Sarjatuotanto: toistuva työ sujuvaksi

Etusivu » Resurssit » Sarjatuotanto: toistuva työ sujuvaksi

Arvioitu lukuaika: 12 minuuttia

Sarjatuotannossa samaa tuotetta tai saman tuoteperheen tuotteita valmistetaan toistuvasti vakioidussa työvaihejärjestyksessä. Työ on tuttua, reititys on vakiintunut ja kysyntä toistuu riittävän usein, jotta toistettavan tuotantovirran järjestäminen kannattaa.

Tämä voi nopeuttaa valmistusta ja pienentää kustannuksia: jokaisen tilauksen valmistelua ei aloiteta uutena projektina, vaan tuotannossa hyödynnetään hyväksi todettuja menetelmiä. Tuttukaan tuote ei silti mahdu automaattisesti huomisen aikatauluun. Toinen tilaus voi tarvita samaa konetta, tuotevariantin testaus voi kestää kauemmin tai puuttuva komponentti voi viivästyttää kokoonpanoa.

Käytännössä kannattaa vakioida toistuva työ ja ajoittaa kaikki samoista resursseista kilpailevat työt yhdessä. SkyPlanner APS auttaa yhdistämään nämä: hyödynnä määriteltyjä tuotereitityksiä ja resurssitarpeita ja anna sitten ajoituksesta vastaavan Arcturus-tekoälyn laskea, miten työt sopivat yhteen muiden sitoumusten kanssa. Näin säilytät toiston tuoman tehokkuuden ilman, että joudut rakentamaan konekohtaiset työjonot uudelleen aina suunnitelman muuttuessa.

Mikä tekee tuotannosta sarjatuotantoa?

Sarjatuotannon tunnusmerkki on toistuva työ vakiintuneessa prosessissa. Kokoonpanolinjalla valmistetaan toistuvasti vakiosähkökomponenttia. Koneistussolu valmistaa säännöllisesti saman tuoteperheen osia. Valmistaja tuottaa tuttuja venttiiliyksiköitä, joiden koko- ja lisävarustevaihtoehdot on rajattu hallitusti.

Tuotteiden ei tarvitse olla kaikilta yksityiskohdiltaan samanlaisia. Tuotevarianttien useimmat työvaiheet voivat olla yhteisiä, vaikka jokin komponentti, asetus tai testi poikkeaisi. Olennaista on, pysyykö riittävän suuri osa työstä samanlaisena, jotta se voidaan järjestää toistettavaksi tuotantovirraksi ja kehittää sellaisena.

Sarjatuotanto ei myöskään tarkoita keskeytymätöntä, ympärivuorokautista tuotantoa. Sarjatuotantolinja voi toimia yhdessä vuorossa, pysähtyä huoltoa varten tai vaihtaa saman tuoteperheen mallista toiseen. Termi kuvaa tuotantotapaa, ei velvoitetta pitää laitteet käynnissä kysynnästä riippumatta.

Monet muut valmistuksen käsitteet vastaavat eri kysymyksiin:

Käsite	Mitä se kuvaa	Miten se liittyy sarjatuotantoon
Kappalevalmistus	Yksilöitävien osien tai kokoonpanojen valmistaminen	Kappalevalmistuksen tuote voidaan valmistaa sarjatuotantona. Käsitteet eivät ole toistensa vastakohtia.
Erätuotanto	Määrätyn kappalemäärän valmistaminen yhtenä eränä ennen vaihtoa toiseen tuotteeseen	Toistuvasti valmistettavan tuoteperheen tuotteita voidaan tehdä toistuvina erinä. Eräkoko ja valmistusjärjestys ovat silti erillisiä päätöksiä.
Massatuotanto	Vakioitujen tuotteiden valmistaminen suurina määrinä, usein niille varatuilla laitteilla	Massatuotannossa käytetään yleisesti sarjatuotannon menetelmiä, mutta kaikki sarjatuotanto ei edellytä massatuotannon mittakaavaa.
Varasto-ohjautuva tai tilausohjautuva tuotanto	Käynnistyykö tuotanto ennakoidusta kysynnästä vai asiakastilauksesta	Kummassakin voidaan käyttää vakiintunutta, toistuvaa reititystä. Toistuvuus ei yksin määritä varastointiperiaatetta.

ERP-dokumentaatiossa ”repetitive manufacturing” voi tarkoittaa myös tiettyä suunnittelun ja tuotantokirjausten menetelmää. Jos olet valitsemassa ERP-järjestelmän prosessia, tarkista kyseisen järjestelmän vaatimukset erikseen. Tässä käsittelemme valmistustapaa: milloin toistuva työ on järkevää ja miten se järjestetään luotettavasti.

Milloin sarjatuotanto sopii käyttöön?

Aloita tuoteperheestä sen sijaan, että luokittelisit koko tehtaan yhdellä nimikkeellä. Yrityksellä voi olla sekä vakiintunut, toistuvasti valmistettava tuotevalikoima että erillisiä asiakaskohtaisesti suunniteltavia tai poikkeavia tilauksia.

Sarjatuotannosta on enemmän hyötyä, kun seuraavat edellytykset täyttyvät:

Tarkasteltava asia	Hyvä lähtökohta	Varoitusmerkki, jonka syy on selvitettävä
Kysyntä	Tuoteperheelle on kysyntää riittävän säännöllisesti, jotta valmistus toistuu	Pitkiä valmistussarjoja perustellaan lähinnä koneiden pitämisellä käynnissä, ei todennäköisellä myynnillä
Tuotemäärittely	Tuotteiden rakenne ja komponentit ovat vakiintuneita, ja variantit ovat hallinnassa	Toistuvat muutokset vaikuttavat siihen, mitä on valmistettava tai miten tuote tarkastetaan
Reititys	Useimmat kappaleet käyvät läpi tutun työvaihejärjestyksen	Jokainen tilaus vaatii paljon suunnittelutyötä tai erilaisen reitityksen
Valmistelu	Työkaluja ja ohjeita voidaan käyttää uudelleen, ja materiaalien saatavuus voidaan järjestää ennakoitavasti	Jokainen pieni muutos vaatii paljon uutta ohjelmointia, työkaluja tai hyväksyntöjä
Kapasiteetti	Tarvittavien koneiden, henkilöstön ja myöhempien työvaiheiden kapasiteetti riittää odotetun tuotejakauman valmistamiseen	Päälinjalla on tilaa, mutta yhteinen viimeistely- tai testausvaihe on jo ylikuormitettu

Ei ole olemassa yleispätevää tuotantomäärää, jonka ylittyessä tehdas siirtyy sarjatuotantoon. Kannattavuus riippuu tuotteesta, valmistelun vaatimasta työstä, laitteista ja kysynnän toistuvuudesta. Tuoteperheen tasainen kysyntä voi tehdä toistuvaan työhön järjestetystä solusta kannattavan, vaikka oma automatisoitu linja ei kannattaisi.

Jos tuotevaihtelu määrää pitkälti valmistelun ja resurssitarpeet, HMLV-tuotanto eli laajan tuotevalikoiman piensarjatuotanto voi sopia paremmin. Jos vakiotuoteperheen tuotanto kasvaa muuten vaihtelevan tuotannon rinnalla, sovella sarjatuotannon menetelmiä siihen sen sijaan, että pakottaisit jokaisen tilauksen samaan malliin.

Toistuvan työn hyödyt ja kompromissit

Toistuvuus vähentää tarvetta ratkaista samoja valmistuksen kysymyksiä uudelleen. Työvaihejärjestys tulee työntekijöille tutuksi, valmistelut voidaan järjestää etukäteen ja yhteisen menetelmän parannukset hyödyttävät monia myöhemmin valmistettavia kappaleita. Tämä voi vähentää kappalekohtaista työ- ja asetustarvetta sekä helpottaa tuotantomäärien suunnittelua.

Vakiintuneet menetelmät helpottavat myös poikkeamien havaitsemista. Kun tuttu työvaihe kestää tavallista kauemmin tai tuottaa enemmän hylkyä, vertailupohja on hyödyllisempi kuin kertaluonteisessa työssä. Yhtenäiset työohjeet ja tarkastukset tukevat tasaista laatua. Toistuvuus ei kuitenkaan itsessään estä virheellistä prosessia toistamasta samaa virhettä.

Vastapainona on sitoutuminen tehtyihin ratkaisuihin. Tuotekohtaiset laitteet ja erikoistyökalut ovat järkeviä vain, jos kysyntä ja tuotteen elinkaari perustelevat ne. Ennakkoon valmistaminen voi lyhentää asiakkaan odotusaikaa, mutta se myös sitoo rahaa varastoon, joka ei ehkä mene kaupaksi tai vanhenee tuotemuutoksen vuoksi.

Pitkät valmistussarjat voivat aiheuttaa toisenkin ongelman: yksi resurssi näyttää tehokkaalta samalla kun muut tilaukset odottavat. Jos tuotannon aiemmat vaiheet valmistavat osia jatkuvasti nopeammin kuin kokoonpano tai testaus pystyy käsittelemään niitä, keskeneräinen tuotanto kasvaa ilman, että toimitusmäärät lisääntyvät.

Arvioi menetelmää myyntikelpoisten tuotteiden virran, älä pelkästään nopeimman koneen tuotoksen perusteella. Todellinen hyöty syntyy, kun toistuva työ tuottaa asiakkaille heidän tarvitsemansa määrät kestävällä kustannustasolla.

Näin toteutat sarjatuotannon käytännössä

1. Määrittele tuoteperhe ja sallitut erot

Ryhmittele tuotteet valmistuksen kannalta olennaisten yhteisten piirteiden perusteella: sama reititys, työkalut, kokoonpanomenetelmä tai testausjärjestely. Selvitä, mitkä erot kuuluvat normaaliin vaihteluun ja mitkä edellyttävät erillistä päätöstä.

Esimerkiksi kokovaihtoehto voi muuttaa materiaalimäärää reitityksen pysyessä ennallaan. Toinen vaihtoehto voi lisätä erikoistarkastuksen. Jos molempia käsitellään vain ”samana tuotteena eri koodilla”, todellinen kapasiteettitarve jää piiloon.

Pidä hyväksytyt tuotemäärittelyt ja ohjeet ajan tasalla. Toistettavuus perustuu siihen, että tiedetään, mitä menetelmää käytetään uudelleen — ei siihen, että työntekijän odotetaan muistavan, mikä viime kerralla oli erilaista.

2. Määritä reititys ja realistiset työvaiheajat

Määritä tuoteperheen työvaiheiden järjestys, soveltuvat resurssit, käsittelyajat ja tarvittavat valmistelut. Ota mukaan myös tarvittavat siirrot ja odotusajat ennen seuraavan työvaiheen aloitusta. Älä oleta, että koko valmistusketju pystyy ylläpitämään yksittäisen koneen parasta mitattua nopeutta.

Erota tahdistetulla linjalla tahtiaika ja sykliaika toisistaan. Tahtiaika kertoo, millä tahdilla on tuotettava, jotta kysyntään voidaan vastata käytettävissä olevana tuotantoaikana. Sykliaika puolestaan kuvaa työvaiheen todellista kestoa. Vertaa vaadittua tahtia kunkin vaiheen työmäärään ja miehitykseen ja selvitä, miksi jotkin vaiheet eivät pysy tahdissa.

Kun laitteita käytetään myös muihin töihin, on tarkasteltava laajempaa kysymystä: kuinka paljon resurssin ajasta jää aidosti tämän tuoteperheen käyttöön muiden sitoumusten jälkeen? Linja voi olla itsessään hyvin tasapainotettu, mutta toimitukset voivat silti myöhästyä, jos osat joutuvat odottamaan muualla yhteisessä käytössä olevaa työvaihetta.

3. Määritä tuotannon ja varastotäydennysten toimintaperiaatteet

Päätä, mikä käynnistää seuraavan valmistuserän: asiakastilaus, varaston täydennystarve vai jokin muu sovittu ohjaussignaali. Mitoita valmistusmäärä sen mukaan, minkä ajanjakson kysyntään vastataan, kuinka paljon valmisteluja tarvitaan ja millainen varastoriski voidaan hyväksyä.

Älä käynnistä uutta erää vain siksi, että ensimmäinen kone on vapaana. Tarkista komponenttien saatavuus ja myöhempien työvaiheiden kapasiteetti. Keskeneräisten tuotteiden määrän kasvattaminen ei ole sama asia kuin toimitusvalmiin tuotannon lisääminen.

Toimintaperiaatteissa on myös määriteltävä, miten kysynnän muutoksiin reagoidaan. Toistettavan menetelmän arvo on juuri siinä, että sitä voi käyttää uudelleen. Se ei saa kuitenkaan olla syy jatkaa sellaisten määrien valmistamista, joita kukaan ei tarvitse.

4. Huomioi tuotevariantit ja poikkeukset suunnitelmassa

Kirjaa variantin vaatima lisäaika, ylimääräinen työvaihe tai resurssi. Päätä, mitkä toimitussitoumukset ovat etusijalla ja minkä töiden paikka aikataulussa on suojattava. Jos muut tuotteet käyttävät samoja resursseja, sisällytä ne samaan kapasiteettilaskentaan.

Tässä vaiheessa sarjatuotannon ja erikoistilausten erillisten taulukoiden ylläpito alkaa tulla kalliiksi. Kumpikin suunnitelma voi näyttää yksinään järkevältä, vaikka molemmat varaavat saman testilaitteiston tai asiantuntijan. SkyPlanner poistaa tämän yhteensovitustyön ajoittamalla määritetyt työvaiheet yhdessä niiden käyttämille yhteisille resursseille.

5. Paranna seuraavaa erää toteumatietojen avulla

Vertaa suunniteltuja ja toteutuneita työvaiheaikoja, asetuksiin käytettyä työtä, hylättyjä määriä ja toimitusvarmuutta. Tarkastele tuloksia tuoteperheittäin ja varianteittain silloin, kun niiden väliset erot vaikuttavat päätöksiin.

Suunnitellun ajan toistuva ylittyminen voi kertoa siitä, että standardiaikaa on päivitettävä, asetustyötä kehitettävä tai variantille määriteltävä omat suunnittelun lähtötiedot. Tarkista käsittelynopeuden lisäksi myös työvaiheiden väliset odotusajat. Seuraava parannus voikin löytyä sujuvammasta siirrosta vaiheiden välillä eikä nopeammasta koneesta.

Esimerkki: vakiotuote ja poikkeava tilaus

Kuvitellaan valmistaja, joka valmistaa toistuvasti saman tuoteperheen venttiiliyksiköitä. Useimmat tuotteet käyvät läpi kokoonpanon, tiiviystestauksen ja pakkauksen. Työntekijät tuntevat reitityksen, ja käytössä on vakiintuneet työohjeet.

Asiakas tilaa variantin, joka vaatii pidemmän painetestin. Sen testaukseen käytetään samaa testilaitteistoa kuin vakiotuotteiden testaukseen. Myös erillinen projektitilaus tarvitsee samaa laitteistoa ennen lähetystä.

Toistuvasti valmistettavassa tuoteperheessä mikään olennainen ei ole muuttunut. Valmistusmenetelmä on edelleen toistettava. Muutos koskee yhteisen työvaiheen kuormitusta.

Jos kokoonpano jatkaa tavanomaisen tuotantotavoitteensa mukaan, valmiita kokoonpanoja kertyy odottamaan testausta. Jos suunnittelija lisää variantin testausjonoon tarkistamatta projektitilausta, jokin toinen asiakastoimitus voi myöhästyä. Pelkkä näkyvän poikkeuksen siirtäminen ei ratkaise kilpailua kapasiteetista.

Parempi tapa on määrittää variantille todellinen testausaika, ottaa projektityö mukaan suunnitelmaan, tarkistaa tarvittavat komponentit ja laskea työjärjestys kokoonpanosta testaukseen ja pakkaukseen asti. Suunnittelija voi tämän jälkeen arvioida, riittääkö nykyisin käytössä oleva kapasiteetti, onko soveltuvaa vaihtoehtoista kapasiteettia saatavilla vai onko sovittua toimitusaikaa muutettava.

Sarjatuotanto on helpottanut työn määrittelyä. Töiden yhteinen hienokuormitus tekee näistä määrittelyistä käyttökelpoisia myös silloin, kun viikko ei toistu aivan samanlaisena.

Pidä toistuvat työt ja poikkeukset samassa SkyPlanner-aikataulussa

SkyPlannerissa määrität tuotteille työvaiheet, niiden kestot ja soveltuvat työpisteet. Toistuvasti valmistettavan tuotteen vakiintunut työvaihejärjestys siirtyy seuraaviin töihin, joten suunnittelijan ei tarvitse rakentaa reititystä uudelleen jokaista tilausta varten. Myös asetusaika ja työvaiheen jälkeen tarvittava aika voidaan kuvata.

Arcturus ajoittaa nämä työvaiheet yhdessä muiden tilausten kanssa määritettyjen kapasiteettien, riippuvuuksien ja prioriteettien perusteella. Työpisteet, työvuorot ja työntekijät ovat mukana samassa suunnitelmassa. Kun materiaalit huomioiva ajoitus on käytössä, myös kirjattu materiaalien saatavuus vaikuttaa laskentaan. Vapaa resurssi ei siis automaattisesti tarkoita, että työ voidaan aloittaa, jos sen komponentteja puuttuu.

Kuvitteellisen venttiilivalmistajan tapauksessa vakiotuoteperhe, pidempää testausta vaativa variantti ja projektitilaus kilpailevat siis samasta määritetystä testauskapasiteetista. Niiden tarpeet eivät enää jää piiloon eri listoille. Gantt-aikajana näyttää laskennan tuloksena syntyvän työjärjestyksen ja ennakoidut ajoitukset eri resursseilla.

Ohjaat aikataulua prioriteeteilla ja lukituksilla, ja Arcturus hoitaa laskennan näiden ohjeiden rajoissa. Kun tuotannossa tapahtuu muutoksia, se voi laskea suunnitelman uudelleen ilman, että joudut korjaamaan jokaisen resurssin työjonon erikseen. Tämä säästää suunnittelutyötä ja antaa selkeämmän pohjan arvioida, mitkä toimituslupaukset tehdas pystyy täyttämään.

Toistuvista töistä kertyy myös hyödyllistä palautetta. SkyPlannerin suunnitelman ja toteuman vertailuraportointi vertaa suunniteltuja kestoja toteutuneisiin tuotantoaikoihin. Historiatietoihin perustuvat työvaiheiden kestoarviot auttavat arvioimaan toistuvia töitä, kun aiemmista tilauksista on kertynyt tietoa. Voit parantaa suunnittelun lähtötietoja tehtaalla todella tehtyjen töiden perusteella.

SkyPlanner voidaan integroida mihin tahansa ERP- tai MES-järjestelmään sen avoimen REST API -rajapinnan kautta. Voit säilyttää yritystä palvelevat tilaus- ja tuotantojärjestelmät ja tuoda samalla toistuvat työt ja poikkeavat tilaukset yhteisen ajoitusmoottorin piiriin.

UTU: vakiotuotteet ja projektitoimitukset samassa suunnitelmassa

UTU:n Ulvilan tehdas valmistaa sähkönjakelutuotteita vakiokeskuksista suurempiin projektitoimituksiin, kuten puistomuuntamoihin ja keskijännitekojeistoihin. Tämä yhdistelmä on hyvä esimerkki siitä, miksi tuttukin tuotevalikoima tarvitsee yhteistä tuotannonsuunnittelua.

Ennen SkyPlanneria osastot käyttivät käsin päivitettäviä Excel-taulukoita. ERP-järjestelmään tehdyt tuotantojärjestyksen muutokset eivät aina välittyneet tuotantoon, ja todellista kapasiteettia oli vaikea hahmottaa.

UTU yhdisti SkyPlannerin Oracle NetSuiteen ja palkanlaskentajärjestelmäänsä ja toi tehtaan kaikki linjat ja osastot samaan järjestelmään. Tiimi käyttää tekoälypohjaista automaattista ajoitusta, Gantt-aikajanaa sekä kapasiteetti- ja kuormituskaavioita nähdäkseen työt ja niiden ajoitukset yhtenä kokonaisuutena.

UTU kertoo projektitoimitusten ajoituksen tarkentuneen ja päivitetyn työjonon välittyvän asentajille sekunneissa. Vakiotuotteet ja sovitut projektitoimitukset näkyvät nyt yhteisessä suunnitelmassa sen sijaan, että niitä sovitettaisiin yhteen erillisten osastokohtaisten taulukoiden avulla.

Lue UTU:n kokemukset kokonaisuudessaan SkyPlanner-arviosta.

Helpota seuraavan toistuvan tilauksen toimittamista

Sarjatuotanto on hyvä valinta, kun toistuva kysyntä, vakaat tuotemäärittelyt ja tutut työvaiheet mahdollistavat saman valmistusmenetelmän hyödyntämisen ja kehittämisen. Se ei edellytä, että kaikki tilaukset ovat samanlaisia, jokainen resurssi on varattu vain yhdelle tuotteelle tai jokainen viikko noudattaa samaa kaavaa.

Valitse SkyPlanner, kun vakiintuneista reitityksistä huolimatta tiimisi joutuu edelleen suunnittelemaan yhteisen kapasiteetin käyttöä ja sovittamaan poikkeavat työt aikatauluun käsin. Arcturus hoitaa ajoituslaskennan, ja Gantt-näkymä näyttää sen vaikutukset. Prioriteetit pysyvät silti sinun hallinnassasi.

Varaa SkyPlanner-esittely, jossa tarkastellaan vakiotuotetta, lisätyötä vaativaa varianttia ja toista samaa resurssia käyttävää tilausta. Ota mukaan niiden reititykset, materiaalitarpeet ja sovitut toimitusajat. Näin näet käytännössä, miten SkyPlanner voi ottaa päivittäisen yhteensovitustyön tiimisi harteilta. Jos haluat ensin tutustua itse, kokeile SkyPlanneria demodatalla.