Najczęstszą przyczyną nieoczekiwanych przerw produkcji są awarie i zły stan form wtryskowych. Formy, obok wtryskarek i wyposażenia, należą do najkosztowniejszych składników majątku firmy. Składnik ten charakteryzuje się jednak najwyższym stopniem awaryjności.

Dlatego forma jest z reguły najsłabszym elementem łańcucha produkcyjnego [1]. Wpływają na to:
– czynniki subiektywne, czyli te, których źródłem są błędy wynikające z wadliwych decyzji,
– czynniki obiektywne, na które producent wyrobów nie ma żadnego wpływu, a które wynikają z cech procesu i uwarunkowań zewnętrznych, takich jak np. stan form dostarczonych przez zleceniodawcę, np. przy przekazywaniu ich z zagranicy.

Skutki błędnych decyzji własnych
Do pierwszej grupy na leży błąd wynikający z tendencji zachowawczych. Formy starzeją się, podobnie jak i wtryskarki. O ile konieczność wymiany wtryskarki wydaje się być logiczna, to trudno jest podjąć decyzję o wycofaniu z produkcji pozornie jeszcze dobrej formy. Ale to ona, a nie nowa wtryskarka, będzie jednak decydowała o amortyzacji inwestycji i konkurencyjności rynkowej. Nie uchronne zużycie i zmęczenie materiałowe jest przyczyną wysokiej awaryjności, a przestarzałe rozwiązanie konstrukcyjne wpływa negatywnie na produktywność.

Kolejny przypadek, w którym doraźne oszczędności prowadzą do późniejszych dużych strat, występuje przy podejmowaniu decyzji o zleceniu wykonawstwa nowych form. Powstaje tu dylemat, czy zlecić wykonawstwo najlepszemu, czy najtańszemu wykonawcy (odpowiedź: temu, który podejmie się skonstruować i wykonać formę spełniającą nasze ściśle sprecyzowane warunki jakościowe i terminowe, przy czym cena jest funkcją wynikową żądań). Przyjęcie ceny za podstawowe kryterium przy zamawianiu formy może być racjonalne przy małoseryjnej produkcji prostych wyrobów, ale od bywa się to zawsze kosztem wydajności i trwałości. Niestety nie zawsze zdają sobie z tego sprawę podejmujące ostateczną decyzję rady nadzorcze czy też akcjonariusze i członkowie spółdzielni na walnych zgromadzeniach, na stawieni na uzyskiwanie doraźnych zysków.
Decyzją można nazwać wybór rozwiązania konstrukcyjnego [1]. Bardzo poważnym problemem stało się to, że zmiany systemowe w Polsce przerwały naturalny łańcuch pokoleniowy przekazywania doświadczeń w zakresie konstruowania form. Młodzi konstruktorzy nie mają na ogół możliwości czerpania z doświadczeń starszych fachowców, ale mają opanowane nowoczesne metody projektowania.
Na to miast ci drudzy pozostali przy swoich umiejętnościach sprzed lat 80., nie znają na ogół nowych rozwiązań, materiałów i technologii i najczęściej – niestety – nie przyjmują tego do wiadomości.
O ile wtryskarka jest maszyną uniwersalną, to forma musi być indywidualnie dostosowana do określonego typu tworzywa, warunków gwarantowanej wydajności i oczekiwanej trwałości. Do decyzji wpływających na trwałość formy na pewno należy stosowanie jak największej liczby elementów i pod zespołów normalnych o stałej jakości, a także stosowanie obróbek cieplnych dostosowanych ściśle do typu zamówionych stali lub zamawianie stali odpowiednio do niezbędnych powłok specjalnych. Przy znanej niechęci na szych narzędziowni do innowacji technicznych wymóg ten trzeba zawrzeć w umowie (karta założeń konstrukcyjnych) [3].
Wielu błędów decyzyjnych można uniknąć, jeżeli producent wyrobów zwiąże się na stałe z dobrą narzędziownią. Narzędziownia może wówczas inwestować i specjalizować się w produkcji form, wychodząc na przeciw rosnącym żądaniom klienta, jak również zapewniając stały serwis gwarancyjny.
Od paru lat wraca koncepcja posiadania przez producenta wyrobów własnych narzędziowni, tym bardziej, że współczesna narzędziownia coraz bardziej przypomina montownię, w której samodzielnie wykonuje się gniazda, korzysta szeroko z kooperacji i do minimum ogranicza kosztowne prace ręczne.

Skutki uwarunkowań zewnętrznych
Większość firm zagranicznych lokując produkcję w Polsce tu właśnie przysyła swoje używane maszyny i formy. O ich stanie trudno jest nawet dyskutować. Prędzej czy później zostaną zezłomowane, ale na razie muszą być użytkowane. Stan maszyn i form oraz brak dokumentacji (nawet schematów podłączeń) z góry narzuca wysoką awaryjność. O kierunku zakupu nowych form z reguły decyduje właściciel, natomiast odbiór dokonywany jest przez przetwórcę. Wyciągając wnioski ze zdobytych już doświadczeń nie wolno dopuścić do przyjęcia nowych form z narzędziowni krajowej lub zagranicznej w warunkach jakiegokolwiek nacisku (np. pilnego terminu wprowadzenia nowego modelu) bez formalnego odbioru form. Zła forma nigdy nie zostanie, mimo obietnic, dobrze naprawiona podczas produkcji. Fachowy sposób prowadzenia odbioru i brak zgody na ewidentne błędy będzie tylko przestrogą dla narzędziowni chcących dostarczyć na nasz rynek różne niedoróbki.

Wpływ cech procesu
Formy są narzędziami podlegającymi bardzo wysokim obciążeniom o zmiennym charakterze. Występują w nich ciśnienia dochodzące do 1000 bar i naciski jednostkowe, które mogą mieć charakter punktowy przy zaprasowywaniu nitek i wypływek. W największych wtryskarkach siły zamknięcia dochodzą już do 10 000 ton. Zniszczeniom powierzchni przeciwdziała się przez likwidację pików ciśnień i wypływów z dyszy. Cyklicznie zmieniające się temperatury tworzywa w formie (od prawie 300°C do ok. 20°C) powodują przemienną rozszerzalność cieplną ruchomych elementów formy i utratę założonych pasowań. Tworzywa mogą powodować również ciągłe niszczenie wskutek oddziaływania ściernego stosowanych dodatków, np. wypełnia czy mineralnych i pigmentów, oraz oddziaływania chemicznego – zwłaszcza przez żrące związki chloru (PVC), fluoru, bromu itp. Występuje również korozja i osadzanie się złogów mineralnych i rdzy w kanałach regulacji temperatury. Przeciw działa się temu przez coraz szersze stosowanie stali wysokochromowych, nawet na korpusy, oraz specjalne obróbki powierzchniowe. W sferze konserwacji i napraw do raźnych sprawą bardzo istotną jest to, aby każdy zakład przetwórczy miał stanowisko bieżącej obsługi i konserwacji form, wyposażone w podstawowe obrabiarki i obsługiwane przez kompetentnego narzędziowca.

Systemowe minimalizowanie stopnia awaryjności
Awaryjność określona jako podatność na uszkodzenia jest cechą wszystkich mechanizmów. Nie da się jej wykluczyć, lecz można zmniejszyć prawdopodobieństwo jej występowania jako błędu systematycznego. Doświadczenia krajów przemysłowych wykazują, że najlepiej jest przewidywać i usuwać potencjalne przyczyny błędów jeszcze w fazie projektowania procesu produkcyjnego. Proces każdego nowego uruchomienia i późniejszego prowadzenia produkcji składa się z kolejnych punktów, które nie mogą być przypadkowe, lecz muszą tworzyć logiczny system następstw. Zanie dbanie któregokolwiek z tych punktów natychmiast powoduje ciągnące się już dalej konsekwencje. Opracowany system musi również wykluczać możliwość wpływu nieprzemyślanych decyzji, wynikających z ludzkiej ignorancji, na przebieg dalszych prac.
Na łańcuch postępowania składają się następujące punkty:

W fazie z mówienia i wykonawstwa:
– przygotowanie zapytania ofertowego [3];
– ocena i selekcja potencjalnych wykonawców (rekomendacje);
– analiza ofert, ocena rzetelności przedstawionych kosztorysów wykonania formy (nie wystarczy podanie ceny);
– uzgodnienie karty założeń wstępnych również w aspekcie wpływu ustaleń na ostateczną cenę formy [3];
– warunki zamówienia (gwarancje terminów, wydajności, trwałości i jakości, próby, obsługa serwisowa);
– zatwierdzenie dokumentacji przedstawionego rozwiązania konstrukcyjnego formy (wymagana bardzo szczegółowa analiza zgodności z założeniami); przedstawiając określone rozwiązanie narzędziownia gwarantuje spełnienie warunków zamówienia i akceptacja dokumentacji nie zwalnia jej z tej odpowiedzialności;
– wykonanie szczegółowego protokołu prób i załączenie karty kontroli zgodności wyrobu wraz z protokołem odstępstw;
– sprawdzenie, czy w przekazanej formie dokonane zostały wszystkie poprawki; na życzenie przekazanie dokumentacji, części zamiennych itp.;
– dokonywanie aneksów potwierdzających wszystkie ustne ustalenia zmieniające jakiekolwiek warunki umowy (poprawki zamawiającego, zgoda na niedotrzymanie terminów itp.); aneks musi określać skutki finansowe zmian.

W fazie użytkowania:
– kontrola poprawności założenia formy i ustawienia ruchów oraz ich zabezpieczeń;
– optymalizacja parametrów, nadzór procesu i szybkie interwencje w celu usunięcia krytycznych dla formy wad (wyciągane nitki, grat, pozostawanie wypraski lub wlewka itp.);
– stosowanie bezpiecznych dla formy narzędzi i środków pomocniczych;
– kontrola produkcji w aspekcie występowania wad wskazujących na możliwości uszkodzeń (rysy, zagniecenia, wyłamania itp.).

W fazie zmiany produkcji i magazynowania:
– stan i aktualizacja dokumentacji obiegowej formy;
– czyszczenie (zwłaszcza z silformu), suszenie, przegląd i konserwacja formy po każdorazowym użyciu;
– przy dostawie używanych form z zewnątrz: demontaż, analiza stanu i budowy układów funkcjonalnych, kompletacja, charakterystyka podłączeń, protokół stanu i paszportyzacja.

Awaryjność jako problem globalny
O tym, że zarówno poziom konstrukcji, jak też duża awaryjność form wtryskowych jest nie tylko naszym problemem, świadczą badania statystyczne prowadzone przez IKV (Instytut Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych) w Aachen, według których już w 1992 r. awarie form w Niemczech powodowały stratę ok. 7% czasu produkcyjnego (awarie wtryskarek ok. 4,4%) [2]. Powstał więc poważny problem ekonomiczny, któremu należało przeciwdziałać.
Dalej okazało się, że tylko w ok. 30% zakładów stosowane były planowe konserwacje zapobiegawcze w określonych interwałach czasowych, a tylko w 10% prowadzona jest szczegółowa archiwizacja awarii pozwalająca m.in. na określenie kosztów napraw. Badania późniejsze wykazały tam alarmujący wzrost tych strat w ostatnich latach [4].
Ciekawym skutkiem finansowanej przez państwo analizy przyczynowo-skutkowej jest powstawanie stale rosnącej liczby biur inżynierskich zajmujących się fachowym nadzorem nad procesem uruchamiania produkcji, a w tym i przygotowania form. Znaczący udział w tym procesie zajęły w Niemczech wyższe uczelnie techniczne i instytuty naukowe, znajdując w tym źródło finansowania i wiążąc się co raz bardziej z życiem przemysłowym. O krytycznej sytuacji w tej dziedzinie u nas nie warto dyskutować, bo na wet nie ma z kim [5].

Usuwanie awarii bieżących
Czas przestoju produkcji spowodowanego przez formę zależy od sposobu postępowania w przypadku awarii. Na ogół panuje system interwencji nazywany potocznie „gaszeniem pożaru” (rys.1a). Odpowiedzialni za terminowość dostaw wpadają w popłoch. Naprawa formy musi być dokonana „na wczoraj”, a więc szybko i byle jak, bardzo często metodą prowizoryczną. Nie zawsze uszkodzenie formy zostaje natychmiast zauważone. Upływa czas, za nim awaria zostanie zgłoszona przez np. kontrolę techniczną; za nim produkcja zostanie zatrzymana, wykonana zostaje pewna liczba braków. Po wyłączeniu maszyny zostają określone szkody i zapada decyzja o jak najszybszej naprawie we własnym za kresie lub na zewnątrz. Przy poważniejszym uszkodzeniu trzeba jak najszybciej znaleźć narzędziownię chętną do wykonania naprawy. Naprawa odbywa się więc pod presją czasu i często ma charakter prowizoryczny. Po powrocie formy rozpoczyna się nadrabianie straconego czasu przez skracanie cyklu itp., co zwiększa liczbę braków. Ponieważ forma działa, na ogół nie pamięta się o konieczności gruntownego remontu przy pierwszej przerwie w produkcji i stan prowizorki zostaje utrwalony aż do wystąpienia kolejnego wypadku.



Rys. 1. Systemy postępowania przy użytkowaniu form [wg 4]:
- strategia gaszenia pożaru w przypadku awarii formy
- strategia zapobiegania awariom przez systematyczna konserwację zapobiegawczą form
(Kliknij na rysunek - zobacz powiększenie)

Konserwacja zapobiegawcza form
Dla uniknięcia opisanych wyżej sytuacji zostały opracowane i sprawdzone w praktyce [4] metody zapobiegawcze, polegające na wprowadzeniu tzw. konserwacji zapobiegawczej form. Pozytywne skutki wprowadzenia tego systemu przedstawia rys. 1b, na którym uwypuklono korzyści wynikające z planowania produkcji z uwzględnieniem konieczności przeglądów form, za nim wystąpią sytuacje krytyczne.
Punktem wyjścia przy wprowadzaniu systemu jest prowadzenie dokumentacji stanu formy, na podstawie której rejestrowana jest historia jej użytkowania. Dotyczy to wszystkich awarii, przekazań form do magazynu, związanych z tym przeglądów i usuwanych usterek oraz spostrzeżeń na temat stopnia zużycia jej elementów. Nie zbędny jest każdorazowy zapis liczby już wykonanych cykli wtrysku. Analiza takiej karty pracy formy umożliwia wykrycie pewnych prawidłowości: charaktery stycznych uszkodzeń i częstotliwości ich występowania w funkcji liczby cykli. Na tej podstawie można wcześniej zapobiegać awariom lub minimalizować ich skutki przez:
– planowanie okresowych przeglądów w funkcji liczby cykli;
– określenie dla każdej formy jej „słabych punktów”;
– zrobienie zapasu części zamiennych;
– zawarcie umów stałego serwisu naprawczego z wybraną narzędziownią;
– określenie – z dużym prawdopodobieństwem – bieżącego stanu formy;
– planowanie produkcji z przewidzianym zapasem czasu na przestoje.

Istnieją już odpowiednie programy, które można przystosować do prowadzenia gospodarki magazynowej specyficznej dla użytkowania narzędzi. Jeśli wszystkie wydarzenia (usterka, uszkodzenie części, przyczyna, zakres naprawy itp.) zostaną opisane przyjętym kodem cyfrowym, to częstotliwość ich występowania będzie można poddawać obróbce statystycznej, której wyniki pozwolą na dokonywanie zbiorczych analiz osiągalnej produktywności (analiza Pareto).
Dodatkowo można wprowadzić element czasu i kosztów każdej naprawy i jeśli będą one wykazywały tendencję rosnącą lub prze kroczą wartość krytyczną, konieczne będzie podjęcie odpowiedniej decyzji uprzedzającej oraz planowanie kosztów spodziewanych napraw jako dodatkowych kosztów produkcji za planowanej liczby cykli dla danego zamówienia rocznego [4]

Podsumowanie
Awaryjność produkcji i awaryjność form są to pojęcia prawie jednoznaczne. Lepiej jest zapobiegać awariom, niż od czuwać ich skutki.
Zlecenie i wykonanie formy jest bez wątpienia znacznie trudniejsze i obarczone większym ryzykiem niż zakup i dobór wtryskarki. Dobór wykonawcy nie może wynikać z przetargu. Do póki producenci nie będą potrafili formułować swoich żądań i nie zaczną od narzędziowni wymagać budowy form o żądanych przez siebie cechach użytkowych, do póty będą egzystowały jeszcze narzędziownie świadomie bądź nieświadomie produkujące narzędzia tylko formopodobne. Pomiędzy producentem wyrobów – zleceniodawcą a narzędziownią musi zaistnieć stosunek kooperacji, w której odpowiedzialność za produkt finalny nie kończy się w momencie odbioru formy. Ponieważ wielu producentów wyrobów ma do obsługi form tylko proste stanowisko narzędziowe, zalecane jest zawieranie umów serwisowych. Planowa konserwacja zapobiegawcza form uzależniona od liczby wykonanych cykli pracy daje dobre efekty pod warunkiem nie ule gania presji terminów produkcyjnych.

Literatura
[1] Zawistowski H.: Punkty krytyczne projektowania form wtryskowych. Mechanik 2002, nr 1 i 2
[2] Michaeli W., Fe l d ha us A. i inni: Planmäßige Instandhaltung ist produktiv. Plastverarbeiter, 1992, nr 10.
[3] Zawistowski H.: Dokumentacja obiegowa zamówienia i odbioru formy wtryskowej. Materiały Sympozjum „Rozwój konstrukcji form wtryskowych”. PLASTECH Wydawnictwo Poradników i Książek Technicznych, Warszawa 2003.
[4] Feldhaus A.: Vorbeugende Instandhaltung von Spritzgusswerkzeugen. Kunststffe, 1999, nr 5.
[5] Czego nie umie inżynier? Wywiad z prof. Hubertem Latosiem dla Biuletynu Ministerstwa Nauki i Informacji. TS Raport, 2004, nr 33.

ZOBACZ: PLASTECH - H. ZAWISTOWSKI
Źródło: ''