Tootmisliini tasakaalustamine: sobita töö vajaliku tempoga

Avaleht » Ressursid » Tootmisliini tasakaalustamine: sobita töö vajaliku tempoga

Hinnanguline lugemisaeg: 11 minutit

Üks operaator alles kinnitab koostu, järgmine aga ootab seda. Vahetuse lõpuks jääb liinil eesmärk saavutamata, kuigi inimesi ja seadmeid paistis olevat piisavalt.

Tootmisliini tasakaalustamine tähendab tööelementide jaotamist töökohtade vahel nii, et liin suudaks toota vajalikus tempos, arvestades tööde järjekorda, olemasolevaid ressursse ja ohutuid töövõtteid. Eesmärk on toimiv tööjaotus, mitte iga hinna eest võrdsed töökoormused.

Hea tasakaal kõrvaldab välditava ootamise ja ülekoormuse. Selleks on vaja ka tootmisplaani, mis tagab vajalike ressursside kättesaadavuse. SkyPlanner APS aitab viia kokkulepitud operatsioonid ühisesse, tootmisvõimsust arvestavasse ajakavasse. Kui paberil tasakaalus liini katsetuskoht on määratud teise tellimuse jaoks, on see konflikt plaanis näha.

Mida tasakaalustatakse: tööelemente, mitte üksnes masinate tööjärjekordi

Tööelement on selgelt piiritletud tööosa, näiteks korpuse paika asetamine, komponendi paigaldamine või kontrollimine. Liini tasakaalustamisel määratakse, milline töökoht iga elemendi täidab ja kas see jõuab talle määratud töö õigeks ajaks valmis teha.

Tervikpilti aitavad selgitada kolm omavahel seotud otsust:

• Taktiaeg näitab kliendinõudlusest tulenevat vajalikku tootmistempot.
• Liini tasakaalustamisel jaotatakse iga tooteühiku valmistamiseks vajalik töö töökohtade vahel.
• Tootmise ajakava koostamisel määratakse tegelike tellimuste operatsioonidele ressursid ja teostusajad, arvestades ka tehase ülejäänud töid.

Tootmise ühtlustamine on omakorda midagi muud: sellega ühtlustatakse aja jooksul tootmismahtu ja eri toodete osakaalu tootmises. Nende osakaalude muutmine võib liini töö lihtsamaks teha, kuid ei lahenda iseenesest olukorda, kus töökohale on antud rohkem tööd, kui see teha jõuab.

Käsitle neid otsuseid seotuna, kuid ära pea neid üksteist asendavaks. Vabad tunnid masina tööjärjekorras ei tõesta, et sinna saab mõne tööelemendi üle viia. Seda peavad võimaldama nii rakis, komponentidega varustamine, oskused kui ka tööde omavahelised sõltuvused.

1. Määra vajalik tempo enne töö ümberjaotamist

Kasuta sama perioodi kliendinõudlust ja netotootmisaega:

Taktiaeg = netotootmisaeg ÷ nõutav ühikute arv.

Võtame näiteks korduvkoostamise liini, millel on vahetuses kasutada 420 minutit tootmisaega ja mis peab nõudluse katmiseks valmistama 420 nõuetekohast ühikut. Taktiaeg on 1 minut ehk 60 sekundit ühiku kohta. Kui liin töötab, peab see nõudluse täitmiseks andma nõuetekohaseid ühikuid keskmiselt selles tempos.

Arvesta kasutatavat aega järjekindlalt. Jäta välja kavandatud tootmisvälised perioodid, näiteks pausid, mille ajal liin seisab. Tootmisvõimsust hinnates arvesta ümberseadistuste, seisakute ja kvaliteedikadudega. Ära eelda vaikimisi, et need kaovad, kuna tasakaalustamise arvutus klapib, ega arvesta sama kadu maha kaks korda.

Vali kavandatav tsükliaeg, mis on taktiaja pikkune või lühem ning jätab piisavalt varu protsessi kõikumiste ja kadude jaoks. Taktiaeg on nõudlusest tulenev nõue; kavandatav tsükliaeg on tempo, mille saavutamiseks töö korraldatakse. Mõõdetud tsükliajad näitavad, mida liin tegelikult saavutab.

Olemasoleva liini puhul lepi kokku ka see, mida saab muuta. Kas töökohtade arv ja kasutada olev ruum on muutumatud? Kas töövahendeid saab ümber paigutada? Kas mõnda operatsiooni tohivad teha ainult vastava kvalifikatsiooniga inimesed? Need piirangud määravad, milline tööjaotus on ka praktiliselt kasulik, mitte üksnes matemaatiliselt võimalik.

2. Mõõda tööelemente ja pane kirja, mis peab kokku jääma

Vaatle tööd koos seda tegevate operaatoritega. Jaga töö selge alguse ja lõpuga elementideks, mis on piisavalt väikesed, et neid saaks mõistlikult ümber jaotada. Pane iga vaatluse kohta kirja töömeetod, tootevariant, kestus ja tingimused.

Arvesta ka käsitsemist, kõndimist, kontrollimist ja materjalide täiendamist, kui need võtavad aega operaatori töötsüklist. Pidev puuduva kinnitusvahendi järel käimine ei ole vaba tootmisvõimsus. Mõõda mitu tavapärast tsüklit, selle asemel et võtta töökorralduse aluseks kõige kiirem tsükkel.

Erista käsitsitööd masina automaatsest tööajast. Kui operaator saab panna toote katseseadmesse ja teha katse ajal muud tööd, võivad need ajad kattuda. Kui ta peab katset jälgima, ei saa need kattuda. Kõigi mõõdetud kestuste lihtne liitmine võib anda vale pildi nii operaatori töökoormusest kui ka töökoha tsükliajast.

Pane iga tööelemendi kohta kirja:

• Eelnev töö: mis peab olema tehtud enne selle töö alustamist?
• Sobiv töökoht, seade ja rakis ning vajalikud oskused.
• Kõik ümberpaigutamise piirangud, sealhulgas ohutuse, ergonoomika, kvaliteedi või tootele ligipääsuga seotud piirangud.
• Kas seda saab jagada, teha teise tööga samal ajal või täita paralleelsel ressursil.

Kujuta tööde eelnevusseosed lihtsa võrkdiagrammina. Kavandatav tööjaotus peab neid seoseid säilitama, sealhulgas elementide järjekorra ühe töökoha piires. Kaks sobiva kestusega tööd ei ole omavahel vahetatavad, kui üks neist eeldab teise valmimist.

3. Jaota töö ümber tegelikke piiranguid arvestades

Esimest võrdlust lihtsustab operaatorite töökoormuse diagramm, mida sageli nimetatakse yamazumi diagrammiks. Koosta iga operaatori kohta virnastatud tulp üksikute tööelementide aegadest ning võrdle tulpi taktiaja või valitud kavandatava tsükliajaga. Oluline on küsida, milliseid elemente saab ümber paigutada, mitte lihtsalt seda, milline tulp peaks lühemaks muutuma.

Vaatame järgmist väljamõeldud koostamisnäidet. Igas kolmes töökohas on üks operaator ning tööelemendid täidetakse järjest, ilma ajalise kattumiseta. Ajad sisaldavad iga elemendi jaoks vajalikku käsitsemist; selles lihtsustatud arvutuses ei ole täiendavaid teisaldusi ega ümberseadistusi.

Tööelement	Töö	Aeg ühiku kohta	Peab järgnema elemendile
A	Korpuse ettevalmistamine	15 sekundit	—
B	Aluse paigaldamine	20 sekundit	A
C	Mooduli paigaldamine	20 sekundit	B
D	Juhtmete ühendamine	25 sekundit	C
E	Korpuse sulgemine ja kinnitamine	25 sekundit	D
F	Koostu katsetamine	25 sekundit	E
G	Märgistamine ja pakkimine	15 sekundit	F

Töö kogukestus on 145 sekundit ühiku kohta. Allpool on esialgne tööjaotus ja võimalik parendus:

Töökoht	Esialgne tööjaotus	Esialgne kestus	Muudetud tööjaotus	Muudetud kestus
1	A + B	35 sekundit	A + B + C	55 sekundit
2	C + D + E	70 sekundit	D + E	50 sekundit
3	F + G	40 sekundit	F + G	40 sekundit

Esialgse tööjaotuse korral ei suuda töökoht 2 oma tööd iga 60 sekundi järel korrata. Kuigi liini keskmine töömaht töökoha kohta jääb alla taktiaja, ei kõrvalda see keskmine ühe töökoha ülekoormust.

Kui viia tööelement C tööjaama 1, jääb iga tööjaama tööaeg alla nõutud 60 sekundi ning järjestus A-st G-ni säilib. Ükski töö pole kadunud ja tööjaama 3 koormus on endiselt väiksem. Kõigi kolme tulba ühepikkuseks muutmine ei annaks lisaväärtust, kui selleks tuleks tööülesanne ebamugavalt või ohtlikult ümber paigutada.

Ümberpaigutus on teostatav ainult siis, kui tööjaamas 1 saab mooduli nõuetekohaselt paigaldada: seal peavad olema vajalikud komponendid, tööriistad ja ruum ning operaator peab olema saanud vastava väljaõppe. Kontrollige seda enne uue tööjaotuse kinnitamist. Kui mooduli paigaldamiseks on vaja tööjaamas 2 paiknevat kohtkindlat rakist, valige mõni muu muudatus. Pelgalt ristküliku nihutamine diagrammil ei lahenda probleemi.

Arvutage tööjaamade miinimumarv ja tasakaalustuse efektiivsus

Selle lihtsa järjestikuse töö mudeli korral leitakse teoreetiline alampiir järgmiselt:

Tööjaamade miinimumarv = tööelementide kogukestus ÷ kavandatud tsükliaeg, ümardatuna ülespoole.

Kui kavandatud tsükliaeg on 60 sekundit, siis 145 ÷ 60 on ligikaudu 2,42, seega on vaja vähemalt 3 tööjaama. See on alampiir, mitte tõend, et iga konkreetne jaotus kolme tööjaama vahel on teostatav. Tööde eelnevusseosed, jagamatud tööelemendid ja seadmetest tulenevad piirangud võivad nõuda teistsugust lahendust.

Uue tööjaotuse korral on pikim tööjaama tööaeg 55 sekundit. Selle näite ideaalsetes püsitalitluse tingimustes määrab see liini lühima korduva tsükliaja. Tasakaalustuse efektiivsuse arvutamiseks kasutatakse sageli järgmist valemit:

Tasakaalustuse efektiivsus = tööelementide kogukestus ÷ (tööjaamade arv × liini tsükliaeg) × 100.

55-sekundilise tsükli korral on tulemus 145 ÷ (3 × 55) × 100 = 87,9%. Tasakaalustamatusest tingitud ajakadu on seega 12,1%: see on tööjaamade aja osa, millele selles tsüklis pole tööd määratud.

Kui hinnata tööjaotust hoopis nõudlusest lähtuva 60-sekundilise takti alusel, on tulemus 145 ÷ (3 × 60) × 100 = 80,6%. Lahenduste võrdlemisel märkige alati, mida nimetajas kasutate. Tsükliajal põhinev tasakaalustuse näitaja ja koormatus taktiaja suhtes vastavad eri küsimustele.

Kumbki arv ei väljenda OEE-d, kvaliteeti ega garanteeritud tootmiskiirust. Praktikas tuleb kontrollida, kas liin toodab järjepidevalt nõuetekohaseid tooteid vajalikus tempos, ilma et töö muutuks ohtlikuks, kontrollid jääksid tegemata või järjekorrad kasvaksid. Nõudlusest kiiremini tootmisest pole kasu, kui eesmärk on üksnes kasutusastet parandada.

4. Kõrvaldage piirang, mida töö ümberpaigutamine ei lahenda

Mõnikord ei võimalda ükski tööde ümberjaotus liinil kavandatud tsükliaja sisse mahtuda. Alustage põhjuse väljaselgitamisest, mitte üldisest korraldusest kiiremini töötada.

Jagamatu tööelemendi kestus ületab tsükliaega. Parandage töömeetodit, lühendage tööelemendi kestust või hinnake täiendava paralleelse ressursi kasutamise võimalust. Töö määramine teisele operaatorile ei muuda selle kestust. Kui paralleelne töö on füüsiliselt võimalik, arvestage lahenduse kavandamisel ka täiendavate töövahendite, personali ja üleandmistega.

Keskmine aeg mahub tsüklisse, kuid tavapärane kõikumine enam mitte. Uurige põhjuseid: detailide etteandmine, reguleerimine, ümbertöötlus, varude täiendamine või ebaühtlased töömeetodid. Ideaalsetel tsükliaegadel põhinev tasakaalustus võib muuta väikesed kõikumised korduvateks seiskumisteks. Jätke piisav ajavaru, et kõrvalekalletest taastuda, ja kontrollige selle piisavust katsetootmisel.

Tootevaliku koosseis muudab töökoormust. Kontrollige tööelementide kestust mudelite kaupa. Kaalutud keskmine võib varjata tööjaama, mille mitu järjestikust keerukamat toodet üle koormavad. Katsetage lisaks keskmisele tootejaotusele ka realistlikke tootmisjärjestusi. Kasutage tootmise ühtlustamist seal, kus see aitab koormust ajas hajutada.

Mitu tööjaama kasutavad sama töötajat või masinat. Kontrollige, millal iga tööjaam seda ressurssi vajab. Kahe tööjaama tööajad võivad mõlemad jääda alla taktiaja, kuid mõlemad võivad vajada sama operaatorit samal hetkel. Ühiskasutuses katseseade võib samal ajal olla hõivatud ka teise tooteperega. Tööjaamade tasakaalustus peab arvestama ressursi tegeliku saadavusega.

See viimane probleem seob protsessi tehnilise kavandamise tehase tootmisajakavaga. Tööelementide jaotus määrab, kuidas töö peaks kulgema. Ajakava peab leidma sellele realistliku koha kõigi teiste samade ressursside pärast konkureerivate tööde seas.

5. Viige kinnitatud tööjaotus ühisesse ajakavasse tarkvaras SkyPlanner

Kui meeskond on teostatavas tööjaotuses kokku leppinud, kandke selle operatsioonid, kestused ja sõltuvused tehnoloogilisse marsruuti. Määrake sobivad tööjaamad, nende vahetused ja tootmisvõimsus ning seda võimsust mõjutav personali saadavus.

SkyPlanner kasutab tootmise ajakava koostamiseks tehisintellekti Arcturus, mis ajastab tellimuste operatsioonid olemasolevatele ressurssidele nende lähteandmete ja teie prioriteetide alusel. Gantt-ajajoon näitab saadud järjestust, võimsusvaated aga aitavad märgata, kus koormus on suur. Kui materjalide saadavusega arvestamine on sisse lülitatud, mõjutab ka komponentide olemasolu seda, millal saab töid teha.

Tuleme tagasi ühiskasutuses katseseadme juurde. Tasakaalustamise käigus on kindlaks tehtud, et katsetamine ja pakkimine võimaldavad nõutud tempot hoida. Kavandatud tootmisajal on katseseadet aga vaja ka teise tellimuse jaoks. Kui lisada mõlemad tellimused samasse piiratud tootmisvõimsust arvestavasse ajakavasse, tuleb konkureerimine sama seadme pärast nähtavale. Nii ei planeerita kahes eraldi ajakavas katseseadet samaks ajaks eri tellimustele.

Seejärel saate teha sisulise otsuse: muuta tellimuse prioriteeti, kasutada teist sobivat ressurssi, lisada tootmisvõimsust või muuta tootmise aega. Arcturus arvutab ajakava teie määratud reeglite järgi, vähendades käsitööd, mida on vaja tööjaamade ja osakondade tööjärjekordade kooskõlas hoidmiseks.

Kui protsessietappi saab tõepoolest teha mitmes sobivas tööjaamas, saab SkyPlanner töö nende vahel jagada, kui vastav seadistus on sisse lülitatud. Sellest on kasu tööde puhul, mida saab paralleelselt teha. Tellimuse operatsiooni jagamine sobivate ressursside vahel on teine otsus kui see, millised koostetöö elemendid kuuluvad igasse tööjaama. Määratlege kinnitatud töömeetod ja ressursside sobivusreeglid selgelt, et ajakava vastaks kavandatud tootmisprotsessile.

SkyPlanner on avatud REST API kaudu liidestatav mis tahes ERP- või MES-süsteemiga. Võite säilitada oma tellimuste haldamise süsteemi ja ühendada selle kooskõlastatud tootmisajakavaga, selle asemel et liini prioriteete eraldi arvutustabelis uuesti paika panna.

Mida ühine plaan UTU jaoks muutis

UTU Ulvila tehases, kus valmistatakse elektrikilpe ja jaotusseadmeid, tugines planeerimine varem osakondade eraldi Exceli tabelitele. ERP-süsteemis tehtud tootmisjärjestuse muudatused ei jõudnud alati tootmissaali ning tegelikust tootmisvõimsusest oli raske ülevaadet saada.

UTU võttis Oracle NetSuite kõrval kasutusele tarkvara SkyPlanner ning koondas tehase liinid ja osakonnad ühte planeerimissüsteemi. Meeskond tõstab esile tehisintellektil põhineva ajakava koostamise, Gantt-ajajoone ja tootmisvõimsusest saadava ülevaate koosmõju. Kliendi sõnul jõuavad uuendatud tööjärjekorrad nüüd liinil töötavate koostajateni sekunditega.

See kogemus näitab ajakava koostamise probleemi, mis vajab lahendust ka hästi tasakaalustatud liinil: töö tegijad vajavad ajakohast tööjärjestust, mitte hoolikalt koostatud tööjaotust koos aegunud järjekorraga.

6. Kontrollige tasakaalustust liinil ja hoidke see ajakohasena

Katsetage uut tööjaotust tavapäraseid tootmistingimusi esindavate toodete, operaatorite ja materjalivarustusega. Jälgige kogu tsüklit, sealhulgas üleandmisi, käivitamist ja ühiskasutuses ressursse. Ärge piirduge üksnes ümberpaigutatud tööelemendi aja mõõtmisega.

Võrrelge nõuetekohaste toodete arvu nõudlusega ning jälgige tööjaamade tsükliaegade kõikumist, ootamist, lõpetamata toodangut, kvaliteeti ja operaatorite tagasisidet. Kui liin ei saavuta eesmärki, selgitage välja, kas põhjuseks on tööjaotus, ebastabiilne töömeetod, puudujääk või ajakava konflikt. Iga põhjus vajab erinevat lahendust.

Enne muudatuse laiemat rakendamist ajakohastage standardtöö juhised ja õpetage asjaomased operaatorid välja. Vaadake tasakaalustus uuesti üle, kui muutuvad nõudlus, toote konstruktsioon, tootevaliku koosseis, töövahendid või personal. Hoidke tootmisplaani operatsioonide kestused ja ressursside saadavus kooskõlas katsetootmisel selgunuga.

Et näha, kuidas kinnitatud lahendus toimiks koos teie tehase teiste tellimustega, broneerige tarkvara SkyPlanner esitlus. Võtke kaasa ühe liini tehnoloogiline marsruut, igas tööjaamas töö tegemiseks kuluv aeg ja näide ühiskasutuses ressursi konfliktist. Saate uurida, kuidas nende lähteandmete põhjal tekib kooskõlastatud ajakava ning kuidas plaan muutub prioriteetide või tootmisvõimsuse muutumisel. Kui eelistate esmalt ise tutvuda, proovige tarkvara SkyPlanner demoandmetega.