Kanban-ohjaus tuotannossa: signaalit, kierrot ja mitoitus

Etusivu » Resurssit » Kanban-ohjaus tuotannossa: signaalit, kierrot ja mitoitus

Arvioitu lukuaika: 10 minuuttia

Kanban on tuotannon imuohjausmenetelmä, jossa signaali antaa luvan valmistaa tai siirtää määrätyn määrän osia. Seuraavan työvaiheen kulutus synnyttää tarpeen, ja signaali kertoo toimittavalle työvaiheelle, mitä pitää täydentää. Ohjeen voi välittää kortilla, tyhjällä laatikolla tai sähköisellä viestillä.

Menetelmän etuna on, että täydennyksille asetetaan selkeä raja. Uutta erää ei valmisteta vain siksi, että kone on vapaana, vaan sillä korvataan seuraavan työvaiheen todella ottamat osat. Tämä vähentää tarpeetonta varastoa ja auttaa huomaamaan puuttuvat täydennykset.

Signaali ei kuitenkaan luo koneaikaa. Jos toistuvasti valmistettavat komponentit käyttävät samaa puristinta, koneistuskeskusta tai särmäyskonetta kuin asiakastilaukset, myös täydennystöille on löydyttävä paikka aikataulusta. Käytä kanban-ohjausta valmistusmäärän hyväksymiseen ja SkyPlanner APS -järjestelmää hyväksyttyjen töiden ajoittamiseen tehtaan käytettävissä olevan kapasiteetin ja materiaalien saatavuuden mukaan. Erillisten työjonojen yhteensovittamiseen kuluu vähemmän aikaa, ja näet ristiriidat ennen kuin ne aiheuttavat osapulan kokoonpanossa.

Tuotantokanban ja siirtokanban antavat luvan eri toimiin

Tuotannossa kanban tarkoittaa muutakin kuin kortin siirtämistä taulun sarakkeesta toiseen: tehtävä, työn alla ja valmis. Se antaa luvan tiettyyn täydennystoimeen. Tavallisesti käytössä on kaksi toisiaan täydentävää signaalia:

Signaali	Mihin se antaa luvan	Mihin se ei anna lupaa
Tuotantokanban	Toimittava työvaihe valmistaa määritellyn määrän määrättyä osaa korvaamaan varastosta otetut osat.	Ylimääräisten laatikollisten valmistamiseen vain siksi, että kone pysyisi käynnissä.
Siirtokanban eli kuljetuskanban	Materiaalinkäsittelijä siirtää määritellyn määrän osia niiden lähtöpaikasta käyttöpaikkaan.	Uuden erän valmistamiseen pelkän kuljetuspyynnön perusteella.

Supermarket-varasto on työvaiheiden välinen hallittu välivarasto. Jokaisella osalla on oma paikkansa ja määritelty täydennysmääränsä. Seuraava työvaihe ottaa tarvitsemansa osat, ja edeltävä työvaihe täydentää otetun määrän.

Kanban-ohjaus ei siis edellytä nollavarastoa. Supermarket-varaston osat turvaavat saatavuuden täydennyksen aikana. Olennaista on pitää varasto hallinnassa sen sijaan, että sitä kasvatettaisiin jatkuvasti.

Seuraa yhden laatikon kulkua kahden kortin kierrossa

Kuvitellaan kokoonpanolinja, joka käyttää toistuvasti samaa kannaketta. Kannakkeet valmistetaan särmäyskoneella, jolla tehdään myös muita töitä, ja ne toimitetaan 20 kappaleen laatikoissa. Valmiit laatikot odottavat supermarket-varastossa särmäyksen lähellä, ja kokoonpanolla on oma käyttöpaikkavarastonsa.

Tässä esimerkissä siirtosignaali lähtee liikkeelle, kun kokoonpanossa avataan uusi laatikko, ei vasta viimeisen kannakkeen loputtua. Näin materiaalinkäsittelylle jää aikaa tuoda seuraava laatikko samalla, kun kokoonpanossa käytetään avatun laatikon osia.

1. Kokoonpanossa otetaan laatikko käyttöön. Työntekijä irrottaa laatikon siirtokortin ja vie sen keräilypisteeseen. Kortti on pyyntö tuoda supermarket-varastosta uusi 20 kannakkeen laatikko.

2. Materiaalinkäsittelijä noutaa siirtopyynnön. Hän ottaa supermarket-varastosta täyden laatikon oikeaa kannaketta. Laatikon tuotantokortti irrotetaan ja viedään tuotantokorttien keräilypisteeseen. Siirtokortti kiinnitetään kokoonpanoon toimitettavaan laatikkoon.

3. Särmäys saa tuotantosignaalin. Palautunut tuotantokortti antaa luvan valmistaa yhden korvaavan laatikollisen eli 20 kannaketta. Se ei anna lupaa jatkaa valmistusta ilman määrärajaa.

4. Täydennyserä valmistetaan ja tarkastetaan. Kun oikea määrä käyttökelpoisia kannakkeita on valmiina, tuotantokortti kulkee laatikon mukana takaisin sen paikalle supermarket-varastoon.

5. Kierto toistuu kokoonpanon kuluttaessa osia. Jos tuotantokortteja ei enää palaudu, tähän kiertoon ei ole lupaa valmistaa lisää osia.

Kortteihin merkitään osanumero, määrä, lähtö- ja käyttöpaikka sekä tunniste, jolla eri valmistus- tai siirtoluvat erotetaan toisistaan. Sähköiseltä signaalilta vaaditaan samaa selkeyttä: epäselvän ohjeen digitointi ei tee siitä luotettavaa täydennyssääntöä.

Joissakin toteutuksissa signaalin käynnistää tyhjä laatikko. Sekin voi toimia, kunhan jäljellä oleva varasto riittää koko vasteajaksi. Päättäkää, mikä tapahtuma käynnistää signaalin, ja opastakaa kaikki toimimaan samalla tavalla. Jos käytännöt ”laatikko avattu” ja ”laatikko tyhjä” sekoittuvat, myös täydennykselle käytettävissä oleva aika muuttuu.

Valitse osat, joiden täydennys onnistuu luotettavasti

Hyvä lähtökohta on toistuvasti käytettävä komponentti, jonka kulutus on säännöllistä, vaatimukset pysyvät samoina ja täydennysreitti on kohtuullisen ennakoitava. Useissa kokoonpanoissa käytettävä yhteinen kannake voi sopia kanban-ohjaukseen paremmin kuin kerran vuodessa tilattava asiakaskohtainen osa.

Varmista ennen korttien käyttöönottoa, että toimittava työvaihe pystyy vastaamaan keskimääräiseen kysyntään. Jos kokoonpanossa kuluu jatkuvasti enemmän osia kuin särmäyksessä ehditään valmistaa, lisäkortit vain lykkäävät osapulaa. Silloin tarvitaan kapasiteettia tai kysyntää koskeva päätös, ei suurempaa pinoa valmistuslupia.

Myös asetusaika on otettava huomioon. Yksi kortti voi vastata yhtä laatikkoa ilman, että konetta tarvitsee asettaa erikseen jokaista laatikollista varten. Jos useita palautuneita kortteja yhdistetään yhdeksi valmistuseräksi, määritä erän käynnistysehto ja sisällytä odotusaika täydennyksen läpimenoaikaan. Älä kasvata erää huomaamatta osilla, joille ei ole täydennyspyyntöä.

Sopikaa toimintatavoista ennen pilotin käynnistämistä:

• Valmista tai siirrä osia vain asianmukaisen, voimassa olevan signaalin perusteella ja siinä ilmoitettu määrä.
• Pidä valmistus- tai siirtolupa jäljitettävänä niin odotuksen ja käsittelyn aikana kuin sen kulkiessa valmiiden osien mukana.
• Älä siirrä viallisia osia seuraavaan työvaiheeseen äläkä laske käyttökiellossa olevaa varastoa käyttökelpoiseksi täydennykseksi.
• Nimeä vastuuhenkilö osapulien, kadonneiden korttien ja kiireellisten poikkeusten käsittelyyn. Selvitä alkuperäisen luvan tilanne ennen korvaavan luvan antamista, jotta yhdestä tarpeesta ei synny kahta tilausta.
• Muuta korttimääriä harkitusti sen sijaan, että lisäisit epävirallisia kortteja aina, kun kierto ei toimi kunnolla.

Näiden sääntöjen ansiosta määräraja todella ohjaa toimintaa. Ilman niitä kanbanista tulee vain yksi paikallinen lista lisää nykyisen tuotantosuunnitelman rinnalle.

Mitoita kierto täydennysajan kysynnän perusteella

Kun tuotantokierrossa käytetään vakiokokoisia laatikoita, mitoituksen lähtökohtana voi käyttää seuraavaa laskentatapaa:

Tuotantokorttien määrä = pyöristys ylöspäin [(D × L + S) ÷ C]

Kaavassa:

• D on keskimääräinen kysyntä kierron ottopisteessä osina aikayksikköä kohti.
• L on täydennyksen läpimenoaika samassa aikayksikössä: se alkaa, kun osien ottaminen varastosta käynnistää tuotantosignaalin, ja päättyy, kun käyttökelpoinen täydennyserä on saatavilla kyseisessä supermarket-varastossa.
• S on osina ilmoitettu lisävarmuus sitä vaihtelua varten, johon halutaan varautua.
• C on yhden kortin tai laatikon edustama käyttökelpoisten osien määrä.

Laskennan ajatus on yksinkertainen: katetaan odotettu kulutus täydennyksen aikana, lisätään valittu varmuusmäärä ja muunnetaan tulos kokonaisiksi laatikoiksi. Tulos pyöristetään ylöspäin, koska kortin murto-osa ei anna lupaa täyden laatikollisen valmistamiseen.

Laskentaesimerkki tuotantokorttien määrästä

Oletetaan kannakkeen tuotantokierrolle seuraavat suunnittelun lähtöarvot:

Lähtötieto	Esimerkkiarvo
Keskimääräinen ottotahti särmäyksen supermarket-varastosta	40 kannaketta toimintatunnissa
Läpimenoaika varastosta otosta käyttökelpoisen täydennyserän saatavuuteen	3 toimintatuntia
Lisävarmuus	30 kannaketta
Laatikon kappalemäärä	20 kannaketta

Odotettu kysyntä täydennyksen aikana on 40 × 3 = 120 kannaketta. Kun siihen lisätään 30 kannakkeen varmuusmäärä, saadaan 150. Tulos jaetaan 20:llä, jolloin saadaan 7,5, joka pyöristetään ylöspäin 8 tuotantokorttiin.

Nämä kahdeksan korttia antavat luvan pitää tuotantokierrossa yhteensä 160 kannaketta. Määrä jakautuu supermarket-varaston valmiisiin osiin sekä odottaviin tai työn alla oleviin täydennyksiin. Se ei tarkoita 160 kannaketta hyllyssä ja toista 160 kannaketta tuotannossa. Kun täysi laatikko lähtee varastosta, sen tuotantokortti palautuu antamaan luvan täydennykseen. Uutta pysyvää korttia ei luoda.

Tämä laskelma koskee vain särmäyksen tuotantokiertoa. Kokoonpanoa palvelevalla siirtokierrolla on oma kuljetusaikansa ja käyttöpaikkavaraston tarpeensa. Älä oleta, että samat kahdeksan korttia mitoittavat myös kaikki seuraavien työvaiheiden varastopaikat tai koko tehtaan keskeneräisen tuotannon.

30 kannakkeen varmuusvara on esimerkin mitoitusvalinta, ei yleispätevä prosenttiosuus eikä tae tietystä palvelutasosta. Mitoita varmuusvara todellisen kysynnän ja täydennysajan vaihtelun, puutteiden seurausten sekä tarvittavan palvelutason perusteella. Tarkista mitoitusta prosessin luotettavuuden parantuessa.

Mittaa koko täydennysaika, älä vain leikkaus- tai taivutusaikaa

Kolmen tunnin täydennysajan on katettava muutakin kuin koneella kuluvat minuutit. Laske mukaan signaalien keruu, tilausten käsittely, erän tai resurssin odotus, asetukset, työstö, tarkastus ja palautus ohjattuun välivarastoon. Huomioi myös kaikki kuljetus- ja vastaanottovaiheet, jotka sisältyvät valitsemaasi rajaukseen.

Käytä laskennassa yhtenäistä aikaperustaa. Jos kysyntä ilmaistaan käyttötuntia kohti, läpimenoajassa on huomioitava täydennykseen vaikuttavat käyttöajat ja vuorojen väliset tauot. Toimittajan kahta kalenteripäivää ja kokoonpanon tuntikulutusta ei voi yhdistää ilman tätä muunnosta.

Kaava antaa lähtökohdan enimmäismäärälle. Seuraa todellisia ottoja, täydennysaikoja ja varastopuutteita selvittääksesi, toimiiko mitoitus. Huolellinenkaan laskelma ei korjaa keräilykierrosta, jolla signaaleja jää huomaamatta, eikä konejonoa, joka toistuvasti kaksinkertaistaa oletetun täydennysajan.

Varmista realistinen täydennyksen läpimenoaika yhteiskäyttöisillä koneilla

Palataan kannake-esimerkkiin. Kierto mitoitettiin kolmen tunnin täydennysajan mukaan, mutta taivutuskoneella tehdään myös asiakastilausten töitä. Jos nämä työt pidentävät täydennysajan viiteen tuntiin, alkuperäinen laskelma ei enää kuvaa prosessia.

Samalla kysynnällä ja varmuusvaralla viiden tunnin täydennysajasta saataisiin laskennalliseksi lähtötarpeeksi 12 korttia, ei kahdeksaa. Korttimäärän kasvattaminen voi turvata saatavuutta, mutta samalla se kasvattaa varastoa ongelman vuoksi, jonka syynä saattaa olla liiallinen odotus. Selvitä ensin, johtuuko lisäaika väistämättömistä kapasiteettirajoista, vältettävissä olevasta jonotuksesta vai epäluotettavasta toteutuksesta.

Tässä SkyPlannerista on hyötyä. Vie hyväksytyt täydennystilaukset samaan rajallisen kapasiteetin huomioivaan tuotantoaikatauluun muiden samasta koneesta kilpailevien töiden kanssa. Määritä niille vaaditut valmistumisajat, reititykset, määrät ja prioriteetit. SkyPlannerin ajoitustekoäly Arcturus laskee töiden kohdistuksen koneille ja työvaiheiden ajoituksen määritettyjen kapasiteettien, työvuorojen ja riippuvuuksien perusteella. Gantt-näkymä näyttää näin muodostuvan työjärjestyksen.

Kun materiaalien saatavuuden huomioiva ajoitus on käytössä, Arcturus ottaa huomioon myös käytettävissä olevat materiaalit ja saapuvat toimitukset. Kannakkeiden täydennystyö ei saisi näyttää aloitusvalmiilta, jos tarvittavaa levymateriaalia ei ole saatavilla. SkyPlanner integroituu mihin tahansa ERP- tai MES-järjestelmään avoimen REST API -rajapintansa kautta. Näin nykyiset tilaus- ja tuotantotiedot yhdistyvät aikatauluun, eikä suunnittelua tarvitse ylläpitää erillään niistä.

Sinä määrität prioriteetit, ja Arcturus hoitaa ajoituslaskennan. Kun tilanne muuttuu, uudelleenlaskenta auttaa näkemään, miten täydennykset ja muut tilaukset sopivat yhteen. Tämä vähentää käsin tehtävää työjärjestyksen suunnittelua ja auttaa ratkaisemaan ristiriidat ilman, että jokin toinen toimitus vaarantuu huomaamatta.

SkyPlannerin ASAP- ja JIT-ajoitussuunnat tukevat ajoituspäätöstä. ASAP etsii työlle mahdollisimman varhaisen ajankohdan, kun taas JIT ajoittaa työn lähemmäs sen määräpäivää. Kumpikaan asetus ei ole kulutussignaali. Kanban-ohjauksen säännöt määrittävät, mihin työhön on lupa, ja ajoitus ratkaisee, milloin hyväksytty työ voidaan tehdä.

Mitä päivätason hienokuormitus muutti KJH-Compilla

Ohutlevytuotteiden sopimusvalmistaja KJH-Comp käytti aiemmin C9000-järjestelmää ja taulukkolaskentaa viikkotason karkeakuormitukseen. Töiden päivittäinen kohdistaminen koneille tehtiin silti käsin. Kaksi työnjohtajaa käytti kumpikin vähintään puolet työajastaan hienokuormitukseen.

Yritys säilytti ERP-järjestelmänsä ja otti SkyPlannerin käyttöön rajallisen kapasiteetin huomioivaan hienokuormitukseen ja töiden automaattiseen kohdistamiseen koneille. Yrityksen kokemusten mukaan nelimetrisen taivutuskoneen kuormituksen kasautuminen näkyy nyt selkeämmin, ja vasta myöhemmin tarvittavat työt vievät harvemmin aikaa aiemmin toimitettavilta töiltä. Hienokuormitusvastuu siirtyi kahdelta työnjohtajalta yhdelle, ja toinen siirtyi muihin tehtäviin.

Kokemus havainnollistaa täydennyslupauksen taustalla olevaa ajoitusongelmaa: viikon kokonaiskuormitus ei yksin riitä ratkaisemaan, mikä työ yhteiskäyttöisellä koneella pitäisi tehdä seuraavaksi. SkyPlanner auttaa pitämään päivittäisen työjärjestyksen hallinnassa myös töiden kirjon kasvaessa.

Aloita yhdestä kierrosta ja varmista täydennysaika käytännössä

Kokeile ohjausta yhdellä toistuvasti valmistettavalla osalla yhdessä sitä käyttävien, siirtävien ja valmistavien työntekijöiden kanssa. Merkitse ohjatun välivaraston paikka, vakioi astian kappalemäärä, ota sovitut kortit käyttöön ja määritä yksiselitteisesti, mikä tapahtuma vapauttaa signaalin. Tarkista alkuvarasto ja avoimet täydennystyöt, jotta kierron käynnistyessä määrät täsmäävät.

Seuraa todellista aikaa signaalista täydennyksen palautumiseen, puutteita, käyttökelpoista varastoa, myöhässä olevia täydennyslupia ja kiireellisiä korjaustoimia. Kun jokin epäonnistuu, käy kierto läpi: kerättiinkö signaali, ajoitettiinko täydennystyö, olivatko materiaalit valmiina ja päätyivätkö hyväksytyt osat oikeaan paikkaan?

Jos varastoa on jatkuvasti enemmän kuin tarvitaan, kokeile korttimäärän hallittua vähentämistä ja seuraa tulosta. Jos puutteet toistuvat, selvitä ajoitusta ja kapasiteettia koskevien oletusten paikkansapitävyys ennen varaston kasvattamista. Tarkista kierron mitoitus ja toiminta uudelleen, kun kysyntä, astiakoko, asetuskäytännöt tai työvuorot muuttuvat.

Jos tehtaallasi eri työt käyttävät samoja resursseja, valitse SkyPlanner pitämään luvan saaneet täydennystyöt ja asiakastilaukset samassa tuotantoaikataulussa. Ota esittelyyn mukaan yksi toistuvasti valmistettava osa sekä tiedot sen kulutusnopeudesta, astian kappalemäärästä, reitityksestä ja samoista koneista kilpailevista töistä. Näin voit tarkastella kierron toimivuuden ratkaisevaa kysymystä: ehtiikö täydennys valmistua ennen kuin kulutusta turvaava varasto loppuu?

Varaa SkyPlanner-esittely ja tarkastele osaa oman tuotantosi näkökulmasta tai kokeile SkyPlanneria demoaineistolla nähdäksesi, miten sen hienokuormitus toimii.