Gamybos linijos balansavimas: darbą pritaikykite prie tempo

Pradžia » Ištekliai » Gamybos linijos balansavimas: darbą pritaikykite prie tempo

Numatomas skaitymo laikas: 11 minutės

Vienas operatorius dar tvirtina surenkamą mazgą, o kitas jau laukia, kol jį gaus. Pamainos pabaigoje paaiškėja, kad linija neįvykdė plano, nors žmonių ir įrangos, regis, pakako.

Gamybos linijos balansavimas – tai darbo elementų paskirstymas darbo vietoms taip, kad linija galėtų dirbti reikiamu gamybos tempu, laikantis užduočių sekos, atsižvelgiant į turimus išteklius ir taikant saugius darbo metodus. Siekiama praktiškai įgyvendinamo darbo pasidalijimo, o ne vienodo apkrovimo bet kokia kaina.

Gerai subalansavus liniją pašalinamas nereikalingas laukimas ir perteklinis krūvis. Tačiau reikia ir gamybos plano, pagal kurį reikiami ištekliai būtų prieinami. SkyPlanner APS padeda sutartas operacijas įtraukti į bendrą tvarkaraštį, kuriame atsižvelgiama į pajėgumus. Taip plane matysite konfliktą, jei popieriuje subalansuotos linijos bandymų stendas bus paskirtas kitam užsakymui.

Ką balansuojate: darbo elementus, o ne tik užduočių eiles prie įrenginių

Darbo elementas – tai aiškiai apibrėžta darbo dalis, pavyzdžiui, korpuso įstatymas į reikiamą padėtį, komponento montavimas ar patikra. Balansuojant liniją nustatoma, kurioje darbo vietoje bus atliekamas kiekvienas elementas ir ar joje paskirtą darbą galima atlikti laiku.

Kontekstą padeda suprasti trys susiję sprendimai:

• Takto laikas nusako tempą, kurio reikia klientų paklausai patenkinti.
• Balansuojant liniją kiekvienam gaminiui pagaminti reikalingas darbas paskirstomas darbo vietoms.
• Sudarant gamybos tvarkaraščius konkrečių užsakymų operacijoms paskiriami ištekliai ir atlikimo laikas, derinant jas su kitais gamyklos darbais.

Gamybos išlyginimas – dar kitas dalykas: juo siekiama tolygiau paskirstyti gamybos apimtį ir gaminių asortimentą laikui bėgant. Pakeitus gaminių derinį linijoje gali būti lengviau dirbti, tačiau vien tai neišsprendžia problemos, kai darbo vietai paskirta daugiau darbo, nei joje galima atlikti.

Šiuos sprendimus derinkite tarpusavyje, bet nelaikykite jų vienas kito pakaitalu. Laisvos valandos įrenginio tvarkaraštyje dar nereiškia, kad į jį galima perkelti darbo elementą. Tam turi tikti tvirtinimo įtaisas, komponentų tiekimas, darbuotojų įgūdžiai ir užduočių tarpusavio priklausomybės.

1. Prieš perkeldami darbą nustatykite reikiamą tempą

Skaičiavimui naudokite to paties laikotarpio klientų paklausą ir grynąjį gamybai skirtą laiką:

Takto laikas = grynasis gamybai skirtas laikas ÷ reikiamas gaminių kiekis.

Tarkime, pasikartojančius gaminius surenkančioje linijoje per pamainą gamybai turima 420 minučių, o paklausa siekia 420 kokybiškų gaminių. Takto laikas yra 1 minutė, arba 60 sekundžių vienam gaminiui. Pradėjusi veikti linija turi vidutiniškai tokiu tempu pagaminti po kokybišką gaminį, kad patenkintų paklausą.

Gamybai skirtą laiką apskaičiuokite nuosekliai. Neįtraukite suplanuotų negamybinių laikotarpių, pavyzdžiui, pertraukų, per kurias linija sustoja. Vertindami pajėgumus atsižvelkite į perderinimus, prastovas ir kokybės nuostolius. Tvarkingas balansavimo skaičiavimas nereiškia, kad šie nuostoliai išnyksta; taip pat neatimkite tų pačių nuostolių du kartus.

Pasirinkite projektinį ciklo laiką, ne ilgesnį už takto laiką, ir palikite pakankamą atsargą proceso svyravimams bei nuostoliams kompensuoti. Takto laikas yra paklausa pagrįstas reikalavimas, o projektinis ciklas nusako tempą, kuriam pritaikote darbą. Stebėti ciklo laikai parodo, kokį rezultatą linija pasiekia iš tikrųjų.

Jei linija jau veikia, taip pat sutarkite, ką galima keisti. Ar darbo vietų skaičius ir turimas plotas nekintami? Ar galima perkelti technologinę įrangą? Ar konkrečią operaciją gali atlikti tik atitinkamą kvalifikaciją turintys darbuotojai? Nuo šių apribojimų priklauso, kurie balansavimo variantai bus naudingi, o ne vien matematiškai įmanomi.

2. Išmatuokite darbo elementų trukmę ir užfiksuokite, kurie turi likti kartu

Stebėkite darbą kartu su jį atliekančiais operatoriais. Suskaidykite jį į elementus, kuriuos būtų prasminga perskirstyti ir kurie turėtų aiškią pradžią bei pabaigą. Kiekvieno stebėjimo metu užfiksuokite darbo metodą, gaminio variantą, trukmę ir sąlygas.

Įtraukite gaminio ar dalių perkėlimą, vaikščiojimą, patikras ir atsargų papildymą, jei šie darbai užima operatoriaus ciklo laiką. Nuolatinis vaikščiojimas atsinešti trūkstamo tvirtinimo elemento nėra laisvi pajėgumai. Užfiksuokite kelis įprastą darbą atspindinčius ciklus, užuot projektuodami pagal patį greičiausią.

Atskirkite rankinį darbą nuo automatinio įrenginio veikimo laiko. Jei operatorius gali įdėti gaminį į bandymų įrenginį ir, kol šis veikia, atlikti kitą užduotį, šie darbai gali vykti tuo pačiu metu. Jei operatorius privalo stebėti bandymą, to daryti negalima. Tiesiog sudėję visas užfiksuotas trukmes galite neteisingai įvertinti ir operatoriaus krūvį, ir darbo vietos ciklo laiką.

Apie kiekvieną elementą užfiksuokite:

• Ankstesnį elementą: kas turi būti atlikta prieš pradedant šį darbą?
• Tinkamą darbo vietą, įrangą, tvirtinimo įtaisą ir reikiamus įgūdžius.
• Visus perkėlimo apribojimus, susijusius su sauga, ergonomika, kokybe ar prieiga prie gaminio.
• Ar jį galima padalyti, atlikti kartu su kitu darbu arba naudojant lygiagrečiai veikiantį išteklių.

Užduočių pirmumo ryšius pavaizduokite paprasta tinkline schema. Kiekvienas svarstomas paskirstymo variantas turi išlaikyti šiuos ryšius, įskaitant elementų seką vienoje darbo vietoje. Dviejų užduočių negalima sukeisti vien todėl, kad jų trukmės patogios, jei vieną galima pradėti tik užbaigus kitą.

3. Perskirstykite darbą atsižvelgdami į realius apribojimus

Pradinį palyginimą palengvina operatorių apkrovimo diagrama, dažnai vadinama „yamazumi“ diagrama. Kiekvienam operatoriui sudarykite stulpelį iš vienas ant kito sudėtų atskirų darbo elementų trukmių ir palyginkite stulpelius su takto laiku arba pasirinktu projektiniu ciklu. Svarbiausia išsiaiškinti, kuriuos elementus galima perkelti, o ne tik kurį stulpelį reikėtų sumažinti.

Panagrinėkime hipotetinį surinkimo pavyzdį. Kiekvienoje iš trijų darbo vietų dirba po vieną operatorių, o darbo elementai atliekami nuosekliai, nepersidengiant. Į trukmes įtraukti kiekvienam elementui atlikti būtini gaminio ir dalių perkėlimo veiksmai; šiame supaprastintame skaičiavime papildomų perdavimų tarp darbo vietų ar perderinimų nėra.

Elementas	Darbas	Trukmė vienam gaminiui	Atliekamas tik po
A	Paruošti korpusą	15 sekundžių	—
B	Sumontuoti pagrindą	20 sekundžių	A
C	Įstatyti modulį	20 sekundžių	B
D	Sujungti laidus	25 sekundės	C
E	Uždaryti ir sutvirtinti korpusą	25 sekundės	D
F	Išbandyti mazgą	25 sekundės	E
G	Paženklinti ir supakuoti	15 sekundžių	F

Bendra visų darbo elementų trukmė yra 145 sekundės vienam gaminiui. Toliau pateiktas pradinis paskirstymas ir galimas jo patobulinimas:

Darbo vieta	Pradinis paskirstymas	Pradinė trukmė	Pakeistas paskirstymas	Trukmė po pakeitimo
1	A + B	35 sekundės	A + B + C	55 sekundės
2	C + D + E	70 sekundžių	D + E	50 sekundžių
3	F + G	40 sekundžių	F + G	40 sekundžių

Pagal pradinį paskirstymą 2-oji darbo vieta negali pakartoti savo darbo kas 60 sekundžių. Nors vidutinė linijos darbo vietų apkrova neviršija takto laiko, šis vidurkis nepanaikina vienos darbo vietos perkrovos.

Perkėlus darbo elementą C į 1-ąją darbo vietą, visų darbo vietų darbo trukmė tampa trumpesnė už reikalaujamas 60 sekundžių, o seka nuo A iki G išlieka. Bendras darbo kiekis nesumažėja, o 3-iosios darbo vietos apkrova vis dar mažesnė. Suvienodinti visų trijų diagramos stulpelių aukštį nebūtų naudinga, jei tam reikėtų perkelti užduotį taip, kad ją atlikti būtų nepatogu ar nesaugu.

Šis perkėlimas įmanomas tik tuo atveju, jei 1-ojoje darbo vietoje modulį galima tinkamai sumontuoti: joje turi būti reikiami komponentai, įrankiai, pakankamai vietos ir apmokytas operatorius. Patikrinkite tai prieš patvirtindami naują darbo paskirstymą. Jei moduliui sumontuoti reikia stacionaraus įtaiso, esančio 2-ojoje darbo vietoje, rinkitės kitą pakeitimą, o ne tiesiog perkelkite stačiakampį diagramoje ir laikykite problemą išspręsta.

Apskaičiuokite mažiausią darbo vietų skaičių ir balansavimo efektyvumą

Šiame paprastame nuosekliai atliekamo darbo modelyje teorinė apatinė riba apskaičiuojama taip:

Mažiausias darbo vietų skaičius = bendra visų darbo elementų trukmė ÷ projektinė ciklo trukmė, rezultatą apvalinant į didesnę pusę iki sveikojo skaičiaus.

Kai projektinė ciklo trukmė yra 60 sekundžių, 145 ÷ 60 yra maždaug 2,42, taigi reikia bent 3 darbo vietų. Tai apatinė riba, o ne įrodymas, kad bet kuris konkretus darbo paskirstymas trims darbo vietoms bus įgyvendinamas. Privaloma darbų seka, nedalomi darbo elementai ir įrangos apribojimai gali pareikalauti kitokio sprendimo.

Perskirsčius darbą, ilgiausia darbo vienoje darbo vietoje trukmė yra 55 sekundės. Pagal šiame pavyzdyje taikomas idealias nusistovėjusio darbo sąlygas ji lemia trumpiausią pasikartojantį linijos ciklą. Balansavimo efektyvumas dažnai skaičiuojamas taip:

Balansavimo efektyvumas = bendra visų darbo elementų trukmė ÷ (darbo vietų skaičius × linijos ciklo trukmė) × 100.

Skaičiuojant pagal šį 55 sekundžių ciklą, gaunama 145 ÷ (3 × 55) × 100 = 87,9%. Atitinkama dėl netolygaus darbo paskirstymo nepanaudoto laiko dalis yra 12,1%: tiek bendro darbo vietų laiko šiame cikle lieka neužimta.

Jei darbo paskirstymą vertinate pagal paklausos diktuojamą 60 sekundžių taktą, gaunate 145 ÷ (3 × 60) × 100 = 80,6%. Lygindami paskirstymo variantus, nurodykite, kokį vardiklį naudojate. Pagal ciklą apskaičiuotas balansavimo efektyvumas ir apkrova takto laiko atžvilgiu atsako į skirtingus klausimus.

Nė vienas iš šių skaičių nėra OEE, kokybės rodiklis ar garantuotas gamybos našumas. Praktiškai reikia patikrinti, ar linija nuolat pagamina kokybiškus gaminius reikiamu tempu, nedirbant nesaugiai, nepraleidžiant patikrų ir neauginant laukiančių darbų eilių. Gaminti greičiau, nei reikia paklausai patenkinti, vien tam, kad pagerėtų išnaudojimo rodiklis, nėra naudinga.

4. Pašalinkite apribojimą, kurio neišsprendžia užduoties perkėlimas

Kartais joks darbo perskirstymas neleidžia linijai dirbti pagal projektinę ciklo trukmę. Pirmiausia išsiaiškinkite priežastį, o ne duokite bendrą nurodymą dirbti greičiau.

Nedalomo darbo elemento trukmė viršija ciklo trukmę. Tobulinkite darbo metodą, trumpinkite elemento atlikimo laiką arba įvertinkite galimybę pasitelkti papildomą lygiagrečiai dirbantį išteklių. Paskyrus šį darbą kitam operatoriui, jo trukmė nesikeičia. Jei lygiagretus darbas fiziškai įmanomas, projektuodami procesą įvertinkite papildomus įrankius ir įtaisus, darbuotojų poreikį bei darbo perdavimą.

Vidutinė trukmė telpa į ciklą, tačiau įprasti svyravimai – ne. Ištirkite priežastis: detalių pateikimą, reguliavimą, taisymą, atsargų papildymą ar nevienodus darbo metodus. Pagal idealius ciklus subalansuotoje linijoje net nedideli svyravimai gali virsti pasikartojančiais sustojimais. Palikite realų laiko rezervą atsilikimui kompensuoti ir patikrinkite jį bandomojo darbo metu.

Gaminių asortimentas keičia darbo krūvį. Patikrinkite kiekvieno modelio darbo elementų trukmę. Svertinis vidurkis gali paslėpti darbo vietos perkrovą, atsirandančią iš eilės gaminant kelis sudėtingus gaminius. Tikrinkite ne tik vidutinį asortimento santykį, bet ir realias gamybos sekas. Taikykite gamybos išlyginimą ten, kur jis padeda tolygiau paskirstyti šį krūvį laike.

Tas pats darbuotojas dirba keliose darbo vietose arba kelios darbo vietos naudoja tą patį įrenginį. Patikrinkite, kada kiekvienai jų šio ištekliaus reikia. Abiejų darbo vietų darbo trukmė gali atrodyti trumpesnė už takto laiką, tačiau to paties operatoriaus joms gali reikėti tuo pačiu metu. Bendras bandymų įrenginys taip pat gali būti užimtas kitos gaminių šeimos bandymais. Darbo vietų balansavimas turi remtis realiu ištekliaus prieinamumu.

Ši paskutinė problema susieja proceso projektavimą su gamyklos tvarkaraščiu. Darbo elementų paskirstymas nusako, kaip turi vykti darbas. Tvarkaraštyje šiam darbui turi būti numatytas realiai įmanomas laikas tarp visų kitų darbų, kuriems reikia tų pačių išteklių.

5. Patvirtintą darbo paskirstymą perkelkite į bendrą SkyPlanner tvarkaraštį

Kai komanda sutaria dėl įgyvendinamo darbo paskirstymo, perkelkite operacijas, jų trukmę ir priklausomybes į technologinį maršrutą. Nurodykite, kurios darbo vietos tinka šioms operacijoms, jų pamainas ir pajėgumus, taip pat darbuotojų prieinamumą, nuo kurio tie pajėgumai priklauso.

SkyPlanner tvarkaraščių sudarymo dirbtinis intelektas Arcturus, remdamasis šiais duomenimis ir jūsų prioritetais, suplanuoja, kada ir kokiais turimais ištekliais bus atliekamos užsakymų operacijos. Gantt laiko juostoje rodoma sudaryta darbų seka, o pajėgumų rodiniuose galima matyti, kur apkrova artėja prie galimybių ribos. Įjungus medžiagų prieinamumą įvertinantį tvarkaraščių sudarymą, komponentų prieinamumas taip pat lemia, kada galima vykdyti darbus.

Grįžkime prie bendro bandymų įrenginio. Balansuojant liniją nustatyta, kad bandymus ir pakavimą galima atlikti reikiamu tempu. Tačiau numatytu gamybos laikotarpiu to paties bandymų įrenginio reikia ir kitam užsakymui. Įtraukus abu užsakymus į vieną ribotus pajėgumus įvertinantį tvarkaraštį, tampa matoma, kad jiems reikia to paties įrenginio tuo pačiu metu. Taip išvengiama situacijos, kai dviejuose atskiruose sąrašuose tas pats laikas pažadamas abiem užsakymams.

Tuomet galite priimti konkretų sprendimą: pakeisti užsakymo prioritetą, naudoti kitą tinkamą išteklių, padidinti pajėgumus arba pakeisti gamybos laiką. Arcturus apskaičiuoja tvarkaraštį pagal jūsų nustatytas taisykles, todėl reikia mažiau rankinio darbo derinant darbo vietų ir padalinių darbų eiles.

Jei proceso etapą iš tiesų galima vykdyti keliose tinkamose darbo vietose, SkyPlanner gali padalyti užduotį tarp jų, kai įjungtas atitinkamas nustatymas. Tai naudinga darbams, kuriuos galima atlikti lygiagrečiai. Užsakymo operacijos padalijimas keliems tinkamiems ištekliams yra kitas sprendimas nei surinkimo darbo elementų paskirstymas darbo vietoms. Aiškiai apibrėžkite patvirtintą darbo metodą ir darbo vietų tinkamumo taisykles, kad tvarkaraštis atitiktų numatytą gamybos procesą.

SkyPlanner per atvirą REST API integruojamas su bet kuria ERP ar MES sistema. Galite pasilikti užsakymams valdyti naudojamą sistemą ir susieti ją su suderintu gamybos tvarkaraščiu, užuot iš naujo dėlioję linijos prioritetus atskiroje skaičiuoklėje.

Ką bendras planas pakeitė įmonėje UTU

UTU gamykloje Ulviloje, gaminančioje elektros skydus ir skirstomuosius įrenginius, anksčiau buvo planuojama naudojant atskiras padalinių Excel skaičiuokles. ERP sistemoje pakeista gamybos seka ne visada pasiekdavo gamybos cechą, o realius pajėgumus buvo sunku matyti.

UTU pradėjo naudoti SkyPlanner kartu su Oracle NetSuite ir sujungė gamyklos linijas bei padalinius į vieną planavimo sistemą. Komanda išskiria dirbtiniu intelektu grindžiamo tvarkaraščių sudarymo, Gantt laiko juostos ir aiškiai matomų pajėgumų derinį. Kliento teigimu, atnaujintos darbų eilės dabar linijos montuotojus pasiekia per kelias sekundes.

Ši patirtis parodo tvarkaraščių sudarymo problemą, kuri išlieka net ir gerai subalansavus liniją: darbą atliekantiems žmonėms reikia aktualios darbų sekos, o ne kruopščiai parengto darbo paskirstymo su pasenusia darbų eile.

6. Patikrinkite darbo paskirstymą linijoje ir nuolat jį atnaujinkite

Išbandykite naują darbo paskirstymą su įprastas sąlygas atspindinčiais gaminiais, operatoriais ir medžiagų tiekimu. Stebėkite visą ciklą, įskaitant perdavimą, paleidimą ir bendrų išteklių naudojimą, o ne matuokite vien perkelto darbo elemento trukmę.

Patikrinkite, ar kokybiškų gaminių kiekis atitinka paklausą, įvertinkite darbo vietų ciklo trukmės svyravimus, laukimą, nebaigtą gamybą, kokybę ir operatorių atsiliepimus. Jei linija nepasiekia tikslo, nustatykite, ar priežastis yra darbo paskirstymas, nepastovus darbo metodas, trūkumas ar tvarkaraščio konfliktas. Kiekvienai priežasčiai reikia kitokio sprendimo.

Prieš taikydami pakeitimą plačiau, atnaujinkite standartizuoto darbo aprašus ir apmokykite operatorius, kuriuos jis palies. Pasikeitus paklausai, gaminio konstrukcijai, asortimentui, įrankiams ir įtaisams ar darbuotojų sudėčiai, iš naujo peržiūrėkite darbo paskirstymą. Gamybos plane nurodytą operacijų trukmę ir išteklių prieinamumą derinkite su bandomojo darbo rezultatais.

Jei norite pamatyti, kaip patvirtintas darbo paskirstymas veiktų kartu su kitais jūsų gamyklos užsakymais, užsisakykite SkyPlanner demonstraciją. Pasiruoškite vienos linijos technologinį maršrutą, darbo vietų darbo trukmes ir atvejį, kai tam pačiam ištekliui vienu metu reikia atlikti kelis darbus. Galėsite pasiaiškinti, kaip iš šių duomenų sudaromas suderintas tvarkaraštis ir kaip planas keičiasi pasikeitus prioritetams ar pajėgumams. Jei pirmiausia norite susipažinti patys, išbandykite SkyPlanner su demonstraciniais duomenimis.