Kanban w produkcji: sygnały, pętle i dobór liczby kart

Strona główna » Zasoby » Kanban w produkcji: sygnały, pętle i dobór liczby kart

Szacowany czas czytania: 10 minut

Kanban w produkcji to metoda sterowania ssącego, w której sygnał upoważnia do wyprodukowania lub przemieszczenia określonej liczby części. Zużycie na kolejnym etapie procesu tworzy zapotrzebowanie, a sygnał wskazuje etapowi dostarczającemu części, co należy uzupełnić. Taką instrukcję może przekazywać karta, pusty pojemnik lub komunikat elektroniczny.

Zaletą jest jasno określony limit uzupełniania zapasów. Zamiast wytwarzać kolejną partię tylko dlatego, że maszyna jest wolna, uzupełniasz to, co faktycznie pobrano na potrzeby następnego etapu. Ogranicza to zbędne zapasy i ułatwia zauważenie, że czegoś nie uzupełniono.

Sam sygnał nie zapewni jednak czasu na maszynie. Jeśli powtarzalne komponenty powstają na tej samej prasie, centrum obróbczym lub giętarce co części do zamówień klientów, ich uzupełnianie nadal wymaga miejsca w harmonogramie. Za pomocą kanban określaj, jaką ilość wolno wyprodukować, a w SkyPlanner APS planuj przyjęte zlecenia z uwzględnieniem dostępnych zdolności produkcyjnych i materiałów. Poświęcisz mniej czasu na uzgadnianie oddzielnych kolejek zleceń i dostrzeżesz konflikty, zanim doprowadzą do braków na montażu.

Kanban produkcyjny i kanban pobrania upoważniają do różnych działań

Kanban w produkcji to coś więcej niż karta przesuwana po tablicy między kolumnami „Do zrobienia”, „W toku” i „Zrobione”. Daje zgodę na konkretne działanie służące uzupełnieniu zapasu. Zwykle współdziałają ze sobą dwa rodzaje sygnałów:

Sygnał	Do czego upoważnia	Do czego nie upoważnia
Kanban produkcyjny	Wytworzenie określonej liczby wskazanych części przez proces zaopatrujący, aby uzupełnić pobrany zapas.	Produkowanie dodatkowych pojemników części tylko po to, by maszyna nie stała bezczynnie.
Kanban pobrania, zwany też kanbanem transportowym lub przemieszczenia	Przewiezienie przez pracownika transportu wewnętrznego określonej ilości części z miejsca zaopatrzenia do miejsca zużycia.	Wyprodukowanie kolejnej partii tylko dlatego, że zgłoszono zapotrzebowanie na transport.

Supermarket to miejsce utrzymywania kontrolowanego zapasu między etapami procesu. Każda część ma wyznaczone miejsce i ustaloną ilość uzupełnienia. Kolejny etap pobiera to, czego potrzebuje, a etap poprzedzający uzupełnia pobrany zapas.

Kanban nie wymaga więc zerowych zapasów. Zapas w supermarkecie zapewnia dostępność części w czasie, gdy trwa uzupełnianie. Chodzi o to, by utrzymywać ten zapas pod kontrolą, zamiast stale go powiększać.

Prześledź obieg jednego pojemnika w systemie dwukartowym

Wyobraź sobie linię montażową, która regularnie zużywa wsporniki danego typu, wytwarzane na giętarce obsługującej również inne zlecenia. Wsporniki są dostarczane w pojemnikach po 20 sztuk. Pełne pojemniki z gotowymi częściami czekają w supermarkecie przy giętarce, a montaż ma własny zapas w miejscu zużycia.

W tym przykładzie sygnał pobrania jest wysyłany, gdy montaż otwiera nowy pojemnik, a nie wtedy, gdy zużyje ostatni wspornik. Dzięki temu pracownik transportu wewnętrznego ma czas na dostarczenie następnego pojemnika, podczas gdy montaż korzysta z już otwartego.

1. Montaż zaczyna korzystać z pojemnika. Operator zdejmuje z niego kartę pobrania i odkłada ją w punkcie zbiórki. Karta zgłasza potrzebę dostarczenia z supermarketu kolejnego pojemnika z 20 wspornikami.

2. Pracownik transportu wewnętrznego odbiera zgłoszenie. W supermarkecie pobiera pełny pojemnik ze wspornikami właściwego typu. Zdejmuje z niego kartę produkcyjną i odkłada ją w punkcie zbiórki kart produkcyjnych. Kartę pobrania mocuje do pojemnika dostarczanego na montaż.

3. Stanowisko gięcia otrzymuje sygnał produkcyjny. Zwrócona karta produkcyjna upoważnia do uzupełnienia jednego pojemnika z 20 wspornikami. Nie daje zgody na produkcję bez ograniczenia ilości.

4. Części na uzupełnienie zostają wyprodukowane i sprawdzone. Gdy gotowa jest właściwa liczba pełnowartościowych wsporników, pojemnik wraz z kartą produkcyjną wraca na wyznaczone miejsce w supermarkecie.

5. Obieg powtarza się w miarę zużywania części przez montaż. Jeśli nie wracają kolejne karty produkcyjne, nie ma zgody na dalszą produkcję dla tej pętli.

Karty zawierają numer części, ilość, miejsce zaopatrzenia i miejsce zużycia oraz identyfikator pozwalający odróżnić poszczególne upoważnienia. Sygnał elektroniczny musi być równie jednoznaczny: przeniesienie niejasnej instrukcji do postaci cyfrowej nie sprawi, że stanie się ona wiarygodną regułą uzupełniania zapasów.

W innych rozwiązaniach sygnałem jest pusty pojemnik. To również może działać, pod warunkiem że pozostały zapas wystarcza na cały czas reakcji. Ustal, jakie zdarzenie uruchamia sygnał, i przeszkol wszystkich, aby konsekwentnie stosowali tę zasadę. Zamienne stosowanie reguł „otwarto pojemnik” i „pojemnik jest pusty” zmienia czas, jaki pętla ma na uzupełnienie zapasu.

Wybierz części, które można niezawodnie uzupełniać

Dobrym punktem wyjścia jest powtarzalny komponent o regularnym zużyciu, niezmiennej specyfikacji i dość przewidywalnym przebiegu uzupełniania. Standardowy wspornik stosowany w kilku zespołach może być lepszym kandydatem niż część wykonywana specjalnie dla klienta i zamawiana raz w roku.

Przed wprowadzeniem kart sprawdź, czy proces dostarczający części jest w stanie pokryć średnie zapotrzebowanie. Jeśli montaż stale zużywa części szybciej, niż giętarka może je wytwarzać, większa liczba kart jedynie odsunie brak w czasie. Potrzebna jest decyzja dotycząca zdolności produkcyjnych lub zapotrzebowania, a nie większy stos kart upoważniających do produkcji.

Znaczenie ma też czas przezbrojenia. Jedna karta może odpowiadać jednemu pojemnikowi bez konieczności osobnego przezbrajania maszyny na każdy pojemnik. Jeśli kilka zwróconych kart łączy się w jedną partię produkcyjną, określ warunek jej uruchomienia i uwzględnij oczekiwanie w lead time uzupełnienia. Nie dopełniaj partii zapasem, na który nie zgłoszono zapotrzebowania.

Przed rozpoczęciem pilotażu uzgodnij zasady działania:

• Produkuj lub przemieszczaj części wyłącznie na podstawie odpowiedniego, ważnego sygnału i w podanej w nim ilości.
• Zapewnij możliwość śledzenia upoważnienia zarówno wtedy, gdy czeka na realizację, jak i podczas realizacji oraz gdy towarzyszy gotowym częściom.
• Nie przekazuj wadliwych części do kolejnego etapu i nie traktuj zapasu objętego kwarantanną jako pełnowartościowego uzupełnienia.
• Wyznacz osobę odpowiedzialną za braki, zagubione karty i pilne wyjątki. Przed wystawieniem zastępczego upoważnienia wyjaśnij status pierwotnego, aby jedna potrzeba nie przerodziła się w dwa zlecenia.
• Zmieniaj liczbę kart w sposób kontrolowany, zamiast dodawać nieoficjalne karty za każdym razem, gdy w pętli pojawiają się trudności.

To te zasady sprawiają, że limit ma znaczenie. Bez nich kanban staje się kolejną lokalną listą funkcjonującą obok istniejącego planu produkcji.

Dobierz wielkość pętli do zapotrzebowania w czasie uzupełniania

Dla pętli produkcyjnej o stałej liczbie części w pojemniku praktycznym punktem wyjścia jest wzór:

Liczba kart produkcyjnych = zaokrąglenie w górę [(D × L + S) ÷ C]

Gdzie:

• D to średnie tempo zapotrzebowania w punkcie pobrania z pętli, wyrażone w liczbie części na jednostkę czasu.
• L to lead time uzupełnienia, wyrażony w tej samej jednostce czasu: od pobrania, które uruchamia sygnał produkcyjny, do udostępnienia w tym supermarkecie pełnowartościowych części na uzupełnienie.
• S to dodatkowy zapas bezpieczeństwa wyrażony w liczbie części, przeznaczony na pokrycie przyjętego zakresu zmienności.
• C to liczba pełnowartościowych części przypadająca na jedną kartę lub jeden pojemnik.

Zasada jest prosta: pokryj przewidywane zużycie w czasie uzupełniania, dodaj wybrany zapas bezpieczeństwa, a następnie przelicz całość na pełne pojemniki. Wynik zaokrąglij w górę, ponieważ ułamek karty nie upoważnia do wyprodukowania pełnego pojemnika.

Przykład obliczenia liczby kart produkcyjnych

Dla pętli produkcyjnej wspornika przyjmijmy następujące dane planistyczne:

Dane wejściowe	Przykładowa wartość
Średnie tempo pobierania wsporników z supermarketu przy giętarce	40 wsporników na godzinę pracy
Lead time od pobrania do udostępnienia pełnowartościowych części uzupełniających zapas	3 godziny pracy
Dodatkowy zapas bezpieczeństwa	30 wsporników
Liczba części w pojemniku	20 wsporników

Przewidywane zapotrzebowanie w czasie uzupełniania wynosi 40 × 3 = 120 wsporników. Po dodaniu zapasu bezpieczeństwa wynoszącego 30 wsporników otrzymujemy 150. Dzielimy tę liczbę przez 20 i zaokrąglamy 7,5 w górę do 8 kart produkcyjnych.

Te osiem kart upoważnia do utrzymywania w pętli produkcyjnej łącznie 160 wsporników. Część tej ilości znajduje się w supermarkecie jako gotowy zapas, a reszta odpowiada uzupełnieniom oczekującym na realizację lub będącym w toku. Nie oznacza to 160 wsporników na półce i kolejnych 160 w produkcji. Gdy pełny pojemnik opuszcza supermarket, jego karta produkcyjna wraca, upoważniając do uzupełnienia zapasu — nie tworzy się nowej stałej karty.

To obliczenie dotyczy wyłącznie pętli produkcyjnej gięcia. Obieg pobrań zaopatrujący montaż ma własny czas transportu i własne wymagania dotyczące zapasu w miejscu zużycia. Nie zakładaj, że te same osiem kart określa również wielkość zapasu we wszystkich dalszych punktach procesu lub wielkość produkcji w toku w całym zakładzie.

Zapas bezpieczeństwa wynoszący 30 wsporników to przykładowe założenie przyjętej polityki, a nie uniwersalny procent ani gwarancja poziomu obsługi. Ustal jego wielkość na podstawie rzeczywistej zmienności zapotrzebowania i uzupełnień, skutków braku części oraz wymaganego poziomu obsługi. Weryfikuj go w miarę wzrostu niezawodności procesu.

Mierz cały czas reakcji, nie tylko czas cięcia czy gięcia

Zakładane trzy godziny na uzupełnienie zapasu muszą obejmować więcej niż sam czas pracy maszyny. Uwzględnij odbiór sygnałów, obsługę zlecenia, oczekiwanie na partię lub zasób produkcyjny, przezbrojenie, obróbkę, kontrolę i powrót do supermarketu. Wlicz też wszystkie czynności transportowe i przyjęcia materiału, które mieszczą się w przyjętych granicach pętli.

Stosuj spójną podstawę czasu. Jeśli zapotrzebowanie podajesz na godzinę pracy, lead time musi uwzględniać okresy pracy i przerwy między zmianami, które wpływają na uzupełnianie zapasu. Dwóch dni kalendarzowych dostawcy nie można zestawić z godzinowym zużyciem na montażu bez odpowiedniego przeliczenia.

Wzór wyznacza początkowy limit. Mierz rzeczywiste pobrania, czasy uzupełniania i przypadki wyczerpania zapasu, aby sprawdzić, czy ten limit się sprawdza. Nawet poprawne obliczenia nie zrekompensują pomijania sygnałów na trasie ich odbioru ani kolejki do maszyny, która regularnie dwukrotnie wydłuża zakładany czas reakcji.

Oprzyj lead time uzupełnienia zapasu na realnych możliwościach współdzielonych maszyn

Wróćmy do przykładu wsporników. Wielkość pętli obliczono dla trzygodzinnego czasu reakcji, ale giętarka realizuje również zlecenia klientów. Jeśli przez te zlecenia uzupełnienie zapasu zajmie pięć godzin, pierwotne obliczenie przestaje odzwierciedlać rzeczywisty proces.

Przy tym samym zapotrzebowaniu i zapasie bezpieczeństwa pięć godzin oznaczałoby początkowe zapotrzebowanie na 12 kart, a nie osiem. Zwiększenie liczby kart może zabezpieczyć zaopatrzenie, ale oznacza też utrzymywanie większego zapasu, choć przyczyną problemu może być nadmierne oczekiwanie. Najpierw ustal, czy dodatkowy czas wynika z nieuniknionych ograniczeń zdolności produkcyjnych, kolejek, których można uniknąć, czy z zawodnej realizacji.

Właśnie tu przydaje się SkyPlanner. Umieść przyjęte zlecenia uzupełnienia zapasu w jednym harmonogramie uwzględniającym ograniczone zdolności produkcyjne wraz z pozostałymi zleceniami konkurującymi o tę samą maszynę. Określ wymagane terminy zakończenia, marszruty, ilości i priorytety. Arcturus, sztuczna inteligencja do harmonogramowania w SkyPlanner, wyznacza przydziały maszyn i terminy operacji na podstawie skonfigurowanych zdolności produkcyjnych, zmian i zależności. Widok wykresu Gantt pokazuje wynikową kolejność prac.

Po włączeniu harmonogramowania uwzględniającego materiały Arcturus bierze pod uwagę także dostępność materiałów i nadchodzące dostawy. Zlecenie uzupełnienia wsporników nie powinno być przedstawiane jako gotowe do rozpoczęcia, jeśli brakuje potrzebnej blachy. SkyPlanner integruje się z dowolnym systemem ERP lub MES przez otwarte REST API, łącząc istniejące dane o zleceniach i produkcji z harmonogramem — bez konieczności utrzymywania odrębnego środowiska planistycznego.

Ty ustalasz priorytety, a Arcturus zajmuje się obliczaniem harmonogramu. Gdy sytuacja się zmienia, ponowne przeliczenie pozwala zobaczyć, jak zlecenia uzupełnienia zapasu wpisują się w plan pozostałych zleceń. Ogranicza to ręczne ustalanie kolejności i pozwala rozwiązać konflikt tak, by nie odbyło się to niepostrzeżenie kosztem innej dostawy.

Tryby harmonogramowania ASAP i JIT w SkyPlanner pomagają zdecydować, kiedy wykonać pracę. ASAP szuka wczesnego wolnego terminu, a JIT planuje pracę bliżej wymaganego terminu zakończenia. Żadne z tych ustawień nie jest sygnałem zużycia. Zasady kanban określają, co wolno uruchomić, a harmonogramowanie wyznacza, kiedy można wykonać przyjęte zlecenia.

Co zmieniło codzienne harmonogramowanie w KJH-Comp

KJH-Comp, firma wykonująca na zlecenie elementy z blachy, wcześniej korzystała z C9000 i arkuszy kalkulacyjnych do zgrubnego planowania obciążenia w ujęciu tygodniowym. Przydzielanie zleceń do maszyn na poszczególne dni nadal odbywało się ręcznie. Zajmowało się tym dwóch kierowników, z których każdy poświęcał na harmonogramowanie co najmniej połowę swojego czasu pracy.

Firma zachowała swój system ERP i wdrożyła SkyPlanner do harmonogramowania przy ograniczonych zdolnościach produkcyjnych oraz automatycznego przydzielania zleceń do maszyn. Jak relacjonuje, łatwiej teraz dostrzec narastające obciążenie czterometrowej giętarki, a prace z odleglejszym terminem rzadziej zajmują miejsce zleceń, które trzeba wysłać wcześniej. Odpowiedzialność za harmonogramowanie przejął jeden z dwóch kierowników, a drugiemu powierzono inne zadania.

To doświadczenie pokazuje, jaki problem z harmonogramowaniem kryje się za deklarowanym terminem uzupełnienia zapasu: łączne obciążenie tygodniowe nie wystarcza, by zdecydować, co wykonać jako następne na współdzielonej maszynie. SkyPlanner pozwala zarządzać codzienną kolejnością prac, nawet gdy rośnie ich różnorodność.

Zacznij od jednej pętli i zweryfikuj czas reakcji

Przeprowadź pilotaż dla jednej powtarzalnie produkowanej części, angażując osoby, które ją zużywają, transportują i wytwarzają. Oznacz lokalizację supermarketu, ustal jednakową liczbę sztuk w pojemniku, wydaj uzgodnione karty i jednoznacznie określ zdarzenie uruchamiające sygnał. Zweryfikuj zapas początkowy i otwarte zlecenia uzupełnienia, aby pętla ruszyła z uzgodnionym bilansem ilości.

Śledź rzeczywisty czas od sygnału do dostarczenia uzupełnienia, niedobory, zapas zdatny do użycia, niezrealizowane w terminie upoważnienia oraz interwencje awaryjne. Gdy coś zawiedzie, prześledź całą pętlę: czy sygnał został odebrany, czy uzupełnienie zaplanowano, czy materiały były gotowe i czy pełnowartościowe części trafiły we właściwe miejsce?

Jeśli zapas stale przekracza potrzeby, przetestuj kontrolowane zmniejszenie liczby kart i obserwuj wynik. Jeśli niedobory się powtarzają, przed zwiększeniem zapasu sprawdź założenia dotyczące czasu i zdolności produkcyjnych. Ponownie przeanalizuj pętlę po zmianie zapotrzebowania, pojemności pojemnika, zasad przezbrojeń lub organizacji zmian.

Jeśli w zakładzie korzystacie ze współdzielonych zasobów produkcyjnych, wybierz SkyPlanner, aby ująć autoryzowane zlecenia uzupełnienia zapasu i zlecenia klientów w jednym harmonogramie produkcji. Na prezentację przygotuj przykład powtarzalnie produkowanej części wraz z tempem jej zużycia, liczbą sztuk w pojemniku, marszrutą i zleceniami konkurującymi o te same maszyny. Pozwoli to przeanalizować pytanie, od którego zależy działanie pętli: czy uzupełnienie będzie gotowe, zanim wyczerpie się zapas zabezpieczający bieżące zużycie?

Umów prezentację SkyPlanner, aby przeanalizować ten przykład w warunkach Twojej produkcji, lub wypróbuj SkyPlanner na danych demonstracyjnych, aby zobaczyć, jak działa harmonogramowanie.