25 września 2000 r. kopalnia KWB „Bełchatów” SA zleciła konsorcjum FAMAK SA Kluczbork – SKW Biuro Projektowo-Techniczne sp. j. Zgorzelec budowę nowej zwałowarki ZGOT-15400.120 dla Pola „Szczerców”, o teoretycznej wydajności objętościowej 15400 m3/h, pozwalającej uzyskać wydajność ponad 200 000 m3/dobę. Cztery lata później, w dniach 08.09–09.09.2004r. na odkrywce „Szczerców” zwałowarka przeszła z wynikiem pozytywnym 
próbę, osiągając maksymalną wydajność Q=16230 m3/h, a więc o ponad 800 m3/h wyższą od zakładanej. Zespół odpowiedzialny za ten projekt jest jednym z kandydatów do tytułu „Konstruktora roku 2006”, przyznawanego przez redakcję Design News
WIDOK ogólny zwałowarki
Z INŻ. MARKIEM KOWALCZYKIEM, PROJEKTANTEM KONSTRUKCJI NOŚNEJ, ROZMAWIA MACIEJ STANISŁAWSKI
Pański zespół został wyróżniony nagrodą I stopnia Naczelnej Organizacji Technicznej w konkursie Mistrz Techniki 2005, właśnie za projekt zwałowarki nowej generacji. Co innowacyjnego, w stosunku do innych konstrukcji zostało zastosowane w Państwa projekcie – co sprawiło, że w przypadku tego urządzenia możemy mówić już o „nowej generacji” maszyn? I czy oznacza to, iż jesteście o krok przed konkurencją?
– W maszynie tej wielkości (225 m długości, 50 m wysokości) rzuca się w oczy przede wszystkim konstrukcja nośna, choć nie ona decyduje o podstawowej funkcji maszyny. Każdy, kto odwiedza naszą maszynę nie ma wątpliwości, że sposób kształtowania zarówno całej sylwetki, jak i poszczególnych węzłów konstrukcyjnych jest istotnie odmienny od obserwowanego w dotychczas eksploatowanych maszynach. To samo dotyczy znacznie mniej widocznej konstrukcji nośnej podwozia. To zupełnie nowa stylistyka poparta zaawansowaną analizą zmęczeniową.
Określenie „maszyna nowej generacji” odnosi się przede wszystkim do porównania z maszynami z lat 80-tych, eksploatowanymi w KWB Bełchatów. Na przestrzeni tych 20 lat nastąpił istotny postęp. Zwałowarka ZGOT-15400.120 jest o 20% lżejsza, posiada o 20% niższe naciski jednostkowe na grunt niż podobne technologicznie zwałowarki niemieckie. Do tego dochodzi bardzo nowoczesna droga transportowa z unikalnym systemem prowadzenia taśmy przez punkt zwodzenia wysięgnika zwałującego oraz wygodna i bezpieczna komunikacja. Zastosowany system sterowania i automatyki to zupełnie nowa generacja rozwiązań w tym zakresie.
W momencie opracowywania projektu na pewno byliśmy o krok przed konkurencją, ale dziś, kiedy nasze rozwiązania stały się uwidocznione, być może będą już standardem.
Sukces w postaci opracowania i skonstruowania przez pański zespół zwałowarki dla KWB Bełchatów jest efektem działań grupy osób, z których każda była odpowiedzialna od początku do końca za pewien fragment maszyny. Projektowanie, obliczenia i analizy wytrzymałościowe danego elementu stały się dziełem inżyniera za ten element odpowiedzialnego. Dlaczego zdecydowali się państwo na taki podział pracy?
– Taki podział prac stanowi o specyfice organizacji procesu projektowego w firmie SKW. Dzięki temu wyzwalany jest zupełnie inny poziom osobistego zaangażowania projektanta w dążeniu do optymalnego kształtu rozwiązania. Towarzyszy temu niczym nie zniekształcona satysfakcja, która z nawiązką rekompensuje brzemię osobistej odpowiedzialności. Budowa obiektu klasy zwałowarki ZGOT-15400.120 to unikalna okazja zrealizowania swoich marzeń i wizji w zakresie projektowania maszyn górnictwa odkrywkowego i warto czerpać z takiej okazji maksimum satysfakcji. Spośród różnych mechanizmów wyzwalania motywacji w pracach zespołowych, ten przyjęty w naszej firmie oceniam jako humanitarny i skuteczny. Konkurencję zastępuje ścisła współpraca i dążenie do dobrego efektu ostatecznego. Trzeba podkreślić, że rolą projektanta jest również uczestnictwo w procesie wytwarzania i montażu konstrukcji i przyjęty przez nas sposób organizacji procesu projektowego wiąże się również z takim zakresem obowiązków. Wydaje mi się, że anonimowość twórców projektu i przesadne eksponowanie roli kierownika zespołu to istotna słabość rozwiązań organizacyjnych w innych biurach projektowych.
|
Projektanci maszyny to zasadniczo osoby w wieku 35–50 lat z dużym doświadczeniem zawodowym w branży budowy maszyn dla górnictwa węgla brunatnego. Każdy uczestniczył w opracowaniu 15–30 dużych projektów dla kontrahentów polskich i zagranicznych. Zespół ten wspomagają swoim doświadczeniem właściciele firmy aktywnie zaangażowani w proces projektowy. W czasie wolnym liczna grupa projektantów uczestniczy we wspólnych turystycznych wyjazdach rowerowych. |
Kto i za jaki element maszyny był odpowiedzialny?
– Zwałowarka jest dziełem niezbyt licznego grona projektantów, wśród których znajdują się również właściciele firmy, którzy realizowali szeroki zakres prac: Paweł Kanczewski – projekt generalny oraz układ technologiczny maszyny; Norbert Wocka – nadzór projektowy w zakresie maszynowym i montażowym; Wacław Sapkowski – organizacja procesu wytwarzania i montażu.
W SKW pracują projektanci części mechanicznej, a ich wiodące tematy przedstawiają się następująco: Henryk Bujnicki – droga transportowa obejmująca trzy główne przenośniki; Jarosław Dębliński – maszty i układ odciągów zawieszenia wysięgników; Ireneusz Felisiak – układy zwodzenia wysięgników oraz mechanizm obrotu nadwozia; Włodzimierz Flisek – platforma obrotowa i wysięgnik odbierający; Krzysztof Hutniczak – konstrukcja nośna podwozia i wysięgnik zwałujący; Roman Kawicz – zespół wysięgnika przeciwwagi; Krzysztof Kolber – zespół mostu podającego; Wiesław Milian – podparcie i sterowanie oraz konstrukcja podwozia podawarki; Andrzej Warcholak – gąsienicowe mechanizmy jazdy zwałowarki i podawarki. Mnie przypadła w udziale generalna koncepcja konstrukcji nośnej całej maszyny oraz projekt części środkowej nadwozia. Zespół ten uzupełniała trzyosobowa grupa konstruktorów.
Jak długo trwały prace nad zwałowarką?
– Prace projektowe trwały praktycznie od dnia otrzymania zapytania ofertowego. Na etapie opracowywania oferty, przez ok. 3 miesiące, zaangażowani byli już wszyscy projektanci. Staraliśmy się zarówno rozpoznać oczekiwania użytkownika-inwestora, jak i aktualne możliwości wytwórcze przemysłu. Kształt maszyny i jej główne walory zostały zdefiniowane już na etapie opracowania relatywnie szczegółowej oferty. Projekt wstępny opracowany w ciągu 5 miesięcy uszczegółowił rozwiązania poszczególnych zespołów, umożliwiając ocenę i akceptację rozwiązań przez inwestora. Na etapie projektu wstępnego przeprowadzono praktycznie pełny zakres analiz wytrzymałościowych. Od tego momentu rozpoczęto prace nad dokumentacją warsztatową, które trwały 2 lata. Budowa maszyny została zakończona praktycznie w 33 miesiące od daty zawarcia umowy. Próby funkcjonalne na placu montażowym i na odkrywce trwały ok. 9 miesięcy.
Na jakie problemy napotykał zespół podczas prac projektowych i jak je rozwiązywał?
– Myślę, że podstawowy problem projektantów to… brak czasu na osiągnięcie w pełni satysfakcjonującego ostatecznego kształtu rozwiązania. Nakłada się na to brak pełnego przekonania, że krótki termin realizacji danego zadania jest, pomijając względy formalne, rzeczywiście istotny. Sądzę, że krótkie terminy realizacji przedsięwzięć projektowych to główna, obok konkurencji cenowej, zmora prześladująca środowisko projektantów. Receptą w przypadku firmy SKW jest taka integracja procesu projektowego, wytwarzania i montażu, aby prace projektowe można było rozciągnąć praktycznie na cały okres powstawania obiektu. Innym sposobem skrócenia czasu projektowania bez szkody dla ostatecznego efektu jest przyspieszenie procesu decyzyjnego poprzez odpowiednią organizację pracy w zespole i szybki wybór spośród alternatywnych rozwiązań.
Osobnym problemem, który dał nam się nieco we znaki przy budowie zwałowarki, było wykorzystanie gotowych elementów dostarczanych przez wyspecjalizowanych producentów. Nie zawsze byli oni świadomi warunków eksploatacyjnych i rangi danego elementu w tak ogromnym obiekcie, jakim jest maszyna o masie 3600 ton i pomimo współpracy z najbardziej renomowanymi wytwórniami w przemyśle mechanicznym – mieliśmy tu szereg problemów.
Jakim oprogramowaniem posługiwali się inżynierowie podczas prac projektowych? Czy nie było problemów np. z wymianą danych pomiędzy współpracującymi osobami? Jaka jest pana recepta na koordynację prac osób zajmujących się równolegle poszczególnymi fragmentami konstrukcji?
– Projektanci mieli do dyspozycji oprogramowanie firmy Autodesk: AutoCAD Mechanical, AutoCAD LT, Mechanical Desktop |i Inventor, a w zakresie obliczeniowym NE/Nastran oraz specjalistyczne oprogramowanie do obliczeń konstrukcji belkowych – opracowane w naszej firmie. Wykorzystywane były praktycznie wszystkie programy w zależności od charakteru problemu. Do opracowywania modeli obliczeniowych wykorzystywano zarówno AutoCAD, jak i Inventor (w przypadku modeli bryłowych). Ostateczna dokumentacja warsztatowa, obejmująca ok. 2400 formatów A0 powstała w programie AutoCAD LT. Stawiamy, jak widać, na możliwie pełne wykorzystanie możliwości prostych narzędzi.
Oprogramowanie w firmie jest tak dobierane, aby unikać problemów z wymianą rysunków i modeli pomiędzy poszczególnymi systemami. Prace analityczne w zakresie wytrzymałości obejmowały praktycznie wszystkie typy analiz (trwałość zmęczeniowa, stateczność, wytrzymałość doraźna, analiza modalna) z wykorzystaniem modeli belkowych, powłokowych i bryłowych w zakresie liniowym i nieliniowym.
Osobnym zagadnieniem jest zapewnienie spójności powstających równolegle zespołów maszyny. Na dziś wydaje się wystarczający – w tym zakresie – dobry i szczegółowy projekt wstępny i zapewnienie integralności rozwiązań wewnątrz danego zespołu konstrukcyjnego przez osobę projektanta za ten zespół odpowiedzialnego.
*tutaj: maszyna górnicza o wydajności
dobowej powyżej 200 000 m3
&nb
