Ražošanas līnijas balansēšana: pielāgojiet darbu vajadzīgajam tempam

Sākums » Resursi » Ražošanas līnijas balansēšana: pielāgojiet darbu vajadzīgajam tempam

Aptuvenais lasīšanas laiks: 11 minūtes

Viens operators vēl nostiprina mezglu, bet nākamais jau gaida, kad to saņems. Maiņas beigās līnija nav sasniegusi plānoto izlaidi, lai gan šķita, ka cilvēku un iekārtu pietiek.

Ražošanas līnijas balansēšana ir darba elementu sadale starp darbstacijām, lai līnija spētu strādāt vajadzīgajā ražošanas tempā, ievērojot uzdevumu secību, pieejamos resursus un drošas darba metodes. Mērķis ir praktiski īstenojams darba sadalījums, nevis vienāda noslodze par katru cenu.

Labs darba sadalījums novērš nevajadzīgu gaidīšanu un pārslodzi. Tam nepieciešams arī ražošanas plāns, kas nodrošina vajadzīgo resursu pieejamību. SkyPlanner APS palīdz iekļaut saskaņotās operācijas vienotā grafikā, kurā ņemta vērā resursu jauda. Tādējādi, ja uz papīra sabalansētas līnijas testēšanas stacija tiek ieplānota citam pasūtījumam, šis konflikts ir redzams plānā.

Ko balansējat: darba elementus, ne tikai uzdevumu rindas pie iekārtām

Darba elements ir skaidri noteikta darba daļa, piemēram, korpusa novietošana, detaļas uzstādīšana vai pārbaude. Balansējot līniju, nosaka, kurā darbstacijā izpildīs katru elementu un vai šī darbstacija spēs tai uzticēto darbu pabeigt laikā.

Kontekstu palīdz izprast trīs saistīti jautājumi:

• Takts laiks raksturo tempu, kāds nepieciešams klientu pieprasījuma izpildei.
• Līnijas balansēšana sadala katras vienības izgatavošanai nepieciešamo darbu starp darbstacijām.
• Ražošanas grafiku sastādīšana nosaka, ar kādiem resursiem un kad izpildīs konkrēto pasūtījumu operācijas, ņemot vērā arī pārējos rūpnīcas darbus.

Ražošanas izlīdzināšanai ir cits uzdevums: tā izlīdzina ražošanas apjomu un produktu sortimentu laika gaitā. Sortimenta maiņa var atvieglot līnijas darbu, taču pati par sevi tā neatrisina situāciju, kad darbstacijai uzticēts vairāk darba, nekā tā spēj paveikt.

Risiniet šos jautājumus saistīti, taču nejauciet tos citu ar citu. Brīvas stundas iekārtas grafikā vēl nenozīmē, ka uz to var pārcelt kādu darba elementu. Pārcelšanai jābūt iespējamai, ņemot vērā palīgierīces, komponentu piegādi, prasmes un uzdevumu savstarpējo atkarību.

1. Pirms darba pārdales nosakiet vajadzīgo tempu

Izmantojiet klientu pieprasījumu un neto pieejamo ražošanas laiku par vienu un to pašu periodu:

Takts laiks = neto pieejamais ražošanas laiks ÷ nepieciešamais vienību skaits.

Iedomājieties līniju, kurā atkārtoti veic vienus un tos pašus montāžas darbus. Maiņā ražošanai ir pieejamas 420 minūtes, un pieprasījums ir 420 kvalitatīvas vienības. Takts laiks ir 1 minūte jeb 60 sekundes uz vienību. Kad līnija darbojas, tai vidēji šādā tempā jāsaražo kvalitatīva vienība, lai apmierinātu pieprasījumu.

Pieejamo laiku aprēķiniet konsekventi. Neiekļaujiet plānotos neražošanas periodus, piemēram, pārtraukumus, kuros līnija apstājas. Jaudas aprēķina pieņēmumos ņemiet vērā pāriestatīšanu, dīkstāves un kvalitātes zudumus. Nepieņemiet, ka tie pazudīs tikai tāpēc, ka balansēšanas aprēķins izskatās labi, un neatskaitiet vienus un tos pašus zudumus divreiz.

Izvēlieties projektēto cikla laiku, kas nepārsniedz takts laiku un atstāj pietiekamu rezervi procesa svārstībām un zudumiem. Takts laiku nosaka pieprasījums, savukārt projektētais cikla laiks ir temps, kuram pielāgojat darbu. Novērotie cikla laiki rāda, ko līnija patiesībā sasniedz.

Ja līnija jau darbojas, noskaidrojiet arī to, ko drīkst mainīt. Vai darbstaciju skaits un pieejamā platība ir nemainīgi? Vai tehnoloģisko aprīkojumu var pārvietot? Vai konkrētu operāciju drīkst veikt tikai darbinieki ar noteiktu kvalifikāciju? Šie ierobežojumi nosaka, kuri darba sadalījuma varianti būs praktiski noderīgi, nevis tikai matemātiski iespējami.

2. Izmēriet darba elementu ilgumu un fiksējiet, kuriem jāpaliek kopā

Novērojiet darbu kopā ar operatoriem, kuri to veic. Sadaliet to pietiekami nelielos elementos ar skaidru sākumu un beigām, lai tos būtu jēgpilni pārdalīt. Katram novērojumam fiksējiet darba metodi, produkta variantu, ilgumu un apstākļus.

Iekļaujiet arī priekšmetu pārvietošanu, staigāšanu, pārbaudes un krājumu papildināšanu, ja tas aizņem daļu operatora darba cikla. Atkārtota došanās pēc trūkstoša stiprinājuma nav brīva jauda. Fiksējiet vairākus raksturīgus ciklus, nevis veidojiet darba sadalījumu pēc ātrākā cikla.

Nošķiriet roku darbu no iekārtas automātiskās darbības laika. Ja operators var ievietot izstrādājumu testēšanas iekārtā un tās darbības laikā veikt citu uzdevumu, šie laiki var pārklāties. Ja operatoram jāuzrauga tests, tos pārklāt nevar. Vienkārši saskaitot visus fiksētos ilgumus, var iegūt maldīgu priekšstatu gan par operatora noslodzi, gan par darbstacijas cikla laiku.

Katram darba elementam fiksējiet:

• Iepriekšējo elementu: kam jābūt paveiktam, pirms šo darbu var sākt?
• Piemēroto darbstaciju, iekārtu, palīgierīci un nepieciešamās prasmes.
• Visus pārcelšanas ierobežojumus, tostarp drošības, ergonomikas, kvalitātes vai piekļuves izstrādājumam prasības.
• Vai elementu var sadalīt, izpildīt vienlaikus ar citu darbu vai veikt ar paralēlu resursu.

Attēlojiet obligāto izpildes secību vienkāršā uzdevumu tīkla shēmā. Izvērtējot darba sadalījuma variantu, šī secība jāsaglabā arī starp elementiem vienā darbstacijā. Divus uzdevumus nevar samainīt vietām tikai tāpēc, ka to ilgumi ir izdevīgi, ja viena uzdevuma sākšanai vispirms jāpabeidz otrs.

3. Pārdaliet darbu, ievērojot faktiskos ierobežojumus

Sākotnējo salīdzināšanu atvieglo operatoru noslodzes diagramma, ko bieži sauc par yamazumi diagrammu. Katra operatora stabiņu veidojiet no atsevišķo darba elementu ilgumiem, liekot tos citu virs cita, un salīdziniet stabiņus ar takts laiku vai izvēlēto projektēto cikla laiku. Svarīgi noskaidrot, kurus elementus var pārcelt, nevis tikai to, kuram stabiņam jākļūst īsākam.

Aplūkosim izdomātu montāžas piemēru. Katrā no trim darbstacijām strādā viens operators, un darba elementi tiek izpildīti secīgi, bez pārklāšanās. Laiki ietver katrā elementā nepieciešamo priekšmetu pārvietošanu; šajā vienkāršotajā aprēķinā nav papildu pārvietošanas starp darbstacijām vai pāriestatīšanas.

Elements	Darbs	Laiks uz vienību	Jāizpilda pēc
A	Sagatavot korpusu	15 sekundes	—
B	Uzstādīt pamatni	20 sekundes	A
C	Ievietot moduli	20 sekundes	B
D	Pievienot vadus	25 sekundes	C
E	Aizvērt un nostiprināt korpusu	25 sekundes	D
F	Testēt samontēto mezglu	25 sekundes	E
G	Marķēt un iepakot	15 sekundes	F

Kopējais darba apjoms ir 145 sekundes uz vienību. Tālāk parādīts sākotnējais darba sadalījums un iespējamais uzlabojums:

Darbstacija	Sākotnējais sadalījums	Sākotnējais ilgums	Pārskatītais sadalījums	Ilgums pēc pārdales
1	A + B	35 sekundes	A + B + C	55 sekundes
2	C + D + E	70 sekundes	D + E	50 sekundes
3	F + G	40 sekundes	F + G	40 sekundes

Sākotnējā sadalījumā 2. stacija nevar atkārtot savu darbu ik pēc 60 sekundēm. Vidējā darba slodze vienā līnijas stacijā ir mazāka par takts laiku, taču šis vidējais rādītājs nenovērš pārslogotās stacijas problēmu.

Pārceļot darba elementu C uz 1. staciju, darba ilgums katrā stacijā kļūst īsāks par prasītajām 60 sekundēm, un secība no A līdz G saglabājas. Darba apjoms nav samazinājies, un 3. stacijas slodze joprojām ir mazāka. Panākt, lai visi trīs stabiņi būtu vienādi, nebūtu lietderīgi, ja tādēļ darbs būtu jāpārceļ neērtā vai nedrošā veidā.

Šī pārcelšana ir iespējama tikai tad, ja moduli var pareizi uzstādīt 1. stacijā: tajā jābūt pieejamām nepieciešamajām detaļām, instrumentiem un vietai, bet operatoram jābūt attiecīgi apmācītam. Pārbaudiet to, pirms apstiprināt jauno darba sadalījumu. Ja moduļa uzstādīšanai vajadzīga 2. stacijā nostiprināta palīgierīce, izvēlieties citas izmaiņas, nevis vienkārši pārvietojiet taisnstūri diagrammā un uzskatiet problēmu par atrisinātu.

Aprēķiniet minimālo staciju skaitu un balansēšanas efektivitāti

Šajā vienkāršajā modelī, kur darbs notiek secīgi, teorētisko apakšējo robežu aprēķina šādi:

Minimālais staciju skaits = kopējais darba ilgums ÷ projektētais cikla laiks, rezultātu noapaļojot uz augšu.

Ja projektētais cikla laiks ir 60 sekundes, 145 ÷ 60 ir aptuveni 2,42, tāpēc vajadzīgas vismaz 3 stacijas. Tā ir apakšējā robeža, nevis pierādījums, ka jebkurš konkrēts darba sadalījums starp trim stacijām ir īstenojams. Darbu secības prasību, nedalāmu darba elementu un iekārtu ierobežojumu dēļ var būt vajadzīgs cits risinājums.

Pēc darba pārdales garākais darba ilgums vienā stacijā ir 55 sekundes. Pieņemot šā piemēra ideālos, nostabilizējušās darbības apstākļus, tas nosaka īsāko ciklu, ar kādu līnija var atkārtot darbu. Balansēšanas efektivitāti bieži aprēķina šādi:

Balansēšanas efektivitāte = kopējais darba ilgums ÷ (staciju skaits × līnijas cikla laiks) × 100.

Izmantojot šo 55 sekunžu ciklu, iegūst 145 ÷ (3 × 55) × 100 = 87,9%. Attiecīgais laika zudums slodzes nevienmērības dēļ ir 12,1% — tā ir staciju laika daļa šajā ciklā, kurai nav piešķirts darbs.

Ja šo darba sadalījumu vērtē pēc pieprasījuma noteiktā 60 sekunžu tempa, iegūst 145 ÷ (3 × 60) × 100 = 80,6%. Salīdzinot risinājumus, norādiet, kas izmantots saucējā. Balansēšanas rādītājs, kas balstīts uz cikla laiku, un noslodze attiecībā pret takts laiku atbild uz atšķirīgiem jautājumiem.

Neviens no šiem rādītājiem nav OEE, kvalitātes rādītājs vai garantēts ražošanas temps. Praksē jāpārbauda, vai līnija pastāvīgi nodrošina kvalitatīvus izstrādājumus vajadzīgajā tempā bez nedroša darba, izlaistām pārbaudēm vai augošām rindām. Ražot ātrāk, nekā prasa pieprasījums, tikai tāpēc, lai uzlabotu noslodzi, nav lietderīgi.

4. Novērsiet ierobežojumu, ko nevar atrisināt ar darba pārcelšanu

Dažkārt nekāda darba pārdale neļauj līnijai iekļauties projektētajā cikla laikā. Vispirms noskaidrojiet cēloni, nevis vienkārši lieciet visiem strādāt ātrāk.

Nedalāma darba elementa ilgums pārsniedz cikla laiku. Uzlabojiet darba metodi, saīsiniet elementa izpildes laiku vai izvērtējiet papildu resursa izmantošanu paralēlam darbam. Piešķirot darbu citam operatoram, tā ilgums nemainās. Ja paralēls darbs ir fiziski iespējams, risinājuma izstrādes laikā izvērtējiet arī papildu instrumentus un palīgierīces, darbinieku vajadzību un darba nodošanu starp tiem.

Vidējais laiks iekļaujas ciklā, bet parastās svārstības — ne. Izpētiet cēloņus: detaļu novietojumu padevei, regulēšanu, izstrādājumu pārlabošanu, krājumu papildināšanu vai atšķirīgas darba metodes. Ja darba sadalījums balstīts uz ideāliem cikliem, pat nelielas svārstības var izraisīt atkārtotas apstāšanās. Paredziet reālu laika rezervi, lai atgūtu iekavēto, un pārbaudiet to izmēģinājumā.

Produktu sortimenta sastāvs maina darba slodzi. Pārbaudiet darba elementu ilgumu katram modelim. Svērtais vidējais var slēpt stacijas pārslodzi, kas rodas, pēc kārtas apstrādājot vairākus sarežģītus izstrādājumus. Pārbaudiet gan reālistiskas ražošanas secības, gan vidējo sortimenta sastāvu; izmantojiet ražošanas izlīdzināšanu, ja tā palīdz sadalīt šo slodzi laikā.

Vairākas stacijas izmanto vienu darbinieku vai iekārtu. Pārbaudiet, kurā brīdī katrai no tām šis resurss ir vajadzīgs. Abās stacijās darba ilgums var šķist īsāks par takts laiku, taču tām tik un tā var būt vajadzīgs viens un tas pats operators vienā un tajā pašā brīdī. Arī koplietojama testēšanas iekārta var būt aizņemta ar citas produktu saimes izstrādājumiem. Staciju darba sadalījumam jāatbilst resursa faktiskajai pieejamībai.

Šajā pēdējā problēmā procesa tehniskais risinājums sastopas ar rūpnīcas ražošanas grafiku. Darba elementu sadalījums nosaka, kā darbam būtu jāplūst. Grafikā šim darbam jāparedz reāli izpildāms laiks līdzās visiem pārējiem darbiem, kuriem vajadzīgi tie paši resursi.

5. Iekļaujiet apstiprināto darba sadalījumu kopīgā SkyPlanner grafikā

Kad komanda ir vienojusies par īstenojamu darba sadalījumu, iekļaujiet tā operācijas, to ilgumu un savstarpējās atkarības tehnoloģiskajā procesā. Nosakiet, kuras darba stacijas ir piemērotas šo operāciju izpildei, kādas ir to maiņas un jauda, kā arī personāla pieejamību, kas šo jaudu ietekmē.

SkyPlanner mākslīgais intelekts ražošanas grafiku sastādīšanai — Arcturus — izmanto šos ievaddatus un jūsu prioritātes, lai ieplānotu pasūtījumu operācijas pieejamajiem resursiem. Gantt laika skalā redzama iegūtā secība, savukārt jaudas skati palīdz pamanīt, kur slodze tuvojas pieejamās jaudas robežai. Ja ir iespējota grafiku sastādīšana, ņemot vērā materiālus, arī komponentu pieejamība ietekmē to, kad darbu var veikt.

Atgriezīsimies pie koplietojamās testēšanas iekārtas. Balansēšanas gaitā ir noskaidrots, ka testēšanu un iepakošanu var veikt vajadzīgajā tempā. Taču paredzētajā ražošanas periodā testēšanas iekārta ir vajadzīga arī citam pasūtījumam. Iekļaujot abus pasūtījumus vienā grafikā ar ierobežotu jaudu, kļūst redzams, ka tiem vajadzīgs viens un tas pats resurss. Tādējādi var izvairīties no situācijas, kad divos atsevišķos sarakstos abiem pasūtījumiem paredzēts viens un tas pats iekārtas laiks.

Tad varat pieņemt vajadzīgo lēmumu: mainīt pasūtījuma prioritāti, izmantot citu piemērotu resursu, nodrošināt papildu jaudu vai mainīt ražošanas laiku. Arcturus veic grafika aprēķinus atbilstoši jūsu noteikumiem, samazinot manuālo darbu, kas vajadzīgs, lai saskaņotu staciju un nodaļu darbu rindas.

Ja procesa posmu tiešām var veikt vairākās piemērotās darba stacijās, SkyPlanner var arī sadalīt ražošanas uzdevumu starp tām, ja ir iespējots attiecīgais iestatījums. Tas noder darbam, kuru var veikt paralēli. Pasūtījuma operācijas sadalīšana starp piemērotiem resursiem nav tas pats, kas izlemt, kuri montāžas darba elementi jāveic katrā stacijā. Skaidri nosakiet apstiprināto metodi un resursu piemērotības noteikumus, lai grafiks atspoguļotu to ražošanas procesu, kuru plānojat īstenot.

SkyPlanner var integrēt ar jebkuru ERP vai MES, izmantojot tā atvērto REST API. Varat saglabāt savu pasūtījumu pārvaldības sistēmu un savienot to ar saskaņotu ražošanas grafiku, nevis no jauna veidot līnijas prioritāšu sarakstu atsevišķā izklājlapā.

Ko kopīgs plāns mainīja uzņēmumā UTU

UTU rūpnīcā Ulvilā, kas ražo sadales paneļus un sadalietaises, plānošana iepriekš balstījās uz katras nodaļas atsevišķām Excel izklājlapām. ERP sistēmā veiktās ražošanas secības izmaiņas ne vienmēr nonāca līdz ražošanas ceham, un bija grūti pārskatīt faktiski pieejamo jaudu.

UTU ieviesa SkyPlanner līdzās Oracle NetSuite un apvienoja rūpnīcas līnijas un nodaļas vienā plānošanas sistēmā. Uzņēmuma komanda īpaši izceļ to, ka sistēmā apvienota grafiku sastādīšana ar mākslīgo intelektu, Gantt laika skala un iespēja pārskatīt jaudu. Kā norāda klients, atjauninātās darbu rindas tagad sasniedz montierus uz līnijas dažu sekunžu laikā.

Šī pieredze parāda grafiku sastādīšanas problēmu, kas jāatrisina arī tad, ja līnija ir labi balansēta: darbiniekiem ir vajadzīga aktuālā darbu secība, nevis rūpīgi izstrādāts darba sadalījums kopā ar novecojušu darbu rindu.

6. Pārbaudiet darba sadalījumu uz līnijas un uzturiet to aktuālu

Izmēģiniet jauno darba sadalījumu ar raksturīgiem produktiem, operatoriem un materiālu piegādes apstākļiem. Novērojiet visu ciklu, tostarp pārvietošanu, darba sākšanu un koplietojamo resursu izmantošanu, nevis mēriet tikai pārceltā darba elementa ilgumu.

Pārbaudiet kvalitatīvās produkcijas apjoma atbilstību pieprasījumam, staciju cikla laika svārstības, gaidīšanu, nepabeigtās ražošanas apjomu, kvalitāti un operatoru atsauksmes. Ja līnija nesasniedz mērķi, noskaidrojiet, vai cēlonis ir darba sadalījums, nestabila darba metode vai konflikts ražošanas grafikā, vai arī kaut kā trūkst. Katram cēlonim vajadzīgs cits risinājums.

Pirms izmaiņas ieviešat plašāk, atjauniniet standartizētā darba instrukcijas un apmāciet iesaistītos operatorus. Pārskatiet darba sadalījumu, kad mainās pieprasījums, produkta konstrukcija, sortimenta sastāvs, instrumenti un palīgierīces vai personāls. Nodrošiniet, lai ražošanas plānā norādītais operāciju ilgums un resursu pieejamība atbilstu izmēģinājumā konstatētajam.

Lai redzētu, kā apstiprinātais risinājums darbotos līdzās citiem jūsu rūpnīcas pasūtījumiem, piesakieties SkyPlanner demonstrācijai. Sagatavojiet vienas līnijas tehnoloģisko procesu, darba ilgumu tās stacijās un piemēru konfliktam par koplietojamu resursu. Varēsiet izpētīt, kā šie ievaddati pārtop saskaņotā grafikā un kā plāns reaģē uz prioritāšu vai jaudas izmaiņām. Ja vispirms vēlaties izpētīt paši, izmēģiniet SkyPlanner ar demonstrācijas datiem.