Jak začlenit udržitelnost do průmyslové výroby

Seco Tools CZ, s.r.o.
— vydáno 1. června 2021

V dnešní době je pojem „udržitelnost“ připojován k nejrůznějším produktům i činnostem. Od ryb přes nábytek až po spotřebu energie i architekturu a zcela jednoduše nám má evokovat uchování přírodních zdrojů a ochranu životního prostředí. Obrábění v průmyslové výrobě přitom určitou formu udržitelnosti sledovalo vždy.

Snaha o zvyšování efektivity obráběcích procesů zajišťovala průběžný vývoj pokročilých obráběcích strojů, zlepšování vlastností nástrojů i celkovou optimalizaci systému obrábění. Specifické obráběcí strategie: vysokorychlostní, vysokoposuvová, vysokovýkonná, nebo různé varianty adaptivního obrábění s využitím pokročilých softwarů jsou toho důkazem. Obrobky v konkurenceschopných cenách a s vysokou kvalitou totiž umožňují výrobci dosáhnout zisku a udržet tak existenci své firmy.

Cílem současné iniciativy udržitelného obrábění je snižování spotřeby surovin, energie a odpadu v průběhu kompletního cyklu. A to na úroveň, která bude minimálně v rovnováze s přípustným zatížením naší planety. Obecné diskuse o udržitelnosti se často soustřeďují na velké globální problémy spojené s životním prostředím, pomíjejí však základní faktory, jakými jsou: cena, náklady, spokojenost zákazníků, znalosti procesu a spolehlivost. Pravý úspěch udržitelnosti v oboru obrábění začíná u jednoduchých, přímočarých kroků a analýz.

Udržitelné ceny

Každá firma se snaží stanovit udržitelné ceny. Dostatečně vysoké, aby pokryly náklady a vytvořily zisk, a současně takové, aby neodradily zákazníky. Vyšší cenu lze stanovit, pokud zákazník vnímá, že mu produkt přináší něčím výjimečnou hodnotu. Je-li cena na trhu příliš nízká, zisk se snižuje, a pokud je nižší než náklady na výrobu, vznikají ztráty. Pak musí ti, kdo produkt navrhují a obrábí, najít způsob, jak jej vyrobit levněji, rychleji a lépe – snížit výrobní náklady a vytvořit udržitelný zisk.

Neviditelné náklady

V praxi není často snadné rozlišit, kde končí náklady a začíná zisk – skutečné náklady nejsou jasně zřetelné. Ve výpočtech chybí skryté, opomíjené nebo neznámé faktory. Obvykle jsou to neplánované výpadky výroby, zmetky a poškozené nástroje. Ty totiž nebývají považovány za reálné. „Neviditelnost“ některých nákladových faktorů bývá většinou záležitostí celé firmy.

V udržitelné struktuře nákladů je třeba neviditelné zviditelnit – prozkoumat a vyhodnotit výrobní procesy, včetně celkové struktury a organizace toku činností a odhalit i skryté náklady.

Spokojenost zákazníků

Zákazník chce vědět, kdy dostane své zboží a v jeho mysli začíná běžet dodací lhůta okamžikem objednání. Avšak dodací lhůta není jenom výrobní čas. Trvá-li obrábění tři týdny a administrativa dva týdny, je třeba poctivě deklarovat dodací lhůtu pět týdnů. Plnit cíle spolehlivosti dodacích termínů a udržovat spokojenost zákazníků musí být zásadní snahou každé výrobní firmy.

Odpady a přesnost údajů

Efektivní výroba snižuje na minimum plýtvání časem, energií i surovinami. Otázka vzniku odpadů při obrábění (třísky, olej a chladivo) je velice komplexní. Tradičně jsou odpady považovány za nevyhnutelný důsledek procesu – obtížně řešitelný, a proto málo dotýkaný.

Účinné snižování odpadů a šetření zdroji vyžaduje důkladnou znalost vlastností materiálu polotovarů i procesu obrábění. Je třeba provádět přesná měření procesních faktorů a stanovit konkrétní výsledky všech postupů. Nemá smysl používat zaokrouhlené hodnoty – ty brání určení přesných dopadů provedených změn. Pokud nějaký výrobní provoz tvrdí, že dosahuje účinnosti výroby „přes šedesát procent“, znamená to šedesát jedna procent nebo devadesát pět procent? Obě hodnoty jsou vyšší než šedesát procent. Jaký je tedy pravý stav věcí?

Výplaty a udržitelnost

Při analýze udržitelnosti ve vztahu ke globální ceně práce by neměl odhad produktivity práce zahrnovat mzdové náklady. Vzorec, kde se produktivita práce rovná obratu produkce mínus náklady na zakoupené zboží a služby, děleno počtem zaměstnanců, děleno jednotkou času, stanovuje produktivitu práce bez vlivu její ceny. Umožňuje tedy porovnávat produktivitu práce napříč zeměmi i firmami s odlišnými platovými tarify. Ve vyspělé ekonomice však vždy vyžaduje udržitelnost produktivity investice do nových technologií a výrobních metod i trvalé vzdělávání výrobního personálu. Kvalifikovaní operátoři s univerzálními znalostmi dokážou rychle a správně reagovat a překonávat různé nedostatky či případná narušení ve výrobě.

Spolehlivý proces

Udržitelný obráběcí proces je spolehlivý, předvídatelný a s minimálními ztrátami energie. Nespolehlivý proces vede ke vzniku neshodných obrobků, a tedy k plýtvání surovinami, energií i lidskou prací, které byly na výrobu nepoužitelných produktů vynaloženy. Z pohledu udržitelnosti je rozpracovanost (Work In Process – WIP) v podstatě plýtváním. Ekonomicky vzato jde o ztrátu peněz, času i pracovního prostoru. Navíc existuje riziko, že dojde k poškození nedokončených obrobků během přesunů v rámci logistických operací.

Z toho vyplývá, že by se měl každý výrobní provoz postarat o co nejsilnější potlačení úrovně rozpracovanosti.

Snižování spotřeby energie

Historicky platilo, že výroba neustále nacházela způsoby, jak dosahovat lepších výsledků s menším množstvím energie. Mnoho výrobních závodů dříve používalo stroje o výkonu 70 kW, ale i více. Současné obráběcí stroje s výkonem 7 kW (10x menším) přesto mohou nabídnout vyšší produktivitu. Udržitelný obráběcí proces musí probíhat za minimální spotřeby energie na jednotku objemu odebraného materiálu. Snaha o snižování energetické spotřeby vede automaticky také k nižšímu plýtvání energií a provozu celkově přívětivějšímu k životnímu prostředí.

Zvyšování efektivity

Většinu strojem spotřebované energie nemá překvapivě na svědomí hlavní vřeteno. Pohony vřetena a os obvykle spotřebovávají kolem 30 % energie, chladicí systémy až 45 % a zbytek využívají čerpadla, transformátory, řídicí systém a další. Z toho vyplývá, že i když stroj právě neobrábí, spotřebovávají jeho pomocné systémy stále zhruba 2/3 celkového příkonu. Efektivní využívání energie může významně zvýšit kapacitu výroby, a to při minimálním nárůstu celkové energetické spotřeby. Udržitelné obrábění necílí primárně na snížení spotřeby energie, ale na vyšší produktivitu při jejím vynakládání.

Výrobní provozy se dlouhodobě snaží o dosažení ekonomické udržitelnosti obráběním vysoce kvalitních produktů s konkurenceschopnou cenou, které zajišťují jejich dlouhodobou existenci. Ekonomická udržitelnost je dána mnoha faktory. Obecně vzato jsou všechny z nich důležité, a přitom vlastně jednoduché. Jde především o poctivé a přesné vyhodnocení skutečného stavu a eliminaci ztrát ve všech aspektech výrobního procesu. Při snaze o dosažení ekonomické udržitelnosti však nesmí současní výrobci ani na chvíli ztrácet ze zřetele komplexní otázky snižování dopadu výroby na životní prostředí a směřování k udržitelnosti v globálním smyslu.

Způvodní statě „How Sustainability Applies to Manufacturing“ (k dispozici v anglické i české verzi na www.secotools.com) autora Patricka De Vose upravil Jan Matějíček, vedoucí technického vzdělávání Seco Tools CZ.