Inovácia, vývoj a výroba mobilných pracovných strojov

Vyrábaný sortiment mobilných pracovných strojov vo veľkých firmách neraz predstavuje viac ako dve desiatky druhov strojov produkovaných zväčša vo veľkostných radoch, v ktorých sú stroje usporiadané väčšinou podľa výkonu, hmotnosti alebo veľkosti pracovného nástroja. Tieto skutočnosti dnes vedú konštruktérov mobilných pracovných strojov k vývoju flexibilných modulárnych konštrukcií zložených z unifikovaných modulárnych dielov. Takéto riešenia konštrukcií umožňujú na základe rôznorodých požiadaviek používateľov efektívnu a rýchlu tvorbu variantov a veľkostných radov strojov na tzv. spoločnej platforme. Platforma je vytváraná zo základných stavebných modulov spoločných pre všetky variantné riešenia v rámci skupiny strojov, veľkostných radov alebo aj v rámci výrobného programu.

Proces inovácie

V procese inovácie a vývoja nových konštrukcií strojov a zariadení treba vychádzať aj z poznatkov, ktoré dostatočne predpovedajú vývoj v tejto oblasti na najbližšie obdobie. Jedným z možných zdrojov poznatkov, okrem najnovšej odbornej a firemnej literatúry v odbore, je konfrontácia výrobcov mobilných pracovných strojov na medzinárodných výstavách a veľtrhoch. Tieto podujatia umožňujú získať najnovšie poznatky nielen v oblasti konštrukcie, ale najmä v oblasti najnovších pracovných technológií, s ktorými konštrukcia vzájomne súvisí. Výrobca tiež získava spätnú väzbu – informáciu o úspešnosti svojho výrobku na konkurenčnom trhu. Najnovšie tendencie vývoja v oblasti mobilných pracovných strojov, ktoré bolo možné postrehnúť na posledných medzinárodných výstavách, možno zhrnúť do týchto bodov:

• dopĺňanie stavebného radu – požadovanými modelmi s ohľadom na meniace sa požiadavky na trhu;
• starostlivosť o model – technický rozvoj modelov strojov vo väzbe na dopyt zákazníkov;
• komfort obsluhy – narastajú požiadavky na bezpečnosť obsluhy a monitorovacie systémy pracovnej činnosti stroja a jeho hlavných agregátov;
• miniaturizácia – dostatočná ponuka prác menšieho rozsahu vyvoláva potrebu strojov nižších výkonových tried;
• mikroelektronika – zabezpečuje obslužné a riadiace systémy strojov;
• kvalita stroja a servisných služieb – závažne ovplyvňuje úspech výrobcu mobilných strojov na trhu;
• jednoduchosť strojov – na získanie niektorých trhov treba ponúknuť zjednodušené varianty strojov – stroje jednoduchšie a lacnejšie, nie však menej kvalitné;
• recykling materiálov – vznikajú nové technológie a zariadenia, ktoré umožňujú efektívne využiť hmoty a materiály;
• vzťah k životnému prostrediu – účelne minimalizovať negatívne vplyvy strojov na životné prostredie môžu len nové „ekologické“ konštrukcie strojov;
• nové pracovné princípy – nové pracovné technológie si vyžadujú na svoju realizáciu nové druhy strojov, resp. konštrukčné úpravy pôvodných strojov;
• vývoj flexibilných modulárnych konštrukcií – svojou stavebnou štruktúrou sú flexibilné nielen v zmene pracovnej technológie, ale aj v požiadavkách používateľov;
• nové koncepty mechatronických sústav – použitie nových technológií, tzv. smart materiálov a konštrukcií strojov s výkonnými systémami;
• dôraz na dizajnové riešenie – vzhľad stroja je jedným z rozhodovacích kritérií pri nadobúdaní strojov používateľmi;
• univerzálnosť – vývoj širokého sortimentu prídavných pracovných zariadení.

Vývoj a výroba

Mobilné pracovné stroje sa v praxi využívajú takmer vo všetkých odvetviach hospodárstva. Ich zastúpenie je najpočetnejšie v stavebníctve, poľnohospodárstve, lesnom a drevospracujúcom priemysle a tiež v komunálnej sfére. Pružné uplatňovanie uvedených tendencií vývoja v nových konštrukciách pracovných strojov predstavuje pre výrobcov nové strategické aktivity zabezpečujúce konkurencieschopnosť ich výrobkov a zaujatie pevného miesta na trhu. To, samozrejme, predpokladá nielen sústavné sledovanie potrieb používateľov mobilných pracovných strojov, ale aj sledovanie rozvoja pracovných technológií a následné rýchle uplatnenie získaných poznatkov v konštrukcii mobilných strojov.

Požiadavky blízkej budúcnosti v oblasti použitia mobilných pracovných strojov definujú aj smerovanie a organizáciu efektívnej výroby tejto komerčne veľmi zaujímavej komodity. Ich výroba predstavuje v súčasnosti v podmienkach rozvinutých hospodárskych krajín dôležitú súčasť strojárskeho priemyslu. Na Slovensku je to asi 10 % z celkového objemu strojárskej výroby, pričom výroba týchto strojov má u nás veľmi dlhú tradíciu. Produkciu, a teda aj ponuku na svetovom trhu v oblasti mobilných pracovných strojov predstavujú výrobcovia, ktorých možno pre porovnanie rozdeliť z pohľadu odborných pozorovateľov zhruba na tieto skupiny:

• veľkí výrobcovia,
• strední výrobcovia,
• malí výrobcovia,
• výrobcovia príslušenstva.

Toto členenie je postačujúce a zhruba zodpovedá i zaužívaným ekonomickým kategóriám. Možno ho dobre postrehnúť aj na výstavách a kontraktačných veľtrhoch.

Veľkí výrobcovia – lídri – sú firmy vyrábajúce obyčajne celý sortiment mobilných strojov z hľadiska druhovej skladby, ako aj z hľadiska jeho veľkostnej skladby, teda stavebných radov. Ďalšou skupinou sú strední výrobcovia, ktorí však majú dostatočne veľký vplyv na trhu. Títo najčastejšie produkujú druhovo a veľkostne obmedzený sortiment, ktorý sa zväčša aj dobre predáva. Tretiu skupinu tvoria malí producenti, vyrábajúci len niekoľko typov strojov, obyčajne v obmedzenej veľkostnej skladbe a v limitovaných sériách. Treba tiež zadefinovať početnú skupinu nefinálnych výrobcov, ktorí vyrábajú komponenty, stavebné časti, stavebné moduly, prídavné pracovné zariadenia a rôzne doplnky mobilných pracovných strojov určené práve pre potreby finálnych výrobcov. Ťažko hovoriť o percentuálnom podiele jednotlivých skupín na trhu. Podobne ako v iných odvetviach je ich počet stále premenný a riadi sa rôznymi zákonitosťami trhu. Niektoré, i renomované firmy zanikajú alebo, naopak, vznikajú nové, prípadne sa zoskupujú. Ich početnosť si možno najlepšie uvedomiť práve na návšteve niektorého veľtrhu, kde sa spoločnosti snažia dokumentovať svoje výrobné programy a obchodné aktivity.

Veľmi pestré je aj samotné druhové a veľkostné spektrum mobilných pracovných strojov alebo stavebnej mechanizácie vôbec. Druhová skladba strojov je podmienená pracovnými technológiami, ktoré stroje realizujú v rôznych odvetviach priemyselnej činnosti, pričom sa zdôrazňuje a zachováva aj princíp ich univerzálnosti alebo, naopak, jednoúčelovosti. Veľkostné rozdelenie mobilných strojov do výkonových, hmotnostných alebo nosnostných tried je objektivizované jednotlivými výrobcami na základe rôznych technicko-prevádzkových parametrov. Vzhľadom na širokú ponuku a rozsah stavebných radov je bežné členenie týchto tried na podskupiny.

Dnes akceptujeme rozdelenie do veľkostných tried s prívlastkami: mikro, mini, malé, stredné, veľké a tzv.veľkosti XXL. Na základe skúseností a pozorovaní na posledných veľtrhoch možno súčasný stav a smerovanie vývoja charakterizovať zvyšovaním výkonnosti strojov, realizáciou nových pracovných princípov, modulárnosťou a flexibilitou konštrukčných riešení, využívaním progresívnych systémov riadenia a monitorovania pracovných procesov stroja, ergonomickými riešeniami a environmentálnym prístupom s jasne deklarovanými cieľmi zvyšovania kvality, spoľahlivosti a bezpečnosti. Je pravdepodobne nemožné sledovať na medzinárodných stretnutiach s veľkým počtom výrobcov všetky skupiny mobilných pracovných strojov, poznatky bývajú preto zovšeobecnené len pre dve najväčšie, a teda aj relevantné skupiny – zemné a cestné stroje – zastúpené ich typickými predstaviteľmi: rýpadlami, nakladačmi, rýpadlonakladačmi, manipulátormi, prípadne dozérmi a grejdrami.

Objektívne hodnotenie si vyžaduje skutočne hlbokú a dôslednú analýzu v jednotlivých skupinách, typoch alebo analýzu samotných konkrétnych rieše­ní, ktorá je časovo náročná a možno ju robiť z rôznych hľadísk, napr. z hľadiska konštruktéra, výrobcu, predajcu, servisu a, samozrejme, aj používateľa. Preto ďalej uvádzame len niekoľko postrehov, ktoré možno nazvať jednotným zúženým pohľadom na súčasný stav. Súčasnosť opäť charakterizuje skutočnosť, že najväčší producenti mobilných pracovných strojov ponúkajú veľmi širokú a kompletnú škálu typov a veľkostí. Zvláštnu starostlivosť pritom venujú objektívnemu stanoveniu veľkostných tried a zabezpečeniu širokého sortimentu prídavných pracovných zariadení pre v praxi najpoužívanejšie typy strojov (rýpadlá, nakladače, manipulátory) vrátane špeciálnych prídavných zariadení, ako sú napr. mulčovacie zariadenia, pneumatické manipulačné zariadenia, údržbové zariadenia, frézy, rezače a pod. V oblasti podvozkov minirýpadiel a mininakladačov sa ustálilo, vzhľadom na ich dobré prevádzkové vlastnosti, využívanie tzv. delta podvozkov. V oblasti jednoúčelových rýpadiel sú dominujúce stroje určené na búracie práce v stiesnených priestoroch. Majú špeciálne pracovné zariadenie s predĺženým výložníkom a násadou, vybavené búracími kliešťami. V súčasnosti ich možno nájsť vo výrobnom programe všetkých väčších firiem, ako aj nakladacie rýpadlá a dampre, ktorým možno priznať označenie XXL.

Na druhej strane netreba zabudnúť ani na drobné detaily, napr. rôzne funkčné riešenia poistenia čapov pracovného zariadenia, podľa ktorých možno dokonca identifikovať jednotlivých výrobcov mobilnej techniky. Výrobcovia náradia ponúkajú rozličné pracovné nástroje umožňujúce vykonávať napr. viac funkcií a pohybov s pomerne rýchlou akčnou výmenou nástrojov a ich pripojením na zdroj tlakovej kvapaliny prostredníctvom rýchloupínačov s „rýchlospojkami“. V oblasti pohonov ponúkajú špecializované firmy komplexné riešenia na mieru, určené pre jednotlivé konkrétne skupiny a veľkosti strojov. Podobná situácia je aj v oblasti ostatných komponentov dôležitých pre zabezpečenie rozhodujúcich pracovných činností strojov, komfortu a bezpečnosti obsluhy, efektívnej prevádzky alebo údržby.

Záver

Vo všeobecnosti možno konštatovať, že smer inovácie, vývoja a výroby v jednotlivých oblastiach určujú najmä veľkí výrobcovia. Títo majú prostredníctvom svojich organizačných štruktúr (distribútori a zmluvní predajcovia, školiace a servisné pracoviská atď.) k dispozícii prístup k najobjemnejšiemu počtu spätných informácií. Veľkí výrobcovia mobilných pracovných strojov disponujú tiež prostriedkami, a tým aj možnosťami na vytváranie podmienok na spoluprácu v oblasti vývoja so špecializovanými pracoviskami, inštitúciami a menšími či špecializovanými firmami pôsobiacimi na trhu v oblasti stavebných strojov a stavebnej mechanizácie. Takto vytvárané kooperačné podmienky umožňujú efektívne urýchlenie výskumu a vývoja a následnej aplikácie jeho výsledkov do konštrukcie a výroby mobilných pracovných strojov.

doc. Ing. Ladislav Gulan, PhD.
Foto: Kuhn-Slovakia, Messe München Int.

Autor pôsobí v Ústave dopravnej techniky a konštruovania na Strojníckej fakulte STU v Bratislave.