

kk

n

kkc

rez TS

TSq 141

1

43

1111

−= ∑

=

=

εσε

Slika 2. Blok dijagram algoritma matemati~kog modela

Page 21: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 167 - 176, (1997) I. ^uljak: ISPITIVANJE UTJECAJA KONFIGURACIJE...

- 117700 -

Slika 3. Prostorni dijagram rezultantnog toplotnog toka u funkciji visine (h) i {irine (a) pe}i

Slika 4. Tabelarni pregled rezultantnih toplotnih tokova iz matemati~kogmodela za razne vrste presjeka (konfiguracija) pe}i

Page 22: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Na slici 5. vidljivo je da se maksimalnom devijacijomplamena mo`e posti}i popunjavanje radnog prostoraprozra~nom sredinom, koja omogu}ava nesmetanoodvijanje prijenosa toplote sa zidova na ulo`ak, a

posti`e se ve}a debljina <svjetle}eg plamena>. Naslici 6. prikazan je dispozicioni nacrt a na slici 7.fotografija eksperimentalnog toplog modela.

Ma{instvo 4(1), 167 - 176, (1997) I..^uljak: ISPITIVANJE UTJECAJA KONFIGURACIJE...

- 117711 -

28,0=pζ

Slika 5. [ematski prikaz izvornog rje{enja konfiguracije radnog prostoraeksperimentalnog toplog modela: A - radni prostor eksperimentalnog toplog modela A’ - radni prostor kotla sa <U-plamenom>

Slika 6. Dispozicioni nacrt eksperimentalnog toplog modela

Page 23: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

3.2. Mjerenje i registracija temperatureu radu eksperimentalnog toplog modela

Temperatura, kao osnovi parametar zagrijeva ulo{kaodnosno prijenosa toplote u radnom prostoru, mje-rena je na {est mjernih mjesta karakteristi~nih zapra}enje valjanosti zagrijavanja ulo{ka, kao {to jedato na slici 8.Temperatura povr{ine zadnjeg zida mjerena jeardometrom sa priklju~kom na pisa~ br. 3, a tem-peratura plamena tako|e ardometrom sa priklju~komna pisa~ br. 1. Termoelementi su priklju~eni napisa~e br. 2,4,5 i 6. Mjerna mjesta na pisa~ima 1,2,i 3 su stacionarna, dok su mjerna mjesta 4,5 i 6

pokretna sa ulo{kom. Oni registruju temperaturu uradnom prostoru iznad gredice (4), na gornjojpovr{ini gredice (5) i na donjoj povr{ini gredice (6).Skica rasporeda data je na slici 9.

3.3. Prikaz rezultata mjerenja

Temperature u radnom prostoru, na gornjoj povr{inigredice i na donjoj povr{ini gredice, za vrijemejednog ciklusa zagrijavanja, date su na dijagramu slike10. To su input-podaci za matemati~ke modelezra~enja i provo|enja toplote. Kao rezultat izmatemati~kog modela interesantan je dijagramskiprikaz promjene koeficijenta toplotne vodljivosti ( λ )

Ma{instvo 4(1), 167 - 176, (1997) I. ^uljak: ISPITIVANJE UTJECAJA KONFIGURACIJE...

- 117722 -

Slika 7. Fotografija eksperimentalnog toplog modela

Slika 8. [ematski prikaz rasporeda mjernih mjesta intenziteta zra~enja toplote(ardometri) i temperature (termoelementi) na eksperimentalnom toplom modelu

Page 24: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

u gredici tokom zagrijavanja, dat na slici 11. On jepodudaran dijagramu dobijenom na laboratorijskometalonu za termi~ki tretiran ~elik. Karakteristi~an jeporast vrijednosti koeficijenta toplotne vodljivosti ( λ )

~elika u γ-podru~ju transformacije zrna na postignutojtemperaturi, {to zna~i da je zagrijavanje ~elika ueksperimentalnom toplom modelu pravilno izvr{eno.Kontrola ostvarene prozra~ne atmosfere u radnomprostoru eksperimentalnog toplog modela izvr{ena jeputem matemati~kih modela. Tabelarni prikaz rezultatadat je na slici 12. za interval 100-132. minuta zagri-javanja ulo{ka u jednom ciklusu.

Period zagrijavanja ulo{ka, slika 12., izabran je izrazloga jer je poznato da se <svjetle}i plamen>formira na navedenim visokim temperaturama, i inten-zivno zra~i u radnim prostorima pe}i i lo`i{tima kot-lova. Na temperaturi 1310 oC, prozra~nost radneatmosfere je potpuno ostvarena (gre{ka 0,26%), adokaz je izjedna~avanje rezultantnih toplotnih tokova( qzrez, qprez ) usmjerenih sa zidova na ulo`ak, kojisu ra~unati sa matemati~kim modelima zra~enjatoplote sa zidova i koefijenta prijelaza toplote izatmosfere pe}i ( α ).Na slici 13. grafi~ki su predstavljeni rezultati izmatemati~kog modela provo|enja toplote u gredici,odnosno promjeni temperaturnog polja za intervalzagrijavanja 100-132. minuta. Promjena toplotnogtoka u funkciji vremena zagrijavanja, ~iji su rezultatinazna~eni u stupcu quaps x=s je, zapravo, tangensugla, kako je to prikazano na slici 13.

Ma{instvo 4(1), 167 - 176, (1997) I..^uljak: ISPITIVANJE UTJECAJA KONFIGURACIJE...

- 117733 -

Slika 9. Skica rasporeda termoelemenata na grediciI - termoelemenat gornje povr{ine grediceII - termoelemenat radnog prostora pe}i

III - termoelemenat donje povr{ine gredice

Slika 10. Grafi~ki prikaz rezultata mjerenja

Page 25: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

3.4. Koeficijenti iskori{tenja eksperimen-talnog toplotnog modela (ηp, ζp)

Osnovna jedna~ina eksperimentalnog toplog modela,posmatrano po Prvom zakonu termodinamike, glasi;

(7)

i prora~unata vrijednost je stepen iskori{tenja pe}i;

Enatalpija ~elika (i1150, i20) o~itane su iz dijagramana slici 14. Za tretirani ~elik (BR40), sa sadr`ajem0,2%C i temperaturu zagrijavanja 1150 oC, entalpijaiznosi 780 kJ/kg (nazna~eno strelicom). Analogno postavljenoj jedna~ini prvog zakona ter-modinamike za koeficijent iskori{tenja pe}i (ηp),mo`e se postaviti i jedna~ina za eksergetski koefici-jent iskori{tenja pe}i (ζp);

slijedi (8)

Ma{instvo 4(1), 167 - 176, (1997) I. ^uljak: ISPITIVANJE UTJECAJA KONFIGURACIJE...

- 117744 -

Slika 11. Promjena toplotne vodljivosti (λ) u funkciji temperature (υ)

Slika 12. Tabelarni prikaz rezultata iz matemati~kog modela

( )201150 eemBeBp −= &ζ

ηp=0,37

( )201150 iimBHdp −= &η

( ) ( ) 37453,0230.45012,010780264,0201150 =

⋅−

=−

=d

p BHiim&

η

Page 26: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Nepoznate vrijednosti eksergije ~elika (e1150, e20),dobijaju se na osnovu termodinami~ke jedna~ine,kako slijedi;

slijedi (9)

Eksergija goriva (eB), dobija se iz dijagrama na slici15. za te~no gorivo (D2), kako slijedi;

Matemati~ka veza izme|u entalpije i eksergije treti-ranog ~elika mo`e se postaviti slijede}om relacijom;

ζp=0,28

Ma{instvo 4(1), 167 - 176, (1997) I..^uljak: ISPITIVANJE UTJECAJA KONFIGURACIJE...

- 117755 -

=

kgkJe 9,720

201150

201150

iiee

eH

Bpp −

= ηζ

28057,0107809.74.619

944.47230.4537453,0 =

−−

=pζ

( )Beeem

Bp

201150 −=&

ζ

−=

∂∂

TTc

Te

pp

T 01

=

kgkJe 4,6191150

−=

−=

TTi

TTTce p

01150

01150 11

,423.129317801150

−=e

Slika 14. Promjena entalpije (i) u funkciji temperature (υ) u dijagramu Fe-Fe3C

=⋅=⋅=

kgkJHdeB 479444523006,106,1

(10)

Page 27: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Na osnovu dobijenih parametara na eksperimental-nom toplom modelu, projektovana je i napravljenanova proizvodna pe} data na fotogtrafiji, slika 16.Ista je u proizvodnji dala znatno ve~e koeficijenteiskori{tenja ( ηp=0,42, ζp=0,31 ). To je, u odno-su na eksperimentalni topli model pove}anje za13,5%, odnosno 10,7%.

4. ZAKLJU^NA RAZMATRANJA

U ovom radu je prezentirano, putem matemati~kogmodela, kako se pomo}u uglovnih koeficijenata ϕik ,koji prezentiraju geometrijski prezentirane povr{ine, idobijenih rezultantnih koeficijenata Φik, dobijajuosnovni elementi za studiju prijenosa toplote zra~enja.Na tim osnovama istra`ivne su razne konfiguracijepoprje~nog presjeka radnog prostora pe}i. U dalj-njem kontekstu istra`ivanja prijenosa toplotezra~enjem konstruisan je i izra|en eksperimentalnitopli model sa plafonskim lo`enjem uz formiranje <U- svjetle}eg plamena>.Sa ovim toplim eksperimentalnim modelom, postignu-ti su:- koeficijent termi~kog iskori{tenja pe}i ηp=0,37, aeksergetski koeficijent iskori{tenja ζp=0,28.Na osnovu ovih rezultata istra`ivanja izra|ena je novametalur{ka pe} sa pobolj{anim koeficijentom isko-ri{tenja ηp=0,42, i sa eksergetskim koeficijentomiskori{ttenja ζp=0,31.

5. LITERATURA

1. ^uljak I.: Ispitivanje utjecaja konfiguracije radnogprostora pe}i i projektnih uvjeta na prijenos toplotezra~enjem, Doktorska disertacija, Ma{inski fakultet uZenici, 1997. godine

Ma{instvo 4(1), 167 - 176, (1997) I. ^uljak: ISPITIVANJE UTJECAJA KONFIGURACIJE...

- 117766 -

Slika 15. Promjena eksergija u funkciji toplotne mo}i goriva

Slika 16. Fotografija profilne strane pe}i

Page 28: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

U procesu eksploatacije uglja, RMU - Banovi}i prim-jenjuje rudarske ma{ine i ure|aje vrlo velikihkapaciteta, {to omogu}ava postizanje i velikihkapaciteta na mineralnoj sirovini. Primjenom rudarskihma{ina i uredaja, omogu}ena je visoka mehanizo-vanost proizvodnih i radnih procesa na povr{inskimkopovima. Na taj na~in se posti`e i visoka produk-tivnost rada, {to uti~e na smanjenje cijene ko{tanjamineralne sirovine.Zastoji ovih ma{ina izazivaju zastoje u proizvodnji, pase zato problemu odr`avanja tih ma{ina moraposvetiti posebna pa`nja.Odrzavanje je skup svih postupaka [2] , ~iji jezadatak da omogu}e i obezbjede rad tehni~kog sis-tema, odnosno odgovaraju}e karakteristike efek-

tivnosti (gotovost, pouzdanost i funkcionalna podob-nost). Ovako posmatrano, odr`avanje predstavljajedan slo`en sistem, objedinjen jedinstvenim ciljem,odnosno jedinstvenom funkcijom kriterijuma, kojimo`e da se realizuje na vi{e na~ina, u vi{eme|usobno razli~itih varijanti.Strategija sistema odr`avanja predstavlja njegovonajnu`nije obilje`je. Strategija odr`avanja se mo`edefinisati kao algoritam aktivnosti u cilju dovo|enjatehni~kih sistema u stanje koje }e omogu}iti posti-zanje ciljeva preduze}a, predvidaju}i istovremenomogucnost zastoja u proizvodnji [3,4].Razvoj funkcije odr`avanja i}i }e ka sistemu koji }ebiti orjentisan ra~unaru, uz planiranje I upravljanjeelementima ove funkcije.

- 117777 -

Ma{instvo 4(1), 177 - 186, (1997) H. Avdi}: IZRA^UNAVANJE OPERATIVNE GOTOVOSTI...

IIZZRRAA^̂UUNNAAVVAANNJJEE OOPPEERRAATTIIVVNNEE GGOOTTOOVVOOSSTTII SSIISSTTEEMMAAEEKKSSPPLLOOAATTAACCIIJJEE UUGGLLJJAA NNAA PPKK ^̂UUBBRRII]] NNAA OOSSNNOOVVUU

SSLLIIKKEE VVRREEMMEENNSSKKOOGG SSTTAANNJJAA

Mr Hasan Avdi}, RMU - Banovi}iDr D`emo Tufek~i}, Fakultet elektrotehnike i ma{instva Tuzla

REZIME

U radu je prikazan vrlo jednostavan na~in izra~unavanja operativne gotovosti bagera i sistema eksploat-acije uglja, pomo}u ra~unara, na bazi analize slike vremenskog stanja. Takode je ura|ena ABC -analiza trajanja otkaza i uzroka otkaza bagera sa ciklusnim radnim procesom.

Klju~ne rije~i: sistem, bager, zastoj, odr`avanje, operativna gotovost.

EEXXTTRRAACCTTIIOONN OOPPEERRAATTIIVVEE RREEAADDIINNEESSSS OOFF CCOOAALLEEXXPPLLOOIITTAATTIIOONN SSYYSSTTEEMM OONN SSUURRFFAACCEE CCOOAALL MMIINNEE -CCUUBBRRIICC OONN TTHHEE BBAASSIISS OOFF PPIICCTTUURREE TTIIMMEE SSTTAATTEE

Hasan Avdi}, MsC., RMU - Banovi}iD`emo Tufek~i}, Ph.D., FEM - Tuzla

SUMMARY

This work presents a very simple computer calculation method of excavators¢ and coal exploitationsystem¢s operative readiness based on situation analyses in certain period of time. It has also beenpresented an ABC - analyses of causes that cause "THE OUT OF ORDER STATE" of excavatorswith cyclic work process and duration of that state.

Key words: system, excavator, stoppage, maintenance, operative readiness.

1.UVOD

SSTTRRUU^̂NNII RRAADD

PPRROOFFEESSSSIIOONNAALL PPAAPPEERR

Page 29: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

2. TEORIJSKE OSNOVE GOTOVOSTITEHNI^KIH SISTEMA

Gotovost sistema predstavlja mjeru stanja sistema usmislu efikasnosti stupanja u dejstvo i ostvarenjaizlaznih veli~ina sistema na nivou podru~ja dozvol-jenih odstupanja postavljene funkcije kriterijuma uodre|enom datom vremenu i datim uslovima okoline.Veli~ina komponente GOTOVOST, uslovljena nizomuticaja, se odre|uje u rezultatu povezivanja para-metara bezotkaznog rada i funcije pogodnostiodr`avanja sistema, na bazi dva osnovna dijela:

- Operativna gotovost

koja po definiciji predstavlja vjerovatno}u da ce sis-tem uspje{no stupiti u dejstvo i u}i u podru~jedozvoljenih odstupanja postavljene funkcije kriteriju-ma u datom vremenu i datim uslovima okoline, ikoja je odre|ena odnosom ukupnih vremena URADU sistema i ukupnog vremena trajanja (zbir vre-mena U RADU i U OTKAZU) posmatranog dijelasistema u vidu:

(2.1)

gdje je: Tur - ukupno vrijeme U RADU sistema Tuo - ukupno vrijeme U OTKAZU sistema

Kako svakom intervalu U RADU odgovara intervalU OTKAZU, to je broj intervala U RADU, jednakbroju intervala U OTKAZU, pa se ukupna vreme-na mogu izraziti kao:

,odnosno, (2.3)

{to, zamjenom daje:

(2.4)

Komponenta operativne gotovosti ukazuje na potrebuostvarenja uslova u radu sistema koji daju:

- MAKSIMALNO vrijeme U RADU,- MINIMALNO vrijeme U OTKAZU,

putem:

- projektovanja struktura maksimalnog stepena jednostavnosti,

- kvalitetnog izvo|enja postupaka obrade i monta`esistema,

- pa`ljivog ispitivanja sistema u eksploataciji ipode{avanja konstrukcije sistema,

- primjene preventivnog sistema odr`avanja.

- Planirani zastoji

koji predstavljaju vrijeme u kome se ne zahtijevaoperativan rad sistema i koje je funkcija uslova radai nivoa operativne organizacije odr`avanja sistema, teprema tome nije zavisno od konstrukcionih karakter-istika sistema i nije predmet daljnih razmatranja uizlo`enoj materiji.

3. EKSPERIMENTALNA ISTRA@IVANJA

3.1. Plan eksperimenta

Istra`ivanje je obavljeno na P.K - ^ubri} na bagerimadiskontinuiranog dejstva: PH - 13, PH - 8, EŠ - 2 iM - 5. Za realizaciju funkcije cilja biti }e potrebno uraditisljede}e:- definirati sistem eksploatacije uglja na P.K - ^ubri}, - definirati parametre istra`ivanja,- analizirati zastoje,- sistematizirati uzroke zastoja,- definirati sliku vremenskog stanja,- izra~unati operativnu gotovost i- ABC - analiza otkaza.

3.2. Sistem eksploatacije uglja na P.K - ^ubri}

- Opis objekata istra`ivanja

Sistem eksploatacije uglja na P.K - ^ubri} se sasto-ji od ~etiri podsistema (bagera) kako je prikazanona Sl.1.

Sva ~etiri bagera imaju elektri~ni pogon. Tako|e, sva~etiri bagera su sa ciklusnim radnim procesom,odnosno jednim radnim elementom.

Bageri PH-8 i PH-13 su na gusjenicama sa ~vrstovezanom ka{ikom pomo}u lineala za rad na visin-skoj eta`i.

Bageri EŠ-2 i M-5 su samohodni - kora~aju}i(sa ekscentrom i papu~om za transport) sa gipkovezanom, povla~nom (lete~om) ka{ikom.

Ma{instvo 4(1), 177 - 186, (1997) H. Avdi}: IZRA^UNAVANJE OPERATIVNE GOTOVOSTI...

- 117788 -

uour

ur

TTTOG+

=

urur tnT ⋅=

uouo tnT ⋅=

ur

uo

ttOG

+=1

1

Page 30: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Bageri PH-8 i Ph-13 su sli~ne konstrukcije i sasto-je se iz podsistema (mehanizama) kako je prikazanona Sl.2:

Bageri EŠ-2 i M-5 su sli~ne konstrukcije i sastoje seod podsistema (mehanizama) kako je prikazano naSl.3.

U odabranim bagerima, mehanizmi su u rednoj vezi,{to zna~i da ukoliko do|e do stanja "U OTKAZU"na bilo kom mehanizmu, dolazi do stanja "UOTKAZU" bagera.

3.3. Vremenska slika stanja

Oblikovanje informacija potrebnih za utvr|ivanjegotovosti, vr{i se izdvajanjem i obradom podataka nabazi vremenskih slika stanja, Sl.4.

Kako se vidi sa slike 4, razlikujemo dva stanja:

- stanje "U RADU"- stanje "U OTKAZU

"

- 117799 -

Ma{instvo 4(1), 177 - 186, (1997) H. Avdi}: IZRA^UNAVANJE OPERATIVNE GOTOVOSTI...

Slika 1. - Sistem eksploatacije uglja

Sl. 2 - Sistem PH -8

Slika 3. Sistem E[ - 2

Slika 4. Vremenska slika stanja

Page 31: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Stanje "U RADU" ozna~ava stanje u kome sistemuspje{no vr{i funkciju cilja.Stanje "U OTKAZU" ozna~ava stanje u kome sis-tem ne vr{i uspje{no funkciju kriterijuma.

Opa`anje stanja bagera je vr{eno svakodnevno ukontinuitetu od 18 mjeseci, odnosno 12 mjeseci zabager PH - 8.

Podaci o zastojima i radu bagera uzimani su izrudni~ke dokumentacije. Na osnovu tih podatakaura|ene su vremenske slike stanja za svaki bager,za posmatrani period.Podaci une{eni u vremenske slike stanja su sre|enii prikazani tabelarno (tabele br. 1, 2, 3, 4) [ 1 ].

Ma{instvo 4(1), 177 - 186, (1997) H. Avdi}: IZRA^UNAVANJE OPERATIVNE GOTOVOSTI...

- 118800 -

Tabela 1. Podaci o radu i otkazima za bager M - 7400 (5)

Tabela 2. Podaci o radu i otkazima za bager E[ - 5/45 (2)

Page 32: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

3.4. Izra~unavanje operativne gotovosti

Operativna gotovost bagera i sistema je izra~unatana osnovu formule br.(2.1).Za izra~unavanje operativne gotovosti je ura|en pro-gram. Za svaki mjesec se unesu podaci za Tur iTuo, tako da se automatski dobije operativnagotovost.Podaci za operativnu gotovost za svaki bager

posebno i za sistem, prikazani su tabelarno i dija-gramski (Tab. 5,6,7,8,9; Sl. 5,6,7,8,9).Detaljnom analizom se mo`e utvrditi trend rasta oper-ativne gotovosti za bagere EŠ-2, PH-13 i PH-8(Sl. 6,7,8), dok za bager M-5 se mo`e utvrditi trendopadanja operativne gotovosti (Sl.5).Ako se pogledaju tabele broj 5,6,7 i 8 vidi se danajve}u operativnu gotovost ima bager PH-8.

- 118811 -

Ma{instvo 4(1), 177 - 186, (1997) H. Avdi}: IZRA^UNAVANJE OPERATIVNE GOTOVOSTI...

Tabela 3. Podaci o radu i otkazima za bager Ph - 1900 AL (13)

Tabela 4. Podaci o radu i otkazima za bager PH - 1900 (8)

Page 33: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 177 - 186, (1997) H. Avdi}: IZRA^UNAVANJE OPERATIVNE GOTOVOSTI...

- 118822 -

Page 34: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

3.5. Analiza otkaza

33..55..11.. AAnnaalliizzaa oottkkaazzaa ppooddssiisstteemmaa - bbaaggeerraa

Na osnovu tabele 10 analizom je utvr|eno u~e{}eotkaza podsistema (bagera), na ukupno trajanjeotkaza sistema. Ovom analizom omogu}eno jeutvr|ivanje prioriteta na sanaciji negativnih pojava ucilju optimizacije i povi{enja operativne gotovosti sis-tema

Na slici 10 je data anilza trajanja otkaza po vrstamapodsistema (bagera).

ABC - analiza pokazuje da bageri PH - 13 i M - 5izazivaju 62,84 % otkaza (A), bager EŠ - 2 izaziva22,06 % otkaza (B), a bager PH-8 uzrokuje 15,09 %otkaza.Jasno je da prvo treba analizirati i korigiratiuzro~nike sa najve}im trajanjem otkaza (A), a zatimuzro~nike iz podru~ja (B).

3.5.2. Analiza otkaza sklopova i pod-sklopova

U tabeli 11 su prikazani otkazi sklopova i pod-sklopova bagera PH-13. Na slici 11, prikazana jeABC - analiza trajanja otkaza sklopova i podsklopo-va bagera PH - 13.

ABC - analiza pokazuje da prva dva podsklopa,odnosno uzroka (A), u~estvuje sa 68,6 % odukupnog vremena u otkazu bagera PH - 13.

Druga grupa podsklopova - kvarova (B), prouzroku-je 24 % trajanja vremena u otkazu. Podru~je (C),obuhvata grupu podsklopova-kvarova, koji suprouzrokovali 7,4 % od ukupnog vremena trajanjazastoja.

Prioritet u aktivnostima na smanjenju vremena trajanjaotkaza ima podru~je (A).

- 118833 -

Ma{instvo 4(1), 177 - 186, (1997) H. Avdi}: IZRA^UNAVANJE OPERATIVNE GOTOVOSTI...

Page 35: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

ABC-analiza trajanja otkaza sklopova i podsklopovabagera M-5 data je na slici 12. ABC-analiza trajan-ja sklopova i podsklopova bagera M-5 pokazuje daprva tri podsklopa, odnosno uzroka (A), u~estvuje sa70,4 % od ukupnog vremena u otkazu. Druga grupa podsklopova-kvarova (B), prouzrokuje18,2 % trajanja vremena u otkazu. Podru~je (C),obuhvata grupu podsklopova-kvarova koji suprouzrokovali 11,4 % od ukupnog vremena trajanjaotkaza.Prioritet u aktivnostima na smanjenju vremena trajanjaotkaza ima podru~je (A).

ABC-analiza trajanja otkaza sklopova i podsklopovabagera EŠ-2 data je na slici13.ABC-analiza pokazuje da prva tri podsklopa, odnos-no uzroka (A), u~estvuju sa 78,9 % od ukupnog vre-mena u otkazu bagera EŠ-2.Druga grupa podsklopova-kvarova (B), prouzrokuje13,4 % trajanja vremena u otkazu. Podru~je (C)obuhvata grupu podsklopova-kvarova koji suprouzrokovali 7,7 % od ukupnog vremena trajanjaotkaza.Prioritet u aktivnostima na smanjenju vremena trajanjaotkaza ima podru~je A.

Ma{instvo 4(1), 177 - 186, (1997) H. Avdi}: IZRA^UNAVANJE OPERATIVNE GOTOVOSTI...

- 118844 -

Tabela 10 Otkazi bagera

Slika 10. Analiza trajanja otkaza bagera

Page 36: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

- 118855 -

Ma{instvo 4(1), 177 - 186, (1997) H. Avdi}: IZRA^UNAVANJE OPERATIVNE GOTOVOSTI...

Page 37: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

4. ZAKLJU^AK

Pra}enjem stanja opreme napravljena je slika vre-menskog stanja. Analizom sistema u stanju "UOTKAZU" sistematizirani su uzroci otkaza elemena-ta podsistema, sistema za eksploataciju uglja.Istra`ivanja su pokazala da su vremena "U RADU"i vremena "U OTKAZU" razli~ita za razli~ite tipovebagera.Na bazi kvalitetno ura|enih vremenskih slika stanjavrlo jednstavno je uz pomo} ra~unara izra~unataoperativna gotovost.Nakon toga je ura|ena ABC - analiza osnovnih uzro-ka otkaza za svaki bager posebno, {to omogu}avauvo|enje kvalitativnog odr`avanja po stanju, jer suanalizom dobijeni elementi koji vremenski uzrokujunajdu`e otkaze.

LITERATURA

[ 1 ] H. Avdi}, "Uticaj strategije odr`avanja napove}anje efektivnosti sistema eksploatacije uglja naP.K-”^ubri}", Magistarski rad, FEM, Tuzla, 1997.

[ 2 ] @. Adamovi}, " Upravljanje odr`avanjem tehni~kihsistema", OMO, Beograd, 1986.

[ 3 ] @. Adamovi}, "Planiranje i upravljanje odr`avan-jem pomo}u ra~unara", Privredni pregled, Beograd,1987.

[ 4 ] @. Adamovi}, J.Todorovi}, M. Jevti},"Organizacija odr`avanja", OMO, Beograd, 1988.

[ 5 ] J. Todorovi}, D. Zelenovi}, "Efektivnost sistemau ma{instvu", Nau~na knjiga, Beograd, 1981.

[ 6 ] S. Brdarevi}, "Terotehnologija", predavanja naposlijediplomskom studiju, Ma{inski fakultet, Zenica,1988.

[ 7 ] P. Muratovi}, "Maksimalizacija operativnegotovosti proizvodnih sistema sa neprekidnim tokomproizvodnje", disertacija, FEM, Tuzla, 1994.

[ 8 ] D`.Tufek~i}, "Terotehnologija", predavanja naposlijediplomskom studiju, FEM, Tuzla, 1996.

[ 9 ] D`.Tufek~i}, "Tehni~ka dijagnostika", predavanjana poslijediplomskom studiju, Ma{inski fakultet,Zenica, 1996.

Ma{instvo 4(1), 177 - 186, (1997) H. Avdi}: IZRA^UNAVANJE OPERATIVNE GOTOVOSTI...

- 118866 -

Page 38: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

U nastavku prikaza studija na Ma{inskom fakultetu

Univerziteta u Aachenu, SR Njema~ka, zapo~etog u

pro{lom broju, u ovom broju ^asopisa da}e se

tabelarni pregled nastavnih jedinica koji se slu{aju

na predmetima smjerova 3 i 4 godine studija. Na

ovom velikom Fakultetu koji ima preko 6000 stude-

nata postoji 7 smjerova sa ukupno 15 usmjerenja

(odsjeka). Uz obavezne predmete koji se slu{aju i

pola`u treba obratiti pa`nju na veliki broj izbornih

predmeta koji omogu}avaju svakom studentu da

izabere predmet svoga interesa i eventualno

budu}eg profesionalnog usmjerenja.

Na kraju nakon polo`enih svih predvi|enih ispita,

radi se diplomski rad u vremenu od tri mjeseca, sa

eksperimentalnom ili teorijskom temom. Naj~e{}e su

teme diplomskih radova podprojekti nau~no-

istra`iva~kog rada Instituta Ma{inskog fakulteta

odnosno rezultat saradnje privreda-fakulteti. Na izradi

diplomskih radova studenti-diplomanti uglavnom rade

sa svojim asistentima kao mentorima, dok je odbrana

diplomskog rada javna pred tro~lanom profesorskom

komisijom. Promocije diplomanata i dodjela diploma

obavljaju se jednom mjese~no, po utvr|enoj cere-

moniji. U daljnjem nastavku ovog teksta dati su orig-

inalni tabelarni prikazi nekih nastavnih jedinica po

smjerovima sa fondom sati vje`bi i predavanja.

Ma{instvo 4(1), 193-198, (1997) D.Petkovi}: STUDIJ NA MA[INSKOM FAKULTETU..

- 119933 -

Studij na Ma{inskom fakultetu u Aachenu, SR Njema~ka

Mr Darko Petkovi}, dipl. in`. ma{., Ma{inski fakultet u Zenici

Page 39: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 193-198, (1997) D.Petkovi}: STUDIJ NA MA[INSKOM FAKULTETU..

- 119944 -

Page 40: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 193-198, (1997) D.Petkovi}: STUDIJ NA MA[INSKOM FAKULTETU..

- 119955 -

Page 41: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 193-198, (1997) D.Petkovi}: STUDIJ NA MA[INSKOM FAKULTETU..

- 119966 -

Page 42: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 193-198, (1997) D.Petkovi}: STUDIJ NA MA[INSKOM FAKULTETU..

- 119977 -

Page 43: PRAVCI RAZVOJA MOTORNIH VOZILA* - mf.unze.bamf.unze.ba/wp-content/uploads/2016/04/Masinstvo-num4-1997.pdf · motorna vozila koja se mogu podijeliti u ~etiri grupe i to: putni~ka vozila,

Ma{instvo 4(1), 193-198, (1997) D.Petkovi}: STUDIJ NA MA[INSKOM FAKULTETU..

- 119988 -